垃圾焚烧厂经济补偿方案.doc

2014重庆邮电大学数学建模竞赛编号专用页1.参赛队选择的题号信息与编号ABC选题阅卷编号注：选题在对应的题号下打:。阅卷编号由阅卷组老师在阅卷前填写。2. 参赛队员信息队员1 队员2队员3姓名学号学院专业年级签名注：学院填写学校规定统一的各个简称（如:通信学院、理学院、自动化学院等）。年级为入学年级（如2013级等），队员签名（签名一定要手写）表示遵守下面的承诺书。承 诺 书我们完全明白，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章程和参赛规则的，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，严格遵守竞赛章程和参赛规则，以保证竞赛的公正、公正。如有违反竞赛规则的行为我们将受到严肃处理。垃圾焚烧厂的经济补偿问题摘要 本文就是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。关键词： 1. 问题重述 我国目前存在严重的“垃圾围城”问题，而处理垃圾问题我国目前最重要的是焚烧法，由于各种原因导致了一定的环境污染，于是我们在建立垃圾焚烧厂的需要从设计一个从周边环境视角出发的外围动态监控。题目中就具体的深圳某一垃圾焚烧厂在考虑主观、客观多种因素的情况下构建一套可行的动态监控体系，并根据潜在污染风险设计合理的周围居民风险承担经济方案分析垃圾焚烧厂的经济补偿问题2. 符号说明3. 问题分析 本题中以垃圾焚烧厂烟囱为污染物源点，从烟囱排放出的污染物对垃圾场周围土壤和水源的影响很小，本题中主要考虑污染源对环境空气质量的影响程度，制定经济赔偿范围 。 3.1大气环境影响预测方法、步骤和内容的分析3.1.1确定预测因子1、 选取有环境空气质量标准的评价因子（参考GB18485-2014）。 2、 选择有代表性的项目排放的特征污染物，根据评价因子而定 。 本题中，垃圾焚烧厂环境影响范围内预测因子为：颗粒物、HCL 、SO2 、NOx 汞、铅和二恶英等。 3.1.2确定预测范围预测范围包括整个评价范围，覆盖所有关心的敏感点，同时考虑污染源排放高度、评价范围主导风向、地形和周围环境敏感区的位置进行调整。本题中参考最大落地浓度距离,根据理论计再根据该范围内自然村的行政区划进行适当调整。该垃圾焚烧项目影响距离定为厂区边界外2000m。3.1.3确定计算点计算点包括三类：环境空气敏感区、预测范围内的网格点、区域最大地面浓度点。1、选择所有环境空气敏感区中的环境空气保护目标为计算点；2、预测范围内的网格点应覆盖整个评价区域作为计算点；3、区域内高浓度分布区网格计算点间距不大于50米。临近污染源的高层住宅楼，应考虑不同代表高度上的预测受体。本题中，忽略建筑物对污染物浓度的影响。详见下文。3.1.4确定污染源计算清单1、给出点源（包括正常排放和非正常排放）源强计算清单。2、颗粒物污染源调查包括颗粒物粒径分级、颗粒物的分级粒径、各级颗粒物的质量密度、各级颗粒物的质量比。按不同粒径分布计算相应的沉降速度颗粒物粒径15微米，按气态污染物考虑；100微米，由于沉降快，不考虑该污染物。3.1.5确定气象条件1、计算小时平均浓度需采用长期气象条件，进行逐时和逐次计算，同时注意典型小时气象条件要求；2、计算日平均浓度需采用长期气象条件，进行逐日平均计算，同时注意典型日气象条件要求；本题中计算的是近3年内的至少连续1年的逐日、逐次气象数据。 最后，构建高斯模型，对保护范围内的受污染分析点进行污染物浓度预测。3.2 高斯模型预测污染物浓度影响因素分析3.2.1焚烧炉的污染物排放量 I 假定焚烧炉的排放符合国家新的污染物排放标准，则焚烧炉的污染物排放量如下图1。 颗粒物 20 mg/m3（日均）30 mg/m3（时均）HCL 50 mg/m3（日均）60 mg/m3（时均）SO280 mg/m3（日均）100 mg/m3（时均）NOx 250 mg/m3（日均）350 mg/m3（时均）汞 0.1 mg/m3铅 1.0 mg/m3二恶英 0.1 ngTEQ/m3 图 1 II 由于各种因素焚烧炉排放污染物超标，当根据附件二表格中所给350顿位级垃圾场三月烟气日报表，通过数据处理得出该垃圾场标准烟气排放中污染物浓度：烟气排放中SO2的日排放量为120mg/m3（日均），颗粒物的日排放量为38mg/m3（日均） ，NOX的日排放量为300mg/m3（日均）。