垃圾焚燒發(fā)電論文

#2014深圳杯全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模夏令營(yíng)承諾書(shū)我們仔細(xì)閱讀了中國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模夏令營(yíng)的競(jìng)賽規(guī)則.我們完全明白，在競(jìng)賽開(kāi)始后參賽隊(duì)員不能以任何方式（包括電話、電子郵件、網(wǎng)上咨詢(xún)等）與隊(duì)外的任何人（包括指導(dǎo)教師）研究、討論與賽題有關(guān)的問(wèn)題。我們知道，抄襲別人的成果是違反競(jìng)賽規(guī)則的,如果引用別人的成果或其他公開(kāi)的資料（包括網(wǎng)上查到的資料），必須按照規(guī)定的參考文獻(xiàn)的表述方式在正文引用處和參考文獻(xiàn)中明確列出。我們鄭重承諾，嚴(yán)格遵守競(jìng)賽規(guī)則，以保證競(jìng)賽的公正、公平性。如有違反競(jìng)賽規(guī)則的行為，我們將受到嚴(yán)肅處理。我們參賽選擇的題號(hào)是（從A/B/C/D中選擇一項(xiàng)填寫(xiě)）：_C我們的參賽報(bào)名號(hào)為（如果賽區(qū)設(shè)置報(bào)名號(hào)的話）：所屬學(xué)校（請(qǐng)?zhí)顚?xiě)完整的全名）：參賽隊(duì)員（打印并簽名）：1.指導(dǎo)教師或指導(dǎo)教師組負(fù)責(zé)人（打印并簽名）：日期：2014年5月28日賽區(qū)評(píng)閱編號(hào)（由賽區(qū)組委會(huì)評(píng)閱前進(jìn)行編號(hào)）：

2014深圳杯全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模夏令營(yíng)編號(hào)專(zhuān)用頁(yè)賽區(qū)評(píng)閱編號(hào)（由賽區(qū)組委會(huì)評(píng)閱前進(jìn)行編號(hào)）：賽區(qū)評(píng)閱記錄（可供賽區(qū)評(píng)閱時(shí)使用）：全國(guó)統(tǒng)一編號(hào)（由賽區(qū)組委會(huì)送交全國(guó)前編號(hào)）：全國(guó)評(píng)閱編號(hào)（由全國(guó)組委會(huì)評(píng)閱前進(jìn)行編號(hào)）：垃圾焚燒廠的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償問(wèn)題摘要在垃圾焚燒廠運(yùn)行監(jiān)管方面，目前主要是在垃圾焚燒廠內(nèi)進(jìn)行測(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。本文采用一種大氣污染物的擴(kuò)散模型高斯模式，對(duì)垃圾焚燒廠周?chē)用顸c(diǎn)的污染物濃度進(jìn)行合理的預(yù)測(cè)，進(jìn)而形成各居民點(diǎn)污染程度的評(píng)價(jià)，對(duì)不同等級(jí)的污染情況制定不同的賠償標(biāo)準(zhǔn)。本文主要采用微分方程方法，研究2011年4月到2012年4月垃圾焚燒廠所在地每天的風(fēng)向、風(fēng)速、降雨量等記錄數(shù)據(jù)，以焚燒爐的污染物排放量、居住點(diǎn)離開(kāi)垃圾焚燒廠的距離以及風(fēng)速、風(fēng)向、降雨量等氣象因素為主要影響因素，研究這些因素對(duì)各居民點(diǎn)污染物濃度的影響，建立擴(kuò)散方程，形成每個(gè)居民點(diǎn)每天每種污染物濃度的記錄，進(jìn)而計(jì)算空氣污染指數(shù)API,然后以API為依據(jù)，形成污染程度的等級(jí)劃分，進(jìn)而形成不同污染等級(jí)的賠償標(biāo)準(zhǔn)。本文中用高斯模型計(jì)算得到的各地污染物濃度與實(shí)地監(jiān)控得到的數(shù)據(jù)基本吻合，用計(jì)算得到的數(shù)據(jù)和我們檢驗(yàn)用到的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分別代入后續(xù)的API計(jì)算公式，所得到的污染分級(jí)大致形同，說(shuō)明本文建立的模型與實(shí)際情況較為相符，具有可行性。