2014年校內(nèi)競賽試題數(shù)模

，物濃度進(jìn)行了研究。然后再根據(jù)分析計(jì)算得到的參數(shù)源強(qiáng)Q，H，及水平擴(kuò)散參數(shù)y和垂直擴(kuò)散參數(shù)z代入本文建立“煙羽擴(kuò)散模型”，用軟件作出廠周邊的污染物濃度分布圖。參數(shù)y和垂直擴(kuò)散參數(shù)zp：煙羽擴(kuò)散模型S形變權(quán)函 動(dòng)態(tài)“圍城”是世界性難題，在今天的中國顯得尤為突出。2012年城市生活清運(yùn)量達(dá)到1.71億噸，比2010年增長了1300萬噸。因此，焚燒正逐步處理的主要之一事實(shí)上廠對環(huán)境的污染風(fēng)成本與道路建設(shè)成本等問題，因此對于不同城市來說，究竟該把大型廠題目中市某地點(diǎn)計(jì)劃建立一個(gè)中型的廠計(jì)劃處理量1950噸/天（設(shè)置三臺(tái)可處理650噸/天的爐，排煙口高度80米，每天24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。要求從構(gòu)建環(huán)境動(dòng)態(tài)體系、并根據(jù)潛在污染風(fēng)險(xiǎn)對周圍居民進(jìn)行害的多種因素（例如，爐的污染物排放量、居住點(diǎn)離開廠的距離、科學(xué)定量分析的基礎(chǔ)上確立一套可行的廠動(dòng)態(tài)評估方法，假定爐的排放符合國家新的污染物排放標(biāo)（參見附件1根據(jù)垃圾廠周邊環(huán)境設(shè)計(jì)一種環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測方法實(shí)現(xiàn)對廠煙氣排放及相關(guān)狀況的動(dòng)態(tài)以你設(shè)計(jì)的環(huán)境動(dòng)態(tài)體系實(shí)際結(jié)果為依據(jù)，設(shè)計(jì)合理的周圍居民風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償方案。由于各種因素爐的除塵裝置（如袋式除塵器）損壞或出現(xiàn)其他故障處理350噸/天的爐正常運(yùn)作時(shí)的排放監(jiān)測記錄。請?jiān)诳紤]故障發(fā)其參數(shù)進(jìn)行必要的分析，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而得到源強(qiáng)Q，H及水平擴(kuò)散參數(shù)y和垂直擴(kuò)散參數(shù)z廠煙氣排放及相關(guān)狀況的動(dòng)態(tài)本文主要考慮斯煙云擴(kuò)散模型得到廠周邊環(huán)境不同污染物的濃度分布圖本文只考SO2,NOx測方法和補(bǔ)償方案由于爐的除塵裝置損壞或出現(xiàn)其他故障導(dǎo)致污染物排參數(shù)y和垂直擴(kuò)散參數(shù)zpZ0，其在空間上只與爐煙囪下風(fēng)向水平距離X及側(cè)風(fēng)向水平距離Y有關(guān)；假設(shè)四假設(shè)廠周圍居民風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償只與綜合污染程度有關(guān) 污染濃度，單位 源強(qiáng)，單位 煙囪有效高度，單位H煙氣抬升高度，單位H煙囪出口處平均風(fēng)速，單位m下風(fēng)向水平距離，單位 側(cè)風(fēng)向水平距離，單位 y 用濃度標(biāo)準(zhǔn)偏差表示z軸上的擴(kuò)散參數(shù)，單位 KJ 11.1.1煙羽擴(kuò)散模正態(tài)分布密度函數(shù)Y

f(x)

(y

Co(y

ye2

式中 為輻射污染物單一在Y方向上任一點(diǎn)的濃度（bp/m3），

oy)y0時(shí)的濃度值bpm3Yy中的 ，為y軸方向上的標(biāo)準(zhǔn)差，即輻射污染水平擴(kuò)散參y

Co(

e2

根據(jù)二元正態(tài)分布，f(y,z)f(y)f得1y z（ 2CCo

2y

oo（bp

1)（x，點(diǎn)……點(diǎn)的濃度值．這樣就顯得（5-6）廣泛的Co的數(shù)學(xué)表達(dá)式來．為此我們特做圖3并在一個(gè)與zdydz圖1圖2dydz-cudydz式中：C為污染源0排放出來的污染物濃度(bq/m3)；Q為污染源0單位時(shí)間內(nèi)將（5-7）代入（5-8）1y z 2(22

