数学建模社区-数学中国
标题:
空气中PM2.5 问题的研究
[打印本页]
作者:
madio
时间:
2014-8-30 18:37
标题:
空气中PM2.5 问题的研究
摘 要:
! Q: S# L0 F2 j0 e5 i- b
PM2.5 是空气质量指数AQI 中的重要监测指标,是产生灰霾的主要因素,对人类
, L, R, I8 [8 z2 [ I
健康危害极大。由于PM2.5 进入公众视线的时间还很短,与它相关的统计数据比较缺
& W& U+ y3 y, @9 H" m
乏,从而限制了对其客观规律的了解。对此,本文着重进行了以下几个方面的工作:
5 Y$ J+ ?' C8 F' A; x" J0 A* o9 f
一、PM2.5 的相关因素分析。结合附件1 中的数据,利用Pearson 相关分析法计
% H% T, H' I# {& M1 B3 {* B% s
算AQI 中PM2.5、SO2、NO2、PM10、CO 以及O3 等6 个监测分指标的指标值及其污
0 x$ d" f; z0 U h$ H" m
染物含量相互间的相关系数,定量地分析了6 个指标之间相关性的强弱,发现PM2.5
9 x( N2 m1 i" w* c$ b
与SO2、NO2、PM10、CO 具有很强的正相关性,而与O3 呈较弱负相关。在此基础上,
! ]$ T! k& M+ X9 @+ A
建立了PM2.5(含量)与其它5 个分指标及其对应污染物(含量)的多元线性回归模
0 d3 |! V, y& h2 v+ ?
型,并利用附件中的数据对回归模型的合理性进行了验证。
& b- _+ s* J+ H% V" g' ^
二、PM2.5 的分布与演变及应急处理。利用附件2 中SO2、NO2、PM10、PM2.5
( l& H$ v; Q3 L1 N/ o7 B8 P
的2013 年数据建立了PM2.5 的3 元线性回归模型,利用回归方程拟合2010 年 ~ 2012
( A6 _1 @$ B$ P8 {; A! I' @2 f
年间缺失的PM2.5 数据,并以此绘制2010 年 ~ 2013 年间西安市13 个区域对应的
6 n# d7 ~( ]: E1 P. B( x) r
PM2.5 拟合值曲线,对不同区域和时间段的分布情况进行分析,发现PM2.5 具有季节
! l3 ~. J* l2 u# D' H0 R9 X( l
性、区域性的分布特点。同时,计算附件2 中各区域2010 年 ~ 2013 年间每个季节空
* Q6 I) P( K; R% e# G% t- s8 {
气质量指数的平均值,取其相应的污染等级对各区域做出了污染评估。
% N t% ~5 F# Z$ }1 R! A
在合理假设的前提下,根据扩散理论建立了简化的PM2.5 连续点源扩散模型,定
3 E% q5 b }. N2 C% Y, l
量地分析了PM2.5 与风力之间的相关性,并利用附件2 中的数据对PM2.5 与湿度之
) G- s5 G* a) i$ B5 w
间的相关性进行了定性分析;再提取附件2 中的两组数据分别建立其PM2.5 扩散模型,
5 t3 F+ r4 Q$ W1 E `
绘制其正下风向的扩散分布图,从而对PM2.5 扩散模型进行了定量与定性分析。
: F0 ~- M' {8 ~0 Q+ r4 o' a
当污染源的PM2.5 浓度值急剧升高时(作为新污染源),周边区域的PM2.5 浓度
2 m( e E/ a1 h; V, V
在短时间内不会发生突变,继而建立新污染源的短暂连续点源扩散模型,并提出了污
7 K* K" C t* [8 |
染扩散预测与评估方法:对污染源下风向x 处的区域,分析在t 时刻该处的PM2.5 浓
! w9 v- n/ f2 e
度是受新污染源影响还是受初始污染源影响,再利用相应的污染源扩散方程预测该处
4 a- j! C! L4 b/ m# c) q* s
- 2 -
2 O$ q4 O; F3 Z2 w
的PM2.5 浓度,并换算其对应的空气质量指数,继而做出污染评估。进一步,结合附
/ [# R/ j' C& O% {
