垃圾焚燒問題論文.doc

1、xxx大學大學生數學建模競賽練習承諾書我們仔細閱讀了中國大學生數學建模競賽的競賽規(guī)則 .我們完全明白，在競賽開始后參賽隊員不能以任何方式 （包括電話、電子郵 件、網上咨詢等）與隊外的任何人（包括指導教師）研究、討論與賽題有關的問 題。我們知道，抄襲別人的成果是違反競賽規(guī)則的，如果引用別人的成果或其它 公開的數據（包括網上查到的數據），必須按照規(guī)定的參考文獻的表述方式在正 文引用處和參考文獻中明確列出。我們鄭重承諾，嚴格遵守競賽規(guī)則，以保證競賽的公正、公平性。如有違反 競賽規(guī)則的行為，我們將受到嚴肅處理。我們參賽選擇的題號是（從 A/B/C/D中選擇一項填寫）：我們的參賽報名號為（如果賽區(qū)設置報

2、名號的話）：所屬學校（請?zhí)顚懲暾娜簠①愱爢T（打印并簽名）：1.2. 3. 指導教師或指導教師組負責人（打印并簽名）：日期：2X年7 月16日賽區(qū)評閱編號（由賽區(qū)組委會評閱前進行編號）xx大學生數學建模競賽編號專用頁賽區(qū)評閱編號（由賽區(qū)組委會評閱前進行編號）賽區(qū)評閱記錄（可供賽區(qū)評閱時使用）：評 閱 人評 分備 注全國統(tǒng)一編號（由賽區(qū)組委會送交全國前編號）：全國評閱編號（由全國組委會評閱前進行編號）：垃圾焚燒廠的動態(tài)監(jiān)控方法和經濟補償方案摘要本文主要針對焚燒廠周邊環(huán)境的動態(tài)監(jiān)控和經濟補償問題做出一定探討，并且根據焚燒爐裝置發(fā)生故障的情況對設計方法做出修正。結合風力、降雨等外界因素對環(huán)境污

3、染物含量的影響，建立改進的高架連續(xù) 點源擴散模型，對焚燒廠周邊地區(qū)環(huán)境進行實時實地的動態(tài)監(jiān)控。距離污染源越 遠，各污染因素的含量越小，由于受到季節(jié)性降雨和風力的影響，各地略有不同。在此基礎上，利用模糊綜合評價法對各監(jiān)測點進行環(huán)境等級的劃分，結合風向頻率，給出焚燒廠周邊地區(qū)的經濟補償方案。同一環(huán)境等級的區(qū)域呈現圍繞污 染源展開的趨勢，而風向頻率的不同，使同一等級內的地區(qū)受污染程度不同。而就焚燒爐裝置發(fā)生故障的情況而言， 根據故障發(fā)生的概率大小，修正焚燒 廠周邊各地污染物含量的大小，重新計算各污染因子的權重值，并最終修改和完 善所設計的監(jiān)測方法和補償方案。較正常運行相比，周邊地區(qū)同一環(huán)境等級的區(qū)

4、域范圍增大，需要進行經濟補償的范圍也有所擴大。關鍵詞高斯擴散模型模糊綜合評價法動態(tài)監(jiān)測補償一、問題重述城市垃圾經過分類處理， 剔除可回收垃圾和有害垃圾后， 將剩余垃圾在焚燒爐中焚燒處理， 既可避免垃圾填埋侵占大量的土地， 又可利用垃圾焚燒產生的能量進行發(fā)電等獲得可觀的經濟效益。 因此當 “垃圾圍城” 在今天的中國逐步突出時，垃圾焚燒也成為中國垃圾處理的主要手段之一。但由于政府監(jiān)管不力、 投資者目光短淺等多方面的原因， 前些年各地建設的垃圾焚燒電廠， 在運行中出現了環(huán)境污染問題， 給垃圾焚燒計數在我國的推廣造成了很大阻力。而事實上垃圾焚燒廠對環(huán)境的污染風險與建設投資規(guī)模、 運行監(jiān)管力度有直接關系

5、。在建設投資規(guī)模方面， 小型垃圾焚燒廠沒有規(guī)模效應， 在污染治理方面的投入也受到影響， 致使其污染物排放比較嚴重， 對環(huán)境的危害較大。 目前國內各大城市均傾向于采用新型大型焚燒爐取代分散的小型焚燒爐， 但考慮到諸多成本問題， 對于不同城市來說， 把大型焚燒廠的建設規(guī)?？刂圃谑裁此剑?還有待研究。在垃圾焚燒廠的運行監(jiān)管方面， 由于目前主要是在垃圾焚燒廠內進行測量監(jiān)控， 缺少從周邊環(huán)境視角出發(fā)的外圍動態(tài)監(jiān)控， 因而難以形成為民眾所信服的全方位垃圾焚燒廠環(huán)境監(jiān)控體系?，F計劃在深圳市某地點建立一個中型的垃圾焚燒廠， 處理垃圾量為 1950 噸/天（設置三臺可處理垃圾650 噸/天的焚燒爐，排煙口高度

