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深圳杯C题垃圾焚烧厂的经济补偿.pdf

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资源描述

1、1垃圾焚烧厂的经济补偿问题摘要如今,大量的生活垃圾堆积已经成为一个世界性难题,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,但同时造成的环境污染问题不可小觑。本文在进行科学定量分析的基础上,尝试确立一套可行的为民众所信服的全方位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。问题一要求在一种可以实现对烟气排放和周围环境受影响状况的动态监控体系的基础上,设计出合理的居民经济赔偿方案。针对烟气排放的问题,本文首先建立高斯扩散模型,对地面反射作用、重力沉降、雨洗三个因素进行修正发现只是改变了源强Q和有效源高度的表达式而已。随即模拟出主要排放污染物颗粒物和 2SO

2、 、 xNO 的空间分布规律。用MATLAB绘出图形可以得到三种污染物浓度随居住区和垃圾焚烧厂的距离增加,先增大后减小的分布规律。在此基础上,我们引入s变权函数,构建综合环境污染程度的评价体系,量化随距离增加居民区的综合环境污染指数,体现垃圾焚烧厂对周围环境中西南地区的影响状况较大,对东北方向居民区的影响较小。针对赔偿方案,本文将其分为直接赔偿和间接赔偿。计算空气污染程度的间接赔偿时,在赔偿金额与该地综合污染指数成正比的基础上,本文还综合考虑了居民的心理因素,即引入随着居民区到垃圾焚烧厂 距 离 变 化 的 权 值 30 .3 5 4 .5 2 0 .5 21 0 0x , 得 到 公 式(

3、) ( )*C( , , , )W x G x x y z u 结合文献资料,我们发现垃圾焚烧排放物中的剧毒二噁英的沉降土壤的危害较大,因此本文引入混合库模型对其累计浓度进行计算,作为经济赔偿中的直接赔偿。故总补偿费用应为 (x)sC W 。在最后落实赔偿金额的阶段,因为考虑到实际可操作性,本文按照烟尘比例将居民区划分为五个区域,对其进行分段赔偿。针对问题二,由于危险废物焚烧设施环境风险的特点是概率低,而一旦发生故障以后,会有巨大的危害。在假设故障发生情况下,将故障发生的总体概率)1(1 3 1 m mPP 考虑到动态监测方案中,由于源强 hQ 的变化,对原有的高斯烟羽模型优化修正,得到 )/

4、( 3NmmgC 的联立计算式。将修正后的浓度值代入赔偿方案中,得到最终的赔偿费用函数 ),(*)( uzyxCxGKSKIWC sqsoils 关键词:高斯扩散模型动态监控混合库模型 S型变权函数2一、 问题重述与分析1.1问题一假定焚烧炉的排放符合国家新的污染物排放标准,题目要求我们根据垃圾焚烧厂周围的环境,设计一种可以实现对烟气排放和周围环境受影响状况的动态监控。为了确定监测点的分布,我们建立高斯扩散模型,并根据风频、风速、降雨对其进行修正。将其分为直接赔偿和间接赔偿。计算空气污染程度的间接赔偿时,在赔偿金额与该地综合污染指数成正比的基础上,综合考虑居民的心理因素,即引入随着居民区到垃圾

5、焚烧厂距离变化的权值模拟出排放的污染物随空间分布的规律。结合居民区环境污染综合指标,依据划分赔偿区域,设计合理的周围居民风险承担经济补偿方案。1.2问题二由于设备故障时,源强 hQ 会产生巨大的变化,需要重新计算在发生故障时的污染物浓度,故对高斯烟羽模型进行优化,使之成为有关故障概率 P有关的函数。而对于概率 P,缺少数据,需要查阅相关文献,确定其值。根据新得出的优化高斯烟羽模型对动态监测方案与赔偿方案进行修正。二、 模型假设(1)将焚烧炉视为高架点源,三台焚烧炉对环境的影响相互独立,其对环境的影响可进行叠加(2)污染物的浓度在y、z轴上的分布是高斯分布(正态分布)的;(3)污染源的源强是连续

