黃茂凱 黃文欣 陳善智

摘 ?要：當(dāng)今垃圾處理問題愈發(fā)引起人們注意，小的可以說是一個(gè)城市的問題，大的會(huì)涉及到國家層面。對(duì)于城市居民來說，垃圾處理帶來的臭氣問題才是最擾民生的，亟需行之有效的解決方案。于是，本文將從氣象學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)等學(xué)科入手，聯(lián)系實(shí)際的城市“熱島效應(yīng)”，以及季節(jié)性氣候和不可測天氣情況，還有風(fēng)向等問題，利用數(shù)學(xué)分析、高等數(shù)學(xué)與一些物理學(xué)的公式進(jìn)行定性分析，并為城市作一定的評(píng)估，為城市垃圾填埋場選址做出較為優(yōu)化的選擇。

關(guān)鍵詞：熱島效應(yīng);臭氣污染;層次分析法;垃圾填埋場選址

一、背景

一年前中國“洋垃圾”限令，最近菲律賓、馬來西亞的限令，迫使各個(gè)國家采取更為有效且環(huán)保的方式來對(duì)待垃圾處理問題，其中，對(duì)于城市居民來說，垃圾處理帶來的臭氣問題才是最擾民生的，亟需行之有效的解決方案。

在垃圾處理地的選擇上，自然會(huì)有不同的地價(jià)，地價(jià)選擇和臭氣污染之間的優(yōu)化平衡共同促進(jìn)垃圾填埋場的選址。

二、建立模型求解

（一）基本模型參數(shù)

（1）城市規(guī)劃一般以矩形、扇形、同心圓的規(guī)劃區(qū)域，于是引入平面重心，進(jìn)而給出一個(gè)重心距的概念，假設(shè)城市區(qū)域是連續(xù)的，那么城市任意一點(diǎn)都是收斂的。假設(shè)填埋場到重心的距離，記為r（A），A為重心偏轉(zhuǎn)角。

（2）臭氣傳播的速度與動(dòng)力阻力有關(guān)，熱島大氣環(huán)流速度（Vq）=熱動(dòng)力（Frd）/全流程阻力（hz）

（3）風(fēng)向因素固定時(shí)和雨天，那么不用考慮“熱島效應(yīng)”。

（4）風(fēng)向方向的強(qiáng)勁程度定為deg（F）。

（二）模型求解過程

假設(shè)填埋場到重心的距離，記為r（A），A為重心偏轉(zhuǎn)角，單位距離人數(shù)為p，假設(shè)臭氣傳播速度為Vq，風(fēng)向方向的風(fēng)力強(qiáng)勁程度定為deg（F）。

1、如果常年季風(fēng)風(fēng)向，選擇你地必須是順風(fēng)向的城郊少人區(qū)或無人區(qū)

2、以正東方向?yàn)檎较?，A以正方向逆時(shí)針計(jì)算

3、可以找到一個(gè)A。使得r（A。）方向與風(fēng)向相反（r（A。）方向是填埋場到重心）

4、熱島大氣環(huán)流速度（Vq）=熱動(dòng)力（Frd）/全流程阻力（hz）

5、熱動(dòng)力（Frd）與溫度差T成正比，可表為Frd=kT

6、假設(shè)單位時(shí)間臭氣受眾為Q，則Q=Vq =kT / hz

7、假設(shè)傳播時(shí)間為t，在r（A。）上某段距離r。（A。），必然使得deg（F）+hz=Frd，此時(shí)則有在特定地點(diǎn)的受眾Qc=Vq x t=kT x t / hz，其中t=r。（A。）x p / Q

結(jié)果分析：由以上模型可知，一個(gè)城市的垃圾填埋場應(yīng)該選擇的是順季風(fēng)風(fēng)向且距離城市非環(huán)流點(diǎn)較近處。

三、層次分析法的模型優(yōu)化

假設(shè)選址方向上有垃圾填埋場C1，C2，C3，C4選址可供選擇，現(xiàn)采取層次分析法對(duì)選址做出最優(yōu)化選擇。

（一）層次分析法的模型求解

（1）由于每個(gè)垃圾填埋場的處理效果不同，根據(jù)人們對(duì)垃圾的比例和量給出不同的權(quán)重，而經(jīng)過層次分析法后，總權(quán)重越大表明處理效果越好。

（2）建立層次結(jié)構(gòu)

（3）建立判斷矩陣，對(duì)P1，P2，P3，P4兩兩進(jìn)行比較，生活垃圾P1與化工制品有毒氣體P2之比為1/2，記為a12=1/2;生活垃圾P1與剩菜剩飯腐臭P3之比為1/3，記為a13=1/4;生活垃圾P1與生物制品腐化P4之比為1/3，記為a14=1/3;化工制品有毒氣體P2與與剩菜剩飯腐臭P3之比為1/2，記為a23=1/2;化工制品有毒氣體P2與生物制品腐化P4之比為1/2，記為a24=1/2;剩菜剩飯腐臭P3與生物制品腐化P4之比為1/3，記為a34=1/3;由此組成判斷矩陣A。

（7）所以，該矩陣符合一致性檢驗(yàn)，所以W可以作為大致人們丟棄廢氣的權(quán)向量。

（8）得到權(quán)向量W=（w1，w2，w3，w4）=（0.106，0.185，0.265，0.445）

（二）分析結(jié)果

評(píng)分結(jié)果：人們對(duì)四個(gè)垃圾填埋場的垃圾產(chǎn)生廢氣處理效果總權(quán)重評(píng)分為：S1=6.338，S2=5.89，S3=6.001，S4=6.207。按照層次分析法計(jì)算，明顯應(yīng)該選址垃圾填埋場C1。

深層分析：每個(gè)選址產(chǎn)生的運(yùn)營費(fèi)用是不同的，我們給出必要的費(fèi)用模型。

費(fèi)用模型：假設(shè)垃圾填埋場C2是選址在農(nóng)田上的，而垃圾填埋場C1和垃圾填埋場C3在荒地上，垃圾填埋場C4在荒地和農(nóng)田的結(jié)合處上，每個(gè)選址兩萬平方米。農(nóng)田地價(jià)100萬，一萬五平方米內(nèi)每平方米4元處理費(fèi)，多出部分每平方米符合一次函數(shù)模型：Y=0.0020X+4;荒地地價(jià)80萬，一萬五平方米內(nèi)每平方米3元處理費(fèi)，多出部分每平方米符合一次函數(shù)模型：Y=0.0010X+3;農(nóng)田地價(jià)90萬，一萬五平方米內(nèi)每平方米3.5元處理費(fèi)，多出部分每平方米符合一次函數(shù)模型：Y=0.0015X+3.5。

則它們的支出費(fèi)用分別為：V1=V3=872500元，V2=1105000元，V3=988750元。

因?yàn)樵谶x址荒地的垃圾填埋場C1和垃圾填埋場C3所需費(fèi)用最少。綜合垃圾填埋場應(yīng)該選擇垃圾填埋場C1。

參考文獻(xiàn)

[1] ?蘇宏偉;蔡宏《緩解城市熱島效應(yīng)的有效路徑》-環(huán)境經(jīng)濟(jì) - 2017