6、80 米，每天 24 小時運轉） 。我們需要綜合考慮垃圾焚燒廠對周圍帶來環(huán)境污染以及其他危害的多種因素（例如，焚燒爐的污染物排放量、居住點離開垃圾焚燒廠的距離、風力和風向及降雨等氣象條件、地形地貌以及建筑物的遮擋程度等等） ，在進行科學定量分析的基礎上， 確立一套可行的垃圾焚燒廠環(huán)境影響動態(tài)監(jiān)控評估方法， 并針對潛在環(huán)境風險制定出合理的經濟補償方案。現我們的目標是，在收集相關資料的基礎上考慮以下問題：（1） 假定焚燒爐的排放符合國家新的污染物排放標準 （參見附件1） ， 根據垃圾焚燒廠周邊環(huán)境設計一種環(huán)境指標監(jiān)測方法， 實現對垃圾焚燒廠煙氣排放及相關環(huán)境影響狀況的動態(tài)監(jiān)控。并以設計的環(huán)境動態(tài)監(jiān)

7、控體系實際監(jiān)控結果為依據，設計合理的周圍居民風險承擔經濟補償方案。（2） 由于各種因素焚燒爐的除塵裝置（如袋式除塵器）損壞或出現其他故障導致污染物的排放增加，致使相關各項指標將嚴重超標（如：煙塵濃度、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、二惡英類及重金屬等排放超標，附件2 給出了一臺可處理垃圾 350 噸 /天的焚燒爐正常運作時的在線排放監(jiān)測記錄）。 在考慮故障發(fā)生概率的情況下修正設計的監(jiān)測方法和補償方案。氣象條件等諸多 將其反饋給垃圾焚二、問題分析環(huán)境的動態(tài)監(jiān)控體系， 是指在考慮到焚燒爐污染物排放量、實時實地計算焚燒廠煙氣的排放量，燒廠，從而實現保護環(huán)境的目標外界因素不同程度的影響，致使同一時間點下

8、，不同監(jiān)測點的煙氣含量各不 相同，首先可以考慮結合風力、風向、溫度因素的影響，完成對焚燒廠周邊各地 煙氣含量的檢測。而由于降雨對污染物具有吸附作用，直接影響各地區(qū)的煙氣含 量，所以應結合各季度降雨量的大小，實時實地計算出焚燒廠周邊地區(qū)各污染因 素的含量，實現對焚燒廠周邊環(huán)境的動態(tài)監(jiān)控。居民承擔風險的大小，與當地環(huán)境污染程度密切相關，而污染程度的評估， 又由空氣中顆粒物、HCL SO2等污染物的含量所決定，因此可以結合國內的環(huán) 境評價標準，在模糊綜合評價法的基礎上，衡量出各污染物對大氣環(huán)境質量影響 的相對重要程度，再分析各監(jiān)測點環(huán)境的隸屬環(huán)境等級，進行相應的區(qū)域劃分。 最后結合不同風向的頻率大小

9、，分析得出各地居民承擔風險的大小，實現合理的 經濟補償。但當焚燒爐的裝置發(fā)生故障時，各地的煙氣含量會發(fā)生相應的變化， 我們應 根據不同故障發(fā)生的概率大小，修正焚燒廠周邊各地污染物含量的大小， 重新計 算各污染因子的權重值，并最終修改和完善所設計的監(jiān)測方法和補償方案。三、模型假設1、污染物濃度在與監(jiān)測點和污染源直線成直角的方向上、高度方向上的分布均 符合正態(tài)分布；2、在實際分析空間中風速是均勻的、穩(wěn)定的；3、焚燒廠排放的煙氣是連續(xù)均勻的；4、在擴散過程中污染物質量是守恒的(不考慮轉化)；5、在風向、風力、溫度等外界因素影響下，區(qū)域環(huán)境中各污染因素的含量間的 比值不變；6、假設污染源為點源；四、定

