垃圾焚燒廠經(jīng)濟(jì)賠償問題-基于高斯模型

1、-. z.垃圾燃燒廠的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償問題基于高斯模型摘要：目前我國(guó)三分之二以上的城市面臨垃圾圍城問題，垃圾燃燒這種具有高效益的方法正逐步成為中國(guó)垃圾處理的主要手段之一。然而，近年來由于垃圾燃燒電廠產(chǎn)生環(huán)境污染，遭到了居民的極大阻撓，因此研究成為民眾所信服的全方位垃圾燃燒廠環(huán)境監(jiān)控體系并制定合理的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償方案對(duì)于推行垃圾燃燒具有關(guān)鍵性意義。本文便針對(duì)這個(gè)問題建立科學(xué)模型并提出合理化的建議。問題一：運(yùn)用高斯煙羽模型，得到各因素對(duì)污染物擴(kuò)散分布的影響及各類污染物濃度的初步函數(shù)。以垃圾場(chǎng)為圓心，5千米為半徑畫出廢氣污染*圍，并將此圓按風(fēng)向分為8個(gè)扇形區(qū)域，再以1千米為間距，在每個(gè)風(fēng)向上取5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共40個(gè)

2、。繼而運(yùn)用層次分析法計(jì)算顆粒物、的權(quán)重，分別為0.1765，0.4706，0.3529。則每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的總污染濃度為：。本文是按照區(qū)域來對(duì)居民進(jìn)展賠償，因此需要根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)來求出每個(gè)區(qū)域的平均污染濃度，定義為每個(gè)區(qū)域的4個(gè)頂點(diǎn)的總污染濃度的平均值。假設(shè)政府共有賠償金W元，則每個(gè)區(qū)域可按該區(qū)域的平均污染濃度得到相應(yīng)的賠償金。分發(fā)到每個(gè)區(qū)域的賠償金按人口平均分配。問題二：由于燃燒爐的除塵裝置出現(xiàn)故障或損壞，各污染物的指標(biāo)將嚴(yán)重超標(biāo)，因此，各個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)的污染物濃度也會(huì)大大增加。利用SPSS畫出附件2中的各污染物三月里燃燒爐排放濃度散點(diǎn)圖。觀察后發(fā)現(xiàn)，只有顆粒物的濃度在*些天內(nèi)超標(biāo)，而濃度和濃度均符合在國(guó)家

3、標(biāo)準(zhǔn)。因此本文由顆粒物的故障條件來類比故障時(shí)的濃度和濃度。定義顆粒物濃度為25以上為故障濃度，因此對(duì)附件2中所提供的超過25的數(shù)據(jù)求平均，得到30，超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)50%。則故障時(shí)的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的濃度為：。最后，按照問題一中給出的補(bǔ)償金額計(jì)算方式，得出新的補(bǔ)償方案。關(guān)鍵詞：高斯煙羽模型層次分析法垃圾燃燒污染物一、問題的背景與提出垃圾圍城是世界性難題，在今天的中國(guó)顯得尤為突出。2012年全國(guó)城市生活垃圾清運(yùn)量到達(dá)1.71億噸，比2010年增長(zhǎng)了1300萬噸。數(shù)據(jù)顯示，目前全國(guó)三分之二以上的城市面臨垃圾圍城問題，垃圾堆放累計(jì)侵占土地75萬畝。因此，垃圾燃燒正逐步成為中國(guó)垃圾處理的主要手段之一。城市垃圾經(jīng)過

4、分類處理，剔除可回收垃圾和有害垃圾后將剩余垃圾在燃燒爐中燃燒處理，既可防止垃圾填埋侵占大量的土地，又可利用垃圾燃燒產(chǎn)生的能量進(jìn)展發(fā)電等獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。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，致使前些年各地建立的垃圾燃燒電廠在運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)了環(huán)境污染問題，給垃圾燃燒技術(shù)在我國(guó)的推廣造成了很大阻力，許多城市的新建垃圾燃燒廠選址都出現(xiàn)因居民反對(duì)而難以落地的局面。事實(shí)上目前建廠選址尤為困難，國(guó)內(nèi)各大城市目前均傾向于采用新型大型燃燒爐的燃燒廠取代分散的小型燃燒爐的舉措。然而大型燃燒廠又存在需要考慮垃圾運(yùn)輸本錢與道路建立本錢等問題，因此對(duì)于不同城市來說，終究該把大型燃燒廠的建立規(guī)模控制在什么

