2014垃圾焚燒廠解析

1、1垃圾焚燒廠的經(jīng)濟補償問題摘要“垃圾圍城” 的問題已經(jīng)成為全國超過三分之二城市的困擾問題。 而實施垃 圾焚燒處理囤積問題的方法刻不容緩。 但是垃圾焚燒廠的帶來的污染仍然受到了 剛大民眾的漠視和反感。本文針對垃圾焚燒廠問題擬定一套公平的， 合適的經(jīng)濟 補償制度以平息民眾對污染的不滿。對于問題一，首先分析垃圾焚燒廠的選址和結(jié)構(gòu)，通過Google地圖對焚燒 廠周邊各處的地形結(jié)構(gòu)和居民住宅區(qū)進行分析， 得知焚燒廠的污染排放不受地形 和建筑物的影響的結(jié)論，則針對問題一本文擬建立高斯煙羽模型。通過Excel建立風(fēng)向頻數(shù)雷達圖分析焚燒廠周邊的風(fēng)向和風(fēng)速狀況，利用Pasquill的分類 方法以及大氣的穩(wěn)定度計

2、算公式得出大氣的擴散系數(shù)，除此以外通過MATLAB寸 數(shù)據(jù)的整合分析強源的污染釋放速率。 綜合分析各種影響污染擴散的因素結(jié)合高 斯公式得到大氣污染排放寸地面的影響狀況。 根據(jù)地面各處的污染程度的不同為 依據(jù)，本文分別從環(huán)境損失、健康損害、心理影響、農(nóng)業(yè)損害、不動產(chǎn)貶值、發(fā) 展受阻等六個方面寸居民的損失進行補償。 采用綜合成本法與高斯煙羽模型相結(jié) 合的方法，建立補償資金繳納總額公式，通過MATLAB!出焚燒廠周邊較為公平 合理的經(jīng)濟補償制度。寸于問題二， 先利用題目附件2中所給3月煙氣日報表， 統(tǒng)計設(shè)備故障的概 率?？紤]設(shè)備故障概率后，采用T-S模糊故障分析法對相應(yīng)的風(fēng)向上進行相應(yīng)的 修正。根據(jù)

3、即時的源釋放速度，來重新計算濃度關(guān)系。再根據(jù)所得新的濃度，寸 第一問的模型作調(diào)整。 利用調(diào)整所得的模型得到考慮設(shè)備故障概率后的經(jīng)濟補償 制度。關(guān)鍵詞 ：垃圾焚燒 污染氣體濃度 高斯煙羽模型T-S模糊故障分析法 經(jīng)濟補償2一 問題重述“垃圾圍城”是世界性難題，在今天的中國顯得尤為突出。數(shù)據(jù)顯示，目前 全國三分之二以上的城市面臨“垃圾圍城”問題，垃圾堆放累計侵占土地75萬 畝。因此，垃圾焚燒正逐步成為中國垃圾處理的主要手段之一。然而，由于政府 監(jiān)管不力、 投資者目光短淺等多方面的原因， 致使前些年各地建設(shè)的垃圾焚燒電 廠在運營中出現(xiàn)了環(huán)境污染問題，給垃圾焚燒技術(shù)在我國的推廣造成了很大阻 力，許多城

4、市的新建垃圾焚燒廠選址都出現(xiàn)因居民反對而難以落地的局面。事實上垃圾焚燒廠對環(huán)境的污染風(fēng)險與建設(shè)投資規(guī)模、 運行監(jiān)管力度有直接 關(guān)系。對于不同城市來說， 究竟該把大型焚燒廠的建設(shè)規(guī)?？刂圃谑裁此?， 這 是一個值得研究的課題。 在垃圾焚燒廠運行監(jiān)管方面， 目前主要是在垃圾焚燒廠 內(nèi)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。1.2問題深圳市某地點計劃建立一個中型的垃圾焚燒廠，計劃處理垃圾量1950噸/天（設(shè)置三臺可處理垃圾650噸/天的焚燒爐，排煙口高度80米，每天24小時 運轉(zhuǎn)）。從構(gòu)建環(huán)境動態(tài)監(jiān)控體系、并根據(jù)潛在污染風(fēng)險對

5、周圍居民進行合理經(jīng) 濟補償?shù)男枨蟪霭l(fā)， 有關(guān)部門希望能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(fēng)力和風(fēng)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(xué)定量分析的基礎(chǔ)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(fēng)險制定出合理的經(jīng)濟補償方案。請你在收集相關(guān)資料的基礎(chǔ)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(jù)垃圾焚燒廠周邊環(huán)境設(shè)計一種環(huán)境指標監(jiān)測方法， 實現(xiàn)對垃圾焚燒廠煙氣排放及 相關(guān)環(huán)境影響狀況的動態(tài)監(jiān)控。 以你設(shè)計的環(huán)