對(duì)于后續(xù)模型的改進(jìn)，我們提出加入地形起伏等因素的影響（考慮到建筑物高度對(duì)污染物擴(kuò)散的影響相對(duì)有限，所以在高度對(duì)模型影響時(shí)只考慮地形因素），這需要在原有擴(kuò)散方程中加入kh因子，其中k為影響系數(shù)（假設(shè)h對(duì)濃度的影響是線性的，后續(xù)根據(jù)模型與實(shí)際濃度吻合情況考慮h的非線性影響），但由于時(shí)間限制，我們只提出了初步的想法，沒(méi)能最終形成修正后的擴(kuò)散方程。關(guān)鍵詞：高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式，空氣污染指數(shù)API,動(dòng)態(tài)監(jiān)控1、問(wèn)題重述1.1問(wèn)題背景“垃圾圍城”是世界性難題，在今天的中國(guó)顯得尤為突出。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(wèn)題，垃圾堆放累計(jì)侵占土地75萬(wàn)畝。因此，垃圾焚燒正逐步成為中國(guó)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(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)了環(huán)境污染問(wèn)題，給垃圾焚燒技術(shù)在我國(guó)的推廣造成了很大阻力。這就需要客觀上對(duì)垃圾焚燒廠所排出的廢氣對(duì)本地區(qū)空氣污染情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。但是在垃圾焚燒廠運(yùn)行監(jiān)管方面，目前主要是在垃圾焚燒廠內(nèi)進(jìn)行測(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焚燒廠環(huán)境監(jiān)控體系?；谏鲜銮闆r，根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)學(xué)建模的方法，對(duì)城市垃圾焚燒廠空氣污染做出準(zhǔn)確的分析，在進(jìn)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(dòng)態(tài)監(jiān)控評(píng)估方法和具體的賠償標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題提出深圳市某地點(diǎn)計(jì)劃建立一個(gè)中型的垃圾焚燒廠，計(jì)劃處理垃圾量1950噸/天（設(shè)置三臺(tái)可處理垃圾650噸/天的焚燒爐，排煙口高度80米，每天24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)）。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?chē)用襁M(jìn)行合理經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償?shù)男枨蟪霭l(fā)，有關(guān)部門(mén)希望能綜合考慮垃圾焚燒廠對(duì)周?chē)鷰?lái)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(diǎn)離開(kāi)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(jìn)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(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。要求在收集相關(guān)資料的基礎(chǔ)上考慮以下問(wèn)題：（1）假定焚燒爐的排放符合國(guó)家新的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)垃圾焚燒廠周邊環(huán)境設(shè)計(jì)一種環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾焚燒廠煙氣排放及相關(guān)環(huán)境影響狀況的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。