基于高斯模型與模糊評價的氣體污染風險賠償

李洪奇 李妍 張闞

【摘要】本文以高斯模型與模糊數學評價為基礎，并針對某一發電廠所得數據進行了污染氣體濃度預測和評價，對該地區居民提出合理的賠償方案，實證分析表明運用經典的高斯模型預測的污染氣體濃度比較準確，賠償方案也比較合理.

【關鍵詞】氣體濃度預測;高斯擴散模型;模糊評價;風險賠償

【基金項目】遼寧省大學生創新創業訓練計劃

一、引 言

當今世界，隨著經濟的迅速發展，帶來了另一個難題—大氣污染.大氣污染物給人類健康帶來了危害，同時也污染著居住環境.其中以垃圾焚燒所帶來的污染物排放造成的影響日益突出，為此建立一種動態環境檢測體系尤為重要，這就需要通過監測得到相關數據，進而采取相應措施預防避免更大的經濟損失，設計合理的周圍居民風險承擔經濟補償方案使居民得到公平的待遇.國內許多學者針對氣體擴散后的濃度預測以及評價給出了很多方法.方成賢2009[2]依據環境補償機制的原則，以及對環境污染因子的分析，結合國內外環境補償案例，提出了直接補償和間接補償措施相結合的補償機制.黃圣杰2011[4]以高斯大氣擴散模式對幾種污染物濃度進行了估算，并且借助模糊數學實現了對城市大氣污染物濃度的監測與污染程度的劃分等等，但是難以給出一個合理的污染后的賠償機制.

本文以經典的高斯模型與模糊數學評價模型為基礎，在已有的研究成果基礎上，對大氣主要污染物對環境的影響進行風險評估，并結合公平原則設計出合理的居民賠償方案.并以某發電廠周圍污染物數據為例，選取三種大氣污染物SO2，NOx、顆粒物進行了濃度預測以及相應的風險賠償，得到了理想的效果.

二、風險賠償的實現

1.賠償模型

根據所查資料和文獻所知，居民補償模型時應從兩個方面考慮，一個是直接賠償即主要以現金方式的賠償，另一個是間接性的賠償，譬如改善當地公共設施等.在此本文僅對直接賠償做討論，并假設居民所獲賠償金額等于其總治理成本，這樣假設具有一定科學依據.

2.對直接賠償的討論

通過查閱得知環境污染損失核算主要有基于損害和成本兩種方法.而且在SEEA 框架中，基于成本的核算方法，一般采用治理成本法（也稱維護成本法），即計算為避免環境污染所支付的成本，衡量減少污染達到給定標準所需的費用.因此下面進行基于成本的核算方法討論.

設定計算公式如下：V=∑Vi=∑Pi×Qi.其中V是為總治理成本，Vi分別代表大氣污染中第i種污染物的治理成本，Pi 和Qi分別代表大氣污染中第i種污染物的單位治理成本和排放實物量.根據《排污費征收標準管理辦法》可以得知：廢氣排污費征收額=0.6元×前3項污染物的污染當量數之和.某種污染物的污染當量數=該污染物的排放量（千克）/該污染物的污染當量值（千克）.

3.對每個居民每天的賠償討論

因為發電廠周圍的污染物擴散濃度可以由監測模型得到，所以不同地域的居民所在地受污染程度也不同，因此在進行賠償時也要應該不同，按照公平且受污染影響越大，賠償越多的原則，并結合根據監測模型得到濃度得到受污染的等級給出下述公式（后附數據見表 1）：

Mi（x，y，0）=Vi1ni1若此居民該地濃度為一級標準，

Vi2ni2若此居民該地濃度為二級標準，

Vi3ni3若此居民該地濃度為三級標準.

其中Vij代表第i種污染物j等級下的賠償額，nij代表處于第i種污染物j等級下的居民數，Mi（x，y，0）代表坐標為（x，y，0）下該居民一天獲得的第i種污染物的賠償.由此可知居民的一天的總補償額度：M天（x，y，0）=∑Mi.因為上述是一天的賠償，故一個月只要把每天所得賠償加起來，即得到一個月的賠償.

三、實例數據驗證

原始數據現整理成表格如下：

為使計算更有意義和簡便，計算最壞情況下的濃度和賠償.故討論所給該月份數據這一個月最壞情況下濃度預測及評價賠償，并進一步實現對發電廠一年的濃度預測以及評價賠償.在此最大風速定為：8.3 m/s，即確定了大氣穩定度是C，相應的大氣擴散參數也一一確定.

在環境均勻中取40點坐標，以發電廠為中心，8個風向等距取5個點來計算其三種污染物的濃度值以及環境評價.計算濃度時要對應好該風向下的坐標.

由此，可以得出在點（300，0，0）處8種不同風向的氣體擴散濃度以及環境污染級別.由于可求出三月份各風向的頻率，可以得出這個月處于該風向的天數有多少，從而可以得到所有居民這一個月內的三種污染物的預測濃度和對應的污染等級指標，即確定賠償模型中三種污染物濃度處于三個標準下的居民個數nij.最終獲得三月份假設40點居民獲得的總賠償，整理成表格如下（部分）：

四、結 語

從圖上我們可以清晰地看到發電廠附近1000 m內的污染物濃度的大小，地面最大濃度在距離發電廠400 m～500 m，以及污染物濃度擴散的趨勢是以發電廠為中心向四周擴散，濃度隨區域的擴大而逐漸減少，最后接近于0.由以上選取的坐標范圍及圖像我們可以看出，污染氣體擴散后不同地點的污染氣體濃度是不同的，且環境等級也不同.綜上提出相應的賠償方案以及相應措施：

（1） 由污染企業與政府共同出資，采用直接補償與間接補償相結合，垃圾焚燒項目主要根據環境防護距離和影響距離來劃定補償范圍，環境防護距離一般定為300 m，影響距離定為800 m.

（2）本文均勻地在污染廠周圍給出了40個居民地理坐標進行補償計算，得到具體補償金額，結合公平原則，具有一定的實際意義;而間接補償，根據所查資料以及文獻，則需要政府與發電廠共同協商.例如：垃圾處理副產品回饋;公共設施共享;發包工程，采購，用工優先;實行部分稅收減免;經營收入下降的補償以及其他間接補償方式（包括免費體檢、扶貧、助學等）.

【參考文獻】

[1]沈繼紅.數學建模[M].清華大學出版社，2006.

[2]方成賢，董興玲.垃圾焚燒廠的環境補償機制探討[J].環境工程，2009，27（3）：603-606.

[3]寧平.復雜地形下氣體擴散數值模擬[M].冶金出版社，2010.

[4]黃金杰，楊桂花.基于高斯的大氣污染評價模型[J].計算機仿真，2011，28（2）：101-104.