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摘 要:% y# b, b4 h0 N* z, G% h) Z
PM2.5 扩散问题,首先使用相关分析探讨了 d6 f2 {$ ]" Q/ ^7 Q; k v* f$ R
PM10,O3 的相关性,并建立了回归方程;然后通过
1 _5 n+ |- g4 z# [3 p2 V$ ?# rPM2.5 的浓度变化,定量与定性分析了西安- O) h1 m" |$ |% y! K1 U
,拟合了持续高浓度PM2.5) z5 y m/ r e4 r
,得到了重度污染和可能安全的区域;最后通过& ^" X/ p$ x6 `1 T" a
。同时对模型的( h4 @1 R( @2 e* u) [7 v' g+ p( G
。; _3 v& J) f+ s' I
SO2,NO2,CO,PM10,O3 的相关性和关系% m( @& P' F' D4 L0 z6 L& y
PM2.5 与PM10,CO,SO2,NO2 呈正相关7 @& Q$ j k q X! J
,同时通过相关资料,发现了PM2.5! e) u/ m$ d. t8 I
PM2.5 与其他污染物的关系
- w- b" {" V! E4 ]9 \2 2 PM SO NO PM CO y x x x x
2 a: t7 A3 F/ e( X' H8 K。对于第一个子问题,6 | I I4 O$ G4 ?
13 个分区的PM2.5 空间分布图,得到PM2.5
4 ?& p1 c/ }( V,1 月和2 月份是浓度的高
2 g3 ~4 g3 R; F+ m" y,而且,高压开关厂和广运9 [- u' A& E( U: I
,小寨、高新西区和曲江文化集团是PM2.5+ ~& C9 b6 j. G- ?
,结果发现,西安市的东南部的空气质量
8 K# D. K- M9 q' M. w. Z纺织厂、曲江文化集团、兴庆小区,这些都是生活! ~* x V' V; ^4 f k
;而广运潭和高压开关厂是城市的两大污染中1 M; e0 b' M; T3 h: g
,这应该是未来治理的重点3 F, A4 C2 z) b- g. Z
、气温、压强的自然条件下,建立一维的反
& Q! W% R3 d0 O) N+ }PM2.5 扩散规律。得到PM2.5 的发生与演变规* h! C. x7 e% [8 k" S
扩散的+ G5 T6 F! S- a* h' q: W6 T
。首
" g9 R4 e# \1 ~4 S6 F& J6 O,且相2 `( z' r6 {" |
还会9 w/ w. q" W8 r; J9 w3 J) g( c% U
,
* `% k0 V! A8 n/ S: @, m5 y4 M首先,5 R# V# h8 X( i( n B9 g
的时
' J# l8 c- {3 w1 R+ O浓
0 `3 ]2 l' Y7 f" n. D。" s8 s) Y) ~$ u* ?; ]! }
- 2 -
6 J' I8 I R' t& \律是:在污染源中心的浓度并不是最高,而是在大约300 米处PM2.5 的浓度才6 P; a) {2 \$ K# y
达到最大值,随后开始衰减。通过该模型,可以对西安市的高压开关厂附近地区
# B8 |0 M0 d% r! A4 s9 u! R* v2 N& n+ W的空气质量进行定量与定性分析,结果表明,在下风向方向,距离高压开关厂中
) ?- f3 E: m1 b+ J) M3 M K心272 米处浓度达到峰值,在该厂1 公里之内PM2.5 的浓度很高,空气质量指/ L1 R8 Y2 `, k( J2 H, y1 a
数类别属于重度污染;在该厂约1 公里到2 公里的地带,空气质量指数类别属于
+ Q# E1 v1 q3 C" n M; E9 A中度污染;在该厂约2 公里到3 公里的地带,空气质量指数类别属于轻度污染;
; {& W e I" M% b' g$ P在该厂约3 公里到6 公里的地带,空气质量指数类别属于良;在6 公里以外的地
& ^7 v8 ^8 B& f: e- @域,空气质量指数类别为优。
+ _; ~( c/ o- @对于第三个子问题,在考虑污染源海拔的情况下,使用高斯烟羽模型,分析- f" ^* s# [! m- \
PM2.5 持续高浓度情况下的扩散规律,并对污染扩散进行预测。在2013 年2 月& W( Y9 s* P* |
10 日,市人民体育场PM2.5 的浓度最高,模型的仿真结果表明,在PM2.5 的浓1 Y5 Y2 r$ @( z8 F' c) K8 u
度值升高两倍后,西安市中心区几乎都处在重度污染(包括严重污染)的区域,这
; O8 \* C* o. |" C时段几乎没有安全区域。两天后,PM2.5 的浓度得到降低,重度污染(包括严重4 X! R8 i t7 x# X; v
污染)的区域仅包括市体育场附近的街区,西安市的周边县城已处于安全区域。
' f5 q! K# F2 t8 a五天后,市中心的重度污染区域已经消失,西安市的部分郊区及其外围地带也属
0 D4 _2 ^* U9 ]9 ~$ \ |) C于安全地带。' N$ ]* \4 x: ?/ Z3 \
对于第四个子问题,通过与现实情况进行比对检验模型的合理性,上述两个
( Y$ |4 g# E/ t1 ]/ C模型的预测结果和实际较为吻合,说明模型是合理的。根据以上两个模型的仿真3 d% G" C$ F5 H
结果,可以得知PM2.5 的一般性规律为:在下风向方向,PM2.5 的浓度下降得
- C2 H( v# v2 a0 ~5 Q2 @0 E0 n+ q较快,在无持续风向的情况下呈辐射状扩散,若出现持续高浓度的污染物,周边; C, ~# m1 ?4 \
地区一般5 天左右可以将污染物的浓度降至无危害水平。
7 B4 y ~8 ], D- A7 C$ Y- ?- {问题三探讨PM2.5 的治理方案。子问题一提出了三个使PM2.5 浓度从280: d% j4 ^) e9 C1 S4 i+ i
m g / m3降到35m g / m3的治理计划:逐步提升空气质量指数级别法,总投入经费7 p1 Z* d. ~8 e. t0 C; k# r* N) j
最优化法,等差下降PM2.5 浓度最优化法,并分析这三种方法的优劣性。在子
" {* f* S8 v9 p9 ?2 w0 B" B- K问题二中,在考虑经费的约束下,建立优化模型。结果表明,总投入经费最优化
! n0 ^- [+ M& s/ a, w8 L/ s( y法所需经费最少,该方案是:每年使PM2.5的浓度平均下降49m g / m3,五年需
4 [, M5 D. |8 d4 d3 V" C+ w% A, C要投入总经费为3.0503 亿元,每年投入经费约6 千万元。最后给相关部门提出
2 n9 e$ d/ G/ @- P* J B" b; I了一份治理空气污染的建议。
8 C8 T- T1 }. @3 W' v6 c0 t关键词 空气污染 PM2.5 相关分析 反应扩散方程 高斯烟羽模型 优化模型) S! p4 W% g: R$ I
H' ]: w- ~8 [7 ^/ d$ w
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