垃圾焚烧问题论文

1、.2014 电子科技大学大学生数学建模竞赛练习承诺书我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.我们完全明白， 在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式 （包括电话、 电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的 , 如果引用别人的成果或其它公开的数据（包括网上查到的数据） ，必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D 中选择一项填写）：我们的参赛报名号为（如

2、果赛区设置报名号的话）：所属学校（请填写完整的全名） ：参赛队员 ( 打印并签名 ) ： 1.2.3.指导教师或指导教师组负责人( 打印并签名 ) ：日期：2014年7月16日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：.2014 大学生数学建模竞赛编号专用页赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用） ：评阅人评分备注全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：.垃圾焚烧厂的动态监控方法和经济补偿方案摘要本文主要针对焚烧厂周边环境的动态监控和经济补偿问题做出一定探讨， 并且根据焚烧炉装置发生故障的情况对设计方法做出

3、修正。结合风力、降雨等外界因素对环境污染物含量的影响， 建立改进的高架连续点源扩散模型， 对焚烧厂周边地区环境进行实时实地的动态监控。 距离污染源越远，各污染因素的含量越小， 由于受到季节性降雨和风力的影响， 各地略有不同。在此基础上，利用模糊综合评价法对各监测点进行环境等级的划分， 结合风向频率，给出焚烧厂周边地区的经济补偿方案。 同一环境等级的区域呈现围绕污染源展开的趋势，而风向频率的不同，使同一等级内的地区受污染程度不同。而就焚烧炉装置发生故障的情况而言， 根据故障发生的概率大小， 修正焚烧厂周边各地污染物含量的大小， 重新计算各污染因子的权重值， 并最终修改和完善所设计的监测方法和补偿

4、方案。 较正常运行相比， 周边地区同一环境等级的区域范围增大，需要进行经济补偿的范围也有所扩大。关键词高斯扩散模型模糊综合评价法动态监测补偿.一、问题重述城市垃圾经过分类处理， 剔除可回收垃圾和有害垃圾后， 将剩余垃圾在焚烧炉中焚烧处理， 既可避免垃圾填埋侵占大量的土地， 又可利用垃圾焚烧产生的能量进行发电等获得可观的经济效益。 因此当 “垃圾围城” 在今天的中国逐步突出时，垃圾焚烧也成为中国垃圾处理的主要手段之一。但由于政府监管不力、 投资者目光短浅等多方面的原因， 前些年各地建设的垃圾焚烧电厂， 在运行中出现了环境污染问题， 给垃圾焚烧计数在我国的推广造成了很大阻力。而事实上垃圾焚烧厂对环

5、境的污染风险与建设投资规模、 运行监管力度有直接关系。在建设投资规模方面， 小型垃圾焚烧厂没有规模效应， 在污染治理方面的投入也受到影响， 致使其污染物排放比较严重， 对环境的危害较大。 目前国内各大城市均倾向于采用新型大型焚烧炉取代分散的小型焚烧炉， 但考虑到诸多成本问题，对于不同城市来说，把大型焚烧厂的建设规模控制在什么水平， 还有待研究。在垃圾焚烧厂的运行监管方面， 由于目前主要是在垃圾焚烧厂内进行测量监控，缺少从周边环境视角出发的外围动态监控， 因而难以形成为民众所信服的全方位垃圾焚烧厂环境监控体系。现计划在深圳市某地点建立一个中型的垃圾焚烧厂， 处理垃圾量为 1950 吨/天（设置三

6、台可处理垃圾 650 吨/天的焚烧炉，排烟口高度 80 米，每天 24 小时运转）。我们需要综合考虑垃圾焚烧厂对周围带来环境污染以及其他危害的多种因素（例如，焚烧炉的污染物排放量、居住点离开垃圾焚烧厂的距离、风力和风向及降雨等气象条件、地形地貌以及建筑物的遮挡程度等等） ，在进行科学定量分析的基础上，确立一套可行的垃圾焚烧厂环境影响动态监控评估方法， 并针对潜在环境风险制定出合理的经济补偿方案。现我们的目标是，在收集相关资料的基础上考虑以下问题：(1) 假定焚烧炉的排放符合国家新的污染物排放标准 （参见附件 1），根据垃圾焚烧厂周边环境设计一种环境指标监测方法， 实现对垃圾焚烧厂烟气排放及相关

