CN116523173A - 一种基于物质流和情景分析的环境效益核算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于物质流和情景分析的环境效益核算方法，其可包括以下步骤：S1.搜集基于城市的基础数据；S2.基于基础数据，利用物质流分析方法核算城市氮磷代谢情况；S3.搜集治理技术的流程，构建成本和运行成本数据；S4.根据计算的代谢数据确定代谢性能指标；以及S5.利用情景分析法核算氮磷削减成本。采用本发明，可以准确核算不同技术治理的环境经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及环境分析领域，具体地涉及一种基于物质流和情景分析的环境效益核算方法。
背景技术
物质代谢核算是从物质的输入、存储和废弃物排放等过程对城市进行系统分析，是解析城市发展过程、演变规律和驱动机制的关键内容。物质代谢核算可为城市元素代谢和循环经济发展提供数据支撑，为制定有效的城市治理政策提供科学支持。因此，准确核算特定时空边界内的物质代谢十分重要。
物质流分析基于物质守恒的基本原则，将社会经济系统的物质划分为输入、储存和输出三个环节，量化物质存量和流量的动态变化，揭示物质在特定时空边界内的流动特征。目前已有物质代谢研究主要使用物质流分析方法核算城市生态系统中物质存量和流量的演变过程，但是缺少对分析实施技术治理对区域生态系统氮磷元素代谢的影响。因此，需要构建一种物质流和情景分析的城市氮磷元素代谢和治理的环境效益核算方法，以准确核算不同技术治理的环境经济效益。
发明内容
本发明旨在提供一种基于物质流和情景分析的环境效益核算方法，以解决上述问题。为此，本发明采用的具体技术方案如下：
一种基于物质流和情景分析的环境效益核算方法，其可包括以下步骤：
S1.搜集基于城市的基础数据；
S2.基于基础数据，利用物质流分析方法核算城市氮磷代谢情况；
S3.搜集治理技术的流程，构建成本和运行成本数据；
S4.根据计算的代谢数据确定代谢性能指标；以及
S5.利用情景分析法核算氮磷削减成本。
进一步地，S1中，基础数据包括能源消耗量、年用水量、食品消费量、化肥使用量、人口数量、牲畜养殖数量和垃圾处理量。
进一步地，S2中，物质流的计算公式为：
FN(i)＝m·CN，
其中，FN(i)为第i种物质中流氮元素的含量；m表示这一物质的流通量，由直接调研获取或根据物料守恒计算；CN表示物质流中氮元素的含量，质量分数或浓度。
进一步地，根据权利要求1所述的基于物质流和情景分析的环境效益核算方法，S3中，建设成本包括人工成本、材料成本和用能成本；运行成本包括维护成本、原料投入成本和用电成本。
进一步地，S4中，代谢性能指标的计算公式为：
其中：EI为环境负荷指标；E为输入环境中的氮磷元素流量；R为外界输入城市的氮磷流量；EI数值越大，代表资源浪费越多，环境负荷越大。
进一步地，S5中，氮磷削减成本的计算公式为：
D(i)代表第i种技术应用情景的年运行维护成本；(N+P)(i)代表第i种技术应用情景的年氮磷元素回收利用量；CO(i)代表第i种技术应用情景的氮磷元素平均处理成本。
本发明采用上述技术方案，具有的有益效果是：可以准确核算不同技术治理的环境经济效益。
附图说明
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
图1为本发明的一种基于物质流和情景分析的环境效益核算方法的流程示意图。
图2为研究案例提供的物质流流动示意图(以氮元素为例)。
图3为案例研究的环境负荷计算指标。
图4为案例研究的技术治理成本。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
请参阅图1，本实施例公开了一种基于物质流和情景分析的的环境效益核算方法，包括以下步骤：
S1.搜集基于城市的基础数据。具体地，搭建目标城市多部门物质流代谢流动框架，了解物质流流动部门数量，将流动部门分类识别，确定流动部门边界，了解各部门物质代谢流动的来源和去向。搜集基于城市代谢的每个流动过程的流量数据,包括但不限于化肥使用量、生物固氮量、大气氮沉降量、饲料输入量、能源消耗量、用水量、食物消耗量等。以某一城市物质流代谢分析为例，通过统计年鉴、文献调研和实地调研搜集数据，其中化肥使用量、能源消耗量、用水量数据来自统计年鉴。大气氮沉降量、食物消耗量数据来自文献调研，饲料输入量数据来自实地调研。图2中显示了城市生态系统内部元素流动的全过程，包括输入城市系统、输出至其他城市系统、输入到大气圈、输入到土壤圈、输入到水圈。大气圈、土壤圈和水圈合称环境圈。连接线的的粗细代表了流量大小。