10、義符號說明1、名詞解釋有效源高：排放煙氣的煙囪有效高度，為煙囪幾何高度和抬升高度之和;擴散參數：污染物濃度正態(tài)分布公式中的標準差；2、符號說明在舁 廳P變量變量說明單位1Pi任意點P (x,y,z)的實源污染物濃度2P2任意點P (x,y,z)的像源污染物濃度3任意點P (x,y,z)的實際污染物濃度4q源強，即單位時間內污染物的排放量mg/s5側向擴散系數m6&豎向擴散系數7H煙囪的后效圖度，即后效源圖8排放符合標準中，不考慮降雨影響，高價 連續(xù)點源擴散模式中某點的污染物濃度mg/m39C1排放符合標準中，考慮降雨影響下，改進 的高價連續(xù)點源擴散模式中某點的污染 物濃度10降雨系數1

11、1V降雨強度mm/天12aL判定環(huán)境等級時，第i種污染因素的權重13P每臺焚燒爐發(fā)生故障的概率14C沒有發(fā)生故障時煙塵濃度mg/m315c'發(fā)生故障時的煙塵濃度16cc修正后的煙塵濃度五、模型的建立與求解1、排放符合標準下的動態(tài)監(jiān)控體系和經濟補償方案1.1、 動態(tài)監(jiān)控體系焚燒廠周邊環(huán)境的動態(tài)監(jiān)控體系，是指在考慮污染物排放量、氣象條件等諸 多因素的基礎上，實時實地計算空氣中各污染因子含量的體系。1.1.1、 模型前準備(1)有效源高的確立有效源高是排放煙氣的煙囪有效高度， 為煙囪幾何高度和抬升高度之和，而 抬升高度又由大氣穩(wěn)定度、風速和煙源型別大小共同決定。首先，大氣穩(wěn)定度是影響污染物在

12、大氣中擴散的極重要因素，國內現有法規(guī)中推薦的修訂帕斯奎爾分類法，將大氣穩(wěn)定度分為強不穩(wěn)定、弱不穩(wěn)定、中性、 較穩(wěn)定和穩(wěn)定六級，根據焚燒廠建設當地的實際溫度、 風力的風向的數據，結合 97年中山大學的調查1,我們發(fā)現各季度廣東沿海地區(qū)的大分部的地面、垂 直大氣穩(wěn)定度均處于D等級，即為中性。接下來，將各季度的風向、風速進行整理和統(tǒng)計，”發(fā)現數據中存在風速 差異相對較大的現象，例如2011年6月22日、23日的風速分別達到7.2m/s和 9.7m/s,當月其它天數的風速卻僅為 3m/s左右。而根據風級、風向和征象對照 表(附件1)中的規(guī)定，我46分析后認為這是合理范圍內的現象，因此可得到 各季度的風

13、向、風速均值的統(tǒng)計結果，具體如表5-1所示：第一季度報告第四季度報告風向SPD十分鐘平均風速均值風向SPD十分鐘平均風速均值南5.667北.000西3.444南3.546西北3.220西3.279西南3.254西南2.924總計3.414總計3.042第二季度報告第三季度報告風向SPD十分鐘平均風速均值風向SPD十分鐘平均風速均值北2.243北1.500東1.680東1.367東北1.770東北1.908東南2.067東南1.491南2.000南1.640西2.624西2.571西北2.871西北1.863西南1.964西南2.744總計2.280總計2.079表5-1各季度風向、風速均值統(tǒng)計

14、表單位：m/s第一季度平均風向風速北西北；東北飛.需第二季度平均風向風速我西北東北百Q-，東平勒即£W-百用車用1-繪制對應的各季度風速、風向均值圖，如圖 5-1所示:第三季度平均風向風速北國圖5-1各季度風向、第四季度平均風向風速北 西北 一$車北西(.(?軍平均風遽SqkxZ 否南、j 1東南司風速均值統(tǒng)計圖經過上述圖表分析，我心發(fā)現各季度平均風速均值為3m/s左右。依據GB3840-83文件中提出的抬升公式，91年北京市環(huán)境保護科學研究所 的計算結果2顯示：在D等級穩(wěn)定度下，風速為3m/s的中型煙源的煙氣抬升距離為 加為39.5米。最后根據題目中設計的排煙口高度 h為80米，我

15、制計算得到有效源高H為H=h+h=119.5 米。(2)側向、豎向擴散參數的確定擴散參數是指污染物濃度正態(tài)分布公式中的標準差， 而濃度分布的標準差表 征大氣污染物圍繞污染源的離散程度，標志著大氣擴散稀釋污染物的能力。根據布里格斯擴散系數表 3可知，在城市中，當監(jiān)測點與污染源之間的水平距離范圍為1產-1。+米時，有D等級穩(wěn)定度下的側向、豎向擴散參數的定義為：其中，(m)為側向擴散系數，是污染物在 y方向分布的標準偏差；6 (m)為豎向擴散系數，是污染物在z方向分布的標準偏差；x (m)為監(jiān)測 點與污染源之間的水平距離。(3)降雨強度由于降雨對污染物具有吸附作用，直接影響各地區(qū)的煙氣含量，在計算焚