7、环境影响状况的动态监控。 并以设计的环境动态监控体系实际监控结果为依据，设计合理的周围居民风险承担经济补偿方案。(2) 由于各种因素焚烧炉的除尘装置（如袋式除尘器）损坏或出现其他故障导致污染物的排放增加，致使相关各项指标将严重超标（如：烟尘浓度、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、二恶英类及重金属等排放超标，附件 2 给出了一台可处理垃圾 350 吨 /天的焚烧炉正常运作时的在线排放监测记录） 。在考虑故障发生概率的情况下修正设计的监测方法和补偿方案。二、问题分析环境的动态监控体系， 是指在考虑到焚烧炉污染物排放量、 气象条件等诸多因素基础上的监控方法， 实时实地计算焚烧厂烟气的排放量， 将其反馈给

8、垃圾焚.烧厂，从而实现保护环境的目标。外界因素不同程度的影响， 致使同一时间点下， 不同监测点的烟气含量各不相同，首先可以考虑结合风力、风向、温度因素的影响，完成对焚烧厂周边各地烟气含量的检测。 而由于降雨对污染物具有吸附作用， 直接影响各地区的烟气含量，所以应结合各季度降雨量的大小， 实时实地计算出焚烧厂周边地区各污染因素的含量，实现对焚烧厂周边环境的动态监控。居民承担风险的大小，与当地环境污染程度密切相关，而污染程度的评估，又由空气中颗粒物、 HCL、SO2 等污染物的含量所决定，因此可以结合国内的环境评价标准，在模糊综合评价法的基础上， 衡量出各污染物对大气环境质量影响的相对重要程度，再

9、分析各监测点环境的隶属环境等级，进行相应的区域划分。最后结合不同风向的频率大小， 分析得出各地居民承担风险的大小， 实现合理的经济补偿。但当焚烧炉的装置发生故障时， 各地的烟气含量会发生相应的变化， 我们应根据不同故障发生的概率大小， 修正焚烧厂周边各地污染物含量的大小， 重新计算各污染因子的权重值，并最终修改和完善所设计的监测方法和补偿方案。三、模型假设1、污染物浓度在与监测点和污染源直线成直角的方向上、高度方向上的分布均符合正态分布；2、在实际分析空间中风速是均匀的、稳定的；3、焚烧厂排放的烟气是连续均匀的；4、在扩散过程中污染物质量是守恒的（不考虑转化）；5、在风向、风力、温度等外界因素

10、影响下，区域环境中各污染因素的含量间的比值不变；6、假设污染源为点源；四、定义符号说明1、名词解释有效源高：排放烟气的烟囱有效高度，为烟囱几何高度和抬升高度之和；扩散参数：污染物浓度正态分布公式中的标准差；2、符号说明序号变量12123 (x,y, z,H)4 q变量说明任意点 P (x,y,z) 的实源污染物浓度任意点 P (x,y,z) 的像源污染物浓度任意点 P (x,y,z) 的实际污染物浓度源强，即单位时间内污染物的排放量单位mg/m 3mg/s.5y6z7H8C09C1侧向扩散系数竖向扩散系数烟囱的有效高度，即有效源高排放符合标准中， 不考虑降雨影响， 高价连续点源扩散模式中某点的

11、污染物浓度排放符合标准中， 考虑降雨影响下， 改进的高价连续点源扩散模式中某点的污染物浓度mmg/m 310降雨系数11I降雨强度mm/ 天12ai判定环境等级时，第 i 种污染因素的权重13p每台焚烧炉发生故障的概率14c没有发生故障时烟尘浓度mg/m 315c发生故障时的烟尘浓度16cc修正后的烟尘浓度五、模型的建立与求解1、排放符合标准下的动态监控体系和经济补偿方案1.1、动态监控体系焚烧厂周边环境的动态监控体系， 是指在考虑污染物排放量、 气象条件等诸多因素的基础上，实时实地计算空气中各污染因子含量的体系。1.1.1、 模型前准备（ 1）有效源高的确立有效源高是排放烟气的烟囱有效高度，