5、水平，這是一個(gè)值得研究的課題。在垃圾燃燒廠運(yùn)行監(jiān)管方面，目前主要是在垃圾燃燒廠內(nèi)進(jìn)展測(cè)量監(jiān)控，缺少?gòu)闹苓叚h(huán)境視角出發(fā)的外圍動(dòng)態(tài)監(jiān)控，因而難以形成為民眾所信服的全方位垃圾燃燒廠環(huán)境監(jiān)控體系。因此，從構(gòu)建環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)控體系、并根據(jù)潛在污染風(fēng)險(xiǎn)對(duì)周圍居民進(jìn)展合理經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償?shù)男枨蟪霭l(fā)，綜合考慮垃圾燃燒廠對(duì)周圍帶來環(huán)境污染以及其他危害的多種因素例如，燃燒爐的污染物排放量、居住點(diǎn)離開垃圾燃燒廠的距離、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(jìn)展科學(xué)定量分析的根底上，確立一套可行的垃圾燃燒廠環(huán)境影響動(dòng)態(tài)監(jiān)控評(píng)估方法，并針對(duì)潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)制定出合理的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償方案是迫切需要的。二、根本假設(shè)該廠

6、是該地區(qū)唯一一個(gè)高架污染點(diǎn)源。每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的監(jiān)控能力是一樣的，即每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)對(duì)同一種污染物的監(jiān)控效果一樣。 監(jiān)測(cè)的本錢應(yīng)盡量低，即監(jiān)控點(diǎn)要盡可能少。 假設(shè)垃圾燃燒廠周圍居民風(fēng)險(xiǎn)承當(dāng)經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償只與總污染程度有關(guān)。三、主要變量符號(hào)說明為了便于描述問題，我們用一些符號(hào)來代替問題中涉及的一些根本變量，如表1所示。表1：主要變量符號(hào)說明一覽表政府用于賠償總金額每個(gè)區(qū)域的賠償金額每個(gè)區(qū)域的平均污染程度，第個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的顆粒物濃度第個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的濃度第個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的濃度每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的總污染程度第個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)故障時(shí)的濃度【注】其余沒有列出的符號(hào)，我們將在文章第一次出現(xiàn)時(shí)給出具體說明四、問題的分析針對(duì)問題一，環(huán)境檢測(cè)體系包括污染濃度函

7、數(shù)的建立與監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置。為了建立對(duì)垃圾燃燒廠周邊的環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)控體系,首先需要建立污染物排放擴(kuò)散模型,實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾燃燒廠外圍污染物濃度的監(jiān)控。通過分析，污染物擴(kuò)散應(yīng)考慮源強(qiáng)、風(fēng)力風(fēng)速及高度等因素的影響。通過附件4將風(fēng)向分為8個(gè)方向，并能求出每個(gè)風(fēng)向的年平均風(fēng)速。本文將總污染程度定義顆粒物、的濃度總和，因此需要確定顆粒物、對(duì)人體的危害程度以用層次分析法確定權(quán)重。最后利用區(qū)域周圍監(jiān)測(cè)點(diǎn)的總污染物濃度確定該區(qū)域的平均污染濃度，并以此為依據(jù)對(duì)該區(qū)域居民進(jìn)展合理的賠償。針對(duì)問題二：由于燃燒爐的除塵裝置出現(xiàn)故障或損壞，各污染物的指標(biāo)將嚴(yán)重超標(biāo)，因此，各個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)的污染物濃度也會(huì)大大增加。利用SPSS畫出附件2中

8、的各污染物三月里燃燒爐排放濃度散點(diǎn)圖。觀察后發(fā)現(xiàn)，只有顆粒物的濃度在*些天內(nèi)超標(biāo)，而濃度和濃度均符合在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。因此本文由顆粒物的故障條件來類比故障時(shí)的濃度和濃度。定義顆粒物濃度為25以上為故障濃度，因此對(duì)附件2中所提供的超過25的數(shù)據(jù)求平均，得到30，超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)50%。則故障時(shí)的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的濃度為：。最后，按照問題一中給出的補(bǔ)償金額計(jì)算方式，得出新的補(bǔ)償方案。五、問題一的求解5.1高斯模型5.1.1坐標(biāo)系高斯模型的坐標(biāo)系如圖1所示，原點(diǎn)為排放點(diǎn)假設(shè)為高架源，原點(diǎn)為排放點(diǎn)在地面的投影，*軸正向?yàn)轱L(fēng)速方向，y軸在水平面上垂直于*軸，正向在*軸的左側(cè)，z軸垂直于水平面*oy，向上為正向。在此坐標(biāo)系