16、燒 廠周邊地區(qū)各污染因素的含量時，應結合對降雨影響的分析?，F給出深圳市 xx 年各季雨量預測與30年平均值對比表：表5-2深圳市xx年各季雨量預測與30年平均值對比表季度xx年雨重(mm)30年平均雨重(mm)一130150144.2一650750737.9二800900928.1四100 120125.5(4)源強的確定19E0PVy根據公式，源強若1t垃圾焚燒產生的煙氣體積為 V (m3),排煙口的污染因子濃度為p ,假設垃圾焚燒的速度為定值，則一天焚燒1950t垃圾所產生的污染物的源強為19&0pV=f 24X3&00 0其中 P為污染因子的濃度，V為1t垃圾焚燒產生的體

17、積，根據生活 垃圾焚燒污染控制標準4,現取為7000 m3 ,由題目附件一所給數據，得 到源強的數據如下：表5-3各污染因子的源強數據污染 因子顆粒物 g/sHCL g/sSO2g/sNOxg/s汞g/s鉛g/s二惡因 mg/s源強3.06497.662312.259738.31160.01530.15320.01531.1.2、 模型建立(1)高架連續(xù)點源擴散模式對于地面開闊平坦的地區(qū)，在均一的大氣條件及點源的擴散模式下， 可以利 用高斯擴散模型，分析污染源周邊各地的實際污染情況。而實際的污染物排放源多位于地面或接近地面的大氣邊界層內， 污染物在大 氣中的擴散必然會受到地面的影響，即為有界大

18、氣擴散。所以在建立大氣擴散模 式時，必須考慮地面的影響，于是可推導出高架連續(xù)點源擴散模式。首先，根據97年華東工業(yè)大學關于建筑物對空氣污染物擴散影響的研究 5 中提出的，如果在下風向兩倍建筑物高度的距離處，有效源高 H大于建筑物高 度的2.5倍，或大于建筑物高度與1.5倍的建筑物寬度之和，則可不考慮建筑物 的影響，否則煙流就要受到建筑物的影響。通過對深圳市谷歌地圖(附件2)相應地區(qū)的測量，我田發(fā)現焚燒廠周邊地 區(qū)的建筑物高度均在30米內，所以可不考慮建筑物對污染物擴散的影響。同時，通過對地圖中焚燒廠周邊地區(qū)地形的分析， 我小認為該焚燒廠排放煙 氣的訶題滿足高斯擴散模型的前提假設，即可用高架連續(xù)

19、點源擴散模式進行求 解。首先，高斯模式的坐標系如圖5-2所示：圖5-2高斯模型的坐標系其中，坐標系原點為排放點或高架源排放點在地面的投影點，x軸正向為平均風向，y軸在水平面上垂直于x軸，z軸垂直于水平面xoy。接下來，在高架連續(xù)點源擴散模式中，將各地的污染物濃度分為實源貢獻、像源貢獻和實際濃度三個部分進行求解，設P點的坐標為（x,y,z,），則：i實源貢獻：設P點在以實源為原點的坐標系中的垂直坐標為（z-H）,不考慮地面的影響，實源在P點形成的污染物濃度Pi為：q / V 尸、ii像源貢獻：設P點在以像源為原點的坐標系中的垂直坐標為（z+H），像源在P點形成的污染物濃度 P£為：Q/

20、 V2 （z+H）、內=而甌間源+,iii P點實際的污染物濃度為：q / y2 p（工用/H） = f7 expJexp-/吟與I 2728._（5-1）其中， Pi、 P、 Px，VZH）分別為在任意點P （x,y,z）的實源污 染物濃度、像源污染物濃度和實際污染物濃度，單位均為（mg/m，） ； q（mg/s）為源強，為單位時間內污染物的排放量；皿（m/s）為排放口出的平均風速； '' (m)為側向擴散系數；& (m)為豎向擴散系數；H (m)為煙囪的有效高度，即有效源高；x (m)為監(jiān)測點與污染源之間的水平距離；y (m)為 煙氣的中心軸在直角水平方向上到任意點