S2.基于基础数据，利用物质流分析方法核算城市氮磷代谢情况。利用步骤S1调研的数据进行计算，确定具体物质流量。计算公式为：
FN(i)＝m·CN，
其中，FN(i)为第i种物质流动种氮元素的含量；m表示这一物质的流通量，通常由直接调研获取或根据物料守恒计算；CN表示物质流中氮元素的含量，通常是质量分数或浓度。
S3.搜集治理技术的流程，构建成本和运行成本数据。基于流动过程和流动数量，分析城市物质流多部门流动的关键环节，选定合适的治理技术施加于合适的环节，进行技术情景分析，分析技术加入对现有流动结构和数量的影响。
S4.根据计算的代谢数据确定代谢性能指标。基于的各部门物质流量和治理技术施加的环节，带入以下公式进行代谢性能指标计算，计算公式为：
其中，EI(Emission Idicator)为环境负荷指标；E为输入环境中的氮磷元素流量；R为外界输入城市的氮磷流量；EI数值越大，代表资源浪费越多，环境负荷越大。图3示出了不同技术组合的环境负荷指标。图3中BAU代表基准情景，单个字母代表只施加一种治理技术的情景，两个字母代表同时施加两种治理技术的情景，三个字母代表同时施加三种治理技术的情景。一种柱代表一种环境元素的环境负荷。
S5.利用情景分析法核算氮磷削减成本步。由于城市物质代谢具有联动效应，技术之间的关系可能是相互促进或者相互抑制，为了更深入的了解不同技术对于元素代谢的联动影响，研究不同技术之间的协同效应很有必要。所以基于计算结果，可以分析研判不同技术组合的代谢性能强度。设定元素去除比例或者去除量，进行不同技术之间的环境经济效益分析。元素削减成本的公式为：
D(i)代表第i种技术应用情景的年运行维护成本；(N+P)(i)代表第i种技术应用情景的年氮磷元素回收利用量；CO(i)代表第i种技术应用情景的氮磷元素平均处理成本。
请参阅图4，不同技术组合的处理成本来自步骤7的计算结果。图中BAU代表基准情景，单个字母代表只施加一种治理技术的情景，两个字母代表同时施加两种治理技术的情景，三个字母代表同时施加三种治理技术的情景。一种柱代表一种环境元素的回收处理成本。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于物质流和情景分析的环境效益核算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.搜集基于城市的基础数据；
S2.基于基础数据，利用物质流分析方法核算城市氮磷代谢情况；
S3.搜集治理技术的流程，构建成本和运行成本数据；
S4.根据计算的代谢数据确定代谢性能指标；以及
S5.利用情景分析法核算氮磷削减成本。
2.根据权利要求1所述的基于物质流和情景分析的环境效益核算方法，其特征在于，S1中，基础数据包括能源消耗量、年用水量、食品消费量、化肥使用量、人口数量、牲畜养殖数量和垃圾处理量。
3.根据权利要求1所述的基于物质流和情景分析的环境效益核算方法，其特征在于，S2中，物质流的计算公式为：
FN(i)＝m·CN，
其中，FN(i)为第i种物质中流氮元素的含量；m表示这一物质的流通量，由直接调研获取或根据物料守恒计算；CN表示物质流中氮元素的含量，质量分数或浓度。
4.根据权利要求1所述的基于物质流和情景分析的环境效益核算方法，其特征在于，S3中，建设成本包括人工成本、材料成本和用能成本；运行成本包括维护成本、原料投入成本和用电成本。
5.根据权利要求1所述的基于物质流和情景分析的环境效益核算方法，其特征在于，S4中，代谢性能指标的计算公式为：
其中：EI为环境负荷指标；E为输入环境中的氮磷元素流量；R为外界输入城市的氮磷流量；EI数值越大，代表资源浪费越多，环境负荷越大。
6.根据权利要求1所述的基于物质流和情景分析的环境效益核算方法，其特征在于，S5中，氮磷削减成本的计算公式为：
D(i)代表第i种技术应用情景的年运行维护成本；(N+P)(i)代表第i种技术应用情景的年氮磷元素回收利用量；CO(i)代表第i种技术应用情景的氮磷元素平均处理成本。
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