以設(shè)計(jì)的環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)控體系實(shí)際監(jiān)控結(jié)果為依據(jù)，設(shè)計(jì)合理的周?chē)用耧L(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)經(jīng)濟(jì)補(bǔ)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(xiàng)指標(biāo)將嚴(yán)重超標(biāo)（如：煙塵濃度、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、二惡英類(lèi)及重金屬等排放超標(biāo)）。在考慮故障發(fā)生概率的情況下修正監(jiān)測(cè)方法和補(bǔ)償方案。2、模型假設(shè)1）以右手坐標(biāo)系（食指一x軸；中指一y軸；拇指一z軸）建立咼斯模型的坐標(biāo)系，原點(diǎn)：為無(wú)界點(diǎn)源或地面源的排放點(diǎn)，或者高架源排放點(diǎn)在地面上的投影點(diǎn)；x為主風(fēng)向；y為橫風(fēng)向；z為垂直向2）全部咼度風(fēng)速均勻穩(wěn)定；3）源強(qiáng)是連續(xù)均勻穩(wěn)定的；4）擴(kuò)散中污染物是守恒的（不考慮轉(zhuǎn)化）；5）污染物濃度在y、z風(fēng)向上分布為正態(tài)分布；6）不考慮建筑物高度對(duì)污染物濃度的影響，即z=0,3、符號(hào)說(shuō)明u:平均風(fēng)速，m/s；q：源強(qiáng)，g/s；b:側(cè)向擴(kuò)散參數(shù)，污染物在y方向分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差，m；yb:豎向擴(kuò)散參數(shù)，污染物在z方向分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差，m；zH:垃圾焚燒廠煙囪的高度；y:橫風(fēng)向坐標(biāo)；x:主風(fēng)向坐標(biāo)；C大、C?。涸贏PI分級(jí)限值表（表1）中最貼近C值的兩個(gè)值，C大為大于C的限值，C小為小于C的限值；【大、I小:在API分級(jí)限值表（表1）中最貼近I值的兩個(gè)值，I大為大于I的值,I小為小于I的值；Ci：測(cè)點(diǎn)逐時(shí)污染物濃度，n為測(cè)點(diǎn)的日測(cè)試次數(shù)；b:某一污染物的日均值；I.：第i種污染物的污染指數(shù);i問(wèn)題分析4.1問(wèn)題一的分析空氣中的污染物通常都會(huì)受到風(fēng)力降雨等自然因素以及擴(kuò)散距離的影響，風(fēng)力和降雨越大，距離污染源越遠(yuǎn)，污染物的濃度就會(huì)越小。利用高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式，計(jì)算在風(fēng)力和降雨影響下不同距離處居民區(qū)空氣污染物的濃度，并把污染濃度換算成API指數(shù)。以API為依據(jù)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展水平和國(guó)家相關(guān)規(guī)定算出垃圾焚燒廠附近居民應(yīng)得的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。下圖為問(wèn)題一建模的流程圖.