6、境動態(tài)監(jiān)控體系實際監(jiān)控結(jié)果為依 據(jù)，設(shè)計合理的周圍居民風(fēng)險承擔(dān)經(jīng)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(xiàn)其他故障 導(dǎo)致污染物的排放增加，致使相關(guān)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）。請在考慮故障發(fā) 生概率的情況下修正你設(shè)計的監(jiān)測方法和補償方案。二 問題分析2.1基于問題一的分析 經(jīng)濟補償制度的建立需要通過對研究地區(qū)的各個環(huán)境監(jiān)測點進行綜合的評估，再結(jié)合各個監(jiān)測點檢測的污染程度情況對各個地區(qū)進行合理的補償從而達到 公平合理的局

7、面。3因此，建立經(jīng)濟補償制度的問題與研究各地區(qū)受污染程度問題 息息相關(guān)。 假設(shè)垃圾焚燒廠的排放符合國家排放量標準，那么影響該地區(qū)的不同 污染程度往往是綜合風(fēng)力和風(fēng)向及降雨等氣象條件、地形地貌以及建筑物的遮擋 程度等等條件決定的。由題設(shè)中排氣筒的垂直高度， 綜合污染源附近各處等高線可知， 以污染源為 中心5000米以內(nèi)各處地形不高于排氣孔，即污染物的擴散不受地形和建筑的影 響。那么研究大氣中污染物的擴散問題成為問題一的核心。 綜合附件2的數(shù)據(jù)和 查找的資料，本文擬定采用高斯煙羽模型對大氣中的污染物擴散程度進行探究。根據(jù)地面各處的污染程度的不同為依據(jù)，本文分別從環(huán)境損失、健康損害、 心理影響、農(nóng)業(yè)

8、損害、不動產(chǎn)貶值、發(fā)展受阻等六個方面對居民的損失進行補償。 采用綜合成本法與高斯煙羽模型相結(jié)合的方法， 建立補償資金繳納總額公式， 通 過MATLAB!出焚燒廠周邊較為公平合理的經(jīng)濟補償制度。2.2基于問題二的分析在之前我們提出的環(huán)境監(jiān)測方案和補償方法，我們都是在理想條件下提出的 方案和方法，但是在現(xiàn)實處理過程中， 難免會有一些意外情況的出現(xiàn)， 比如焚燒 爐的除塵裝置（如袋式除塵器）損壞或者出現(xiàn)其他故障導(dǎo)致污染物的排放增加， 致使相關(guān)各項指標將嚴重超標的情況， 這些因素雖然不太可能會發(fā)生， 但是還有 有一定的概率會發(fā)生， 所以我們在解決這個問題的時候就要考慮到這些特殊情況 發(fā)生的概率，對我們原

9、先建立的環(huán)境實時監(jiān)測方案和居民承擔(dān)風(fēng)險經(jīng)濟補償方案 進行修改和重建。我們還將考慮眾多的其他因素， 比如居民對于可能發(fā)生的這些故障而導(dǎo)致的 污染的態(tài)度以及這些污染物對居民身體健康的影響程度， 所以我們擬在原來提出 的環(huán)境實時監(jiān)測方案上進行一些修改， 比如增加檢測點， 縮短檢測間隔時間等等 方法來盡快發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生時間，從而在最短時間內(nèi)將事態(tài)控制在可接受范圍內(nèi)。 其次我們擬在原來提出的居民承擔(dān)風(fēng)險經(jīng)濟補償方案上進行一些修改， 比如增加 故障發(fā)生概率指數(shù)， 故障發(fā)生結(jié)果指數(shù)等等， 最大化考慮到所有非理想狀態(tài)， 完 善補償機制。三模型假設(shè)（1） 題目給出的各組數(shù)據(jù)真實可信，不考慮人為因素，具有監(jiān)測意義；

10、（2） 基于垃圾焚燒產(chǎn)生的主要污染物為顆粒物、SO2、NOx，所以此處不考慮 其他污染物排放；（3） 影響大氣環(huán)流的各項因素不會出現(xiàn)非預(yù)期的劇烈變化， 不考慮污染物濃度 驟變的情況；（4） 污染物擴散過程中不考慮云團內(nèi)部溫度的變化， 忽略熱傳遞、熱對流及熱 輻射，污染氣體不發(fā)生沉降、分解，不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)等，不考慮降雨天氣的 影響；（5） 污染氣體是理想氣體，遵守理想氣體狀態(tài)方程；（6） 取x軸為平均風(fēng)速方向，整個擴散過程風(fēng)速大小、方向均保持不變，不隨 地點、時間變化而變化；4（7） 地面對污染氣體起全反射作用，不發(fā)生吸收或吸附作用。四符號說明符號意義及單位CTy污染氣體在y方向分布的標準差

11、，單位為mCT z污染氣體在z方向分布的標準差，單位為mX任一點處污染物的濃度，單位為kg/m3x下風(fēng)向的距離，單位為my橫向的距離，單位為mZ地面上方的距離，單位為mu平均風(fēng)速，單位為m/sQ源強（即源釋放速率），單位為kg/sH污染源有效咼度，單位為mKi特征根貢獻百分率W各成分所占權(quán)重n為評價指標數(shù)ai為第i項指標標準化值EQI為評價區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)Ep為每一基本評價單元生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)值Sp為該生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)值對應(yīng)的網(wǎng)格數(shù)Xi某一指標的標準化值Xmax實際值和環(huán)境質(zhì)量標準的上限值Xmin實際值和環(huán)境質(zhì)量標準的下限值5五模型建立5.1對地形、風(fēng)向、風(fēng)力的分析處理綜合考慮氣象條件