12、 为烟囱几何高度和抬升高度之和， 而抬升高度又由大气稳定度、风速和烟源型别大小共同决定。首先，大气稳定度是影响污染物在大气中扩散的极重要因素， 国内现有法规中推荐的修订帕斯奎尔分类法，将大气稳定度分为强不稳定、弱不稳定、中性、较稳定和稳定六级， 根据焚烧厂建设当地的实际温度、 风力的风向的数据， 结合 97 年中山大学的调查 1 ，我们发现各季度广东沿海地区的大分部的地面、垂直大气稳定度均处于 D 等级，即为中性。接下来，将各季度的风向、 风速进行整理和统计， 我们发现数据中存在风速差异相对较大的现象，例如 2011 年 6 月 22 日、 23 日的风速分别达到 7.2m/s 和9.7m/s

13、，当月其它天数的风速却仅为 3m/s 左右。而根据风级、风向和征象对照表 （附件 1） 中的规定， 我们分析后认为这是合理范围内的现象，因此可得到各季度的风向、风速均值的统计结果，具体如表 5-1 所示：.表 5-1 各季度风向、风速均值统计表单位： m/s第一季度报告第四季度报告风向SPD十分钟平均风速均值风向SPD十分钟平均风速均值南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总计3.414总计3.042第二季度报告第三季度报告风向SPD十分钟平均风速均值风向SPD十分钟平均风速均值北2.243北1.500东1.680东1.367东北1

14、.770东北1.908东南2.067东南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总计2.280总计2.079绘制对应的各季度风速、风向均值图，如图5-1 所示：图 5-1各季度风向、风速均值统计图.经过上述图表分析， 我们发现各季度平均风速均值为3m/s 左右。依据 GB3840-83 文件中提出的抬升公式， 91 年北京市环境保护科学研究所的计算结果 2 显示：在 D 等级稳定度下，风速为 3m/s 的中型烟源的烟气抬升距离为 h0 为 39.5 米。最后根据题目中设计的排烟口高度 h 为 80 米，我们计算得到有效源

15、高 H 为 H=h+h0 =119.5 米。（ 2）侧向、竖向扩散参数的确定扩散参数是指污染物浓度正态分布公式中的标准差， 而浓度分布的标准差表征大气污染物围绕污染源的离散程度，标志着大气扩散稀释污染物的能力。根据布里格斯扩散系数表3 可知，在城市中，当监测点与污染源之间的水平距离范围为102 10 4米时，有 D 等级稳定度下的侧向、竖向扩散参数的定义为： = 0.16x(1 + 0.0004x) -21y1，= 0.14x(1 + 0.0002x) -z2其中， (m) 为侧向扩散系数， 是污染物在 y 方向分布的标准偏差； (m)yz为竖向扩散系数，是污染物在 z 方向分布的标准偏差；

16、x (m) 为监测点与污染源之间的水平距离。（ 3）降雨强度由于降雨对污染物具有吸附作用， 直接影响各地区的烟气含量， 在计算焚烧厂周边地区各污染因素的含量时， 应结合对降雨影响的分析。 现给出深圳市 2014 年各季雨量预测与 30 年平均值对比表：表 5-2深圳市 2014 年各季雨量预测与 30 年平均值对比表季度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）源强的确定根据公式，源强 q = 1950 V ,24 × 3600若 1t 垃圾焚烧产生的烟气体积为3

17、V（m），排烟口的污染因子浓度为 ，假设垃圾焚烧的速度为定值，则一天焚烧1950t 垃圾所产生的污染物的源强为 q =1950 V24 × 3600 。其中 为污染因子的浓度， V 为 1t 垃圾焚烧产生的体积，根据生活垃圾焚烧污染控制标准 4，现取为 7000 m3，由题目附件一所给数据，得到源强的数据如下：.表 5-3 各污染因子的源强数据污染颗粒物HCL g/sSO2 g/sNOx g/s汞 g/s铅 g/s二恶因因子g/smg/s源强3.06497.662312.259738.31160.01530.15320.01531.1.2、模型建立（ 1）高架连续点源扩散模式对于地面