4.2問(wèn)題二的分析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(xiàng)指標(biāo)將嚴(yán)重超標(biāo)（如：煙塵濃度、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、二惡英類(lèi)及重金屬等排放超標(biāo)。所以在焚燒爐因?yàn)楣收隙鴮?dǎo)致污染物排放量超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，應(yīng)該另外評(píng)估監(jiān)測(cè)指標(biāo)和賠償標(biāo)準(zhǔn)。要考慮到故障機(jī)器個(gè)數(shù)對(duì)污染物濃度的不同影響，就需要重新考慮污染物初始濃度，計(jì)算出此時(shí)的API值，與正常工作條件下的API值進(jìn)行比較，最后將故障的概率考慮成權(quán)重從而計(jì)算出最后的補(bǔ)償金額。5問(wèn)題的建立與求解5.1對(duì)問(wèn)題一的建模與求解5.1.1擴(kuò)散方程的建立下圖是高斯擴(kuò)散模型的坐標(biāo)系，

p(x,p(x,y,z,H)=4exp—y2<exp2兀pooyzk2o2丿y丿C-H)]+exp202y」(5.1.1)式(5.1.1)是高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們忽略高度對(duì)居民點(diǎn)污染物濃度的影響，即令z=0，得到地面濃度模式:c(x,y,c(x,y,z,H)=exp-兀卩OO、yz、y22o2丿y丿exp2o2丿z丿(5.1.2)由附件4及深圳市氣象局網(wǎng)站提供的2011年4月至2012年4月的數(shù)據(jù)記錄表，得到每天的風(fēng)向、風(fēng)速、降雨量等數(shù)據(jù)，由附件一得到垃圾焚燒廠煙囪每天排出的污染物濃度。我們要根據(jù)煙囪排出的污染物濃度進(jìn)一步得到各污染物的源強(qiáng)q.對(duì)于源強(qiáng)的計(jì)算，假設(shè)煙囪是一個(gè)規(guī)則的圓柱體，底面直徑為5m,高為80m.煙囪形狀如左圖所示，則1000c*n*r2*h

t其中，q為源強(qiáng)，單位是g/s;c為污染物濃度，單位是mg/m3;v為煙囪體積,單位是m3，r=5m為底面半徑，h=80m為煙囪高度;t為煙霧在排出之前在煙囪內(nèi)平均停留的時(shí)間,由附件五知t大約為3s.通過(guò)谷歌地圖我們找到垃圾焚燒廠附近居民點(diǎn)的分布情況，我們選定6個(gè)居民區(qū)作為監(jiān)控對(duì)象，這6個(gè)居民區(qū)分別是羅田社區(qū)、東方社區(qū)、光明新區(qū)西田社區(qū)、碧光社區(qū)、輔城坳社區(qū)、和禾花社區(qū)，為了敘述方便，將這6個(gè)社區(qū)分別記為社區(qū)A、B、C、D、E、F,他們距離焚燒廠的距離分別為3km、4.3km、5.5km、

4.1km、1.6km、2.5km.5.1.1.1大氣擴(kuò)散系數(shù)（°y，◎z）的確定擴(kuò)散參數(shù)是表征湍流擴(kuò)散劇烈程度的物理量，是影響污染物濃度的重要參數(shù)。首先我們考慮使用P-G曲線法確定大氣擴(kuò)散系數(shù)，該法的要點(diǎn)是首先根據(jù)帕斯奎爾劃分大氣穩(wěn)定度的方法來(lái)確定大氣穩(wěn)定度級(jí)別；然后從圖4-4和圖4-5中查得對(duì)應(yīng)的擴(kuò)散參數(shù)oy和oz；最后將oy、oz代入前面介紹的高斯擴(kuò)散模式中，就可估計(jì)出各種情況下的濃度值。帕斯奎爾在1961年推薦一種僅需要常規(guī)氣象觀測(cè)資料就能估算oy，oz的方法，吉福德（Gifford）進(jìn)一步將它制成應(yīng)用更方便的圖表。應(yīng)用觀測(cè)到的風(fēng)速、云量、云狀和日照等天氣資料，將大氣擴(kuò)散稀釋能力分為6個(gè)等級(jí)：A一極不穩(wěn)定，B一不穩(wěn)定，C一弱不穩(wěn)定，D一中性，E—弱穩(wěn)定，F(xiàn)—穩(wěn)定。若穩(wěn)定級(jí)別為A?B，則表示按A、B級(jí)的數(shù)據(jù)內(nèi)插。農(nóng)4-3穩(wěn)宦度毅別劃分叢地面風(fēng)速7..,｛距地面10m赴）/mrs-1白大&凰輻射陰無(wú)的白天或夜間有云的夜間強(qiáng)■■-°申弱薄云遮天或<4/10<2AA-BBJJ27A-BBCDE/■'3-5B”?匚C.L）DE5fCC-D”門(mén)I)L）>6CDDI?D可見(jiàn)，穩(wěn)定度需要根據(jù)各居民點(diǎn)每天的風(fēng)速和降雨量（是否陰天）確定。下一步，要根據(jù)P-G曲線得到。y，◎z。