12、、地理因素等客觀因素，是定制一份合理賠償方案的基礎(chǔ)。氣象條件包括風(fēng)力、風(fēng)向降雨等。地理因素則包括居民區(qū)相對于垃圾焚燒廠 的方位、居民區(qū)離垃圾焚燒廠的距離、地形外貌、建筑物的遮擋程度等。我們先 對這幾個因素進行分析。(1)風(fēng)向、風(fēng)力通常風(fēng)速越大越有利于空氣中污染物質(zhì)的稀釋擴散。 而長時間的微風(fēng)或靜風(fēng) 則會抑制污染物質(zhì)的擴散，使近地面層的污染物質(zhì)成倍地增加。當(dāng)人口聚集區(qū)處 于垃圾焚燒廠煙氣排放下風(fēng)方向時出現(xiàn)較的污染尤為嚴重。根據(jù)題目所給附件4,統(tǒng)計分析所給內(nèi)容數(shù)據(jù)，描繪出關(guān)于全年風(fēng)向風(fēng)力累計雷達圖以及全年風(fēng)向頻數(shù)雷達圖(圖1)如下:圖1全年風(fēng)向風(fēng)力累計雷達圖以及全年風(fēng)向頻數(shù)雷達圖由雷達圖我們可以看

13、出，該地常年盛行西風(fēng)與西南風(fēng)?？梢?，位于該垃圾焚 燒廠東面以及東北面的居民受到的影響較大。 并且，應(yīng)于其下風(fēng)口各布置一個監(jiān) 測點。(2)地理因素根據(jù)高斯模型，從垃圾焚燒廠排放出來的污染氣體，經(jīng)過風(fēng)向風(fēng)速和溫度、降雨等氣象條件，沉降，消解等，污染物濃度降低，有效影響范圍是2500m左右由題目所給經(jīng)緯度，該垃圾焚燒廠地點為Google地圖經(jīng)緯度22.686033，114.097586。使用Google Earth找到該垃圾焚燒廠具體位置，并利用標尺，以該 焚燒廠為中心，畫出主要影響區(qū)域，同時標明受影響的主要居民區(qū)域如下：全年風(fēng)向風(fēng)力累計北南全年風(fēng)向頻數(shù)北西d東東西南東南南6圖2主要受影響居民區(qū)綜合

14、上述分析，我們大致可以把主要受影響的區(qū)域劃分為三個部分，分別記為A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)。以區(qū)域內(nèi)居民受污染程度為依據(jù)，賠償方案對區(qū)域內(nèi)居民 合理賠償。對于垃圾焚燒廠周圍的地形相對平坦， 并且沒有較高的樓群，故把主要研究 區(qū)域都默認為平面。在此忽略地形地貌以及建筑物的遮擋程度對污染物傳播的影 響。（3）擴散系數(shù)大氣中的擴散系數(shù)二的大小與大氣湍流結(jié)構(gòu)、離地高度、地面粗糙度、污染 擴散持續(xù)時間、監(jiān)測時間間隔、風(fēng)速以及離開污染源的距離等因素有關(guān)。 大氣的 湍流結(jié)構(gòu)和風(fēng)速在大氣穩(wěn)定度中考慮。大氣穩(wěn)定度由10米高度以上的風(fēng)速、白天的太陽輻射或夜間的運量等參數(shù)決定。按照Pasquill的分類方法，隨著氣象條件穩(wěn)定

15、性的增加，大氣穩(wěn)定度可以分 為A、B、C、DE、F六類。其中AB、C三類表示氣象條件不穩(wěn)定，E、F兩類表示氣象條件穩(wěn)定，D類表示中性氣象條件，也就是說氣象條件的穩(wěn)定性在穩(wěn)定 與不穩(wěn)定之間。A、B C三種類型的穩(wěn)定度中，A類表示氣象條件極其不穩(wěn)定，B類表示氣象條件中等程度不穩(wěn)定，C類表示氣象條件弱不穩(wěn)定。E和F兩種類型 的穩(wěn)定度中，E類表示氣象條件弱穩(wěn)定，F(xiàn)類表示氣象條件中等程度穩(wěn)定。一般來說，隨著大氣穩(wěn)定度的增加，擴散系數(shù)會相應(yīng)的減少，根據(jù)相關(guān)的資 料和調(diào)查得污染物擴散系數(shù)與大氣穩(wěn)定度類型和下風(fēng)向的關(guān)系如下表：7表一擴散系數(shù)的計算方法A0.22x1 - 0.0001x050.2xB0.16x0

