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数学建模

发布时间:2019-07-26 12:22 来源:未知 编辑:admin

  “垃圾围城”是世界性难题,在今天的中国显得尤为突出。2012年全国城市生活垃圾清运量达到1.71亿吨,比2010年增长了1300万吨。数据显示,目前全国三分之二以上的城市面临“垃圾围城”问题,垃圾堆放累计侵占土地75万亩。因此,垃圾焚烧正逐步成为中国垃圾处理的主要手段之一。城市垃圾经过分类处理,剔除可回收垃圾和有害垃圾后将剩余垃圾在焚烧炉中焚烧处理,既可避免垃圾填埋侵占大量的土地,又可利用垃圾焚烧产生的能量进行发电等获得可观的经济效益。然而,由于政府监管不力、投资者目光短浅等多方面的原因,致使前些年各地建设的垃圾焚烧电厂在运营中出现了环境污染问题,给垃圾焚烧技术在我国的推广造成了很大阻力,许多城市的新建垃圾焚烧厂选址都出现因居民反对而难以落地的局面。

  事实上垃圾焚烧厂对环境的污染风险与建设投资规模、运行监管力度有直接关系。小型垃圾焚烧厂由于没有规模效应,在污染治理方面的投入也会受到影响,致使其污染物排放比较严重,难以达到国家新的排放标准,对环境的危害较大。尤其是目前建厂选址尤为困难,所以国内各大城市目前均倾向于采用新型大型焚烧炉的焚烧厂取代分散的小型焚烧炉的举措。然而大型焚烧厂又存在需要考虑垃圾运输成本与道路建设成本等问题,因此对于不同城市来说,究竟该把大型焚烧厂的建设规模控制在什么水平,这是一个值得研究的课题。在垃圾焚烧厂运行监管方面,目前主要是在垃圾焚烧厂内进行测量监控,缺少从周边环境视角出发的外围动态监控,因而难以形成为民众所信服的全方位垃圾焚烧厂环境监控体系。

  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(设置三台可处理垃圾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给出了一台可处理垃圾350吨/天的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。

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  一般来说学习数学建模,常用的软件有四种,分别是:matlab、lingo、Mathematica和SAS下面简单介绍一下这四种。

  MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)之意。除具备卓越的数值计算能力外,它还提供了专业水平的符号计算,文字处

  MATLAB的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学,工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等

  当前流行的MATLAB 5.3/Simulink 3.0包括拥有数百个内部函数的主包和三十几种工具包(Toolbox).工具包又可以分为功能性工具

  包和学科工具包.功能工具包用来扩充MATLAB的符号计算,可视化建模仿真,文字处理及实时控制等功能.学科工具包是专业性比较强

  开放性使MATLAB广受用户欢迎.除内部函数外,所有MATLAB主包文件和各种工具包都是可读可修改的文件,用户通过对源程序的修改

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  LINGO不能直接求解目标规划问题,但用序贯式算法可分解成一个个LINDO和LINGO能解决的规划问题。

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  SAS系统全称为Statistics Analysis System,最早由北卡罗来纳大学的两位生物统计学研究生编制,并于1976年成立了SAS软件研究所,正式推出了SAS软件。SAS是用于决策支持的大型集成信息系统,但该软件系统最早的功能限于统计分析,至今,统计分析功能也仍是它的重要组成部分和核心功能。SAS现在的版本为9.0版,大小约为1G。经过多年的发展,SAS已被全世界120多个国家和地区的近三万家机构所采用,直接用户则超过三百万人,遍及金融、医药卫生、生产、运输、通讯、政府和教育科研等领域。在英美等国,能熟练使用SAS进行统计分析是许多公司和科研机构选材的条件之一。在数据处理和统计分析领域,SAS系统被誉为国际上的标准软件系统,并在96~97年度被评选为建立数据库的首选产品。堪称统计软件界的巨无霸。在此仅举一例如下:在以苛刻严格著称于世的美国FDA新药审批程序中,新药试验结果的统计分析规定只能用SAS进行,其他软件的计算结果一律无效!哪怕只是简单的均数和标准差也不行!由此可见SAS的权威地位。

  SAS系统是一个组合软件系统,它由多个功能模块组合而成,其基本部分是BASE SAS模块。BASE SAS模块是SAS系统的核心,承担着主要的数据管理任务,并管理用户使用环境,进行用户语言的处理,调用其他SAS模块和产品。也就是说,SAS系统的运行,首先必须启动BASE SAS模块,它除了本身所具有数据管理、程序设计及描述统计计算功能以外,还是SAS系统的中央调度室。它除可单独存在外,也可与其他产品或模块共同构成一个完整的系统。各模块的安装及更新都可通过其安装程序非常方便地进行。SAS系统具有灵活的功能扩展接口和强大的功能模块,在BASE SAS的基础上,还可以增加如下不同的模块而增加不同的功能:SAS/STAT(统计分析模块)、SAS/GRAPH(绘图模块)、SAS/QC(质量控制模块)、SAS/ETS(经济计量学和时间序列分析模块)、SAS/OR(运筹学模块)、SAS/IML(交互式矩阵程序设计语言模块)、SAS/FSP(快速数据处理的交互式菜单系统模块)、SAS/AF(交互式全屏幕软件应用系统模块)等等。SAS有一个智能型绘图系统,不仅能绘各种统计图,还能绘出地图。SAS提供多个统计过程,每个过程均含有极丰富的任选项。用户还可以通过对数据集的一连串加工,实现更为复杂的统计分析。此外,SAS还提供了各类概率分析函数、分位数函数、样本统计函数和随机数生成函数,使用户能方便地实现特殊统计要求。

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