件2 中的数据,利用该扩散模型进行预测评估,通过统计下风向不同区域的污染等级,
% x3 u4 n2 w! M) B( q+ E n
给出了重度污染和可能安全区域。
* ~" G, V! L, a$ n9 P: P9 u
为分析文中扩散模型的合理性,在附件2 中选用小寨、纺织城、兴庆小区、市人
! }, Z7 o* e: C( z
民体育场等4 个监测点数据进行比对分析:利用后三个监测点建立PM2.5 扩散模型,
; E( u' Y8 F7 x' U, T6 E
并对小寨的PM2.5 浓度值进行估计,将该值与真实测量值进行比较,继而分析扩散模
$ g9 ~" E( o6 @: e% A
型的合理性。同时,结合已有的研究成果,对PM2.5 的成因、演变等一般性规律进行
( K8 C0 p8 ?, x- e$ y6 P' \
了探索。
w2 |/ E- K0 a
三、空气质量的控制管理。在分析PM2.5 的污染成因后,总体上依据“先源头、
) t5 \6 R: N) F1 d
后时段”两次分配的思路,确定阶段治污目标并制定相应的治污方案。在分析附件1
# @1 }4 b3 E* [' ~
所在地区PM2.5 的主要来源类别及其贡献率的基础上,按照“源头治理,贡献率越大,
O7 k4 ]! W" j$ d. O* b- a
要求完成的治理指标越高”的基本原则,按比例分配给PM2.5 主要来源不同的治理指
" i2 q b D& x& u2 V: l* G
标。针对不同的PM2.5 来源,根据其治理措施的有效性、周期性等特点,分别设计每
9 Z2 Z% U" p" T$ \
年的治理指标,继而确定该区域5 年内的污染治理计划,并给出了每年的全年年终平
" F( a6 p0 c7 z" V
均治理指标。
6 R; k3 i7 n3 K2 C
采用综合治理、专项治理相结合制定治污方案的思路,将PM2.5 治理指标按比例
$ `# a+ C5 `* ]; l* T; ~# j6 H
P 分配给该两种治污方式来完成,继而得到每年投入经费与5 年投入总经费的数学表
4 E( r, [! a/ @$ c& y/ c5 n
达式;在完成预订治理目标的前提下,以总经费尽可能低、每年投入经费适度均衡为
\: G" k- w, u3 ^6 u
优化目标,建立优化模型对专项治理计划进行优化,给出了五年投入总经费和逐年经
+ z- `- S @5 ^+ c
费投入的预算,并对专项治理方案的合理性进行了说明。
, S# `4 n1 B* u0 Z n# S
最后,我们分析了本文工作的优缺点,并提出了改进方向。
. e, M8 [( p0 W7 V, T, n: r
关键词:PM2.5、空气质量指数、污染等级、相关分析、多元线性回归、连续点源
: p- P6 e. o# A' E
扩散模型、专项治理
( ?6 r/ }4 b) ^- ]; d" C" i! h
8 u+ ^2 }" P/ F: D3 `+ |
D题海军工程大学90038016队.pdf
2014-8-30 18:36 上传
点击文件名下载附件
下载积分: 体力 -2 点
1.84 MB, 下载次数: 477, 下载积分: 体力 -2 点
作者:
wangdandan
时间:
2014-8-31 23:36
太好了,很值得学习
作者:
模天大楼
时间:
2014-9-3 01:10
来淘宝啦O(∩_∩)O~
作者:
king.w
时间:
2017-8-20 19:36
空气污染问题分析,希望有大的帮助!
6 _/ ?, j' i7 m% e+ x2 a2 A+ b5 @
作者:
king.w
时间:
2017-8-20 19:41
空气污染问题分析,希望有大的帮助!
5 @. }2 q: H1 ]7 r' n# |% L
作者:
king.w
时间:
2017-8-20 19:41
空气污染问题分析,希望有大的帮助!
) T! ^; h M7 @: |1 }
欢迎光临 数学建模社区-数学中国 (http://www.madio.net/)
Powered by Discuz! X2.5