21、的距離；z (m)為從地表到任意點的高度。取z=0代入公式(5-2),可得地面濃度模式為：q /H2_ expy exp (r)(5-2) 2 /24(2)模型的改進考慮到雨水對污染物有一定的吸附作用，我書對現有的高架連續(xù)點源擴散模 型進行了改進，具體的污染物濃度的計算公式如下：(5-3)其中, C&(mg/m3)為不考慮降雨影響下，高價連續(xù)點源擴散模式中某點的污染物濃度；C為考慮降雨影響下該點的污染物濃度;日為降雨系數，表示雨水對污染物物質的吸附作用大?。籌 (mm/天)為降雨強度；a、b為經驗系數，分別取 a=X2X LO7 , b = 0.5。1.1.3、 動態(tài)監(jiān)控模型的求解根據

22、改進的高架連續(xù)點源擴散模型，可以求解得到焚燒廠周邊地區(qū)各污染物 因子的濃度大小。首先，我鉗分析了同一外界條件下，地面上和距離地面 30米 高處的污染物濃度，在確定方向上隨距離變化的分布情況， 以第三季度西北方向N。戈的濃度為例，我/繪制了兩個高度的污染濃度分布對比圖：圖5-3地面和高度30米處的污染濃度分布對比圖通過對谷歌地圖（附件2）相應地區(qū)的測量，瑁1發(fā)現焚燒廠周邊，居民區(qū) 與污染源的最近距離在1000米左右。而根據圖5-3顯示，當水平距離超過1000 米，地面和高度30米處污染物濃度分布幾乎相同，所以可以忽略高度對污染物 濃度的影響。依據地面濃度模式，求解得到各地污染物的濃度大小。 現以

23、第三季度西北方向 N。,的濃度為例，繪制地面上污染物濃度隨監(jiān)測點到污染源距離變化的 三維分布圖：-2000 Q圖5-4第三季度西北方向的濃度隨距離變化的分布圖將其轉化成第三季度西北方向N。乂的濃度,在某一確定方向上，隨距離變化的分布，可得圖5-5 :圖5-5第三季度西北方向的濃度在確定方向隨距離變化的分布圖根據上圖，我們發(fā)現，當監(jiān)測點到污染源距離大于5000米時，NO,的濃度變化很小，現修改距離范圍為 05000米，得到對應的分布圖5-6為：圖5-6 修改距離范圍的濃度分布圖對比圖5-5和圖5-6,我們認為當監(jiān)測點到污染源距離大于5000米時,N國的濃度不再變化，從而對模型求解結果進行了簡化。

24、類似地，我們可以求解四個季度的不同方向下，各污染因素濃度隨距離變化的分布情況，并進行合理的簡化，即完成了實時實地計算空氣中各污染因子含量 的設計，最終實現焚燒廠周邊環(huán)境的動態(tài)監(jiān)控體系的模型建立與求解。1.2、經濟補償方案居民承擔風險的大小，與所居住地的環(huán)境污染程度密切相關， 而環(huán)境污染的 評估，又由空氣中顆粒物、HCL SO2等污染因素的含量所決定，因此可以結合 國內的環(huán)境評價標準，在模糊綜合評價法的基礎上，衡量各污染物對大氣環(huán)境質 量影響的相對重要程度，再分析各監(jiān)測點環(huán)境的環(huán)境等級，進行相應的區(qū)域劃分。 最后結合不同風向的頻率大小，可以分析得出各地居民承擔風險的大小， 從而進 行合理的經濟補

25、償。1.2.1、模型的建立首先，由于環(huán)境污染評價涉及到較多的復雜現象和各種因素的相互作用， 評 價過程中存在大量的模糊現象和模糊概念， 因此在環(huán)境污染綜合評價過程中，我 鉆引入模糊綜合評價法進行分析。模糊綜合評價是綜合考慮事物多種因素，用模糊集理論來評定其優(yōu)劣的方法。其評價過程為：先將評價目標看成是由多種因素組成的模糊集合，再設定這些因素所能選取的評審等級，分別求出各單一因素對各個評審等級的歸屬程度， 然后根據各個因素在評價目標中的權重分配，最后計算得出目標的評審等級。污染因子的權重值衡量的，是參加評價的各污染物之間對大氣環(huán)境質量影響 的相對重要程度，所以，我們可以根據各因子對大氣環(huán)境質量評價

26、影響的大小， 采用污染貢獻率的方法，計算得出各因子的權重，計算公式為：（5-4）其中，&為第i種污染物各級標準的平均值;典為第i種污染物實測值； a為第i種污染因素的權重。希在具體的分析中，假設風向、風力等外界因素發(fā)生變化時，區(qū)域環(huán)境中各 污染因素間含量的比值不變，則污染因子實測值與各級標準的平均值的比值越 大，其權重越大，也越容易超標。同時，在對單一因素的不同評審等級隸屬程度的分析過程中，我們發(fā)現，當評價目標中，權重值之和大于0.5的污染因子均隸屬于同一評審等級時， 可判定 該監(jiān)測點的環(huán)境空氣質量隸屬于對應的等級區(qū)域。因此可以將對目標評審等級的判定，簡化為對權重值大于0.5的污染因子