6、且均匀的,初始时刻云团内部的浓度、温度呈均匀分布;(4)扩散过程中不考虑云团内部温度的变化,忽略热传递、热对流及热辐射;(5)在水平方向,大气扩散系数呈各向同性;(6)取x轴为平均风速方向,整个扩散过程中风速的大小、方向保持不变,不随地点、时间变化而变化;(7)整个过程中,泄漏气体不发生沉降、分解,不发生任何化学反应等3三、 符号说明符号 符号说明u 污染物扩散层的平均风速);,( HzyxC 在空间中某处污染物的稳定浓度Q 污染物的单位时间实际排量hQ 烟气热释放率zy , Y,Z轴方向的污染物扩散系数)(xW 在与垃圾焚烧厂距离为x处的间接经济补偿金额T 垃圾焚烧厂周边地区的环境大气温度s

7、T 烟气出口温度qK 空气质量修正系数sK 与垃圾焚烧厂与居住点距离、风速相关的修正系数sC 直接经济补偿金额soilI 013年深圳城镇居民人均单位面积土地收入S 个人拥有土地面积4四、 模型的建立与求解4.1问题一模型的建立与求解4.1.1高斯扩散模型的建立在符合国家排放标准的前提下,根据附件2中烟气成分(颗粒物和酸性气体)的数据,本文考虑用环境污染中的空气污染程度,来评价对垃圾焚烧厂周围环境的影响程度。为了解决垃圾焚烧炉排放烟气扩散【1】【2】的问题,我们首先建立坐标系,原点:高架源排放点在地面上的投影;X轴:主风向;Y轴:横风向;Z轴:垂直向。我们假设污染物浓度在y,z方向符合正态分布

8、,那么根据正态分布密度函数公式, 2 22 )(21)( yexf 就可得出辐射污染物浓度单一在Y方向上扩散的计算公式222)(C yyyoy eC )( (5-1)式中 )(yC 为辐射污染物单一在Y方向上任一点的浓度值 )( 3/mbp , )(oC y 为0y 时的浓度值 3/mbp ,即Y轴上的最大浓度值,相应于正态分布密度函数公式中的 21 , y 为y轴方向上的标准差,即辐射污染水平扩散参数同理,在铅直方向上也可得出222)(C xxxox eC )( (5-2)根据二元正态分布公式, )()(),( zfyfzyf 得 )( 222221C zy zyo eC (5-3)式中:C

9、为三维空间中任一点上辐射污染物的浓度 )( 3/mbp ; oC 为x轴线上某点的辐射污染物浓度 )( 3/mbp ; zy 、 分别为水平辐射污染扩散参数和铅直辐射污染扩散参数;y、z分别为横风向和铅直向距下风向的垂直距离(m)根据(5-6)式,5我们只要在z轴线上测得某一点的浓度值,就可以计算出经过该点并垂直于z轴的截面上任一点的污染物浓度值(见图1)但是如果我们要计算空问中任意点M(x,y,z)的污染物浓度时(如A点、B点),还必须再测得与之相应的 21 xx、等点的浓度值这样就显得(5-6)式的适应性不够厂泛因此需找出一个适应面广泛的 oC 的数学表达式来为此我们特做图3并在一个与z轴

10、垂直的烟流截面图(图上任取一个小面元dydz)。图1截面上任一点的污染物浓度值分布图图2烟流截面小面元dydz图假定由污染源O排放出的污染物全都从这个小面元dydz中通过,根据连续性原理和质量守恒定律,单位时间内通过这个小面元dydz的污染物就应该等于污染源0单位时间内排放出来的污染物的质量Q因而可用下式来表示 Qdydzuc-式中:C为污染源0排放出来的污染物浓度(bq/ 3m );Q为污染源0单位时间内排放出来的污染物的质量(mq/s)将(5-7)代入(5-8)得。 Qdydzu zy zy- )(210 2222eC (5-9)的左边= - )2- 2 2222 ee dzdyu zy

11、zy 对 - 2 22e dyyy 来说,由于 0 ; : . y y ;6令: yyt 2 ,则 - 2 222 e2e dtdy tyyy y (5-4)根据根据普哇松积分公式 - 2e dtt ,有 yty dt 2e2 - 2 故 2 22 20 0- 1C exp ( ) 2 C2 y zy zy zu dydz u (5-5)将该值代回(5-11)式得 QC 2 0 zyu 从而有 zyu 2 QC0 将0C 的值带回(5-9)即得 2 22 2Q 1C exp ( )2 2 y zy z y zu 4.1.2高斯模型的修正(一)反射修正由于高架源须考虑到地面对扩散的影响。作为坐标