zdydz z（5-9）u-

2y2dye2z2)--

y2y2dy

y0;y:[.]y

-

y2y2

ydy

et2y-y

（5-

et2dt-

，有

et2dtyy

2 yzy故-uC0exp[2(yzy

)]dydz2z2

u

（5-將該值代回（5-11）式得2u

yz

Q從而有

2

將C0的值帶回（5-9）2C exp[1(2

（5-y2uy

2y

點(diǎn)源在地面上的投影點(diǎn)ozz=H。若假計(jì)算為:C(x,y,z;H)

(2

(zH22

若要計(jì)算高架點(diǎn)源的地面濃 ,則可令z=0,得C(x,y;H)

(2

H

（5-依據(jù)上式,若進(jìn)一步令y=0,則可得到沿x軸線上的濃度分 C(x,0,0;H)

H

（5- 式(3)和式(4)是在估算大氣污染時(shí)經(jīng)常選用的計(jì)算,其估算值與孤立高平均風(fēng)速表2東北西南圖3H要計(jì)算煙囪的有效高度(H)，它由煙囪的實(shí)體高度(Hs)和煙氣抬升高度 HHHHsH圖4本題采用中的計(jì)算方法計(jì)算煙氣有效高度①當(dāng)煙氣熱釋放率T35K

2100KJ/S，且煙氣溫度與環(huán)境溫度的差值Hn0Qhn1Hsn2

（5-n0n1n2表3n0n1n2 n（平原Qh農(nóng)村或城市2100Qh且T ②當(dāng)1700KJsQh2100KJT35K

時(shí)，且煙氣溫度與環(huán)境溫度的差值HHs+(H2HQh1

（5-H2——按式(3-8)計(jì)算，其中n0n1n2的值按表2-1中QhQh1700KJs或者T35K

（5-HQh1/3(dT0.0098)1/3dT為煙囪幾何高度以上的大氣溫度梯度靜風(fēng)1.5msu00.5ms和小風(fēng)u00.5msH5.50Qh1/4(dT

（5-（5-煙氣熱釋放率QhKJTQhTTTTs環(huán)境大氣溫度T

（5-（5-地區(qū)的環(huán)境大氣溫度，其為230C，換算成絕對溫度為296.15K。煙氣出口溫度Ts經(jīng)查詢附件2三月煙氣日報(bào)表知爐煙囪煙氣出口溫度為92.350C換算成絕對溫度為365.5K。P經(jīng)查詢省當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)數(shù)據(jù)，可得市的大氣壓強(qiáng)為實(shí)際排煙率Qv，m3/s，利用經(jīng)驗(yàn)估算Qv

4

（5-D——煙囪出口內(nèi)徑，由其類似規(guī)格煙囪出口內(nèi)徑經(jīng)驗(yàn)估算其值為4mVs——煙氣出口流速，經(jīng)查詢其值為15m/s由此可計(jì)算出Qv

Vs 15m3/s188.50m3/ （2（3（4（5）Qh0.35PQv

0.351005.6188.5069.35KJ/s12587.91KJ/n0n1n2因?yàn)?100KJsQh12587.91KJs21000KJsT69.35K35K，另由題目可知廠位于城市及近郊區(qū)，故由表1-2可n00.292n135n22/5（1（2（3（4（5（6）表4東北西南源強(qiáng)源強(qiáng)Q為爐煙囪單位時(shí)間內(nèi)污染物的排放量本文只考慮SO2,，監(jiān)測數(shù)據(jù)，而題目中爐處理為650噸/天爐單位時(shí)間， 表5SO2、NOx350t/mg/650mg/煙氣的擴(kuò)散系數(shù)y,擴(kuò)散系數(shù)y,

表6Pasquill(ms1白天輻強(qiáng)中弱薄天或低云量AA-BD--BBCDEFCDDEDDDDCDDDDD表7<60°且>15°且強(qiáng)弱5/8-弱弱弱弱弱表8A10.22x(10.0001x)B10.16x(10.0001x)C10.11x(10.0001x)10.08x(10.0002x)D10.08x(10.0001x)10.06x(10.0015x)E10.06x(10.0001x)F10.04x(10.0001x)y0.08x/(1