10團(tuán)-i4下鳳園葛和朮平擴(kuò)址甜疊的直柔I0Gifl4-^下鳳陀黒和惴nirnr#前的關(guān)棗10團(tuán)-i4下鳳園葛和朮平擴(kuò)址甜疊的直柔I0Gifl4-^下鳳陀黒和惴nirnr#前的關(guān)棗但在實(shí)際的建模過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)利用P-G圖雖然比較直觀，但讀數(shù)精度差，且不便于使用計(jì)算機(jī)計(jì)算，因此我們考慮使用一組經(jīng)驗(yàn)公式作為代替，通過(guò)查閱資料，我們找到了一種較為精確的公式【1】，o=a+bxg+cxe(5.1.3)這個(gè)公式是在Martin⑵提出的o=cxd+fz(5.1.4)基礎(chǔ)上進(jìn)一步擬合得到的，該經(jīng)驗(yàn)公式和擬合結(jié)果可以在0.01?100.00km范圍內(nèi)較好地表示水平和垂直方向上的大氣擴(kuò)散系數(shù)。接下來(lái)，我們需要確定(5.1.3)中系數(shù)a、b、c、g、e。公式(5.1.3)在水平方向上擴(kuò)散系數(shù)的擬合結(jié)果如下表：穩(wěn)定度級(jí)別adeA0x0048230.7300th9311-72.03001.0740B<L0010245.13$80.952L-91.0407L0500C(k01&0266.52120.9776-163.4154L0200DT-02202172.365769972-2104.2353LOOO0E0-0030243.9271(L98<37—19么99291.010oF-0.0150190S.17550?9984-1871.2704L000Q在垂直方向上擴(kuò)散系數(shù)的擬合結(jié)果為:矗定崖坍別擬合站果-適宜區(qū)間/如□He0.21L&255^05552,m4mmi機(jī)97500.01-0.30433>544546S.66112.10290,01000.30-3,100.00502?.4599甌09470.92了0{J.0Z4Qmb.m7112.010S1腫9-373.343￡0.DJ4acawsc?5.昨CU155-4.1口啊o.ci-maoDa1掘i^5.5170止702&-352.3331-s.徵513.^253Q.(43Q-7.2B370,85500,35-100.00Eo.816&D.516S-7B2.54D6Q510Q詢(xún)780-8.m3mossB0.嗣I-J89.8360a5^0o.eo-ioo.ooF0.兇315.1S770.7375-1.511!0.1300O.Ol-'O.so一5?24B9350.IM50.6IK-33123&8C.G2000.50-100.00注:人城km*護(hù)膠杲甑恒零于￡.囿也汕蚩=〉器啊巾申腋杲獨(dú)恒幫于乩00也5.1.1.2計(jì)算出6個(gè)居民點(diǎn)在高斯模型中的坐標(biāo)(x,y)

以垃圾焚燒發(fā)電廠為坐標(biāo)圓心，將6個(gè)居民區(qū)的方位用角度表示，即用0°表示正東方向，45°表示東北方向，90°表示正北方向，以此類(lèi)推，結(jié)合各居民點(diǎn)距離中心點(diǎn)的距離建立居民區(qū)的空間分布圖。依據(jù)上文假設(shè)知道，高斯模型里的x軸方向?yàn)檎L(fēng)向，在不同風(fēng)向下，有不同的x軸，也就有不同的六組位置坐標(biāo)。0°（180°）45°（225°）90°（270°）135°（315°）xyxyxyxyA21.2-2.120-3-2.12-2.12-30B0-4.3-3.04-3.04-4.30-3.043.04C5.503.89-3.890-5.5-3.89-3.89D-2.9-2.9-4.10-2.92.904.1E01.61.131.131.601.13-1.13F1.771.772.501.77-1.770-7.5180°（0°）225°（45°）270°（90°）315°（45°）xyxyxyxyA-2.122.12032.122.1230B04.33.043.044.303.04-3.04C-5.50-3.893.8905.53.893.89D2.92.94.102.9-2.90-4.1E0-1.6-1.13-1.13-1.60-1.131.13F-1.77-1.77-2.50-1.771.7702.5注：0°（180°）表示x軸正向?yàn)?°，對(duì)應(yīng)的，此時(shí)風(fēng)向?yàn)?80°,即西風(fēng)。