12、原点, 有效源位于z 轴上某点,z=H。我们先对地面对污染物起全反射作用的简单情况进行修正。按全反射原理,用“像源法”处理把某一点P(x,y,z)的污染物浓度看成为两部分(实源和像源)作用之和。图3地面全反射时高斯模型实源贡献: 2 21 2 21 ( , , ; ) exp ( )2 2y z y zQ y z HC x y z H u )虚源贡献:72 22 2 21 ( , , ; ) exp ( )2 2y z y zQ y z HC x y z H u )然后我们考虑到重力沉降因素以及地面吸收对污染物扩散的影响,若有明显的重力沉降,粒子的沉降速度取决于空气阻力和重力平衡,可引入斯托克

13、斯公式优化。同时,浓度值可表达为 1 2C C C ,:地面对污染物的反射系数。0 表示地面对污染物全部吸收;1 表示地面对污染物全部反射,对一般气态污染物和粒径小于 10 m 的颗粒物取1。对于其他粒径的颗粒物的取值参照下表:粒度范 )( m 15-30 31-47 48-75 76-100平均粒径 )( m 22 38 60 85反射系数 0.8 0.5 03 0表1 颗粒物反射系数查阅资料,检验本题中颗粒物、 2SO 、 xNO 为粒径小于 10 m 的粒子。因此不考虑其重力沉降,并且取1,即 1 2C C C :2 2 22 2 2( (z H)( , , ; ) exp( ) exp

14、 exp 2 2 2 2y z y z yQ y z HC x y z H u )(二)雨洗作用雨洗系数:降雨对烟羽中的颗粒物及气溶胶具有清洗作用,可溶性气体与蒸汽亦可溶于雨水中,降雨过程造成的这类湿沉积是导致放射性气溶胶和气体向地面沉积的另一重要机制。通常以冲洗系数 1(S ) 描述降雨对烟羽中污染物清洗作用的大小。其与雨强的关系可以表达为:baI 式中:I :雨强,mm/h;a , b :经验系数,通常取 41.2*10a , b = 0.5 ;湿沉积的源强修正:对于湿沉积导致的烟羽耗减,可采用湿沉积耗减因子对源强 Q 进行修正,有 (x) Qexp( )xQ u 综上所述得到颗粒物、2S

15、O 、 xNO 在风力和湿沉积的作用下,浓度分布公式为:8 2222 2 2( )exp exp exp exp2 2 2 2 ccy z y z zz Hz HQ x yC u u 4.1.3参数的求解(一)平均风速u风速表示风的大小,即空气在单位时间内在水平方向上移动的距离。由于风既能输送污染物,又能使污染物与空气混合降低浓度,因而风对污染物的浓度起很大作用,是影响污染物扩散的一个重要的影响因子。大气对污染物的稀释扩散能力与风速的大小成正比,风速越大,大气的水平扩散稀释能力越强,污染物扩散的距离越远,受污染的区域面积越大,落到地面的污染物浓度越小:而风速小则相反,污染物扩散的距离近,容易形

16、成局部地区的高浓度污染。因此风速决定着大气污染物影响的区域面积和影响程度嘲。在高斯模型中,u代表了污染物受水平风影响使污染物发生水平位移速度污染物自烟囱口喷出,受热力和动力作用很快到达有效高度,随着水平风运动并扩散,最后到达落地点,始终受到环境风速的水平作用。而环境风是随高度变化的,因此,u应为污染物扩散层的平均风速。本题可近似采用焚烧厂选址处的风向及风速资料数据,由附件4中数据可得:风向 东 东北 北 西北 西 西南 南 东南风速 1.5 1.9 1.9 2.3 3.0 3.0 3.1 1.6天数 11 23 22 27 79 126 26 14风频 3.4% 7.0% 6.7% 7.7%