9、下煙流中心線或煙流中心線在*oy面的投影與*軸重合。圖1：高斯模式的坐標(biāo)系模型假設(shè)(1)污染物的濃度在y、z軸上的分布是高斯分布正態(tài)分布的；(2)污染源的源強(qiáng)是連續(xù)且均勻的，初始時(shí)刻云團(tuán)內(nèi)部的濃度、溫度呈均勻分布；(3)擴(kuò)散過程中不考慮云團(tuán)內(nèi)部溫度的變化，忽略熱傳遞、熱對(duì)流及熱輻射；(4)泄漏氣體是理想氣體，遵守理想氣體狀態(tài)方程；(5)在水平方向，大氣擴(kuò)散系數(shù)呈各向同性；(6)取*軸為平均風(fēng)速方向，整個(gè)擴(kuò)散過程中風(fēng)速的大小、方向保持不變，不隨地點(diǎn)、時(shí)間變化而變化；(7)地面對(duì)泄漏氣體起全反射作用，不發(fā)生吸收或吸附作用；(8)整個(gè)過程中，泄漏氣體不發(fā)生沉降、分解，不發(fā)生任何化學(xué)反響等。模型公式推

10、導(dǎo)由正態(tài)分布假設(shè)可以導(dǎo)出下風(fēng)向任意一點(diǎn)*,y,z處泄漏氣體濃度的函數(shù)為： 1 由概率統(tǒng)計(jì)理論可以寫出方差的表達(dá)式為：2由假設(shè)可以寫出源強(qiáng)的積分公式： 3式中：、為泄漏氣體在y、z方向分布的標(biāo)準(zhǔn)差，單位為 m；*,y,z為任一點(diǎn)處泄漏氣體的濃度，單位為 kg/m；u為平均風(fēng)速，單位為 m/s；Q為源強(qiáng)即泄漏速度，單位為 kg/s；將1式代入2式，積分可得：4將1式和4式代入3式，積分可得： 5再將4式和5式代入1式，可得：6上式為無界空間連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散的高斯模型公式，然而在實(shí)際中，由于地面的存在，煙羽的擴(kuò)散是有界的。根據(jù)假設(shè)可以把地面看作一個(gè)鏡面，對(duì)泄漏氣體起全反射作用，并采用像源法處理，原理如圖

11、2所示?？梢园讶我稽c(diǎn)p處的濃度看作兩局部的奉獻(xiàn)之和：一局部是不存在地面時(shí)所造成的泄漏物濃度；一局部是由于地面反射作用增加的泄漏物濃度。該處的泄漏物濃度即相當(dāng)于不存在地面時(shí)由位于0,0,H的實(shí)源和位于0,0,-H的像源在P點(diǎn)處所造成的泄漏物濃度之和。圖2：像源法原理示意圖其中，實(shí)源的奉獻(xiàn)為：7其中，像源的奉獻(xiàn)為：8則該處的實(shí)際濃度為：9由以上條件公式可得到高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散的高斯煙羽模型公式為： 10其中：*,y,z為下風(fēng)向*米、橫向y米、地面上方z米處的擴(kuò)散的氣體濃度，單位為kg/m；Q為源強(qiáng)即源釋放速率，單位為kg/s；u為平均風(fēng)速，單位為m/s；為水平擴(kuò)散參數(shù)，單位為m；為垂直擴(kuò)散參數(shù)，單位

12、為 m；t為泄漏后是時(shí)間，單位為s；H為泄漏源有效高度，單位為m；y為橫向距離，單位為m；z為垂直方向距離，單位為m。如：式中，令z=0，即可得到地面氣體濃度計(jì)算公式：(11)令y=z=0，即可得到地面軸線氣體濃度計(jì)算公式：12其中，*,y,0為下風(fēng)向*米、橫向y米處的地面擴(kuò)散氣體濃度，單位為kg/m；假設(shè)令y=0，則可以得到下風(fēng)向中心線上的濃度分布。泄漏源有效高度以上式中的泄漏源有效高度是指泄漏氣體形成的氣云根本上變成水平狀的時(shí)候氣云中心的離地高度。實(shí)際上，泄漏源有效高度就等于泄漏源幾何高度加泄漏煙云抬升高度。影響煙云抬升高度的因素有很多，主要包括：泄漏氣體的初始速度和方向、初始溫度、泄漏口

