垃圾焚燒問題論文

1、.2014 電子科技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

2、果賽區(qū)設置報名號的話）：所屬學校（請?zhí)顚懲暾娜?：參賽隊員 ( 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：2014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）：.2014 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

3、修正。結合風力、降雨等外界因素對環(huán)境污染物含量的影響， 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

4、方案。 較正常運行相比， 周邊地區(qū)同一環(huán)境等級的區(qū)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)

5、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。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?， 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

6、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）。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?，F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

7、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)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。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、 氣象條件等諸多因素基礎上的監(jiān)控方法， 實時實地計算焚燒廠煙氣的排放量， 將其反饋給

8、垃圾焚.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， 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

9、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， 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

10、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、符號說明序號變量12123 (x,y, z,H)4 q變量說明任意點 P (x,y,z) 的實源污染物濃度任意點 P (x,y,z) 的像源污染物濃度任意點 P (x,y,z) 的實際污染物濃度源強，即單位時間內污染物的排放量單位mg/m 3mg/s.5y6z7H8C09C1側向擴散系數豎向擴散系數煙囪的有效高度，即有效源高排放符合標準中， 不考慮降雨影響， 高價連續(xù)點源擴散模式中某點的

11、污染物濃度排放符合標準中， 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mmg/m 310降雨系數11I降雨強度mm/ 天12ai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/m 315c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，

12、 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， 我們發(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

13、，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， 我們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向、風速均值的統(tǒng)計結果，具體如表 5-1 所示：.表 5-1 各季度風向、風速均值統(tǒng)計表單位： m/s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

14、.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繪制對應的各季度風速、風向均值圖，如圖5-1 所示：圖 5-1各季度風向、風速均值統(tǒng)計圖.經過上述圖表分析， 我們發(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 h0 為 39.5 米。最后根據題目中設計的排煙口高度 h 為 80 米，我們計算得到有效源

15、高 H 為 H=h+h0 =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102 10 4米時，有 D 等級穩(wěn)定度下的側向、豎向擴散參數的定義為： = 0.16x(1 + 0.0004x) -21y1，= 0.14x(1 + 0.0002x) -z2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； (m)yz為豎向擴散系數，是污染物在 z 方向分布的標準偏差；

16、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。 現給出深圳市 2014 年各季雨量預測與 30 年平均值對比表：表 5-2深圳市 2014 年各季雨量預測與 30 年平均值對比表季度2014 年雨量（ mm）30 年平均雨量（ mm）一130 150144.2二650 750737.9三800 900928.1四100 120125.5（ 4）源強的確定根據公式，源強 q = 1950 V ,24 × 3600若 1t 垃圾焚燒產生的煙氣體積為3

17、V（m），排煙口的污染因子濃度為 ，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 q =1950 V24 × 3600 。其中 為污染因子的濃度， V 為 1t 垃圾焚燒產生的體積，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顆粒物HCL g/sSO2 g/sNOx g/s汞 g/s鉛 g/s二惡因因子g/smg/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

18、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（

19、附件 2）相應地區(qū)的測量， 我們發(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， 我們認為該焚燒廠排放煙氣的問題滿足高斯擴散模型的前提假設， 即可用高架連續(xù)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,

20、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為：1qy2( z - H)21 =2u? exp - (2 +22)，y z2yzii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 為：22 =qy22 +( z + H)2)2u?yzexp (22，2yziii P 點實際的污染物濃度 (x,y, z,H) 為：()qy 2(z - H) 2(z + H) 2=2u?yzexp (-2y2 ) exp 2z2 + exp 2z2 x,y, z,H（5 -

21、1）()分別為在任意點 P (x,y,z) 的實源污染物濃度、像其中， 、x, y,z,H12(mg/m 3 ) ；q (mg/s) 為源強，為單源污染物濃度和實際污染物濃度，單位均為位時間內污染物的排放量； u? (m/s)為排放口出的平均風速； 為側向擴散y (m)系數；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z (m)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：qy 2H2(x, y,0, H) = u?yz exp

22、 (-2y2 ) exp ( -2z2 )（5 -2）（ 2）模型的改進考慮到雨水對污染物有一定的吸附作用， 我們對現有的高架連續(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：C= C0 e- x（5- 3）= aI b其中， C0 (mg/m 3 ) 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(mg/m 3 ) 為考慮降雨影響下該點的污染物濃度； 為降雨系數，表示雨水對污染物物質的吸附作用大??；I (mm/ 天)為降雨強度； a、b 為經驗系數，分別取 a = 1.2 ×10 -5 ，。b = 0.51.1.3、動態(tài)監(jiān)控模型的求解根據改進的高架連續(xù)點

23、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， 我們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.NOX 的濃度為例， 我們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， 我們發(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

24、濃度大小?，F以第三季度西北方向 NOX 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：圖 5-4第三季度西北方向NOX 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 NOX 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NOX 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， NOX 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