16、.50.12x(1 +0.0001X0C0.11x0.08x0.50.510.0001x10.0002xD0.08x0.06x10.0001x0510.0015x0.50.03x0510.0003x0.016x0510.0003x通過對深圳市氣象局關(guān)于10米高度以上的風(fēng)速、白天的太陽輻射或夜間的云量等參數(shù)進行分析可以估計該區(qū)域的大氣穩(wěn)定度大致屬于D等級，這樣即可算出該地區(qū)污染物擴散系數(shù) 二。同時，根據(jù)對附件二中顆粒物、SO2和NOx個月 內(nèi)平均排放量數(shù)據(jù)進行處理的結(jié)果進行分析， 算出焚燒廠污染物排放速率即源釋 放速率Q5.2基于高斯煙羽模型對問題一模型建立5.2.1高斯煙羽模型對各監(jiān)測點落地濃

17、度的測算高斯煙羽模型是一種專門用來模擬空間中呈正態(tài)分布的污染物在氣象條件（風(fēng)向、風(fēng)速）中、污染源強、污染系數(shù)以及排放濃度影響下的擴散情況的基本模型。如下圖，點源在地面上的投影點0作為坐標原點，有效源位于Z軸上某點,z=H。污染源的高度由兩部分組成，Hh其中h為排放口的有效高度 門h是熱煙流的浮升力和煙氣以一定速度豎直離開排放口的沖力使污染物抬升的一 個附加高度，如圖3所示：大氣穩(wěn)定度-y0.06x0510.0001x0.04x10.0001x058大氣中的擴散是具有y與z兩個坐標方向的二維正態(tài)分布，當(dāng)兩坐標方向的 隨機變量獨立時，分布密度為每個坐標方向的一維正態(tài)分布密度函數(shù)的乘積.所以下風(fēng)向的

18、任意一點Cx,y,z的濃度分布函數(shù)為:(1)其中A x為待定函數(shù)設(shè)污染物的濃度在y、z軸方向符合正態(tài)分布，污染物在無窮空間擴散過程中 不發(fā)生性質(zhì)變化，忽略地形影響；且污染源的源強均勻、連續(xù)。則在任一垂直于x軸的煙流截面上有：q -二，Cdydz，（2）將（1）式代入（2）式可得(3)將（3）式代入（1）式可得大空間連續(xù)點源的高斯擴散模式:上式為無界空間連續(xù)點源擴散的高斯模型，然而在實際中，由于地面的影響，煙羽 是有界的.根據(jù)假設(shè)可以把地面看做一鏡面，當(dāng)污染物到達地面后被全部反射時，可以按照全反射原理，用“像源法”來求解空間某點k的濃度。如圖4所示：C x,y ,z =(4)zSR)Cx,y,z

19、 =Axe)p2z2-zexp9C實X, y,z二C實源x, y,z C像源x, y,z,(5)其中，實源的貢獻為:其中，像源的貢獻為:由以上條件公式可得到高價連續(xù)點源擴散的高斯煙羽模型公式為:式中，令z=0，即可得到地面氣體濃度計算公式:綜合（風(fēng)向、風(fēng)速）、污染源強和污染系數(shù)等等數(shù)據(jù)，通過Matlab軟件結(jié)合C實源x, y,z =Qexp -.21丄2 CT2厶2丿exp* 1(Z-H2、(6)C像源x, y ,z二Qexp -1f2時exp22 1 (z十H )2z丿(7)C實x,y, z =1 y!2或丿exoz-H門J2+exo（z + H卅I2十丿(8)/、QC實x, y ,0,h二

20、1exp -2y2y(9)exp10煙羽模型計算出監(jiān)測點各處的最大落地濃度。如圖5所示：11圖5氣體擴散濃度綜上所述，便可定量地監(jiān)測出垃圾焚燒廠周邊的環(huán)境污染狀況，即環(huán)境動態(tài) 監(jiān)測體系。分析表中數(shù)據(jù)可知，各監(jiān)測點污染物濃度與其地理位置、 風(fēng)向風(fēng)速有 密切關(guān)系，而污染物濃度隨著距離污染物源點的增加而逐漸變小， 這與我們預(yù)想 的結(jié)果比較相符。522補償標準我們根據(jù)垃圾焚燒廠的現(xiàn)實規(guī)模、周邊環(huán)境的動態(tài)監(jiān)控數(shù)據(jù)、垃圾焚燒廠選 址的周邊氣象變化，以及氣體污染物排除濃度等等因素綜合考慮之下，我們建立了一個對居民的直接補償標準，這里我們使用“綜合成本法”，根據(jù)綜合成本法， 垃圾處理環(huán)境補償?shù)暮怂隳Ｊ娇梢员磉_