18、开阔平坦的地区， 在均一的大气条件及点源的扩散模式下， 可以利用高斯扩散模型，分析污染源周边各地的实际污染情况。而实际的污染物排放源多位于地面或接近地面的大气边界层内， 污染物在大气中的扩散必然会受到地面的影响， 即为有界大气扩散。 所以在建立大气扩散模式时，必须考虑地面的影响，于是可推导出高架连续点源扩散模式。首先，根据 97 年华东工业大学关于建筑物对空气污染物扩散影响的研究5中提出的，如果在下风向两倍建筑物高度的距离处，有效源高 H 大于建筑物高度的 2.5 倍，或大于建筑物高度与 1.5 倍的建筑物宽度之和， 则可不考虑建筑物的影响，否则烟流就要受到建筑物的影响。通过对深圳市谷歌地图（

19、附件 2）相应地区的测量， 我们发现焚烧厂周边地区的建筑物高度均在 30 米内，所以可不考虑建筑物对污染物扩散的影响。同时，通过对地图中焚烧厂周边地区地形的分析， 我们认为该焚烧厂排放烟气的问题满足高斯扩散模型的前提假设， 即可用高架连续点源扩散模式进行求解。首先，高斯模式的坐标系如图5-2 所示：图 5-2高斯模型的坐标系其中，坐标系原点为排放点或高架源排放点在地面的投影点， x 轴正向为平均风向， y 轴在水平面上垂直于 x 轴， z 轴垂直于水平面 xoy。接下来，在高架连续点源扩散模式中，将各地的污染物浓度分为实源贡献、像源贡献和实际浓度三个部分进行求解，设 P 点的坐标为 (x,y,

20、z,) ，则：.i实源贡献：设 P点在以实源为原点的坐标系中的垂直坐标为(z-H) ，不考虑地面的影响，实源在P 点形成的污染物浓度为：1qy2( z - H)21 =2u? exp - (2 +22)，y z2yzii像源贡献：设 P 点在以像源为原点的坐标系中的垂直坐标为(z+H) ，像源在 P 点形成的污染物浓度 为：22 =qy22 +( z + H)2)2u?yzexp (22，2yziii P 点实际的污染物浓度 (x,y, z,H) 为：()qy 2(z - H) 2(z + H) 2=2u?yzexp (-2y2 ) exp 2z2 + exp 2z2 x,y, z,H（5 -

21、1）()分别为在任意点 P (x,y,z) 的实源污染物浓度、像其中， 、x, y,z,H12(mg/m 3 ) ；q (mg/s) 为源强，为单源污染物浓度和实际污染物浓度，单位均为位时间内污染物的排放量； u? (m/s)为排放口出的平均风速； 为侧向扩散y (m)系数；为竖向扩散系数； H (m) 为烟囱的有效高度， 即有效源高； x (m) 为z (m)监测点与污染源之间的水平距离；y (m) 为烟气的中心轴在直角水平方向上到任意点的距离； z (m) 为从地表到任意点的高度。取 z=0 代入公式（ 5-2），可得地面浓度模式为：qy 2H2(x, y,0, H) = u?yz exp

22、 (-2y2 ) exp ( -2z2 )（5 -2）（ 2）模型的改进考虑到雨水对污染物有一定的吸附作用， 我们对现有的高架连续点源扩散模型进行了改进，具体的污染物浓度的计算公式如下：C= C0 e- x（5- 3）= aI b其中， C0 (mg/m 3 ) 为不考虑降雨影响下，高价连续点源扩散模式中某点的污染物浓度； C(mg/m 3 ) 为考虑降雨影响下该点的污染物浓度； 为降雨系数，表示雨水对污染物物质的吸附作用大小；I (mm/ 天)为降雨强度； a、b 为经验系数，分别取 a = 1.2 ×10 -5 ，。b = 0.51.1.3、动态监控模型的求解根据改进的高架连续点

23、源扩散模型， 可以求解得到焚烧厂周边地区各污染物因子的浓度大小。首先， 我们分析了同一外界条件下，地面上和距离地面 30 米高处的污染物浓度， 在确定方向上随距离变化的分布情况， 以第三季度西北方向.NOX 的浓度为例， 我们绘制了两个高度的污染浓度分布对比图：图 5-3地面和高度 30 米处的污染浓度分布对比图通过对谷歌地图（附件 2）相应地区的测量， 我们发现焚烧厂周边，居民区与污染源的最近距离在 1000 米左右。而根据图 5-3 显示，当水平距离超过 1000 米，地面和高度 30 米处污染物浓度分布几乎相同，所以可以忽略高度对污染物浓度的影响。依据地面浓度模式， 求解得到各地污染物的