13、直徑、環(huán)境風(fēng)速及風(fēng)速歲高度的變化率、環(huán)境溫度及大氣穩(wěn)定度。有效源高：。其中，為泄漏源幾何架高，為煙云抬升高度。實(shí)驗(yàn)說明，泄漏源抬升高度可以用下面公式近似計(jì)算：其中，是煙囪出氣口速度，單位為m/s；是出口直徑，單位為 m；V為環(huán)境風(fēng)速，單位為m/s。經(jīng)查閱資料，出氣口速度可以確定為15m/s，出口直徑為4 m。上式是20世紀(jì)70年代末、80年代初，Wilson根據(jù)管道破裂泄漏實(shí)驗(yàn)所得的實(shí)驗(yàn)公式。實(shí)驗(yàn)時(shí)氣體的噴射方向與風(fēng)速垂直并且氣體噴射路徑上無障礙物。擴(kuò)散系數(shù)的選取擴(kuò)散系數(shù)、的大小與大氣湍流構(gòu)造、離地高度、地面粗糙度、泄漏持續(xù)時(shí)間、抽樣時(shí)間間隔、風(fēng)速以及離開泄漏源的距離等因素有關(guān)。大氣的湍流構(gòu)造

14、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云量等參數(shù)決定。按照Pasquill的分類方法，隨著氣象條件穩(wěn)定性的增加，大氣穩(wěn)定度可以分為A、B、C、D、E、F六類。從 A 到 F 的大氣穩(wěn)定性 依次增強(qiáng)。A 類表示氣象條件極不穩(wěn)定，B 類表示氣象條件中度穩(wěn)定，C 類表示氣象條件略不穩(wěn)定。大氣穩(wěn)定度具體分類方法見下表2、表3。表2：Pasquill大氣穩(wěn)定度確實(shí)定地面風(fēng)速m/s白天日照夜間條件強(qiáng)中等弱陰天且云層薄，或低空云量為4/8天空云量為3/8AA-BBCCA-BBB-CC-DDBCCDDEDDDFEDD表3：日照強(qiáng)度確實(shí)定天空云層的情況和ABCDEF通

15、過對(duì)*市氣象局對(duì)10m高度以上的風(fēng)速白天的太陽輻射或夜間的云量等參進(jìn)展估計(jì)確定該區(qū)域日照為強(qiáng)，并確定大氣穩(wěn)定度，即可以測(cè)量出該地區(qū)污染物擴(kuò)散程度，。詳見下表。表4：垃圾場(chǎng)地區(qū)大氣穩(wěn)定度風(fēng)向風(fēng)速m/s大氣穩(wěn)定度東1.5A南3.1B西3B北1.9A東北1.8A東南1.6A西南2.9B西北2.6B5.2層析分析模型層次分析法(AHP)基于數(shù)學(xué)和心理學(xué)，是一種組織和分析復(fù)雜決策的構(gòu)造化技術(shù),。它是由Thomas L. Saaty在1970年提出的，自那時(shí)以來,一直得到廣泛的研究和細(xì)化。層次分析法的根本原理是排序的原理，即最終將各方法或措施排出優(yōu)劣次序，作為決策的依據(jù)。具體可描述為：層次分析法首先將決策

16、的問題看作受多種因素影響的大系統(tǒng)，這些相互關(guān)聯(lián)、相互制約的因素可以按照它們之間的隸屬關(guān)系排成從高到低的假設(shè)干層次，叫做構(gòu)造遞階層次構(gòu)造。然后請(qǐng)專家對(duì)各因素兩兩比擬重要性，再利用數(shù)學(xué)方法，對(duì)各因素層層排序，最后對(duì)排序結(jié)果進(jìn)展分析，輔助進(jìn)展決策。它的主要特點(diǎn)是定性與定量分析相結(jié)合，將人的主觀判斷用數(shù)量形式表達(dá)出來并進(jìn)展科學(xué)處理，因此，更能適合復(fù)雜的社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域的情況，較準(zhǔn)確地反映社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域的問題。同時(shí)，這一方法雖然有深刻的理論根底，但表現(xiàn)形式非常簡(jiǎn)單，容易被人理解、承受，因此，這一方法得到了較為廣泛的應(yīng)用。建立遞階層次構(gòu)造顆粒物濃度顆粒物濃度各監(jiān)測(cè)點(diǎn)濃度濃度濃度監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)準(zhǔn)則層:方案層:5.2

