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摘要：随着经济的发展，我国生活垃圾的产生量和处理量逐年增加，如何进行生活垃圾的无害化处理变得越来越重要。当前我国垃圾处理的主要方式是卫生填埋，但生活垃圾在卫生填埋的过程中会产生填埋气。填埋气的成分很复杂，其中一部分有刺激性气味的气体会产生恶臭。垃圾恶臭会污染城市空气，并严重影响周边居民的生活甚至对人体造成伤害，因此本文对垃圾填埋场填埋气传播的过程进行研究，并以此为基础，对城市垃圾填埋场选址问题进行深入分析。为了研究问题一中污染气体在空气中的扩散过程，本文采用单源气体扩散模型进行分析，并与现工业生产中应用广泛的一款气体扩散仿真软件Fluidyn-Ventex进行了对比;再利用Matlab软件编程实现扩散定律的函数结果可视化，并通过观测站提供的环境数据，对一种有害填埋气进行了实时的扩散情况验证。
关键词：垃圾填埋气成分;气体传播模型;气体成分测量
一、问题的重述
1.1问题背景
随着经济的发展，我国生活垃圾的产生量和处理量逐年增加，而我国垃圾处理的主要方式是卫生填埋，但生活垃圾在卫生填埋的过程中会产生填埋气。填埋气的成分很复杂，其中一部分有刺激性气味的气体会对人体产生危害。垃圾堆积产生的有害气体会污染城市空气，并严重影响周边居民的生活。因此有必要对垃圾填埋场填埋气传播的过程进行研究。
1.2问题概述
问题一：
建立填埋气传播模型，了解填埋气传播过程，传播范围，以及传播过程中的影响因素（比如：风速，地面摩擦等）。
二、基本假设
1_填埋气在无风情况下的传播看作是某一连续点源向四周等强度的释放气体，且在释放过程中气体的性质不发生改变;在有风情况下的传播看作是某一连续点源向四周的瞬时释放，且与风向垂直的三位坐标的两个方向x2和z轴成正态分布;
2.在扩散过程中方向的大小与方向保持不变，且填埋气的扩散符合扩散定律。
3.假设扩散空间无穷大;
4.扩散过程服从质量守恒定律;
5.API指标真实可靠，所给数据具有参考统计意义;
三、问题分析
假设该垃圾填埋场是一个很小区域且气体浓度不变的单一扩散源，它向四周等强度地均匀释放气体或在有风情况下瞬时释放气体。设原始浓度为P0，在无风的情况下，匀速的向四周扩散，速度为s m/s。在有风情况则将气体扩散视为瞬时释放，详细说明如假设1所述。
3.1问题一的分析
问题一要求的是对垃圾填埋场气填埋气扩散的过程进行研究，以此建立填埋气污染的数学模型。在这个过程中我们将污染源简化为中心点连续扩散模型，由假设可以看出，气体的扩散服从扩散定理，并由此推导出空间中各点的气体浓度函数。
四、模型建立与求解
4.1
问题一模型的建立、求解及应用
1）模型建立
可将填埋气从填埋坑中向外扩散的过程看为单源气体扩散模型，设填埋气从扩散源开始扩散时刻为t=0，扩散点选为坐标原点，时刻t无穷空间中任意一点D（x，y，z）的气体浓度记为C（x，y，z，t）。
由于气体传播服从扩散定律，单位时间通过单位法向面积的流量
上式即为我们所需要求得的填埋气浓度随时间和空间变化的函数。由函数可以看出填埋气浓度随时间增加而减少，随扩散距离的增加而减少。
2）模型求解
本文通过Matlab软件的编程，将以上函数可视化为（如上图）。图1单污染源填埋气的三维扩散在坐标图，其中纵坐标代表浓度，x1、x2均代表平面坐标。
3）模型的實际应用
假设某处垃圾填埋场某一时刻的风向为西南，风速为35km/h，衰减系数为0.00001，有效高度为40 m，且填埋场臭气以H2S为主，H2S初始质量浓度为各监测点的最高值，利用Matlab模拟可得到H2S扩散模拟图。以某一监测点为例，由模型结果统计出距离监测点的各个距离段的H2S平均减少量，结果可知，H2S的衰减速度随着与监测站点之间距离的增加先变快后变慢，符合该模型的可视化结果图。
关键词：垃圾填埋气成分;气体传播模型;气体成分测量
一、问题的重述
1.1问题背景
随着经济的发展，我国生活垃圾的产生量和处理量逐年增加，而我国垃圾处理的主要方式是卫生填埋，但生活垃圾在卫生填埋的过程中会产生填埋气。填埋气的成分很复杂，其中一部分有刺激性气味的气体会对人体产生危害。垃圾堆积产生的有害气体会污染城市空气，并严重影响周边居民的生活。因此有必要对垃圾填埋场填埋气传播的过程进行研究。
1.2问题概述
问题一：
建立填埋气传播模型，了解填埋气传播过程，传播范围，以及传播过程中的影响因素（比如：风速，地面摩擦等）。
二、基本假设
1_填埋气在无风情况下的传播看作是某一连续点源向四周等强度的释放气体，且在释放过程中气体的性质不发生改变;在有风情况下的传播看作是某一连续点源向四周的瞬时释放，且与风向垂直的三位坐标的两个方向x2和z轴成正态分布;
2.在扩散过程中方向的大小与方向保持不变，且填埋气的扩散符合扩散定律。
3.假设扩散空间无穷大;
4.扩散过程服从质量守恒定律;
5.API指标真实可靠，所给数据具有参考统计意义;
三、问题分析
假设该垃圾填埋场是一个很小区域且气体浓度不变的单一扩散源，它向四周等强度地均匀释放气体或在有风情况下瞬时释放气体。设原始浓度为P0，在无风的情况下，匀速的向四周扩散，速度为s m/s。在有风情况则将气体扩散视为瞬时释放，详细说明如假设1所述。
3.1问题一的分析
问题一要求的是对垃圾填埋场气填埋气扩散的过程进行研究，以此建立填埋气污染的数学模型。在这个过程中我们将污染源简化为中心点连续扩散模型，由假设可以看出，气体的扩散服从扩散定理，并由此推导出空间中各点的气体浓度函数。
四、模型建立与求解
4.1
问题一模型的建立、求解及应用
1）模型建立
可将填埋气从填埋坑中向外扩散的过程看为单源气体扩散模型，设填埋气从扩散源开始扩散时刻为t=0，扩散点选为坐标原点，时刻t无穷空间中任意一点D（x，y，z）的气体浓度记为C（x，y，z，t）。
由于气体传播服从扩散定律，单位时间通过单位法向面积的流量
上式即为我们所需要求得的填埋气浓度随时间和空间变化的函数。由函数可以看出填埋气浓度随时间增加而减少，随扩散距离的增加而减少。
2）模型求解
本文通过Matlab软件的编程，将以上函数可视化为（如上图）。图1单污染源填埋气的三维扩散在坐标图，其中纵坐标代表浓度，x1、x2均代表平面坐标。
3）模型的實际应用
假设某处垃圾填埋场某一时刻的风向为西南，风速为35km/h，衰减系数为0.00001，有效高度为40 m，且填埋场臭气以H2S为主，H2S初始质量浓度为各监测点的最高值，利用Matlab模拟可得到H2S扩散模拟图。以某一监测点为例，由模型结果统计出距离监测点的各个距离段的H2S平均减少量，结果可知，H2S的衰减速度随着与监测站点之间距离的增加先变快后变慢，符合该模型的可视化结果图。