3.2.2 居住点离开垃圾焚烧厂的距离用画图工具对照谷歌地图垃圾焚烧厂周围村庄分布，画出如下分布图2. A村 新田村2.0km B村 樟坑径村 1.56km C村 辅城坳村 1.83km D村 谷湖龙村 1.84km E区 平湖生态园 F区 新田公园 图2. 从垃圾焚烧厂排放出来的污染气体，经过风向风速和温度、降雨等气象条件，沉降，消解等，污染物浓度降低，有效影响范围是2000m左右。具体算法详见高斯模型。3.2.3 风力和风向及降雨等气象条件 通常风速越大越有利于空气中污染物质的稀释扩散。而长时间的微风或静风则会抑制污染物质的扩散，使近地面层的污染物质成倍地增加。当人口聚集区处于垃圾焚烧厂烟气排放下风方向时会出现较重的污染；当人口聚集区其上风方向时就不会受到其污染。 自然降雨、降雪对空气污染物起着清除和冲刷作用。在雨雪作用下，大气中的一些污染气体能够溶解在水中，降低空气污染气体的浓度，较大的雨雪对空气污染物粉尘颗粒也起着有效的清除作用。同时降水过后往往伴有冷空气过境，风力大且地面没有扬沙、浮尘，非常有利于空气中污染物的扩散。因此降水是空气的清新剂。垃圾焚烧厂影响范围内季度风玫瑰图详见附录1。垃圾焚烧厂影响范围内季度降雨量详见附录2.垃圾焚烧厂影响范围内季度平均温度温度详见附录3.3.2.4 地形地貌以及建筑物的遮挡程度 根据谷歌地图，通过垃圾焚烧厂周围等高线的分布情况，得出垃圾场周围5km的地形高度低于烟囱的海拔高度，定义垃圾场周围地形为简单地形。即可认为垃圾场周围地形高度为0m。查阅资料得知，垃圾场周围新田乡的建筑物高度不高于80m，所以，在此模型中忽略地形地貌以及建筑物的遮挡程度对污染物传播的影响。 图3等高线分布 3.3 深圳市受影响村落人口、收入分析深圳市宝安区自改革开放后高速发展，近年来人均年收入增加速率快，素有“小香港”之称。年均收入如下图4.村落面积户籍人口年均收入距垃圾场距离新田村0.49km234人20000元2.0km樟坑径村8km956人21800元1.56km辅城坳村4.9km1000人25000元1.83km 图4 不考虑流动人口的环境经济补偿问题。3.4 经济补偿方案社会学意义和原则 环境补偿是社会公平的一种重要体现。城市垃圾处理设施所在地在为整座城市提供垃圾处理服务的同时必然会对当地的环境质量造成一定影响,其实质是城市发展过程中的受损地区;而其他地区将垃圾运出本地,保护了自身环境质量的同时将土地用于经济发展获取收益,其实质是城市发展过程中的受益地区。建立环境补偿机制,可在一定程度上提高社会公平度,既弥补了居民因环卫设施建在当地而造成的心理损伤,又补偿了居民因土地用于环卫设施建设而减少的经济收入,居民对环卫设施建设的反对程度自然也将降低,因此建立环境补偿机制是非常有必要的。 建立环境补偿机制应当遵循以下原则:一是谁利用谁补偿,谁受益或者谁损害谁付费;（垃圾场是受益人的金钱代表）二是有利于受损地区与受益地区的共同发展;三是满足需要与现实可行相结合;（考虑垃圾场经济效益和当地的消费水平）四是有利于促进环卫设施的顺利建设和正常运行。4.环境动态监测体系和经济补偿方案的构建4.1 环境动态监测体系 环境动态监测体系由高斯预测模型和智能传感器在线检测系统组成。4.1.1 高斯模型5.1.2 智能传感器在线检测系统 在垃圾场周围取点处设置智能气敏传感器，全天候检测气体污染物浓度。该智能传感器在线检测系统是一个集成了自动监控仪器技术、计算机技术和网络通信技术的综合系统。该系统能够对主要污染因子浓度指标实现连续自动监测，并将采集监测数据与高斯模型预测出的污染因子标准浓度进行对比，若是测量浓度高于标准浓度，则系统进入预警模式，并且把数据传输给垃圾场服务部门，及时对污染源进行处理，并且适当调整赔偿方案。 图 5-1智能传感器模式图5.1.2.1气敏传感器将气体种类及其浓度有关的信息转换成电信号，从而可以监测、监控、报警。通过接口电路与计算机组成自动检测系统和报警系统。在模型中忽略检测现场的温度、湿度变化，粉尘、油污等的影响。 图5-2气敏传感器报警系统原理图 气敏传感器QM-N5为对污染因子敏感元件。闭合开关S，4V电源通过R1对气敏元件QM-N5预热。当大气中污染因子浓度很低时，气敏元件的A与B间等效电阻很大，经与电位器RP分压，其动触点电压 0.7V，不能触发晶闸管VT。