大气污染论文数学建模.doc

问题重述 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。 (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环境影响状况的动态监控。以你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350吨/天焚烧炉正常运作时的在线排放监测记录）。请在考虑故障发生概率的情况下修正你设计的监测方法和补偿方案。 ?????????? （5－20） k点在以像源为原点的坐标系中的垂直坐标为(z＋H) ??????????? （5－21） 由此，实源Cs与像源Cx之和即为k点的实际污染物浓度： （5－22） 斯林给出污染物浓度随降水时间呈指数衰减关系:C1=C0 *exp(-A*t)，。斯林还给出降水清洗系数A与降水强度JO的近似表达式:A≈JO3/4，表示降水量大，清洗系数就大。 2011年关于深圳地区的降水统计图 2012年关于深圳地区的降水统计图 2012年关于深圳地区的降水统计图 上图表示该垃圾处理厂所在位置的降雨量情况 上图表示该垃圾处理厂所在位置的风向统计情况 对于位置地区的方位地势分析 此地区的地势平坦四周为大片的居民区综合考虑对于80米的垃圾影响较小 由风向统计图我们可以发现一年内风向是比较平均的，所以在考虑经济赔偿的时候我们可以将风的影响因素平均计算，基于此我们建立如下模型： C=C(x,y,z,H)-C1（4-1-10） W=1000+m*C*100（4-1-11）; 4.1.2 模型求解 最优解的计算 用MATLAB求解式（4-1-11），可以求出在m= 时为式4-1-11的最优解，即按式4-1-11进行经济补偿时当m= 时是最合理的，对政府和受影响的居民都是公平的。 4.2.1 问题二模型的建立 与问题一相比问题二显得更实际，在建模过程中要充分考虑到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 序号 污染物名称 单位 GB18485-2001 GB18485-2014（征求稿） EU2000/76/EC 1 烟尘 mg/Nm3 80 20 10 2 HCL mg/Nm3 75 50 10 3 HF mg/Nm3 1 4 SOx mg/Nm3 260 80 50 5 NOx mg/Nm3 400 250 200 6 CO mg/Nm3 150 80 50 7 TOC mg/Nm3 10 8 Hg mg/Nm3 0.2 0.1 0.05 9 Cd mg/Nm3 0.1 0.1 0.05 10 Pb mg/Nm3 1.6 1.0 ≤0.5 11 其它重金属 mg/Nm3 ≤0.5 12 二恶英类 Ng-TEQ/Nm3 1.0 0.1 0.1 13 烟气黑度 格林曼级 Ⅰ Ⅰ Ⅰ 、、PM10的浓度与事件的关系，预测出以后一周的、、PM10的浓度。虽然预测所得数据较符合变化规律，但是对数据进行了误差估计，置信度为95%的置信区间范围较大，数据不能令人满意。但是如果利用BP网络进行预测，虽然函数关系较符合给定的数据，但是其存在较大的随机性，是预测出来的数值不准确，也不能称之为一个好方法。 对于问题三，首先进行相关性检验，分析解决了气象参数归属哪一个城市的问题，从总体上把握了气象参数与各城市三种污染物指标之间的相关关系，之后建立多元线性回归模型，定量的解释了各个气象参数与三种污染物浓度之间的关系，并能从实际意义与理论意义做出检验。由于采用多元线性分析，确定的是四个气象参数对每个污染物浓度的影响，并没有做剔除某一参数或控制某一参数对污染物浓度影响的分析，因此为了更好的说明气象参数与空气质量的关系，应该对此做出更为细致的分析。 参考文献： [1] 赵静 但琦，数学建模与数学实验（第3版），北京：高等教育出版社，