17、23.9% 39.1% 8.0% 4.3%表2风速统计表用风玫瑰图绘制工具作出风玫瑰图为:图4风玫瑰图9(二)烟气抬升烟囱排出的烟气常常会继续上升,经过一段距离以后逐渐变平,因而烟流最终的高度比烟囱更高,这种现象称为烟气抬升。在进行烟囱扩散规律计算时,需要计算烟囱的有效高度【3】(H),它由烟囱的实体高度( sH)和烟气抬升高度( H )之和组成: sH H H 图5烟气热力抬升示意图本题采用国家标准中的计算方法计算烟气有效高度。(1)有风、中性和不稳定的条件下(2)当烟气热释放率 hQ 2100 KJ/S,且烟气温度与环境温度的差值35T K 时, 1 2 10 n nh sH n Q H

18、u (5-10)0n , 1n, 2n 的选取:环境hQ n选取 地表状况(平原) 0n 1n 2n21000hQ 农村或城市远郊区 1.427 1/3 2/3城市及近郊区 1.303 1/3 2/32100 21000hQ 且 35T K 农村或城市远郊区 0.332 3/5 2/5城市及近郊区 0.292 3/5 2/5表30n , 1n, 2n 的选取10国标公式在稳定和不稳定情况下给出了各自的计算公式,并对烟气热源、风速、城市和农村地面粗糙度的不同,以及烟气温度与大气温度的差别等烟气抬升高度的主要影响因子给予了充分的考虑。相关参数的取值:(1)烟气热释放率 hQ , sKJ / shh

19、 TTPaQQ 35.0 (5-15)sTTT (5-16)(2)环境大气温度 T ,K经查询深圳市气象局网站资料,用深圳市全年平均气温近似代替焚烧炉周边地区的环境大气温度,其为 Co23 ,换算成绝对温度为296.15K。(3)烟气出口温度 sT,K.经查询附件2三月烟气日报表,知焚烧炉烟囱烟气出口温度为 Co35.92 ,换算成绝对温度为 K5.365 。(4)大气压强Pa,KPa经查询广东省当地大气压强数据,可得深圳市的大气压强为 KPa56.100 。(5)实际排烟率 hQ , sm /3 ,利用经验公式估算:sh VDQ 4 2(5-17)D烟囱出口内径,由其类似规格烟囱出口内径经验

20、估算其4msV 烟气出口流速,经查询其值为15m/s由此可计算出 smsmVDQ sh /50.188/15444 3322 由(2)(3)(4)(5)可计算出: KKTTT s 35.6915.2965.365 69.350.35 0.35 100.56 188.50 / 1258.791 /365.5h h sTQ PaQ KJ s KJ sT (6) 0n , 1n, 2n 的选取11因为2100 / 12587.91 / 21000 /hKJ s Q KJ s KJ s ,且KKT 3535.68 ,另由题目可知垃圾焚烧厂位于城市及近郊区,故由表1-2可知, 52,53,292.0 2

21、10 nnn由 10 21 uHQnH nnh 及表1-1平均风速可计算出抬升高度:表4抬升高度与风向(三)源强Q源强Q为垃圾焚烧炉烟囱单位时间内污染物的排放量【5】,本文只考虑xNOSO ,2 及烟尘三种污染物,由于附件2给出的是可处理垃圾350吨/天的焚烧炉正常运行在线监测数据,而题目中焚烧炉处理垃圾为650吨/天,我们将焚烧炉单位时间内污染物的排放量与垃圾处理能力之间近似处理为正比关系。由附件2给出的数据可得到焚烧炉单位时间内污染物的排放量即源强为:焚烧炉处理能力 单位 2SO xNO 烟尘350吨/天 t/d 0.23 0.3 0.14Mg/s 2662 3472 1620650吨/天

22、 Mg/s 4943.7 6448 3008.6总计/天 Mg/s 14831.1 19344 12025.8表5 xNOSO ,2 及烟尘源强(四)烟气的扩散系数 zy ,扩散系数 zy , 的大小与大气湍流结构、离地高度、地面粗糙度、泄漏持续时间、抽样时间间隔、风速以及离开泄漏源的距离等因素有关。大气的湍流结风向 东 东北 北 西北 西 西南 南 东南风速 1.5 1.9 1.9 2.3 3.0 3.0 3.1 1.6抬升高度 323.9662 255.7628 255.7628 211.2823 161.9831 161.9831 156.7579 303.7184风频 3.35% 7.