因此，由LC179和R2组成的警笛振荡器无供电，扬声器不发声；如果污染因子浓度超过安全标准，气敏元件的A和B间的等效电阻迅速减小，致使 0.7V而触发VT导通，接通警笛电路的电源，警笛电路产生振荡，扬声器发出报警声。电位器RP设定报警浓度。报警浓度为高斯模型预测浓度。 气敏传感器工作原理详见附录5。5.2经济补偿方案5.2.1 经济补偿方案污染因子分析5.2.2环境质量标准的讨论 依据环境空气质量标准（GB3095-2012）（2016年全面实施）。该标准将环境空气质量划分为二类功能区： 一类区主要适用于自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区； 二类区主要适用于居住区、商业交通居民混合区、文化区、工业区和农村地区；相应的环境空气质量标准分为二级。 表1 常见大气环境质量评价因子浓度限值(GB3095-2012)表2 环境空气污染物其他项目浓度限值对照标准，可知：一类区有平湖生态园、新田公园。二类区有樟坑径村、辅城坳村、谷湖龙村、新田村。 根据环境监测体系中的监测数据，对垃圾焚烧厂周围受影响区域进行一定污染等级的划分，制定出合理经济的补偿方案。5.2.4环境补偿方法研究 环境补偿机制由补偿主体、补偿客体、补偿资金来源、补偿范围、补偿方式、补偿标准和补偿时间构成。补偿主体 补偿的主体为政府和深圳市垃圾焚烧厂。补偿客体 补偿客体为环境补偿范围内受影响的户籍居民和土地,但补偿客体的具体补偿方式由当地政府按实际情况确定。补偿资金来源 补偿资金来源包括以下两部分:1)垃圾处理费收入;2)政府财政(参照生态补偿机制)。补偿范围垃圾焚烧处理项目的补偿范围主要根据环境防护距离和影响距离来定,影响距离参考最大落地浓度距离确定。影响距离一般参考最大落地浓度距离确定,根据理论计算和国内外垃圾焚烧厂实测值,最大落地浓度距离在800m左右,考虑到污染物在落地点有一定逸散作用,并参考日本垃圾焚烧厂影响距离,再根据该范围内自然村的行政区划进行适当调整。该垃圾焚烧项目影响距离定为厂区边界外2000m。补偿方式 采用直接补偿和间接补偿相结合的方式对当地居民进行经济补偿。下面分别介绍这两种补偿方式。I 直接补偿 直接补偿包括按人口补偿、土地补偿2种方式。 1)按人口补偿:对人口的补偿首先通过当地政府(街道或社区)核准统计补偿范围内受影响的人数,补偿的对象原则上以上年末登记在册的原居民为标准,然后结合当地经济发展水平确定每人补偿若干元,在环卫设施的运营期间内,从运营单位收入(主要是垃圾处理费收入)或政府财政中支付给当地受影响的社区,同时设监管部门监督,由社区自行决定分配方式,该费用随人员的增减而变化,可根据物价变化做相应调整。该方式补偿标准明确,居民对补偿的感受度良好,但是利用这种补偿方式与项目运营效果的关联度不高,流动人口没有收益。此外,当地政府统计人口有些困难,需要不断核准人数。 2)按土地补偿:对于土地的补偿包括两部分,一部分是用地红线内征用的土地,除了正常拆迁补偿外,为便于项目的顺利推进所给予的额外补偿;另一部分是用地红线范围外使用价值和经营性收入受影响的土地,也应进行补偿。确定补偿范围的土地后,结合当地经济发展水平确定每亩地补偿若干元,在环卫设施的运营期间内,从运营单位收入(主要是垃圾处理费收入)或政府财政中补偿给土地所有者。此外,土地的补偿也可按照相同面积进行土地置换的办法。对受影响土地进行经济补偿方法标准明确,计算简便,居民对补偿的感受度良好。由于土地资源紧缺,土地置换方法可行性不高。II间接补偿 间接补偿方法包括以下几种方式:垃圾处理副产品回馈(包括灰渣、废铁、电、汽、热);公共设施共享;发包工程、采购、用工的优先;实行部分税收减免;经营收入下降的补偿以及其他间接补偿方式(包括免费体检、扶贫、助学等)。补偿标准 环境补偿标准应根据项目规模、项目所在地经济发展水平和居民收入水平及土地利用价值等因素确定。补偿费用包括人口和土地补偿及公用设施补偿。因人口具有随机变化的特点,难以精确统计,将人口补偿费用统一纳入土地补偿费用中。人口补偿的具体方式和标准由受补偿人自行决定。项目需建设的公共设施一般包括广场、健身房、游泳池、室内篮球场、室内排球场等。以上两项补偿费用总额折算为垃圾处理补偿费,即处理每吨垃圾需补偿的费用。补偿时间 对于直接补偿,按土地补偿可在建设期或运营期进行补偿,按人口与垃圾处理量补偿在运营期进行补偿;对于