24、浓度大小。现以第三季度西北方向 NOX 的浓度为例， 绘制地面上污染物浓度随监测点到污染源距离变化的三维分布图：图 5-4第三季度西北方向NOX 的浓度随距离变化的分布图将其转化成第三季度西北方向 NOX 的浓度，在某一确定方向上，随距离变化的分布，可得图 5-5 ：.图 5-5第三季度西北方向NOX 的浓度在确定方向随距离变化的分布图根据上图，我们发现，当监测点到污染源距离大于 5000 米时， NOX 的浓度变化很小，现修改距离范围为 05000 米，得到对应的分布图 5-6 为：图 5-6修改距离范围的浓度分布图对比图 5-5 和图 5-6，我们认为当监测点到污染源距离大于 5000 米

25、时， NOX 的浓度不再变化，从而对模型求解结果进行了简化。类似地，我们可以求解四个季度的不同方向下， 各污染因素浓度随距离变化的分布情况，并进行合理的简化， 即完成了实时实地计算空气中各污染因子含量的设计，最终实现焚烧厂周边环境的动态监控体系的模型建立与求解。.1.2 、经济补偿方案居民承担风险的大小， 与所居住地的环境污染程度密切相关， 而环境污染的评估，又由空气中颗粒物、 HCL、SO2 等污染因素的含量所决定，因此可以结合国内的环境评价标准， 在模糊综合评价法的基础上， 衡量各污染物对大气环境质量影响的相对重要程度， 再分析各监测点环境的环境等级， 进行相应的区域划分。最后结合不同风向

26、的频率大小， 可以分析得出各地居民承担风险的大小， 从而进行合理的经济补偿。1.2.1 、模型的建立首先，由于环境污染评价涉及到较多的复杂现象和各种因素的相互作用， 评价过程中存在大量的模糊现象和模糊概念， 因此在环境污染综合评价过程中， 我们引入模糊综合评价法进行分析。模糊综合评价是综合考虑事物多种因素， 用模糊集理论来评定其优劣的方法。其评价过程为： 先将评价目标看成是由多种因素组成的模糊集合， 再设定这些因素所能选取的评审等级， 分别求出各单一因素对各个评审等级的归属程度， 然后根据各个因素在评价目标中的权重分配，最后计算得出目标的评审等级。污染因子的权重值衡量的， 是参加评价的各污染物

27、之间对大气环境质量影响的相对重要程度，所以，我们可以根据各因子对大气环境质量评价影响的大小，采用污染贡献率的方法，计算得出各因子的权重，计算公式为：xi /d?i（5- 4ai = n?）i=1xi /d i?种污染物各级标准的平均值； xi 为第 i 种污染物实测值； ai其中， di 为第 i为第 i 种污染因素的权重。而在具体的分析中， 假设风向、风力等外界因素发生变化时， 区域环境中各污染因素间含量的比值不变， 则污染因子实测值与各级标准的平均值的比值越大，其权重越大，也越容易超标。同时，在对单一因素的不同评审等级隶属程度的分析过程中， 我们发现，当评价目标中，权重值之和大于 0.5

28、的污染因子均隶属于同一评审等级时， 可判定该监测点的环境空气质量隶属于对应的等级区域。 因此可以将对目标评审等级的判定，简化为对权重值大于 0.5 的污染因子等级的评定。最后，考虑到因为各季度风向频率不同， 在同一环境评审等级的区域中， 各方向居民受污染影响的持续时间不同， 所以结合各季度风向频率的大小， 分析得出各地居民承担风险的大小，分段进行合理的经济补偿。1.2.2、经济补偿方案的求解首先，我们选取 7 个因子（即 n=7）参加评价， 便构成环境经期质量综合评.判因子集U = uTSP , uSO2 ,uNO x ,u二恶英 。假设风向、风力等外界因素发生变化时， 区域环境中各污染因素间