27、等級的評定。最后，考慮到因為各季度風向頻率不同， 在同一環(huán)境評審等級的區(qū)域中， 各 方向居民受污染影響的持續(xù)時間不同， 所以結合各季度風向頻率的大小，分析得 出各地居民承擔風險的大小，分段進行合理的經濟補償。122、經濟補償方案的求解首先，我們選取7個因子（即n=7）參加評價，便構成環(huán)境經期質量綜合評判因子集U = Ut£P，U50tUm叫"口二書玉0假設風向、風力等外界因素發(fā)生變化時，區(qū)域環(huán)境中各污染因素間含量的比 值不變，即可根據各污染因素的排放量，利用公式（5-4）計算得到各因子的權重，求解結果見表5-4:表5-4各污染因素的權重值表污染因素1M粒物HCL卜。2NOx

28、汞鉛二惡英權重值0.00870.140710.0732”.22870.18290.0610P 0.3049然后，根據GB3095-2012大氣環(huán)境質量標準6,將區(qū)域環(huán)境劃分為兩個等級，有關評價分級標準值見表 5-5:表5-5評價分級標準值表在舁 廳P污染物項目取值時間濃度限值單位一級二級1顆粒物日均1203002氯化氫（HCDr日均15503二氧化硫（）日均501504氮氧化物（）日均1005汞(Hg)0.056鉛（Pb）1.57二惡英0.03pgTEQ/m3本題中和二惡英的權重值大于0.5 ,根據之前的分析，當判定和二惡英均隸屬于第一等級外時，認為該監(jiān)測點的環(huán)境空氣質量也位 于第一等級外。并

29、且由于二惡英污染因素的權重更大， 其更容易歸屬于第一等級 區(qū)域外。在高斯擴散模型中，各污染因子擴散情況相同，所以，排放的氣體濃度與標 準的濃度之比越大就越容易超標，氣體的初始濃度與標準濃度的比值如下， 其中 二惡英初始濃度的單位為其余成分的初始濃度單位為 H歐血二惡英的標準濃度單位為其余成分的標準濃度單位為0表5-6初始濃度與一級濃度限值的比值污染因子顆粒物HCLso2NO.汞鉛二惡英比值0.16673.333311.6000P 2.50002.00000.6667P 3.3333表5-7初始濃度與二級濃度限值的比值污染因子顆粒物HCLso2NO.汞鉛二惡英比值0.06671.00000.53

30、33P 2.50002.00000.6667P 3.3333由表5-6可以看出，氮氧化物超標，則二惡英與HCL一定超標，而三者的權 重之和大于0.5,因此，可以將對焚燒廠周邊某地環(huán)境是否為第一等級外的判定，簡化為判定該地NOx的含量是否為第一等級外。由于 NO,兩個等級的濃度限量相等，當判定某地環(huán)境空氣質量是否位于第二等級外時，我的將判定方法修正為檢測HCL的含量是否位于第二等級外。最終，可以得出各季度下，焚燒廠周邊地區(qū)的環(huán)境評審等級結果， 如圖5-7圖5-10所示：圖5-7第一季度焚燒廠周邊地區(qū)的環(huán)境評審等級結果圖5-84-+-H第二季度焚燒廠周邊地區(qū)的環(huán)境評審等級結果I I I I I 卜

31、 I I圖5-9第三季度焚燒廠周邊地區(qū)的環(huán)境評審等級結果SOO十-4-JMlwt _， 411HH1 -w/3X' eI t I I I I-1" I j i， i-«! i " l-Hi-H-H * i i i i r n u K -?MQ2i»a1 卿(3T 1CX»WC30DD:3L.-I-'1Pw+ ,aoo4-?5W-I-可巾R 一圖5-10第四季度焚燒廠周邊地區(qū)的環(huán)境評審等級結果注：圖5-7圖5-10中，白色部分為環(huán)境空氣標準為第一級的區(qū)域；橙色部分為 環(huán)境空氣標準為第二級的區(qū)域；紅色部分為環(huán)境空氣標準為第三級的區(qū)域

32、。因為各季度風向頻率不同，所以同一環(huán)境評審等級的區(qū)域中，各方向居民受污染影響的持續(xù)時間各不相同，現統(tǒng)計各季度不同風向的頻率如表5-8所示：表5-8各季度不同風向的頻率統(tǒng)計表第一季度報告第四季度報告風向所(%)風向頻率(%)南3.9北1.2西35.5南15.1西北6.6西F 16.3西南53.9西南67.4總計100.0總計100.0第二季度報告第三季度報告風向所(%)風向所(%)北M7.7北：8.0東6.3東6.9東北M2.7東北I 14.9東南3.8東南12.6南6.3南5.7西21.5西24.1西北17.7西北9.2西南13.9西南18.4總計100.0總計100.0最后結合不同風向的頻率