17、.2建立兩兩比擬矩陣通過一個(gè)和另一個(gè)元素的比擬來評(píng)估它的各種因素。在得到比擬矩陣之前，先給出表5。表 5: 重要性標(biāo)度含義表重要性標(biāo)度含義1表示兩個(gè)元素相比，具有同等重要性3表示兩個(gè)元素相比，前者比后者稍重要5表示兩個(gè)元素相比，前者比后者明顯重要7表示兩個(gè)元素相比，前者比后者強(qiáng)烈重要9表示兩個(gè)元素相比，前者比后者極端重要2,4,6,8表示上述判斷的中間值根據(jù)表3，通過比擬一個(gè)元素和另一個(gè)元素的重要性來評(píng)估各種因素。每個(gè)因素的重要性由來自*高校大學(xué)生物化學(xué)系教授和另一高校生科院教授共同判斷，得到判斷矩陣M。如果用表來呈現(xiàn)判斷矩陣，結(jié)果如下表6所示。表 6: 重要性的比擬顆粒物顆粒物1115.2.

18、3計(jì)算每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重通過判斷矩陣M，用matlab計(jì)算最大特征值，最大特征值的向量，得到每個(gè)因素的權(quán)重如下表7所示。表7:每個(gè)因素的權(quán)重顆粒物權(quán)重0.17650.47060.3529一致性檢驗(yàn)假設(shè)一致性指標(biāo)為C.I.，有。隨機(jī)一致性指標(biāo)R.I.可以在下表8中找到。判斷矩陣的階數(shù)是3。因此本文選擇。表 8:平均隨機(jī)一致性指標(biāo)R.I.表矩陣階數(shù)12345678000.520.891.121.261.361.41因此，由公式，可得，即結(jié)果可被承受。5.3模型求解按照上述模型利用高斯公式計(jì)算任意坐標(biāo)點(diǎn)的濃度，本文在以垃圾場(chǎng)為中心，邊長(zhǎng)為10千米的正方形中選取500個(gè)點(diǎn)，利用matlab編程計(jì)算每個(gè)風(fēng)向

19、的每種污染物的濃度，并畫出圖像。下列圖為風(fēng)向取北時(shí)，隨距離垃圾場(chǎng)遠(yuǎn)近的不同，濃度變化情況的分布圖。圖3：風(fēng)向?yàn)楸睍r(shí)濃度歲距離變化圖由上圖可知，在距離垃圾場(chǎng)5千米以外的區(qū)域根本不受廢氣污染的影響。因此為了全面準(zhǔn)確地監(jiān)控垃圾場(chǎng)附近居民住所的廢氣污染程度，本文以垃圾場(chǎng)為圓心，5千米為半徑畫出廢氣污染*圍，并將此圓按8個(gè)風(fēng)向分為8個(gè)扇形區(qū)域，再以1千米為間距，在每個(gè)風(fēng)向上取5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，即40個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)交點(diǎn)，40個(gè)區(qū)域，見圖4，圖5。圖4：扇形區(qū)域圖圖5：各區(qū)域劃分圖利用matlab計(jì)算出上述40個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的各污染物濃度，結(jié)果如表9，表10，表11所示。表9：顆粒物污染濃度監(jiān)測(cè)點(diǎn)西北12345各污染物濃度和

20、(mg/m3)0.0248 0.0146 0.0063 0.0035 0.0022 監(jiān)測(cè)點(diǎn)北678910各污染物濃度和(mg/m3)0.0287 0.0122 0.0050 0.0027 0.0017 監(jiān)測(cè)點(diǎn)東北1112131415各污染物濃度和(mg/m3)0.0288 0.0136 0.0056 0.0031 0.0019 監(jiān)測(cè)點(diǎn)東1617181920各污染物濃度和(mg/m3)0.0289 0.0142 0.0059 0.0032 0.0021 監(jiān)測(cè)點(diǎn)東南2122232425各污染物濃度和(mg/m3)0.0250 0.0144 0.0062 0.0034 0.0022 監(jiān)測(cè)點(diǎn)南2627