25、時， NOX 的濃度不再變化，從而對模型求解結果進行了簡化。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

26、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， 我們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

27、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：xi /d?i（5- 4ai = n?）i=1xi /d i?種污染物各級標準的平均值； xi 為第 i 種污染物實測值； ai其中， di 為第 i為第 i 種污染因素的權重。而在具體的分析中， 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

28、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。1.2.2、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 = uTSP , uSO2 ,uNO x ,u二惡英 。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

29、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顆粒物HCLSO2NOX汞鉛二惡英權重值0.00870.14070.07320.22870.18290.06100.3049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 評價分級標準值表序號污染物項目取值時間濃度限值單位二級一級1顆粒物日均1203002氯化氫（ HCL）日均15503二氧化硫（ SO2 ）日均5015034氮氧化物（ NOX）日均100 g/m5汞（ H

30、g）0.056鉛（ Pb）1.5pgTEQ/m37二惡英0.03本題中 NOX 和二惡英的權重值大于0.5 ，根據之前的分析，當判定 NOX 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 ng/m 3 , 其余成分的初始濃度單位為 g/m3 ，二惡英的標準濃度單位為 pg/m 3 , 其余成分的標準濃度單位為 g/m3 。表 5-6 初

31、始濃度與一級濃度限值的比值污染因子顆粒物HCLSO2NOx汞鉛二惡英比值0.16673.33331.60002.50002.00000.66673.3333表 5-7 初始濃度與二級濃度限值的比值污染因子顆粒物HCLSO2NOx汞鉛二惡英比值0.06671.00000.53332.50002.00000.66673.3333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 NOX 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

32、第.二等級外時， 我們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 5-8第二季度焚燒廠周邊地區(qū)的環(huán)境評審等級結果.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.= C13 p( 1 - p) 2 ； = C32 ( 1 - p) p2 ； = p3 ；.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

33、三級的區(qū)域。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頻率（ %）風向頻率（ %）南3.9北1.2西35.5南15.1西北6.6西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頻率（ %）風向頻率（ %）北17.7北8.0東6.3東6.9東北12.7東北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

34、最后結合不同風向的頻率大小， 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 p1 有兩臺發(fā)生故障的概率為 p2 三臺都發(fā)生故障的概率為 p3都不發(fā)生故障的概率為p0 = (1 - p) 3 。實際情況下，機器發(fā)生故障的概率p ? 1 ，p2 、p3 0 ，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p1 、 p 0 進行修正：.p1=p 1， p0 =p 0 。p 0 +p

35、1p 0 +p 1以煙塵為例，假設沒有發(fā)生故障時煙塵濃度為c , 發(fā)生故障時的煙塵濃度為c ，則修正后的煙塵濃度 cc 為：cc = p0c + p12c + c （5- 5）3設 k 為發(fā)生故障時煙塵濃度與正常煙塵濃度之比，即k =cc , 那么可將式（ 5-5 ）化簡為：2 + k) ccc = (p 0+ p13其中設 r = p0+ p12+k為濃度修正系數，將p1、 p0代入得到 r =1+p+pk，31+2p由于 p ?1，因此 r 1 + pk 。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

36、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： x = -147.4(r -1)2 + 1053( r -1) + 0.8392 + x0 ，其中， x0為未考慮故障的情況下，超標時距污染源

37、的距離，x0 = 1405 ；x為 考 慮 故 障 的 情 況 下， 超 標 時 距污 染 源的 距離 ， x -147.4 (r -1)2 +1053( r - 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 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 x = -233.7 (r - 1) 2+ 966()0，r - 1 + 11.08 + x其

38、中， x0 為未考慮故障的情況下，超標時距污染源的距離， x0= 855 ，x 為考慮故障的情況下， 超標時距污染源的距離， x -233.7 ( r - 1) 2 + 966( r - 1) +866 。.對題目所給附件2 中原始數據進行處理，以NOX 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， ?的濃度為3以上的三個數據偏離正常排放量?70 ?/?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3?平均濃度為 52.97?/?，故障數據的?濃度為3 ；發(fā)生故障的頻率為。73.67 ?/?0.107現假設故障

39、概率?= 0.1 , 可計算得到三臺焚燒爐中有一臺發(fā)生故障的概率為 ? = 0.243 , 有兩臺發(fā)生故障的概率為? = 0.027 ，三臺都發(fā)生故障的概率為12?3 = 0.001 , 都不發(fā)生故障的概率為?0 = 0.729 。由于 ?、 ? 都是小概率事件， 為簡化問題可以認為不發(fā)生，因此修正概率23?1=?0= 0.25，修正后的濃? =，? +?，得到的修正概率為 ?，? = 0.751? +?0100101度 cc = 54.70 mg/m 3 ，正常濃度 c = 52.97mg/m 3 。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、

40、故障濃度的高斯擴散圖形.六、模型的評價與改進1、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）我們結合風向、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， 我們結合降雨量對大氣污染物的影響， 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， 我們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。2、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