29、含量的比值不变，即可根据各污染因素的排放量，利用公式（ 5-4）计算得到各因子的权重，求解结果见表 5-4：表 5-4 各污染因素的权重值表污染因素颗粒物HCLSO2NOX汞铅二恶英权重值0.00870.14070.07320.22870.18290.06100.3049然后，根据 GB3095-2012大气环境质量标准 6，将区域环境划分为两个等级，有关评价分级标准值见表5-5：表 5-5 评价分级标准值表序号污染物项目取值时间浓度限值单位二级一级1颗粒物日均1203002氯化氢（ 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铅（ Pb）1.5pgTEQ/m37二恶英0.03本题中 NOX 和二恶英的权重值大于0.5 ，根据之前的分析，当判定 NOX 和二恶英均隶属于第一等级外时， 认为该监测点的环境空气质量也位于第一等级外。并且由于二恶英污染因素的权重更大，其更容易归属于第一等级区域外。在高斯扩散模型中， 各污染因子扩散情况相同， 所以，排放的气体浓度与标准的浓度之比越大就越容易超标， 气体的初始浓度与标准浓度的比值如下， 其中二恶英初始浓度的单位为 ng/m 3 , 其余成分的初始浓度单位为 g/m3 ，二恶英的标准浓度单位为 pg/m 3 , 其余成分的标准浓度单位为 g/m3 。表 5-6 初

31、始浓度与一级浓度限值的比值污染因子颗粒物HCLSO2NOx汞铅二恶英比值0.16673.33331.60002.50002.00000.66673.3333表 5-7 初始浓度与二级浓度限值的比值污染因子颗粒物HCLSO2NOx汞铅二恶英比值0.06671.00000.53332.50002.00000.66673.3333由表 5-6 可以看出，氮氧化物超标， 则二恶英与 HCL一定超标，而三者的权重之和大于 0.5 ，因此，可以将对焚烧厂周边某地环境是否为第一等级外的判定，简化为判定该地 NOX 的含量是否为第一等级外。由于 NOX 两个等级的浓度限量相等， 当判定某地环境空气质量是否位于

32、第.二等级外时， 我们将判定方法修正为检测HCL的含量是否位于第二等级外。最终，可以得出各季度下， 焚烧厂周边地区的环境评审等级结果，如图 5-7图 5-10 所示：图 5-7第一季度焚烧厂周边地区的环境评审等级结果图 5-8第二季度焚烧厂周边地区的环境评审等级结果.图 5-9第三季度焚烧厂周边地区的环境评审等级结果图 5-10第四季度焚烧厂周边地区的环境评审等级结果注：图 5-7图 5-10 中，白色部分为环境空气标准为第一级的区域；橙色部分为.= C13 p( 1 - p) 2 ； = C32 ( 1 - p) p2 ； = p3 ；.环境空气标准为第二级的区域；红色部分为环境空气标准为第

33、三级的区域。因为各季度风向频率不同， 所以同一环境评审等级的区域中，各方向居民受污染影响的持续时间各不相同，现统计各季度不同风向的频率如表5-8 所示：表 5-8 各季度不同风向的频率统计表第一季度报告第四季度报告风向频率（ %）风向频率（ %）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总计100.0总计100.0第二季度报告第三季度报告风向频率（ %）风向频率（ %）北17.7北8.0东6.3东6.9东北12.7东北14.9东南3.8东南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总计100.0总计100.0

34、最后结合不同风向的频率大小， 对各个环境评审等级下的居民承担风险进行分段大小，从而进行合理的经济补偿。2、排放出现异常的改进动态监控体系和经济补偿方案2.1、模型的建立假设该焚烧厂的焚烧炉发生故障的概率为 p，每台焚烧炉发生故障的情况相互独立，则三台焚烧炉中：有一台发生故障的概率为 p1 有两台发生故障的概率为 p2 三台都发生故障的概率为 p3都不发生故障的概率为p0 = (1 - p) 3 。实际情况下，机器发生故障的概率p ? 1 ，p2 、p3 0 ，因此，可以不考虑两台及三台焚烧炉同时发生故障的情况，进而对p1 、 p 0 进行修正：.p1=p 1， p0 =p 0 。p 0 +p

35、1p 0 +p 1以烟尘为例，假设没有发生故障时烟尘浓度为c , 发生故障时的烟尘浓度为c ，则修正后的烟尘浓度 cc 为：cc = p0c + p12c + c （5- 5）3设 k 为发生故障时烟尘浓度与正常烟尘浓度之比，即k =cc , 那么可将式（ 5-5 ）化简为：2 + k) ccc = (p 0+ p13其中设 r = p0+ p12+k为浓度修正系数，将p1、 p0代入得到 r =1+p+pk，31+2p由于 p ?1，因此 r 1 + pk 。将修正的动态监控体系模型的计算结果， 进行相应的污染物对大气环境质量影响相对重要程度的衡量， 再分析各监测点环境的环境等级， 进行相应

