2014深圳杯全国大学生数学建模夏令营
承 诺 书
我们仔细阅读了中国大学生数学建模夏令营的竞赛规则.
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他公开的资料（包括网上查到的资料），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）： C 我们的参赛报名号为（如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 5 月 28 日
赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：
1
2014深圳杯全国大学生数学建模夏令营
编 号 专 用 页
评 阅 人 评 分 备 注 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）：
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）：
2
垃圾焚烧厂的经济补偿问题
摘要
在垃圾焚烧厂运行监管方面，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。本文采用一种大气污染物的扩散模型-----高斯模式，对垃圾焚烧厂周围居民点的污染物浓度进行合理的预测，进而形成各居民点污染程度的评价，对不同等级的污染情况制定不同的赔偿标准。
本文主要采用微分方程方法，研究2011年4月到2012年4月垃圾焚烧厂所在地每天的风向、风速、降雨量等记录数据，以焚烧炉的污染物排放量、居住点离开垃圾焚烧厂的距离以及风速、风向、降雨量等气象因素为主要影响因素，研究这些因素对各居民点污染物浓度的影响，建立扩散方程，形成每个居民点每天每种污染物浓度的记录，进而计算空气污染指数API，然后以API为依据，形成污染程度的等级划分，进而形成不同污染等级的赔偿标准。
本文中用高斯模型计算得到的各地污染物浓度与实地监控得到的数据基本吻合，用计算得到的数据和我们检验用到的实测数据分别代入后续的API计算公式，所得到的污染分级大致形同，说明本文建立的模型与实际情况较为相符，具有可行性。
对于后续模型的改进，我们提出加入地形起伏等因素的影响（考虑到建筑物高度对污染物扩散的影响相对有限，所以在高度对模型影响时只考虑地形因素），这需要在原有扩散方程中加入kh因子，其中k为影响系数（假设h对浓度的影响是线性的，后续根据模型与实际浓度吻合情况考虑h的非线性影响），但由于时间限制，我们只提出了初步的想法，没能最终形成修正后的扩散方程。
关键词：高架连续点源扩散模式，空气污染指数API，动态监控
3
1、 问题重述
1.1问题背景
“垃圾围城”是世界性难题，在今天的中国显得尤为突出。数据显示，目前全国三分之二以上的城市面临“垃圾围城”问题，垃圾堆放累计侵占土地75万亩。因此，垃圾焚烧正逐步成为中国垃圾处理的主要手段之一。然而，由于政府监管不力、投资者目光短浅等多方面的原因，致使前些年各地建设的垃圾焚烧电厂在运营中出现了环境污染问题，给垃圾焚烧技术在我国的推广造成了很大阻力。这就需要客观上对垃圾焚烧厂所排出的废气对本地区空气污染情况进行评价。但是在垃圾焚烧厂运行监管方面，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。
基于上述情况，根据现有数据，运用数学建模的方法，对城市垃圾焚烧厂空气污染做出准确的分析，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和具体的赔偿标准
1.2问题提出
深圳市某地点计划建立一个中型的垃圾焚烧厂，计划处理垃圾量1950吨/天（设置三台可处理垃圾650吨/天的焚烧炉，排烟口高度80米，每天24小时运转）。从构建环境动态监控体系、并根据潜在污染风险对周围居民进行合理经济补偿的需求出发，有关部门希望能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。
要求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，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环境影响状况的动态监控。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）。在考虑故障发生概率的情况下修正监测方法和补偿方案。
2、 模型假设
1) 以右手坐标系（食指—x轴；中指—y轴；拇指—z轴）建立高斯模型的坐标
系，原点：为无界点源或地面源的排放点，或者高架源排放点在地面上的投影点；x为主风向；y为横风向；z为垂直向 2) 全部高度风速均匀稳定； 3) 源强是连续均匀稳定的；
4
4) 扩散中污染物是守恒的（不考虑转化）；
5) 污染物浓度在y、z风向上分布为正态分布；
6) 不考虑建筑物高度对污染物浓度的影响，即z=0,
3、 符号说明
u ： 平均风速，m/s；
q：源强， g/s；
?y：侧向扩散参数，污染物在y方向分布的标准偏差，m；
?z：竖向扩散参数，污染物在z方向分布的标准偏差，m；
H：垃圾焚烧厂烟囱的高度； y：横风向坐标； x：主风向坐标；
C大、
C小：在API分级限值表（表1）中最贴近C值的两个值，C大为大于C的
限值，C小为小于C的限值；
I大I、小：在API分级限值表（表1）中最贴近I值的两个值，I大为大于I的值，
I小为小于I的值；
Ci：测点逐时污染物浓度，n为测点的日测试次数；
b ：某一污染物的日均值；
Ii：第i种污染物的污染指数；
4.问题分析
4.1 问题一的分析
空气中的污染物通常都会受到风力降雨等自然因素以及扩散距离的影响，风力和降雨越大，距离污染源越远，污染物的浓度就会越小。利用高架连续点源扩散模式，计算在风力和降雨影响下不同距离处居民区空气污染物的浓度，并把污染浓度换算成API指数。以API为依据，结合当地的经济发展水平和国家相关规定算出垃圾焚烧厂附近居民应得的经济补偿。 下图为问题一建模的流程图.
5
垃圾焚烧发电论文