上表即不同風(fēng)向（x軸）下居民點(diǎn)的地理坐標(biāo)。5.1.1.3某種污染物濃度的最終確定由附件四的風(fēng)向數(shù)據(jù)得到垃圾焚燒發(fā)電場(chǎng)附近的風(fēng)向頻率圖，垃圾焚燒廠附近風(fēng)向頻率玫瑰圖270014012Q3151003D270014012Q3151003D6U4D45902251.SD顯然，225°，即西南方向的風(fēng)頻最高，相應(yīng)的，位于45°，即東北方向的居民點(diǎn)受污染情況應(yīng)該最嚴(yán)重，理論上，我們最終由高斯方程得到的東北方向居民點(diǎn)E的污染物濃度應(yīng)該最高（當(dāng)然還應(yīng)考慮每個(gè)風(fēng)向上平均風(fēng)速的大小，故最終得到的污染最嚴(yán)重居民區(qū)未必一定是E）。我們將垃圾焚燒發(fā)電廠釋放的各種污染物濃度、各居民點(diǎn)每天在各自大氣穩(wěn)定度級(jí)別下的°y,&z值，以及各居民點(diǎn)每天確定風(fēng)向下地理坐標(biāo)值（X,y）帶入式（3）和式（1）,最終將得到每個(gè)居民點(diǎn)每天的各種污染物濃度。空氣污染指數(shù)API的計(jì)算API（AirPollutionIndex的英文縮寫(xiě)）是空氣污染指數(shù)，我國(guó)城市空氣量日?qǐng)?bào)API分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及不同空氣污染指數(shù)下空氣質(zhì)量如下表：表1空氣污染指數(shù)對(duì)應(yīng)的污染物濃度限值污染指數(shù)污染物濃度（毫克/立方米）APISO2（日均值）NO2（日均值）PM10（日均值）CO（小時(shí)均值）O3（小時(shí)均值）500.0500.0800.05050.1201000.1500.1200.150100.2002000.8000.2800.350600.4003001.6000.5650.420900.8004002.1000.7500.5001201.0005002.6200.9400.6001501.200表2空氣污染指數(shù)范圍及相應(yīng)的空氣質(zhì)量類(lèi)別空氣污染指數(shù)API空氣質(zhì)量狀況對(duì)健康的影響建議采取的措施0?50優(yōu)可正?；顒?dòng)51?100良101?150輕微污染易感人群癥狀有輕度加劇，健康人群出現(xiàn)刺激癥狀心臟病和呼吸系統(tǒng)疾病患者應(yīng)減少體力消耗和戶(hù)外活動(dòng)151~200輕度污染201?250中度污染心臟病和肺病患者癥狀顯著加劇，運(yùn)動(dòng)耐受力降低，健康人群中普遍出現(xiàn)癥狀老年人和心臟病、肺病患者應(yīng)在停留在室內(nèi)，并減少體力活動(dòng)251~300中度重污染>300重污染健康人運(yùn)動(dòng)耐受力降低，有明顯強(qiáng)烈癥狀，提前出現(xiàn)某些疾病老年人和病人應(yīng)當(dāng)留在室內(nèi)，避免體力消耗，一般人群應(yīng)避免戶(hù)外活動(dòng)設(shè)I為某污染物的污染指數(shù)，C為該污染物的濃度。則：I=1大—1小G-C）+IC-C小小大?。?.1.5）式（5）中：C大與C?。涸贏PI分級(jí)限值表（表1）中最貼近C值的兩個(gè)值，C大為大于C的限值，C小為小于C的限值。I大與I小：在API分級(jí)限值表（表1）中最貼近I值的兩個(gè)值，I大為大于I的值，I小為小于I的值。API的計(jì)算過(guò)程如下：求某污染物在某個(gè)居民點(diǎn)每一測(cè)點(diǎn)的日均值C二尹C/nii=1（5.1.6）式中：Ci為測(cè)點(diǎn)逐時(shí)污染物濃度，n為測(cè)點(diǎn)的日測(cè)試次數(shù)2.求某一污染物整個(gè)居民點(diǎn)的日均值L全=寸C/l（5.1.7）全jj=1式中：l為整個(gè)居民點(diǎn)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)。將各污染物的日均值分別代入API基本計(jì)算式所得值，便是每項(xiàng)污染物的API分指數(shù)。