36、的区域划分。最后结合不同风向的频率大小， 重新可以分析得出各地居民承担风险的大小，进行合理的经济补偿，即得到修正的经济补偿方案。2.1、模型的求解对氮氧化物而言，在风速为 3m/s 的情况下， r 取不同值，得到超标时，监测点距污染源的距离如下：表 5-9 r 取不同值时氮氧化物的超标距离r1.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0x/m1510161017101810189019802070216022352310拟合得到的结果为： x = -147.4(r -1)2 + 1053( r -1) + 0.8392 + x0 ，其中， x0为未考虑故障的情况下，超标时距污染源

37、的距离，x0 = 1405 ；x为 考 虑 故 障 的 情 况 下， 超 标 时 距污 染 源的 距离 ， x -147.4 (r -1)2 +1053( r - 1) + 1405 。对 HCL而言，在风速为 2m/s 的情况下， r 取不同值，得到超出等级一限值时，监测点距污染源的距离如下：表 5-10 r 取不同值时 HCL的超标距离r1.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0x/m965106011401215129013551425148515451605拟合得到的结果为 x = -233.7 (r - 1) 2+ 966()0，r - 1 + 11.08 + x其

38、中， x0 为未考虑故障的情况下，超标时距污染源的距离， x0= 855 ，x 为考虑故障的情况下， 超标时距污染源的距离， x -233.7 ( r - 1) 2 + 966( r - 1) +866 。.对题目所给附件2 中原始数据进行处理，以NOX 的排放量分布情况为例：图 5-11? 的排放量分布情况图?由图可以看出， ?的浓度为3以上的三个数据偏离正常排放量?70 ?/?过多，可以认为是故障数据， 我们将这三个数据作为故障数据，并将其与其余正常数据进行比较分析：正常数据的3?平均浓度为 52.97?/?，故障数据的?浓度为3 ；发生故障的频率为。73.67 ?/?0.107现假设故障

39、概率?= 0.1 , 可计算得到三台焚烧炉中有一台发生故障的概率为 ? = 0.243 , 有两台发生故障的概率为? = 0.027 ，三台都发生故障的概率为12?3 = 0.001 , 都不发生故障的概率为?0 = 0.729 。由于 ?、 ? 都是小概率事件， 为简化问题可以认为不发生，因此修正概率23?1=?0= 0.25，修正后的浓? =，? +?，得到的修正概率为 ?，? = 0.751? +?0100101度 cc = 54.70 mg/m 3 ，正常浓度 c = 52.97mg/m 3 。得到正常浓度、修正后的浓度、故障浓度的高斯扩散图形如下：图 5-12正常浓度、修正后的浓度、

40、故障浓度的高斯扩散图形.六、模型的评价与改进1、模型优点1）本模型的假设是根据日常实际做出的，这些假设不但简化了问题，便于模型的建立，而且又不失模型的科学性和结果的实际性。2）我们结合风向、温度、降雨等多种外界因素的影响，对焚烧厂排放气体中各污染因素进行了逐一地分析， 并综合得到各地空气环境的等级评审结果。 分析结果较为全面，且具有较强的规律性。3）在对焚烧厂周边地区建立动态监控评估的过程中， 我们结合降雨量对大气污染物的影响， 对现有的高架连续点源扩散模型进行了改进， 使分析结果更符合实际。4）在设计经济赔偿方案的过程中， 我们采用模糊综合评价的思想，综合考虑多种污染因子的影响，做出合理的环境等级的评审和划分。2、模型缺点1）本文中对焚烧炉发生故障情形下的模型修正，是基于一个月的数据进行的，与实际情况具有一定的差距。2）不同污染因子的扩散情况不同，而本文中忽略了其扩散差异。3、模型的改进可以根据当地焚烧厂周边地区的人口分布、 年龄段分布情况等， 确定监测点的具体位置、监测频率以及污染气体的种类， 依据焚烧厂的公司利润设计更具体、更合理的补偿方案。七、参考文献1 范绍佳 鲍若峪 罗