《垃圾焚烧厂的经济补偿问题的数学模型及其分析数模论文》.docx

垃圾焚烧厂的经济补偿问题的数学模型及其分析目录一.摘要2二.问题的提出3三.问题的分析四.建模过程1）问题一1.模型假设2.定义符号说明3.模型建立4.模型求解2）问题二1.基本假设2.定义符号说明3.模型建立4.模型求解五.模型的评价与改进六.参考文献摘要：垃圾焚烧厂的经济赔偿模型是根据污染物排放对居民产生的潜在影响进行适当的经济赔偿的划分模型，要求根据结合污染物的排放路径，浓度来划分合适的区域对不同区域的居民进行相应的赔偿，同时考虑设备故障情况发生概率下，修正设计的监测方法和补偿方案。对于第一个问题，采用欧拉方程和质量守恒来模拟出不同带状区域的污染物浓度，而由于不同的污染物占到的空气比重是可以推算出的，从而参考空气污染指数（API），根据不同污染物浓度所对应空气比例污染指数（APPI）计算公式中相对应的参数进行计算得到APPI值，最终根据APPPI值的梯度分布对居民进行分梯度的经济赔偿，同时对于流体的成分密度计算还可以用高斯烟羽模型（plume model）对所得结果从另一个角度进行计算从而使模型所得结果更加准确；第二个问题是建立在第一个问题之上的定概率求期望问题，在设备故障的概率情况之下对应了新的赔偿方案，这样的方案中需要确定焚烧炉发生故障的概率模型并且计算出其出故障的概率，在考虑设备出故障的概率情况下因为空气质量的长时间超标或者因为维修而暂停使用造成的空气质量的恶化或者好转对应的赔偿的增加或减少，结合设备正常情况下的赔偿对二者进行加和得到新的赔偿方案。两个问题的模型建立起来较为容易，但是由于是实际问题中的流体扩散，涉及到了很多影响扩散的因素，结果所受的约束条件较多，因而在计算的前期分析占了较大的比重，最终得到了一套可参考性较高的空气检测模式和不同情况下对应的合理经济赔偿方案。关键词：垃圾焚烧 监测方法 经济赔偿 问题的提出： 在垃圾焚烧厂的周围分布着居民区，垃圾焚烧产生的污染物通过烟囱排出，而不同的居民区因为距离焚烧厂的远近以及焚烧厂排出污染物浓度的大小而受到不同程度的影响，加之焚烧厂周边的地形，风向以及污染物扩散过程中减小的梯度等多方面因素的影响，需要建立一个长期监控方案来监测不同居民区区域的污染物浓度，同时对于不同污染影响的居民区进行梯度的经济赔偿，又因为考虑到设备的故障，因此设备故障的概率情况下对于空气质量的监测应该建立新的方案，同时经济赔偿措施也应有所修改，从而不使居民受到损失。这两个问题的出现要求着首先对于空气质量要有一套实时监测方案，并且根据空气质量超标的程度确定不同的经济赔偿方案，另外在第一问的基础上进行概率分析求取平赔偿金额的期望即可。问题的分析： 由题意知，目的是建立一个空气质量监测的模型，根据这个监测模型对于受污染影响的居民进行对应的经济补偿，同时考虑到设备可能出故障的概率情况下新的监测模式和赔偿方案。对于问题一，首先对于最基本的空气质量检测模型的建立，涉及到了污染物的流动传播及其浓度计算，联想到的应该是最基本的扩散运动—湍流扩散模型，整个污染物气体扩散过程中满足质量守恒和N-S方程，根据二者可估算不同区域的污染物浓度，从而根据空气质量参数APPI的大小对居民带进行合理划分，不同的区域对应不同的赔偿方案，最后用高斯方程进行辅助验证确定结果的准确性和可参考性；而在问题二中，对于设备概率故障情况下的新方案，建立一个概率模型，在考虑设备出故障的概率情况下因为空气质量的长时间超标或者因为维修而暂停使用造成的空气质量的恶化或者好转对应的赔偿的增加或减少，结合设备正常情况下的赔偿对二者进行加和得到新的赔偿方案。 四：建模过程问题一a.模型假设：污染源不发生移动，即题中所述的三个焚烧炉同时不间断工作，不因客观原因有任何的轮休（除过维修期间）；污染物在扩散路径上呈梯度减小，即满足斐克定律；污染物扩散的空气层面为平流层，不考虑湍流的影响，同时认为地面山面等污染物流动的界面都为无滑移界面；以西南风为主要风向，东北及其周边区域为平原，假定为无风带；污染物排放量不变且每天排放的量相等；流体低俗流动认为是不可压流体；居民区认为是均匀分布；整个过程中，烟囱排放体不发生沉降、分解，不发生任何化学反应等；地面对烟囱排放气体起全反射作用，不发生吸收或吸附作用；b.定义符号说明： ρ—污染气体密度 ,,分别是在X,Y,Z方向上的投影 c.模型建立 图1-1如图为Google Earth软件模拟出的垃圾焚烧厂手边的地形环境，由图可以分析得到处理厂西南方向有山，而东北方向基本可以看做是平原，风由西南方向吹向东北方向 居民区较集中的地方是东部到西北部区域 图 1-2如图1-2所示，为使用ANSYS Fluent简化后的初期模型 ，①区域为山区，②为模拟的烟囱位置，图中的点都是参照附表4中所给的风向及风俗绘制出的网络图