選取API分指數(shù)最大值為某個(gè)居民點(diǎn)的API對(duì)于上述過(guò)程，我們簡(jiǎn)化為：用高斯模型算出的各污染物濃度替代C全，最終也是選取最大的API值作為各居民點(diǎn)用于評(píng)價(jià)污染程度的API.制定賠償標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境補(bǔ)償是指對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良影響或破壞的生產(chǎn)者、開(kāi)發(fā)者、經(jīng)營(yíng)者應(yīng)對(duì)環(huán)

境污染、生態(tài)破壞進(jìn)行補(bǔ)償,對(duì)環(huán)境資源由于現(xiàn)在的使用而放棄未來(lái)價(jià)值進(jìn)行補(bǔ)償。建立環(huán)境補(bǔ)償機(jī)制應(yīng)遵循以下原則:一是誰(shuí)利用誰(shuí)補(bǔ)償,誰(shuí)受益或者誰(shuí)損害誰(shuí)付費(fèi);二是有利于受損地區(qū)與受益地區(qū)的共同發(fā)展;三是滿(mǎn)足需要與現(xiàn)實(shí)可行相結(jié)合;四是有利于促進(jìn)環(huán)衛(wèi)設(shè)施的順利建設(shè)正常運(yùn)行。具體的賠償分為兩部分，一部分為固定賠償，實(shí)施補(bǔ)償時(shí)按垃圾處理量補(bǔ)償方法操作,參考國(guó)內(nèi)某垃圾焚燒發(fā)電廠【3】每噸垃圾處理的補(bǔ)償費(fèi)（補(bǔ)償對(duì)象為所有受影響居民）為40元/噸。第二部分為動(dòng)態(tài)賠償，即根據(jù)每個(gè)居民點(diǎn)每天的污染程度進(jìn)行不同金額的賠償，賠償標(biāo)準(zhǔn)如下*105.1.8)I-*105.1.8)min—I-1maxmin其中I為每個(gè)居民點(diǎn)每天的API值，Imin和Imax為每天各居民點(diǎn)中API的最minmax小值和最大值。即每天賠償?shù)纳舷奘?0元⑶，API越大，賠償金額越多。處理2011年4月至2012年4月的數(shù)據(jù)，我們得到每個(gè)居民點(diǎn)每人總賠償金額如下：動(dòng)態(tài)賠償固定賠償元/噸*ABCDEF賠償數(shù)額/元1515141412111412275924032日均賠償金額/元11.110.810.210.814.913.8*固定賠償金額為垃圾焚燒發(fā)電廠每處理一噸垃圾需要支付的賠償，假設(shè)每個(gè)居民區(qū)有100名居民，已知垃圾處理廠每天處理1950噸垃圾，故每戶(hù)居民每天平均得到的固定賠償為2*1950/600=6.5元。日均賠償金額為動(dòng)態(tài)賠償每天的平均值加上換算后的每天平均固定賠償。最終從賠償金額來(lái)看，風(fēng)頻最高方向的E居民區(qū)和距離垃圾焚燒發(fā)電廠最近的F居民區(qū)受污染情況最為嚴(yán)重，年賠償金額最高；距離焚燒廠最遠(yuǎn)的C居民區(qū)，相對(duì)來(lái)說(shuō)受污染相對(duì)較少，得到的賠償金額也最少。這與我們先前的預(yù)測(cè)和實(shí)際情況相符，說(shuō)明我們的模型具有一定的可行性。接下來(lái)，我們要考慮由于各種因素導(dǎo)致焚燒爐的除塵裝置（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(xiàng)指標(biāo)將嚴(yán)重超標(biāo)（如：煙塵濃度、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、二惡英類(lèi)及重金屬等排放超標(biāo)）。在這種故障發(fā)生概率的情況下修正我們的監(jiān)測(cè)方法和補(bǔ)償方案。5.2、對(duì)問(wèn)題二的建模和求解污染物的傳播模型和問(wèn)題一的傳播模型相同，仍然采用高斯模型中的高架點(diǎn)源傳播模式，只是在故障狀態(tài)下的污染物的初始濃度不同。在考慮機(jī)器故障的條件下，參照附件2中，350噸的焚燒爐的污染物濃度，重新計(jì)算初始污染物濃度。廠}650wC}）WC二k**W+§一kJ*i0i350iT(5.2.1)