23、01% 6.71% 8.23% 24.09% 38.41% 7.93% 4.27%12构和风速在大气稳定度中考虑。大气稳定度由10米高度以上的风速、白天的太阳辐射或夜间的云量等参数决定。按照Pasquill的分类方法,随着气象条件稳定性的增加,大气稳定度可以分为A、B、C、D、E、F六类。其中A、B、C三类表示气象条件不稳定,E、F两类表示气象条件稳定,D类表示中性气象条件,也就是说气象条件的稳定性在稳定和不稳定之间。A、B、C三种类型的稳定度中,A类表示气象条件极其不稳定,B类表示气象条件中等程度不稳定,C类表示气象条件弱不稳定。E和F两种类型的稳定度中,E类表示气象条件弱稳定,F类表示气象

24、条件中等程度稳定。大气稳定度具体分类方法见下表6、表7:地面风速m/s 白天太阳辐射 阴天的白天或夜间 有云的夜晚强 中 弱 薄云遮天或低云05 云量046 C D D D D D表6Pasquill大气稳定度的确定天空云层的情况 日照角60 日照角35 日照角15且35天空云量为4/8,或高空有薄云 强 中等 弱天空云量为5/8-7/8,云层高度为2134-4877m 中等 弱 弱天空云量为5/8-7/8,云层高度2134m 弱 弱 弱表7日照强度的确定表6和表7中的云量是指当地天空层覆盖率。例如,云量为3/8是指当地3/8的天空有云层覆盖。日照角是指当地太阳光线与地平线之间的夹度。例如,阳

25、光垂直照射地卖弄时的日照角为90。一般来说,随着大气稳定度的增加,扩散系数减小。根据Hanna和Drivas的建议,化学危险品事故泄漏扩散系数与大气稳定度类型和下风向的关系如下:13大气稳定度 y zA 21)0001.01(22.0 xx x2.0B 21)0001.01(16.0 xx x12.0C 21)0001.01(11.0 xx 21)0002.01(08.0 xx D 21)0001.01(08.0 xx 21)0015.01(06.0 xx E 21)0001.01(06.0 xx )0003.01(03.0 xx F 21)0001.01(04.0 xx )0003.01(0

26、16.0 xx 表8扩散系数的计算方法本题由于缺乏必要数据和资料,故在广泛参考其他资料之后,将焚烧炉当地大气稳定度设定为D中性气象条件,则由表8查询可知:5.0)0001.01( 08.0 xxy (5-18)5.0)0015.01( 06.0 xxz (5-19)4.1.4动态监测的设计设计动态监测方案的目的,是给居民清晰的呈现垃圾焚烧厂周围环境污染的状况,为了保证监测结果的可信度,我们从以下三个方面对监测方案进行介绍。(一)监测区的划分根据实际风向对监测位置评估:由风玫瑰图得出深圳宝安区一年中挂西风和西南风的概率分别为24.09%和38.41%,而其他六个方位的风频均不足10%,可得该处盛

27、行西风和西南风。由题给的经纬度22.686033,114.097586再查阅Google地球得出此处的西或西南方向为海拔相对其他方位是较高的丘陵和湖泊,居民区位于风频较少的东北方向。因此我们着重对居民区的污染情况进行监测规划。针对居民区,监测点放置区域的划定我们以烟尘比例为主要依据,以垃圾焚烧厂为圆心,距焚烧厂的距离为半径,对于每个污染区域的居民我们进行分段赔偿,划出赔偿区域如下表:距离(m) 500-700 700-900 900-1200 1200-1600 1600-2000烟尘比例 0.406 0.234 0.156 0.09 0.03表9 赔偿区域划分14图6 赔偿区域划分(二)监测

28、样点的设定查阅参考文献,固定监测样点采用国际标准即面积为 1hm ,根据监测范围大小,污染物的空间分布特征,人口分布密度,气象,地形,经济条件等因素综合考虑确定垃圾焚烧发电厂周边环境固定监测样点的数目,建议数目为 6 个。各固定监测样点的设置条件尽可能一致且标准化,固定监测样点的周围开阔,采样口水平线与周围建筑物高度的夹角不大于 30 度。测点周围无局部污染源,并避开树木及建筑物。交通密集区的监测样点设在距人行道边缘 1.8m 远处。采样高度根据监测目的而定,大气采样器的采样口离地面 1.2m 处。(三)取样时间采样时间指每次采样从开始到结束所经历的时间,也称采样时段。不同污染物的采样时间要求