21、282930各污染物濃度和(mg/m3)0.0211 0.0154 0.0068 0.0038 0.0024 監(jiān)測(cè)點(diǎn)西南3132333435各污染物濃度和(mg/m3)0.0212 0.0156 0.0069 0.0038 0.0024 監(jiān)測(cè)點(diǎn)西3637383940各污染物濃度和(mg/m3)0.0211 0.0163 0.0073 0.0041 0.0026 表10：污染濃度監(jiān)測(cè)點(diǎn)西北12345各污染物濃度和(mg/m3)0.0993 0.0585 0.0253 0.0140 0.0089 監(jiān)測(cè)點(diǎn)北678910各污染物濃度和(mg/m3)0.1148 0.0490 0.0201 0.0109

22、 0.0069 監(jiān)測(cè)點(diǎn)東北1112131415各污染物濃度和(mg/m3)0.1152 0.0542 0.0225 0.0123 0.0078 監(jiān)測(cè)點(diǎn)東1617181920各污染物濃度和(mg/m3)0.1154 0.0569 0.0237 0.0130 0.0082 監(jiān)測(cè)點(diǎn)東南2122232425各污染物濃度和(mg/m3)0.1001 0.0577 0.0247 0.0136 0.0086 監(jiān)測(cè)點(diǎn)南2627282930各污染物濃度和(mg/m3)0.0845 0.0617 0.0272 0.0151 0.0096 監(jiān)測(cè)點(diǎn)西南3132333435各污染物濃度和(mg/m3)0.0846 0.

23、0625 0.0277 0.0153 0.0098 監(jiān)測(cè)點(diǎn)西3637383940各污染物濃度和(mg/m3)0.0844 0.0654 0.0291 0.0162 0.0104 表11：污染濃度監(jiān)測(cè)點(diǎn)西北12345各污染物濃度和(mg/m3)0.3104 0.1827 0.0791 0.0437 0.0278 監(jiān)測(cè)點(diǎn)北678910各污染物濃度和(mg/m3)0.3588 0.1530 0.0628 0.0341 0.0216 監(jiān)測(cè)點(diǎn)東北1112131415各污染物濃度和(mg/m3)0.3599 0.1695 0.0704 0.0384 0.0243 監(jiān)測(cè)點(diǎn)東1617181920各污染物濃度和

24、(mg/m3)0.3607 0.1777 0.0742 0.0405 0.0257 監(jiān)測(cè)點(diǎn)東南2122232425各污染物濃度和(mg/m3)0.3127 0.1803 0.0772 0.0425 0.0270 監(jiān)測(cè)點(diǎn)南2627282930各污染物濃度和(mg/m3)0.2642 0.1929 0.0851 0.0472 0.0301 監(jiān)測(cè)點(diǎn)西南3132333435各污染物濃度和(mg/m3)0.2644 0.1954 0.0864 0.0479 0.0306 監(jiān)測(cè)點(diǎn)西3637383940各污染物濃度和(mg/m3)0.2638 0.2043 0.0911 0.0506 0.0324 用層次分

25、析法計(jì)算每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的總污染濃度為：。由于本文是按照區(qū)域來對(duì)居民進(jìn)展賠償，因此需要根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)來求出每個(gè)區(qū)域的平均污染濃度。在此，作出以下規(guī)定，每個(gè)區(qū)域的4個(gè)頂點(diǎn)的總污染濃度取平均即為該區(qū)域的平均污染濃度。下表即為40個(gè)區(qū)域的污染程度。表12：各區(qū)域平均污染濃度區(qū)域西北12345各污染物濃度和(mg/m3)0.1606730.0945470.0409550.0225990.014403區(qū)域北678910各污染物濃度和(mg/m3)0.1857060.079210.0324880.0176520.011179區(qū)域東北1112131415各污染物濃度和(mg/m3)0.1863070.0877340.