21、為：垃圾焚燒環(huán)境補償標準=環(huán)境損失+周圍居民健康損害+心理健康影響+農(nóng)業(yè)損害+不動產(chǎn)貶值+發(fā)展受阻用數(shù)學(xué)表達 式可以表達為：v八Vj(i二1,2,3. . n),(10)上式中，v為垃圾處理環(huán)境補償?shù)难a償標準；Vi為垃圾處理造成的某方面損失的 估算值，一般包括環(huán)境損失、健康損害、心理影響、農(nóng)業(yè)損害、不動產(chǎn)貶值、發(fā) 展受阻等六個方面。為增加補償標準的合理性和可行性，每個方面的損失可以再 加個調(diào)節(jié)系數(shù)，以表示該方面損失成本的權(quán)重。這一權(quán)重調(diào)節(jié)系數(shù)可以依據(jù)意 愿調(diào)查法、或者是專家咨詢法加以調(diào)整確定，則補償標準的數(shù)學(xué)表達式為：642固體顆粒擴散液廣變100y 軸向距離(m)-1000-2000K軸向距

22、離(m)3o O2OC0012根據(jù)以上的分析，以及前面提到的高斯煙羽擴散模型的數(shù)據(jù)，我們可以提出一種新的計算垃圾焚燒補償標準，補償資金繳納總額算法：M = Ch CO K,（12）上式中，M為補償資金繳納總額（單位：萬元）；Ch為考核距離處核定濃度（單位：mg/Nm3）；Co為考核距離處控制指標（單位：mg/ Nm3）；K為補償標準值，暫定為10萬元mg / Nm3。氣體污染物濃度超標的計算公式為：Ch=Cs Cx Qx,（13）上式中，Ch為考核距離處核定濃度（單位：mg/L）;Cs為考核距離處實測濃度（單 位：mg/L） ；Cx為上風(fēng)口地區(qū)超標濃度差值（單位：mg/L）；Qx為上下風(fēng)口處流

23、 量比值。綜合以上，我們可以得出受污染區(qū)域獲得的補償資金計算公式為：- 1（C -C Mb=亠xMzx60%,（14）& （G-G。）一上式中，Mb為受污染地區(qū)獲得的補償資金數(shù)額（單位：萬元）；Ci為上風(fēng)口處考 核距離處核定濃度（單位：mg/L）；Ci0為上風(fēng)口處考核距離處控制指標（單位:mg/L）；Mz為污染繳納的補償資金總額（單位：萬元）。5.2.3居民風(fēng)險承擔(dān)經(jīng)濟補償方案那么我們就可以根據(jù)以上所述的綜合起來就可以得出不同地點和不同濃度 下的居民補償方案，具體方案為：表二 按人口進行補償方案周邊范圍（m）2000經(jīng)濟補償（元從/月）500300200100無上表中是按照單一人口進行

24、補償?shù)姆桨福?從表中可以看出，距離垃圾焚燒廠 越近得到的經(jīng)濟補償也是越多的。v八vi(i =1,2,3n).(11)13表三按土地進行補償方案周邊范圍（m）500以內(nèi)500100010001500150020002000以外土地補償（元/畝/年）300020001000500無上表示按照單一土地進行補償方案，因為我們考慮到土地的污染對于居民來說影 響是很大的，因為一些農(nóng)民就是依靠著自己家的土地， 所以我們在土地補償?shù)臅r 候適當(dāng)?shù)募哟罅搜a償力度。表四按單一垃圾處理量補償方案垃圾處理噸數(shù)（噸/天）2000經(jīng)濟補償（元從/月）100015002000周邊范圍（m）1000以內(nèi)20015010050無

25、10001500300250200150無15002000500300250200無20002500800600400300無上表給出的是按照單一垃圾處理量進行補償?shù)姆桨福?這種方案的好處是有利 于垃圾焚燒廠的管理和主動權(quán)，如果某段時間或者特定時間內(nèi)垃圾焚燒廠沒有進 行垃圾焚燒業(yè)務(wù)的話，就會導(dǎo)致垃圾焚燒廠的利益受損，因為如果按照上面按人 口或者按土地的話是不會考慮垃圾焚燒廠的垃圾焚燒業(yè)務(wù)的。表五間接方式進行補償方案污染范圍（m）獲得補償 間接補償方 式垃圾處理 副產(chǎn)品回 饋 （灰渣、 廢鐵等）公共設(shè)施共享/、J發(fā)包工程、 采購、用工 的優(yōu)先實行部分 稅收減免經(jīng)營收入 下降的補 償以及其 他補償

26、（免 費體檢等）500以內(nèi)VVVVV5001000VVVV10001500VV15002000V2000以外上表中給出的是按照單一間接方式進行補償?shù)姆桨福瑥纳媳碇?，我們可以看出，我們對不同范圍的居民會給與不同的間接補償方式，而對于這些用戶，我們也充分考慮到多種情況，對他們實行不同的對待，這樣也有利于消除區(qū)域不同用 戶之間的不同對待性。14表六綜合方式進行補償方案污染范圍（m）50500100150200以內(nèi)1000015000200000以外直500V直300V接補200V償100V無垃圾處理的副產(chǎn)品回 饋（灰渣、廢鐵等）V公共設(shè)施共享 間VVV間接補發(fā)包工程、采購、用工VV的優(yōu)先償實行部分稅