29、不同。采样频率指在一定时间范围内的采样次数。显然采样频率越高,监测数据越接近真实情况。目前中国许多城市建立了空气质量自动监测系统,自动监测仪器 24 小时自动在线工作,可以比较真实地反映当地的大气质量。人工监测采样时间点为 8:00、10:00、12:00、14:00、16:00、18:00,每个时刻各采集一组样本。4.1.5赔偿方案的设计垃圾焚烧厂产生的影响是多重的,在进行赔偿机制【6】【7】确立时应分为直接赔偿和间接赔偿两部分,直接赔偿机制考虑二恶英在土壤中对土质造成的农业赔偿,间接赔偿机制考虑离污染源不同距离之间在空气中的污染气体浓度对人体危害的影响即环境风险赔偿。(一)综合污染指标确定

30、间接赔偿机制考虑离污染源不同距离之间在空气中的污染气体浓度对人体危害的影响即15环境风险赔偿,根据高斯扩散模型中颗粒物和 2SO 、 xNO 的表达式。运用MATLAB将附件四中数据导入数据,得到在近地面颗粒物和 2SO 、 xNO 与到烟囱之间距离的曲线图如下所示。图7颗粒浓度随距离变化图图8基于高斯烟羽模拟垃圾焚烧炉浓度分布图由上图得出:在近地面颗粒物和 2SO 、 xNO 等污染物质的浓度趋势大致一致。16随着离高架烟囱的距离增加,污染物浓度总体呈现先增大后减小的趋势,且当距离为147m时污染物浓度达到最大值。查阅文献得知,人类对空气中污染物浓度的敏感程度符合S形曲线。因此,我们构造S形

31、变权函数【1】【8】,利用该变权函数对各监测点的各种污染物浓度进行“动态加权”得到综合污染指标。然后利用综合污染指标进行排序和分类,从而得到垃圾焚烧厂周边环境的综合环境污染程度。下文以综合环境污染程度为依据,拟定经济补偿方案。查阅文献得知污染物浓度范围与空气质量标准划分标准,把三项污染物对空气的污染程度分为I、II、III、IV、V、VI,6个等级如下表:空气质量级别 烟尘 XNO 20SI 00.120 00.05 00.05II 0.1200.300 0.050.100 0.050.15III 0.3000.500 0.1000.150 0.1500.250IV 0.5000.5626 0

32、.15003575 0.2500.925V 0.56250.625 0.35750.565 0.9250.600VI 0.625以上 0.565以上 1.600以上表10空气污染程度等级其中I代表空气质量优,II代表空气质量良好,III代表轻度污染,IV代表中度污染,V代表中度重污染,VI代表严重污染。不妨设各个污染级别对应的数值分别为1,2,3,4,5,6。当空气污染的等级从I变化到III时,污染物浓度较低,处于人与环境的承受范围之内时,人与环境对污染物浓度的增加表示不敏感,即其权值变化比较缓慢;从III级变化到IV级时,污染物浓度已处于人与环境的承受极限,空气质量已发生质的变化,这时污染物

33、浓度的增加带来的影响变得显著,即其权值变化非常大;而空气污染等级在IV和VI之间变化时,污染物浓度已经处于人与环境的敏感范围以外,这时污染物浓度的增加所带来的影响并不显著,即其权值变化再次趋于缓慢;而且随着污染物浓度的递增,其相应的权值也应呈现递增趋势,这样才能突出主要污染物的影响。考虑到以上情况,构造S形增长曲线以求出变权函数: 0,0 0,)( 3x xrxxf 52.0 48.3 35.000.1)6( 25.0)3( 05.0)1( fff 可得 0,0 0,52.048.335.0)( 3x xxxf代入 )5,2,1( ixi 的值可得从I到VI级空气质量类型所对应的量化值。将解析

34、式导入MATLAB得到S变权图像如下图所示:17图9S变权图像假设单位权值垃圾焚烧厂需要付出的补偿为 jC.,则从垃圾焚烧厂开始扩散所需要的补偿公式为: 3( ) (0.35 4.52 0.52)*C ( 147)100 jxG x x 考虑实际情况,由Google地球得在焚烧厂周边并无住房,所以仅考虑距离大于100m时的情况定义总间接补偿为在地点x处的污染物浓度与G(x)的积。公式为: ( ) ( )*C( , , , )W x G x x y z u当x=147时取到最大值,即间接补偿最大。(二)剧毒二噁英确定直接赔偿机制直接经济损失【5】【6】【7】以单位土地每年经济损失为表征.由于污染

