四、符号的说明与名词解释
4.1符号说明
符号 说明 风速，单位m/s 烟囱的高度，单位m 任意扩散时刻，单位s 空间任意一点的污染气体浓度 烟气排放速度 单位m/s 环境压力，单位pa 有效高度 单位m 附加高度，单位m 核泄漏出口处的温度，单位K 环境温度，单位K 设地面反射系数 源强，单位为kg/s 分别为用浓度标准差表示的x,y,z轴上的扩散参数 沉降速度，单位为m/s 地面干沉积率 冲洗系数 k H t C(x,y,z,t) Vs P He ?h Ts T0 ? Q ?x,?y,?z Vs Wd ? 4.2名词解释
烟羽又称烟云（smoke cloud)、烟流（smoke plume)：从烟囱中连续排放到大气中的烟气流。由于烟羽各部分的运动速度不同，因而其外形也千变万化。不同的烟羽形状表示污染物浓度的空间分布不同。它与大气湍流、大气稳定度、地形地物、排放参数等有密切的关系。
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动力抬升：暖气流受锋面、辐合气流的作用被迫上抬，或者在运行中受地形阻挡产生上升运动，这种空气在运动中由外力（不包括重力和浮力）使一部分空气被抬上升。
五、模型的建立和求解
5.1 问题一模型的建立与求解：
题目要求我们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，我们可以采用高斯烟羽扩散模型得到垃圾焚烧厂周边污染物浓度分布图，将实际检测数据与所得浓度分布图计算数据作对比，并以此为依据拟定周边居民经济补偿方案。
本题可视为高架点源模式，根据高斯烟羽扩散模型[6]，当气体排出点为高架连续点源时，求算地面任意一点浓度。可利用公式：
y2He2c(x,y,0,He)?exp?(2?)（式中He,Q,?Y,?Z为未知量） 2?k?y?z2?y2?zQ
5.1.1 有效高度He的计算：
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(He)，它由烟囱的实体高度(H)和烟气抬升高度(?h)之和组成：
He?H??h
图1 烟气热力抬升示意图
而烟气抬升高度可由下列经验公式近似得出：
?h?2.4Vsdk
5.1.2 源强Q的计算：
源强Q为垃圾焚烧炉烟囱单位时间内污染物的排放量，本文只考虑SO2,NOx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
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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如表1所示：
表1 SO2,NOx及烟尘源强
焚烧炉处理能力 单位 SO2 NOx 烟尘 0.14 t/d 0.23 0.3 350吨/天 g/s 2.66 3.47 1.62 14.84 19.4 9.03 650吨/天
5.1.3 大气稳定度的分类
g/s 对于大气条件的分类，根据国家标准(GB/ T 13201 -- 1991) )制定地方大气污染物排放标准的技术方法的规定，划分大气稳定度的级别，共分为6级A ~ F，A为极不稳定；F为极稳定。其具体分类情况如表2所示：
表 2 大气稳定度的级别参考表
地面风速白天太阳辐射 强 中 弱 阴天的白天或夜间 有云的夜晚 薄云遮天或低云≧0.5 云量≦0.4 (m?s?1) <3 2-3 3-5 A A -B B B B-C B C D D D - E D - F E B-C C 5-6 >6 C C C-D D D D D D D D D D 5.1.4 扩散参数的计算
有风时的扩散参数，(?y,?z)的确定采用Briggs给出一套扩散参数，则每一个大气稳定度所对应的扩散参数如表3所示。
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表3 Briggs 扩散参数（开阔平原田野）
大气稳定度 ?y 0.22x(1?0.0001x)2 1?z 0.2x A B C D E F 0.16x(1?0.0001x)2 0.11x(1?0.0001x)2 0.08x(1?0.0001x) 21110.12x 0.08x(1?0.0002x)2 0.06x(1?0.0015x)2 0.03x(1?0.0003x) 0.016x(1?0.0003x) 110.06x(1?0.0001x)2 0.04x(1?0.0001x)2 11则欲求解出垃圾焚烧厂周边污染气体浓度的变化情况，只需将各个大气稳定
度所对应的?y,?z带入计算即可。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3查询可知：
?y?0.08x(1?0.0001x)2
?z?0.06x(1?0.0015x)121
5.1.5 不同条件下的污染典型分布图[5]
应用MATLAB，将相关数据代入公式，编写源代码，使用一维样条插值法即可绘制图如下四副典型污染气体分布图。
无光照时污染气体分布图10008006004002000-2006-400-600-800-10000200040006000800010000421412108x 1016-6
图2 无光照时污染气体浓度分布图
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由图2可得出如下结论：无光照时污染气体浓度最大为1.6?10mol/L，且中心点距
?5离垃圾焚烧厂为4000m。
低速风有光照时污染分布图10008006004002000-200-400-600-800-1000050010001500200025003000x 104.543.532.521.510.5-5
图3 低速风有光照时污染气体浓度分布图
由图3可得出如下结论：低速风有光照条件下污染气体浓度最大值为4.5?10且中心点距离垃圾焚烧厂为500m。
?5mol/L,
中速风有光照时污染分布图10008006004002000-200-400-600-800-10000500100015002000250030000.511.52x 102.5-5图4 中速风有光照时污染气体浓度分布图
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深圳杯数学建模C题优秀论文