27、收減免VV經(jīng)營收入下降的補償 以及其他補償（免費體 檢）VVVV上表中給出的是綜合了直接經(jīng)濟補償和間接補償于一體的綜合補償方式，由表中我們可以看出，這種方式最為合理和符合居民意愿。是為最優(yōu)補償方法。本題在題2中給出了一種特殊情況的處理問題，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(xiàn)其他故障導(dǎo)致污染物的排放增加，致使相關(guān)各 項指標將嚴重超標，那么如果在遇到這些故障或者操作失誤的時候， 難免就會為 周圍居民產(chǎn)生不可磨滅的影響，所以我們相應(yīng)的補償措施就要加大。但是如果平 時垃圾焚燒廠在進行正常運作沒有發(fā)生這些事情的時候就不會對居民產(chǎn)生潛在 的威脅。所以現(xiàn)在我們需要就故障發(fā)生概率的情況下

28、對我們原先建立的模型進行一 些修改和探討。在這里我們引入“T-S模糊故障分析法”（簡稱FTA）。我們用模糊數(shù)來描述垃圾焚燒廠的裝置的故障發(fā)生概率，該方法解決了故障 發(fā)生概率的模糊性和不確定性問題，減少了獲取故障發(fā)生概率精確值的難度，并 能結(jié)合人的實際經(jīng)驗，使故障診斷與可靠性分析在一定程度上容忍信息描述的誤 差，具有較強的適應(yīng)性。5.3基于T-S模糊故障分析法對問題二的模型建立T-S模糊故障分析法分為兩種類型，分為定量分析和定性分析。下面將就這 兩種類型進行分15類討論。5.3.1 T-S模糊故障定性分析建立故障樹是對設(shè)備進行故障分析的一種手段，通過對設(shè)備常見故障的分 析，總結(jié)故障規(guī)律，建立故障

29、樹，可以根據(jù)故障樹對整個系統(tǒng)進行評價分析，為 設(shè)計改進提供參考，同時可以用于指導(dǎo)維修工作。求最小割集的方法通常有三種：上行法(又稱Semandere算法)、下行法(又稱FussellVesely算法)和布爾割集法(Boolean Indieated Cut Set簡稱BICS)。本文 將米取下行法求最小割集。故障樹定性分析的主要目的：(1)找出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有可能的故障模式，即弄清楚系統(tǒng)出現(xiàn)某種最不希望發(fā)生的事件有多少種可能性，即是尋找故障樹的全部最小割集；(2)尋找頂事件發(fā)生的原因和原因組合，識別導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有故障模式，它可以幫助判別潛在的故障，以便改進設(shè)計；(3)用于指導(dǎo)故障診斷

30、，改進運行和維修方案。故障樹定性分析評價主要是求所有的最小割集(MCS)，所謂最小割集就是 指如果故障樹的某幾個底事件同時發(fā)生將引起頂事件的發(fā)生，而去掉其中任意一 個底事件后，就不再是割集，這幾個底事件所組成的集合就成為這顆故障樹的最 小割集。最小割集的判定僅僅與故障樹的結(jié)構(gòu)有關(guān)系，而與底事件發(fā)生概率的大 小無關(guān)。下行法的基本原則是：對每一個輸出事件，若下面是或門，則將該或門下的 每一個輸入事件各自排成一行；若下面是與門，則將該與門下的所有輸入事件排 在同一行。下行法的步驟是：從頂事件開始，由上向下逐級進行，對每個結(jié)果事件重復(fù) 上述原則，直到所有結(jié)果事件均被處理，所在每行的底事件的集合均為故障

31、樹的 一個割集。最后按最小割集的定義，對各行的割集通過兩兩比較，劃去那些非最 小割集的行，剩下的即為故障樹的所有最小割集。用下行法求其最小割集的過程見下表：表七下行法求最小割集步驟分析步驟序號1234最小割集TX1X1X1X1G1G2X2X3X4X2X3X4X7G3X5X5X7X6X6X7X71）求故障樹最小割集的方法這種方法又稱為Fussell-Vesely法，基本思路是由頂事件開始逐級向下，區(qū)別 不同邏輯關(guān)系分別表示。緊接頂事件的若是或門，則把輸入事件分別列入不同的 行；緊接定事件的若是與門，則把每個輸入事件排列同一行。依次從上到下分解， 直到不能再分解的基本事件位置， 最后經(jīng)過全面分析比

32、較，剔除非最小割集，求 得最小割集。162）應(yīng)用最小割集對故障樹進行定性評定最小割集所含基本事件的數(shù)目叫做該最小割集的“階數(shù)”。如果各個基本時 間發(fā)生概率比較小，它們之間的差別相對地不大，那么階數(shù)越低的最小割集的重 要性越大，顯然只由一個基本事件構(gòu)成的一階最小割集最重要。所以我們用以下原則進行定性分析比較：1比較小概率失效元件責(zé)成的各種系統(tǒng)失效概率時，其故障樹所含最小割 集的最小階數(shù)越小，系統(tǒng)的失效概率越高；在所含最小割集的最小階數(shù)相同的情 況下，該階數(shù)的最小割集的個數(shù)越多，系統(tǒng)的失效概率越高。2比較統(tǒng)一系統(tǒng)各基本事件的重要性時，按各基本事件在不同階數(shù)的最小 割集中出現(xiàn)的次數(shù)來確定其重要性大小