35、物排放和沉降将对垃圾焚烧厂区内及周边的土壤造成累积性污染、风速、降雨及大气污染物浓度与污染物的累积效应有关.关于焚烧设施累积性环境影响研究表明:距离排放源越远的区域的土壤累积性越小,风速的增加有利于减少焚烧设施周边土壤污染物累积.焚烧厂排放到大气中的二恶英通过气相干沉降、气相湿沉降、固相干沉降和固相湿沉降四种途径进入土壤中。由于土壤沉积库中二恶英输入和消散(降解)的18整体长期效应,引入了混合库的模型进行计算:kMeDC ktsoil )1( 其中:soilC :土壤二恶英浓度 )/( gpg ;D:单位面积土壤二恶英年总沉降量 )( 12 yrpgm ;k:土壤二恶英一级年消散率 )( 1y

36、r ;t:二恶英沉降时间 )(yr ;M:单位面积土壤质量 )(2gm ;设直接经济损失为 sC , sC 的补偿标准测算模型基本公式为:sqsoils KSKIC 其中:soilI :2013年深圳城镇居民人均单位面积土地收入;S个人拥有土地面积;qK :为空气质量修正系数;sK :为与垃圾焚烧厂与居住点距离、风速相关的修正系数;空气质量修正系数 qK 计算公式为: )exp(* 14 1FF FFKq 垃圾焚烧厂与居住点距离相关的修正系数 sK 还与风向、风频存在一定关系.与垃圾焚烧厂与居住点距离相关的修正系数 sK 计算公式: )ln( )exp(suKs 其中:为风频,s为居住点与垃圾

37、焚烧厂的距离.其中 iF为根据历年平均水平数据获得的环境等级综合评价指标.定量分析高斯公式: )(21exp),0,( 2222 zyzy HyuQHyxC , sC 即为所求的直接赔偿。综上所述总补偿费用为: (x)sC W194.2问题二模型的建立与求解虽然焚烧炉发生故障【8】【9】的概率是很小的,但是故障发生时的危害是极大的,波及范围扩大,对人体的危害性也大大增强。所以应该考虑调整动态监测方案,使故障发生时,能迅速了解污染物的排放情况,并针对此种情况进行补偿方案的修正。(一)最大可信事故的确定因为焚烧炉的处理污染物故障主要体现在净化系统出现的问题上,所以我们假定最大可信事故设定为净化系统

38、的故障。(二)最大可信事故发生的概率由于造成焚烧炉净化系统故障的因素有很多,设相关的设备有m台,单台设备10年内发生故障的概率为 )3,2,1( miPi ,由于维护良好的设备而言,绝大多数情况下只有单故障发生各焚烧设备发生,且故障的概率是相互独立的,那么整个系统发生故障的概率为:)1(1 3 1 m mPP查阅深圳市平湖垃圾电厂安装施工组织设计,发现“分项工程的优良率达 95%以上”,因此可以将垃圾焚烧厂事故发生的概率判定5%(三)监测方案的修正对高斯烟羽模型进行修正,发生故障时污染物排放的地面浓度)/(3NmmgC 计算公式: 273 ),(10),( )1( )exp()( *21exp

39、)(),( 6 2222T hzyxTChzyxC PG aI xQxQ Ghyu xQhzyxCm b zyzy 4)考虑故障发生概率对居民经济补偿方案的修正空气质量修正系数qK 是与环境等级综合评价指标有关的参数,其20中 F的计算采用修正后的高斯烟羽模型, qK 计算公式为:)exp(* 14 1 FF FFKq 相同的垃圾焚烧厂与居民居住距离关系 sK 的修正式为:)ln( )exp()1( suPKs 最后的到,直接经济损失的补偿为: sqsoils KSKIC 故总经济补偿为 WCs ,W为间接经济补偿。五、 模型的评价及推广优点一、制定经济补偿方案应用了型变权函数,符合人类对污染

