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基于多目标优化理论的小流域水排污权交易技术研究

李丹峰  
【摘要】: 排污权交易作为一种以市场为基础的经济政策和手段,逐渐受到学术界的关注和管理部门的重视。本文在借鉴国内外流域水排污权交易技术研究进展的基础上,以流域水体污染负荷优化配置为核心,基于多目标优化理论,研究小流域水污染排污权交易技术,并探索其在太湖流域浙江省南苕溪青山流域应用的可行性,得到了以下研究结论。 (1)小流域水排污权交易技术 针对小流域水环境质量改善的排污管理问题,通过借鉴国外排污权交易技术与方法,以化学需氧量排污总量为控制指标,建立了污染物指标排污权交易技术,主要包括初始排污权分配技术、基于多目标优化理论的污染负荷分配模型和排污权交易程序。通过初始排污权分配技术,采用等比例分配方法,结合流域总量控制指标,确定不同空间位点的初始排污权配额;比较污染源污染治理成本,界定各类排污权的定价机制与各类污染源的初始排污权价格区间;根据污染物削减成本最小化和流域水体风险最小化等目标,利用污染负荷分配模型,对流域水污染物的排污权分配进行优化;在交易价格比选基础上,核定年度排污权交易量与交易方法,明确年度小尺度流域化学需氧量排污权交易方案。 (2)南苕溪青山流域水排污权交易实证研究 以62.55 km~2的南苕溪青山流域为研究案例,引用浙江省水污染物治理成本核算结果等数据,应用本文提出的水排污权交易技术进行实证研究。研究结果表明:在青山流域化学需氧量入河排污权为181.43、1127.58、896.09、746.75、741.58、608.58和500.77吨/年7种情境下,可利用排污权交易技术,在不同环境影响的行业间进行水排污权交易,管理部门以排污权初始价格收购排污权供给方多余的削减量。通过交易价格选择偏好模式分析,在7种入河排污权情景下,化工行业作为排污权需求方,将从造纸行业和污水处理厂分别购买排污权0.86吨/年和12.49吨/年;印染行业作为排污权需求方,在入河排污权为1127.5吨/年的情景下,将分别从污水处理厂和其他行业购买排污权34.99吨/年和5.02吨/年;在入河排污权为1181.43吨/年的情景下,从污水处理厂购买排污权34.99吨/年。此外,排污权交易成效分析表明,因流域面积小、点源排污量规模有限以及面源化学需氧量削减成本较高等原因,青山流域水排污权交易的经济效益较低,所以建议水排污权交易技术在实际应用过程中,应增大交易区域面积,增加交易污染物的种类,如氨氮、总磷等,寻求面源污染削减成本较低的削减措施。 通过水化学需氧量排污权理论研究与实证分析,发现水排污权交易技术是改善流域水环境质量的必要管理措施之一,但在我国实施流域水排污权交易技术尚有诸多技术政策问题亟待探索。


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