其中k(0,1,2,3)為出現(xiàn)故障的機(jī)器數(shù)目，W.為一臺(tái)350噸焚燒爐的污染物i的排放某種污染物的濃度，W.°為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的某種污染物的最大濃度值。風(fēng)向，i0降雨量等限制條件和問(wèn)題一相同。3臺(tái)焚燒爐故障的概率應(yīng)該服從二項(xiàng)分布，計(jì)P《/=Ck*pkQ一p3我們將概率P(k)和l-p(k)的數(shù)值分別作為故障狀態(tài)和正常狀態(tài)下補(bǔ)償金額的權(quán)重，從而計(jì)算出最后的補(bǔ)償金額。Q=P(k)Q+[1一P(k)]Q總正常故障(5.2.3)式(523)中Q為最終的補(bǔ)償金額，Q為焚燒爐正常工作時(shí)的補(bǔ)償金額,總正常即問(wèn)題一的模型得到的補(bǔ)償金，Q為故障狀態(tài)下補(bǔ)償金額。故障查閱相關(guān)資料得知垃圾焚燒爐一年內(nèi)正常工作的時(shí)間大約為8000小時(shí)，有760小時(shí)時(shí)間處于故障停工狀態(tài)。所以一臺(tái)焚燒爐的故障率近似等于0.0868,即p=0.0868。表5.2.l年賠償金額目機(jī)故數(shù)器障動(dòng)態(tài)賠償固定賠償兀/噸*ABCDEF1151514141211141827592403321515141412111418275924033.531515141412111418275924034居民因?yàn)闄C(jī)器故障而應(yīng)該得到的固定補(bǔ)償應(yīng)該為K=l:3*l950/600=9.8元。K=23.5*l950/600=ll.4元K=34*1950/600=13元下表為故障狀態(tài)下補(bǔ)償金額表5.2.2故障狀態(tài)下日均補(bǔ)償金額表.機(jī)器故障數(shù)目日均賠償金額人均固定賠償/元ABCDEF114.414.113.514.118.217.19.821615.715.115.719.818.711.4317.617.316.317.321.420.313由公式5.2.2可以計(jì)算出P(1)=0.22p(2)=0.02p⑶=6.5*10人-4所以在考慮機(jī)器故障的條件下，最后的補(bǔ)償金額應(yīng)該是：表5.2.3最終補(bǔ)償金額機(jī)器故障數(shù)目日均補(bǔ)償金額ABCDEF111.811.510.911.515.614.5211.210.910.310.915.013.9311.110.810.210.814.913.86、模型的評(píng)價(jià)6.1對(duì)問(wèn)題一的評(píng)價(jià)在考慮污染物濃度擴(kuò)散的時(shí)候，由于建筑物等物體的干擾很微弱且無(wú)法量化計(jì)算，所以我們對(duì)問(wèn)題作了簡(jiǎn)化。通過(guò)把天氣因素和居民區(qū)的位置綜合考慮，計(jì)算出居民區(qū)處的API指數(shù)，并根據(jù)居民區(qū)所處位置的API指數(shù)情況進(jìn)行相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。我們的模型優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)時(shí)，只需要將實(shí)時(shí)的污染物排放情況錄入該模型，則污染物濃度和相應(yīng)賠償情況就會(huì)自動(dòng)生成。2011年4月至2012年4月的數(shù)據(jù)表明E、F居民點(diǎn)的補(bǔ)償額度最高，C點(diǎn)補(bǔ)償額度最小，這是因?yàn)镋風(fēng)頻最高和F距離垃圾焚燒發(fā)電廠最近，兩者受污染情況最為嚴(yán)重，所以年賠償金額最高，C點(diǎn)距離垃圾焚燒發(fā)電廠最遠(yuǎn)，受污染程度最小，所以我們的模型具有一定的可靠性，這也是模型的優(yōu)點(diǎn)之一。在問(wèn)題一的假設(shè)下，我們可以計(jì)算出焚燒廠一年需要支付的補(bǔ)償金額為2350000元左右。根據(jù)附件5可以知道，采用“傾斜往復(fù)式逆推機(jī)械式爐”時(shí)，一噸垃圾的利潤(rùn)為85.5元，一噸垃圾的政府補(bǔ)貼為最少為45元，所以在不考慮工資，機(jī)器損耗等經(jīng)營(yíng)成本的情況下，焚燒