40、物浓度的敏感程度。从而更加客观、真实、贴近实际的反应了各个监测点的污染水平。二、采用高斯扩散模型模拟和估算污染物浓度扩散过程和浓度分布,该模式是在污染污染物浓度符合正态分布的前提下导出的,大量污染扩散试验表明,正态分布至少可以作为一种比较接近真实情况的假设三、采用高斯烟羽扩散模型进行分析,并根据实际情况考虑地面对颗粒物反射作用、重力沉降、雨洗等因素作用,使该模型具有更广的使用范围。四、在解决问题二中,考虑到高斯烟羽模型的局限性,通过考虑发生故障的因素建立了“优化高斯烟羽模型”。该模型有较好的实用价值。五、参照国标中关于空气污染级别的划分,使得空气质量分类结果更加具有真实性,让人对评价结果信服和

41、接受缺点一、模型的建立不能保证烟气的扩散模式,采用了较为简单的扩散模式,未考虑锥形、分叉型等复杂扩散模式。二、只选择了三种污染物,评价空气质量还不够全面。因为空气中的污染物还有很多,据环境质量标准介绍,城市大气污染监测项目有10种,实际可能更多。因此在模型改进中应该采集其他污染源的浓度,将其考虑后综合计算空气质量标准。三、补偿标准的建立是将每个独立个体之间看作无差异的,忽视了不同年龄、性别、职业群体对空气质量反应的敏感度及其带来的损失.此外,对修正系数的选取带有一定的经验性和主观性21六、 参考文献【1】 姜启源,谢金星,数学模型(第三版),北京:高等教育出版社,2003.8【2】 魏振钢,郭

42、遵强,张琳,基于高斯模式的大气污染模型的应J,中国海洋大学学报,2008,38(2):327-330.【3】 周振起,烟筒的烟气的抬升高度的研究,东北电力学院,吉林电力技术1996年第四期。【4】 肖亚峰,刘紫玉,垃圾焚烧厂经济补偿论文,2014.7【5】 周丽旋,垃圾焚烧设施公众“邻避”态度调查与受偿意愿测算,生态经济2012年12期【6】 王亭,垃圾焚烧厂选址公众接受度的影响因素实证研究,2012.7【7】 方成贤,垃圾焚烧厂的环境补偿机制探讨,环境工程2009年第27卷增刊【8】 Shu.J.H,Kim,A Study on Control of SCR System in a refu

43、seIncinerationPlantUsingRepetitiveControlSystemwithPhase-Leadang Lag Compensator,The Korean Society for Power SystemEngineering.pp,179-182,1997【9】 垃圾焚烧厂经济补偿问题,http:/ 圾 焚 烧 厂 的 经 济 补 偿 问 题 ,http:/ 附录closeall;clear;x=linspace(0,5000,100);y=linspace(-1000,1000,100);xx,yy=meshgrid(x,y);Q=0.14,0.23,0.3;Q

44、=Q/350*650*3;Q=Q*1000*1000/(24*60*60);u=1.5,1.9,1.9,2.3,3.0,3.0,3.1,1.6;I=144.2+737.9+928.1+125.5;I=I/365/24;Sy=0.08*xx./(1+0.0001*xx).(0.5);Sz=0.06*xx./(1+0.0015*xx).(0.5);V=1.2/10000*sqrt(I);Hs=80;22D=4;Qv=pi/4*D*D*15;Ta=296.15;Ts=365.5;Qh=0.35*100.56*Qv*(Ts-Ta)/Ts;DH=0.292*(Qh(0.6)*(80(0.4)./u;He

45、=DH+Hs;f= 0.033536585 0.042682927 0.079268293 0.384146341 0.2408536590.0823170730.0670731710.070121951;s=size(u);fork=1:3fori=1:s(2)Qpi=Q(k)./(2*pi*u(i)*Sy.*Sz+eps);ex1=exp(-0.5*(yy./(Sy+eps).2);ex2=exp(-0.5*(He(i)./(Sz+eps).2);ex3=exp(-V*xx/u(i);X1(:,:,i)=2*Qpi.*ex1.*ex2.*ex3*f(i);endX=X1;forj=2:s(2)X(:,:,j)=X(:,:,(j-1)+X(:,:,j);endX2=X(:,:,s(2);figure(k);surf(x,y,X2);xlabel(x轴向距离(m);ylabel(y轴向距离(m);zlabel(估计污染物的浓度(g/m3);axisij;mi,mj=find(X2=max(max(X2);end;

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