33、。 所在最小割集的階數(shù)越小，出現(xiàn)的次數(shù) 越多，該基本事件的重要性越大。532 T-S模糊故障定量分析定量分析主要有兩方面的內(nèi)容：一是由輸入系統(tǒng)各單元（底事件）的失效概 率求出系統(tǒng)的失效概率；二是求出各單元（底事件）的結(jié)構(gòu)的重要度，概率重要 度和關(guān)鍵重要度，最后可以根據(jù)關(guān)鍵重要度的大小排序出最佳故障診斷和修理順 序，同時也可作為首先改善相對不大可靠的單元的數(shù)據(jù)。在故障樹中，底事件、結(jié)果事件、頂事件等都是故障事件。取值1表示事件發(fā)生，取值0表示事件不發(fā)生。如果以Xi表示最小割集中的基本事件，則對第j個最小割集Kj的結(jié)構(gòu)函數(shù)Kj（X）有如下關(guān)系：Kj（X）二Xi，（15）%假設(shè)整個故障樹有K個最小割

34、集，則K個最小割集對于故障樹頂事件的發(fā)生來說 是一個“并”的關(guān)系，而最小割集中的基本事件之間是一“串”關(guān)系，那么我們 就可以構(gòu)成以下的結(jié)構(gòu)函數(shù)：K（X）Xi，i士上式說明，在K個最小割集中，任一最小割集的基本事件同時發(fā)生，頂事件都能 發(fā)生。故障樹定量分析的主要任務(wù)是根據(jù)其結(jié)構(gòu)函數(shù)和底事件出現(xiàn)的概率，應(yīng)用邏輯與、邏輯或的概率計算公式，定量地評價故障樹的頂事件出現(xiàn)的概率值。 另一(16)17重要任務(wù)是計算重要度，一個零件、部件或最小割集對頂事件的貢獻稱為重要度。 由于設(shè)計的對象不同，要求不同，所采用的重要度分析方法也不同， 常用的重要 度分析方法，有結(jié)構(gòu)重要度、概率重要度、關(guān)鍵重要度（相對重要度）

35、等。在實 際工程中，根據(jù)具體情況選用。一個故障樹往往包括多個底事件， 各個底事件在故障樹中的重要性必然因它 們所代表原件 （或部件）在系統(tǒng)中的位置的不同而不同， 在此引入了結(jié)構(gòu)重要度 的概念。求出最小割集后，在不考慮每個底事件發(fā)生的概率的情況下， 按照底事 件在故障樹最小割集中出現(xiàn)的次數(shù)確定其結(jié)構(gòu)重要度?；竟剑?17)上式中，n為故障樹的基本事件的總數(shù)，表示由于第i個基本事件發(fā)生（即Xi由0變?yōu)?）而使故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)由0變?yōu)?的次數(shù)。533對原建立模型進行修改方案根據(jù)我們T-S模糊故障分析的結(jié)果，我們對原來建立的垃圾焚燒廠周邊環(huán)境 動態(tài)監(jiān)控方案進行修改：根據(jù)風(fēng)向預(yù)測，在相應(yīng)的風(fēng)向上進行監(jiān)

36、測點的重新布置。合理增加所在區(qū)域 的監(jiān)測點的數(shù)量，更好的對周圍環(huán)境的有一個科學(xué)的了解， 以便制定出更加科學(xué) 的賠償方案。GM = miC2上式中，m1為故障發(fā)生前，在某個方向上設(shè)置的監(jiān)測點的個數(shù)；C1為故障發(fā)生后，該處氣體污染物的濃度；C2為故障發(fā)生前，該處氣體污染物的濃度。一旦垃圾處理廠發(fā)生故障，我們之前所建立的模型已經(jīng)不適用了， 我們需要 對相應(yīng)的風(fēng)向上（Q為源強，即源釋放速率。單位為kg/s）進行相應(yīng)的修正。根 據(jù)及時的源釋放速度，來重新計算濃度關(guān)系。M =(Ch - Co) K,上式中，M為補償資金繳納總額（單位：萬元）；Ch為考核距離處核定濃度（單 位：mg/Nm3） ；Co為考核距

37、離處控制指標（單位：mg/Nm3K為補償標準值，修訂為C1C2萬元mg/Nm3;氣體污染物濃度超標計算公式：Ch=CsCxXQx;注：Ch為考核距離處核定濃度（單位：mg/L）；Cs為考核距離處實測濃度（單位：mg/L） ；Cx為上風(fēng)口地區(qū)超標濃度差值（單位：mg/L） ；Qx為上下風(fēng)口處流量比值那么我們可以得到受污染區(qū)域獲得的補償資金計算公式:(18)(19)18rMb=nCi一Ci）漢Mz漢60%,（20）送（Ci Cio ）上式中，Mb為受污染地區(qū)獲得的補償資金數(shù)額（單位：萬元）；Ci為上風(fēng)口處考 核距離處核定濃度（單位：mg/L）；Cio為上風(fēng)口處考核距離處控制指標（單位：mg/L）；