33、大小，對各個環(huán)境評審等級下的居民承擔風險進行 分段大小，從而進行合理的經濟補償。2、 排放出現異常的改進動態(tài)監(jiān)控體系和經濟補償方案2.1、 模型的建立假設該焚燒廠的焚燒爐發(fā)生故障的概率為P,每臺焚燒爐發(fā)生故障的情況相互獨立，則三臺焚燒爐中：有一臺發(fā)生故障的概率為有兩臺發(fā)生故障的概率為；三臺都發(fā)生故障的概率為Pm = / ；都不發(fā)生故障的概率為p0 = d-p）一口八口口融。實際情況下，機器發(fā)生故障的概率”1,因此，可以不考慮兩臺及三臺焚燒爐同時發(fā)生故障的情況，進而對口。進行修正： , 。 以煙塵為例，假設沒有發(fā)生故障時煙塵濃度為c,發(fā)生故障時的煙塵濃(5-5)度為1c.，則修正后的煙塵濃度為：

34、CC= P 口 c+ p1-設k為發(fā)生故障時煙塵濃度與正常煙塵濃度之比，即,那么可將式（5-5）化簡為:/ *. 2 + kcc=通 + Pi -一六_ - 2+k.-其中設 L P° 'I 丁為濃度修正系數，將 01、0口代入得到_ l+p+pk' 升即，由于 口 1,因此 ” 1 +慳0將修正的動態(tài)監(jiān)控體系模型的計算結果，進行相應的污染物對大氣環(huán)境質量 影響相對重要程度的衡量，再分析各監(jiān)測點環(huán)境的環(huán)境等級，進行相應的區(qū)域劃 分。最后結合不同風向的頻率大小，重新可以分析得出各地居民承擔風險的大小， 進行合理的經濟補償，即得到修正的經濟補償方案。2.1、 模型的求解對

35、氮氧化物而言，在風速為 3m/s的情況下，r取不同值，得到超標時，監(jiān) 測點距污染源的距離如下：表5-9 r取不同值時氮氧化物的超標距離r1.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0x/m1510161017101810189019802070216022352310擬合得到的結果為：-. 一 .一1】-1-其中， 右 為未考慮故障的情況下，超標時距污染源的距離, 右二1405 ； x為考慮故障的情況下，超標時距污染源的距離， x-147.4r-+ 1053(1) + 1405對HCL而言，在風速為2m/s的情況下，r取不同值，得到超出等級一限值 時，監(jiān)測點距污染源的距離如下：表

36、5-10 r取不同值時HCL的超標距離r1.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0x/m965106011401215129013551425148515451605擬合得到的結果為* : -233.7(一 1尸+966什- 1) + 1L08+荷,其中， 血為未考慮故障的情況下，超標時距污染源的距離, 湎二855, x為考慮故障的情況下，超標時距污染源的距離，x-2337(r- l)a + 966(r- 1) + 866對題目所給附件2中原始數據進行處理，以 NO豈的排放量分布情況為 例：圖5-11的排放量分布情況圖由圖可以看出，N0艮的濃度為70 mg4 以上的三個數據偏

37、離正常排放量過多，可以認為是故障數據，我們將這三個數據作為故障數據， 并將其 與其余正常數據進行比較分析：正常數據的拉。¥平均濃度為1、 .97mg/m故障數據的濃度為73.67回/m發(fā)生故障的頻率為0.107 0現假設故障概率注=。1 ,可計算得到三臺焚燒爐中有一臺發(fā)生故障的概率為 由=0243 ,有兩臺發(fā)生故障的概率為a =0.027 ,三臺都發(fā)生Pa- Pa故障的概率為 m=0.001,都不發(fā)生故障的概率為肌=。.729。都是小概率事件，為簡化問題可以認為不發(fā)生，因此修正._ 內 _ 同.概率P0 =% PO+f»LP。 POWL /日有的/反丁而獷力4P,得到的修正