26、0364410.0198690.012601區(qū)域東1617181920各污染物濃度和(mg/m3)0.18670.0919720.03840.0209670.013305區(qū)域東南2122232425各污染物濃度和(mg/m3)0.1618560.0933450.0399720.0219810.013989區(qū)域南2627282930各污染物濃度和(mg/m3)0.1367360.0998510.0440720.0244350.015603區(qū)域西南3132333435各污染物濃度和(mg/m3)0.1368640.1011660.0447350.0248150.01585區(qū)域西3637383940

27、各污染物濃度和(mg/m3)0.1365580.1057580.0471440.026210.016756經(jīng)觀察google地圖后發(fā)現(xiàn)，*些區(qū)域?yàn)闊o人居住區(qū)，因此，對(duì)這些區(qū)域不考慮予以賠償圖中用陰影表示的區(qū)域?yàn)闊o人居住區(qū)。假設(shè)政府共有賠償金W元，則每個(gè)區(qū)域可按該區(qū)域的平均污染濃度得到相應(yīng)的賠償金。分發(fā)到每個(gè)區(qū)域的賠償金按人口平均分配。下表為每個(gè)區(qū)域所應(yīng)得的賠償。表13：各區(qū)域賠償金額區(qū)域西北12345賠償金額元0.0355W0.0154W0.0085W0.0054W區(qū)域北678910賠償金額元0.0698W0.0298W0.0066W區(qū)域東北1112131415賠償金額元0.07W0.033W

28、0.0137W0.0075W區(qū)域東1617181920賠償金額元0.0144W0.0079W區(qū)域東南2122232425賠償金額元0.0083W0.0053W區(qū)域南2627282930賠償金額元0.0092W0.0059W區(qū)域西南3132333435賠償金額元0.038W0.0168W0.0093W0.006W區(qū)域西3637383940賠償金額元六、問題二的求解由于燃燒爐的除塵裝置出現(xiàn)故障或損壞，各污染物的指標(biāo)將嚴(yán)重超標(biāo)，因此，各個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)的污染物濃度也會(huì)大大增加，甚至?xí)驓怏w重力、濃度等各種因素致 使其他地區(qū)被污染。利用SPSS畫出附件二中的各污染物三月里燃燒爐排放濃度波動(dòng)圖，如圖6，圖7，圖

29、8。圖6：顆粒物濃度隨時(shí)間變化散點(diǎn)圖 圖7：濃度隨時(shí)間變化散點(diǎn)圖圖8：濃度隨時(shí)間變化散點(diǎn)圖由上述三幅圖可以看出，只有顆粒物的濃度在*些天內(nèi)超標(biāo)，而濃度和濃度均符合在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。因此本文由顆粒物的故障條件來類比故障時(shí)的濃度和濃度。定義顆粒物濃度為25以上為故障濃度，因此對(duì)附件2中所提供的超過25的數(shù)據(jù)求平均，得到30，超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)50%。則故障時(shí)的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的濃度為：最后，按照問題一中給出的補(bǔ)償金額計(jì)算方式，得出新的補(bǔ)償方案。七、模型的檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)檢驗(yàn)： 我們采用相對(duì)誤差值來對(duì)模型進(jìn)展檢驗(yàn)。首先檢驗(yàn)煙口平均環(huán)境風(fēng)速，研究的變化對(duì)濃度的影響，可以考慮如果的相對(duì)變化，則發(fā)生的相對(duì)變化是的多少倍，即定義對(duì)的

30、靈敏度為：如果增加1%，則變化的百分比是1%的倍。如果很小，則對(duì)不靈敏；反之則對(duì)靈敏，的微小變化會(huì)帶來較大的變化。其他參數(shù)檢驗(yàn)同理可得。優(yōu)點(diǎn)：1. 輸入的參數(shù)易于從常規(guī)氣象觀測(cè)中獲取，簡(jiǎn)便易行；計(jì)算費(fèi)用低，并且可以到達(dá)一定精度。2. 可以把比擬多的變量因素簡(jiǎn)化處理從而簡(jiǎn)單方便來設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)體系。3. 全面性。不僅考慮縱切和橫切的情況，還考慮了單面和雙面打印文件的碎紙片拼接復(fù)原問題，從而使模型的應(yīng)用*圍更廣泛。4. 本文所建模型與實(shí)際嚴(yán)密聯(lián)系，可以應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生活中，通用性強(qiáng)，具有現(xiàn)實(shí)意義。缺點(diǎn)：忽略了地形降雨等很多因素影響，這種比擬與實(shí)際有點(diǎn)誤差差距。八、參考文獻(xiàn)1 程勇，于林，姚安林，采用高斯模型

