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4.26环境管理的模型方法
模拟
预测
评价
规划
一、环境模拟模型
一、环境模拟模型
模拟
预测
评价
规划
环境模拟模型
利用定量化的指标和数学模型对环境社会系统中的人类社会活动行为及其引起环境变化情况进行模拟和模仿，以便科学和准确地描述环境社会系统的运行状况和规律，为环境管理提供技术依据。
人类社会的发展行为可以从不同的角度和侧面来认识和分类
从功能的角度
从技术和管理的角度
从层次上
可分为生产活动、流通行动和消费活动
可分为战略层次、政策层次和技术层次
可分为工业、农业和第三产业
可分为工业、农业和第三产业
可划分为不同的行为阶段
可根据涉及空间的大小和特征划分
从类型上
从范围上
从时序上
对人类社会行为进行模拟和分析，还必须考虑这些人类社会行为背后所反映的人类社会的环境需要，包括适应生存、环境安全、环境健康、环境舒适、环境欣赏的需要等。只有对行为背后的环境需要有深入的理解和认识，才能更好地模拟和分析人类社会行为
（一）人类社会环境行为的模拟
环境社会系统
四维空间
时序上
范围上
政策 层次
工
农
第
三
产
业
战略 层次
技术 层次
业
业
人口数量发展的模拟，
常用的指数模拟模型：
式中：Nt是t年的人口总数；
Nt0为t0年人口基数；
k为人口增长率。
能够精确模拟的人类社会行为比较少。
例：
例
大气和水环境模拟模型都是三维的流体动力学模型：
C是污染物浓度；
Ex、Ey、Ez分别为x、y、z方向上的湍流扩散系数；
ux、uy、uz分别为x、y、z方向上的流速分量；
K为反应速率常数。
式中：
环境要素模拟有较多成熟模拟模型，多称为环境质量模拟模型。这些模型根据环境要素的运动、迁移、转化规律，模拟出它们在人类社会活动影响下的变化情况和趋势，为科学和定量地了解、认识人类社会活动对环境的影响提供了技术依据。
（二）环境要素的模拟
模拟
预测
评价
规划
二、环境预测模型
二、环境预测模型
模拟
预测
评价
规划
环境预测
依据调查或监测所得到的历史资料，运用现代科学方法和手段给出未来的环境状况和发展趋势，为防止环境进一步恶化和改善环境的对策提供依据。
（一）预测与预测模型
环境预测模型（ 环境数学模型），是用一个或一组数学方程（包括代数方程、微分方程或差分方程等）来表示所预测的环境社会因素随时间变化的形式或环境社会系统各要素之间的关系，来计算环境社会系统未来的变化与状态，达到环境预测的目的。
预测结果的正确性在很大程度上决定于预测者选用的预测方法是否恰当。
常用五大类预测方法
（二）主要的环境预测模型
趋势外推预测模型
环境预测模型
专家系统预测模型
因果关系预测模型
灰色预测模型
四大环境预测模型
类型 数学表达式
一元线性回归模型
多元线性回归模型
指数模型
生长曲线（皮尔模型）
生长曲线（皮龚珀兹模型）
1．趋势外推预测模型
Q为污染源源强；
C为污染物浓度；
u为平均风速；
σy、σz是分别用浓度分布标准差表示的y和z轴上的扩散参数；
He是烟囱有效高度。
2.因果关系预测模型
例　大气环境质量预测最常用的高斯模型就是因果关系预测模型，在一系列条件假定后，导出标准形式为：
水环境质量预测最常用的S－P模型也是因果关系预测模型：
例
V是平均流速；
L为距离起点x处的BOD浓度；
c为距离起点x处的DO浓度；
K1和K2为BOD的耗氧和大气复氧系数；
cs为河水中饱和溶解氧浓度。
例：GM(1,1)模型预测
①对原始数据进行累加生成
②利用生成后的数列进行建模
③在预测时再通过反生成以恢复原貌计算预测值。
GM(1,1)模型的白化微分方程为：
3．灰色预测模型
部分信息已知，另一部分信息未知的系统称为灰色系统。
由于部分信息未知，所以很难建立对信息量要求较大的因果关系预测模型，可采用对信息量要求较少的灰色预测模型。
4．专家系统预测模型
将专家群体作为索取预测信息的对象，组织环境科学领域（有时也需要请其他科学领域）的专家运用专业知识和经验进行环境预测的方法。
专家预测法的特点在于可以对某些难以用数学模型定量化的因素考虑在内，在缺乏足够统计数据和原始资料的情况下，可以给出定量估计。
特尔斐法
形成了一套如何组织专家、充分利用专家的创造性思维进行预测的理论和方法；
不依靠一个或少数专家，而依靠专家群体（包括不同领域的专家），可以消除个别专家的局限性和片面性；
在定性分析基础上，以打分的方式作出定量预测。
现代的专家预测法的三方面飞跃：
5．其他环境预测模型
……
人工神经网络预测模型
马尔可夫链预测模型
突变模型
遗传算法模型
（三）环境预测的程序
②收集并分析信息阶段
环境预测的程序
①准备阶段
③预测分析阶段
④输入预测结果阶段

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