38、概率為，0.7Sa,修正后的濃度 匕匕=S470mg/m,正常濃度c= 52.97mg/m得到正常濃度、修正后的濃度、故障濃度的高斯擴散圖 形如下：圖5-12正常濃度、修正后的濃度、故障濃度的高斯擴散圖形六、模型的評價與改進2、 模型優(yōu)點1）本模型的假設是根據日常實際做出的，這些假設不但簡化了問題，便于 模型的建立，而且又不失模型的科學性和結果的實際性。2）我用結合風向、溫度、降雨等多種外界因素的影響，對焚燒廠排放氣體 中各污染因素進行了逐一地分析，并綜合得到各地空氣環(huán)境的等級評審結果。分 析結果較為全面，且具有較強的規(guī)律性。3）在對焚燒廠周邊地區(qū)建立動態(tài)監(jiān)控評估的過程中, 我用結合降雨量對大

39、 氣污染物的影響，對現有的高架連續(xù)點源擴散模型進行了改進， 使分析結果更符 合實際。4）在設計經濟賠償方案的過程中， 我什采用模糊綜合評價的思想，綜合考 慮多種污染因子的影響，做出合理的環(huán)境等級的評審和劃分。3、 模型缺點1）本文中對焚燒爐發(fā)生故障情形下的模型修正，是基于一個月的數據進行 的，與實際情況具有一定的差距。2）不同污染因子的擴散情況不同，而本文中忽略了其擴散差異。3、模型的改進可以根據當地焚燒廠周邊地區(qū)的人口分布、年齡段分布情況等，確定監(jiān)測點的具體位置、監(jiān)測頻率以及污染氣體的種類，依據焚燒廠的公司利潤設計更具體、 更合理的補償方案。七、參考文獻1范紹佳 鮑若峪 羅小芬 羅經貫，廣東

40、沿海地區(qū)大氣穩(wěn)定度及其分類探討， 中山大學學報（自然科學版）,第36卷 第1期：第82頁，1997年。2谷濤，煙氣抬升公式計算比較，環(huán)境科學研究，第 4卷第3期：第29頁, 1991 年。3鄧新民，確定大氣擴散參數的方法：第 12頁。4生活垃圾焚燒污染控制標準，2013年5郭少為 吳文權，建筑物對空氣污染物擴散影響的研究，城市環(huán)境與城市生態(tài)，第10卷1期：第56頁，1997年。6中華人民共和國國家標準 GB3095-2012環(huán)境空氣質量標準。八、附件清單附件一風級、風向和征象對照表附件二 深圳市谷歌地圖附件三改進的高價連續(xù)點源擴散模型Matlab三維圖像程序附件四改進的高價連續(xù)點源擴散模型Ma

41、tlab二維圖像程序附件一：風級、風向和征象對照表風級、風速和征象對照表世界氣象 組織對熱 帶氣旋的分類風 力 等 級名稱海面大概 浪高（米）陸上地物 征象海面和漁船征象風速般最 高米/秒一0無風靜，煙直上。海面平靜。0.0 0.21軟風0.10.1煙能表示 風向，但 風向標不 能轉動。微波如魚鱗狀，沒有浪花。一艘漁船正好能使舵。0.3 1.52輕風0.20.3人面感覺 有風，樹 葉微響， 風向標能 轉動。小波，波長尚短，但波形顯著，波峰呈玻璃色但不破裂。漁船張帆時，可隨風移動每小時 12海里。1.6 3.33微風0.61.0樹葉和微 枝搖動不 息，旌旗 展開。小波加大，波峰開始破裂；浪沫光亮

42、，有時可有散見的白浪花。漁船開始簸動，張帆隨風移動每小時34海里。3.4 5.44和 風1.01.5能吹起地 面灰塵和 紙張，樹 的小枝搖 動。小浪，波長變長；白浪成群出現。 漁船滿帆時，可使船身傾于一側。5.5 7.95清 勁 風2.02.5有葉的小樹搖擺，內陸的水 面有小波。中浪，具有較顯著的長波形狀； 許多白浪形成（偶有飛沫）。 漁船需縮帆一部分。8.0 10.7熱帶低壓6強 風3.04.0大樹枝搖 動，電線 呼呼有 聲，張傘 困難。輕度大浪開始形成；到處都有更大的白沫峰（有時有些飛沫）。漁船縮帆大部分，并注意風險。10.8 13.87疾風4.05.5全樹搖 動，迎風 步行感到 不便。輕度大浪，碎浪成白沫沿風向呈條狀。漁船不再出港，在 海者下錨。13.9 17.1熱帶風暴8大風5.57.5折毀微 枝，迎風 步行感到 阻力甚 大。有中度的大浪，波長較長，波峰邊緣開始破碎成飛沫片； 白沫沿風向呈明顯的條帶。所有近海漁船都要靠港，停留 不出。17.2 20.79烈 風7.010.0建筑物有 小損（煙 囪頂蓋和 平瓦移 動）。狂浪，沿風向白沫呈濃密的條帶狀，波峰開