（5-z0.06x/(1

顯，都介于2~3ms之間，在東、東南、西南、西、西北、北、東北方向的平大相差程度為23.99%，為：11/328,14/328,26/328,126/328,79/328,27/328,22/328,23/328,且不同方位動(dòng)態(tài)監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)量與風(fēng)速及風(fēng)頻成比例關(guān)系，設(shè)其系數(shù)為，以垃圾廠為中心，將周邊地區(qū)以風(fēng)向劃分為8個(gè)區(qū)域，則每個(gè)區(qū)域內(nèi)的動(dòng)態(tài)監(jiān)點(diǎn)的數(shù)量nifnifNNN應(yīng)為一個(gè)適當(dāng)?shù)某?shù)，其選取應(yīng)與當(dāng)?shù)貙?shí)際情況及投入等因素有，故在此不做具體討論，只進(jìn)行監(jiān)測點(diǎn)的分配方圖5SO2,NOx為了更直觀的得到廠周圍環(huán)境污染情況將上述煙羽擴(kuò)散模型（5-8）用軟件作出廠周圍SO2,NOx及煙塵濃度分布圖分別圖6基于煙羽模擬爐SO2濃度分布圖7基于煙羽模擬爐NOx濃度分布圖8基于煙羽模擬爐煙塵濃度分布SO2,NOxSO2,NOxI、II、III、IV、V、VI，69SIV0.6250.5651.600中度污染，V代表中度重污染，VI代表嚴(yán)重污染。IVS其中，，

當(dāng)x=1，即污染物濃度很低甚至無污染時(shí)空氣質(zhì)量較好，令相應(yīng)的量化值f1=.5當(dāng)x=6時(shí)，其值為1，此時(shí)污染最嚴(yán)重。對應(yīng)以上三個(gè)點(diǎn)，求得0.35，3.48，0.52。于是得到f（xf（x）=0.353x-3.480.52，

（5-代入xii1,2...6的值可得從IVI（即權(quán)值）分別為（0.05,0.12,0.25,0.8,0.92,19SR(rij)183將元素rij8K。K中對應(yīng)元素代入變權(quán)量化矩陣，對量化矩陣中的每一行的指標(biāo)做歸一化處理，得到權(quán)重矩陣W。具體歸一化如下：if'(x)i

(x)

fi

（5-然后利用系數(shù)法求得某監(jiān)測點(diǎn)空氣中污染物綜合密rjrij

（5-S10IV0.93上根據(jù)用得到的圖6、圖7、圖8SO2,NOx及煙塵污染濃度圖，結(jié)合22， f'(xf'(xf(x 與綜合污染濃度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式，并估計(jì)其系數(shù)，需根據(jù)當(dāng)?shù)刎?cái)政及其他因素確定。從而在每個(gè)污染級別污染濃度的增加制定相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償方案

(2

H

SO2,NOx及煙塵三種污染物源強(qiáng)Q對源強(qiáng)Qp

Hn0Qhn1Hsn2u1，由于實(shí)際排煙率QvHHs

HSO2NOxSO2,NOx畫出了該模型的仿真圖，證明了該模型的合理性。還有很多，據(jù)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB30959610[1],,,基于模式的大氣污染模型的應(yīng)[J],中國海洋大[2]大氣污染擴(kuò)（模式簡易推導(dǎo)法的研究[J],洛陽大學(xué)學(xué)報(bào)1994，9（2）:30-[3],男，,關(guān)于我國環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)位設(shè)置的思考[J],環(huán)[4]等,幾種大氣穩(wěn)定度分類方法和相應(yīng)擴(kuò)散參數(shù)的比較[J],蘭州大學(xué)學(xué)[5],城市大氣穩(wěn)定度分級模型的研究[J]，工業(yè)安全與防塵，2001，[6],一種新的大氣穩(wěn)定度分類方法[J],大學(xué)大氣科學(xué)系22(1)：110-趙國珍,評價(jià)中大氣擴(kuò)散模型應(yīng)用的幾個(gè)問題[J],遼寧氣象2003，4：15，數(shù)學(xué)模型（第三版 ：高等教 基于煙羽模擬爐濃度分布圖程序代碼%基于煙羽模擬爐濃度計(jì)算及圖像繪clear[x,y]=meshgrid(0:20:5000,-2000:20:2000)設(shè)定網(wǎng)格Q