31、分析輸氣管道泄露后氣體的擴(kuò)散J， *石油化工，2010,16：49-512 楊洪,林大偉,*宏禮,MATLA 中三個(gè)適于數(shù)據(jù)擬合命令的比擬分析J,* 師*學(xué)院學(xué)報(bào),2010,(6)：62-653 方成賢，董興玲，龔光芒，姜宗順，高虹，江晶，垃圾燃燒廠的環(huán)境補(bǔ)償機(jī) 制探討J，環(huán)境工程, ,2009,27增刊：603-605.4 王文，于雷，裴文文，楊方，基于高斯線源模式的主要尾氣擴(kuò)散模型綜述J， 交通環(huán)保，2004,(05)期：8-105 徐田偉，礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制初探J，環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)， 2009,(07)：58-616 孔波，對(duì)于環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的具體分析，科技資訊J，2011,(24

32、):34-367 徐曉敏, 層次分析法的運(yùn)用J,統(tǒng)計(jì)與決策, 2008,(01)：11-13附錄附錄一：高斯模型syms Sy Sz H%Q源強(qiáng)即泄漏速度，u為平均風(fēng)速，H煙囪高度,Vs排煙速度Q=15*2*pi*4*0.08;u=1.9;Vs=15;H=80+2.4*Vs*4/u;%A擴(kuò)散系數(shù)*,y=meshgrid(-5000:20:5000);z=zeros(size(*);Sy=0.22*./sqrt(1+0.0001*);Sz=0.2*;Bei=Q./(2*pi*u*Sy.*Sz).*e*p(-y.2./(2*Sy.2).*(e*p(-(z-H).2./(2*Sz.2)+e*p(-(

33、z+H).2./(2*Sz.2);Bei(:,1:251)=0;mesh(*,y,Bei)view(0 -1 0)syms Sy Sz H%Q源強(qiáng)即泄漏速度，u為平均風(fēng)速，H煙囪高度,Vs排煙速度Q=15*2*pi*4*0.02;u=3.1;Vs=15;H=80+2.4*Vs*4/u;%B擴(kuò)散系數(shù)*,y=meshgrid(-5000:20:5000);Sy=0.16*./sqrt(1+0.0001*);Sz=0.12*;z=zeros(size(*);Bei=Q./(2*pi*u*Sy.*Sz).*e*p(-y.2./(2*Sy.2).*(e*p(-(z-H).2./(2*Sz.2)+e*p(

34、-(z+H).2./(2*Sz.2);Bei(:,1:250)=0;mesh(*,y,Bei)附錄二：層次分析法A=1 3/8 1/2 8/3 1 4/3 2 3/4 1;v,d=eig(A)v=v(:,1)/sum(v(:,1)CI=(ma*(ma*(d)-3)/2CR=CI/0.52附錄三：?jiǎn)畏较蛭廴疚餄舛扔?jì)算程序function P=pollution(d,c,*,y)%Q源強(qiáng)即泄漏速度，u為平均風(fēng)速，H煙囪高度，t時(shí)間，c濃度Q=15*2*pi*4*c;Vs=15;z=zeros(size(*);if d=1%北 u=1.9;H=80+2.4*Vs*4/u;Sy=0.22*./sqrt

35、(1+0.0001*);Sz=0.2*;P=Q./(2*pi*u*Sy.*Sz).*e*p(-y.2./(2*Sy.2).*(e*p(-(z-H).2./(2*Sz.2)+e*p(-(z+H).2./(2*Sz.2); elseif d=2%東u=1.5;H=80+2.4*Vs*4/u;Sy=0.22*./sqrt(1+0.0001*);Sz=0.2*;P=Q./(2*pi*u*Sy.*Sz).*e*p(-y.2./(2*Sy.2).*(e*p(-(z-H).2./(2*Sz.2)+e*p(-(z+H).2./(2*Sz.2); elseif d=3%東北u=1.8;H=80+2.4*Vs*4

36、/u;Sy=0.22*./sqrt(1+0.0001*);Sz=0.2*;P=Q./(2*pi*u*Sy.*Sz).*e*p(-y.2./(2*Sy.2).*(e*p(-(z-H).2./(2*Sz.2)+e*p(-(z+H).2./(2*Sz.2); elseif d=4%東南u=1.6;H=80+2.4*Vs*4/u;Sy=0.22*./sqrt(1+0.0001*);Sz=0.2*;P=Q./(2*pi*u*Sy.*Sz).*e*p(-y.2./(2*Sy.2).*(e*p(-(z-H).2./(2*Sz.2)+e*p(-(z+H).2./(2*Sz.2); elseif d=5%南u=3.1;H