38、Mz為污染繳納的補償資金總額（單位：萬元）。表八考慮設(shè)備損毀概率之后綜合方式進行補償方案污染范圍（m）500以內(nèi)500100010001500150020002000以外直549V直接347V接補265V償145V無垃圾處理的副產(chǎn)品回 饋（灰渣、廢鐵等）V公共設(shè)施共享 間VVV間接補償發(fā)包工程、采購、用工 的優(yōu)先VVV實行部分稅收減免VVVV經(jīng)營收入下降的補償 以及其他補償（免費體VVVVV檢）表八給出了考慮設(shè)備損毀以及人為操作失誤的綜合補償方式，由圖中我們可以看出，我們在污染范圍不變的情況下，對不同范圍的居民的直接補償進行加大， 并且修改了各個區(qū)間內(nèi)間接補償?shù)姆峙?，同時我們增加了一條對于20

39、00米范圍外的用戶給與免費體檢的服務(wù)。所以從整體上來說更加的符合周圍居民的利益。19六 模型評價6.1優(yōu)點 利用高斯煙羽模型很好地模擬了垃圾焚燒廠垃圾焚燒排放的污染物擴散過 程，并且測定出了污染物落地濃度，之后用層次分析法依據(jù)各監(jiān)測點污染物落地 濃度對各影響因素做賦權(quán)處理，克服了人為主觀因素影響的弱點， 將復(fù)雜問題簡 單化，設(shè)計出了合理的環(huán)境動態(tài)檢測體系。6.2缺點 本文所建立的高斯煙羽模型在研究氣象條件對污染物擴散影響時忽略了地 形的影響，可能會導(dǎo)致模擬結(jié)果的誤差。 所以該模型僅適用于簡單地形， 在城市 建筑物密度較高的地區(qū)顯然是不太符合實際的。七 模型推廣本文中環(huán)境動態(tài)檢測體系與居民風(fēng)險承

40、擔(dān)經(jīng)濟補償問題的解決我們運用了 高斯煙羽模型和層次分析法， 其中的每一個模型都可以推廣到現(xiàn)實中去， 這就很 好地體現(xiàn)了數(shù)學(xué)建模的意義所在，我們可以通過對一個問題的解答， 而將其運用 到更多的現(xiàn)實生活中。高斯煙羽模型可以適用于多種氣體的擴散，在大力提倡生態(tài)文明建設(shè)的今 天，平原地區(qū)或者郊區(qū)的多種污染物擴散問題均可以運用此模型來解決。“T-S模糊故障分析法”(簡稱FTA),故障樹分析(FTA)技術(shù)，采用邏輯的方 法，形象地進行危險的分析工作，特點是直觀、明了，思路清晰，邏輯性強，可 以做定性分析， 也可以做定量分析。 體現(xiàn)了以系統(tǒng)工程方法研究安全問題的系統(tǒng) 性、準確性和預(yù)測性，它是安全系統(tǒng)工程的主

41、要分析方法之一。八 參考文獻1中華人民共和國國家環(huán)境保護標準(HJ 2.2-2008)環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則-大氣環(huán)境J.環(huán)境保護部,2009,04:1-32.2王帥,丁俊男，王瑞斌,關(guān)于我國環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測點位設(shè)置的思考J,環(huán)境 與可持續(xù)發(fā)展，2012，37(4)：21253劉紅梅.城市生活垃圾焚燒廠周圍環(huán)境介質(zhì)中二噁英分布規(guī)律及健康風(fēng)險 評估研究D.浙江大學(xué), 2013.4黃倩等,幾種大氣穩(wěn)定度分類方法和相應(yīng)擴散參數(shù)的比較J,蘭州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，1996，32(3)：143-150.5魏振鋼,郭遵強,張琳,基于高斯模式的大氣污染模型的應(yīng)J,中國海洋大學(xué) 學(xué)報,2008,38(2):3

42、27-330.6周國強大氣污染擴散(高斯)模式簡易推導(dǎo)法的研究J,洛陽大學(xué)學(xué)報，1994，9(2):30-33207吳德剛.高斯軌跡煙云擴散模型在貴陽空氣質(zhì)量預(yù)報中的應(yīng)用J.環(huán)境科 學(xué)研究, 1998,11(6).8江鴻賓,鄧順熙,郭慶妮,王龍.基于一種改進的高斯模型研究危險氣體短時 泄漏后擴散規(guī)律J.甘肅科技,2013,12:41-45.21附錄程序一 利用高斯煙羽模型對氣體濃度的計算及作濃度分布圖x,y=meshgrid(0:20:5000,-2000:20:2000);%設(shè)定網(wǎng)格Q=26.41;%源強sigy=0.16*x.*(1+0.0001*x)A(-0.5);sigz=0.12*x;%?H=209.981728 245.982304 215.960608 385.389424 162.662320 172.409248224.093152 162.138016;%泄漏源有效高度u=1./0.7637