PM2.5 扩散预测模型及相关问题研究

madio

摘 要：
& _' V3 M, i- u本文以武汉为例，就PM2.5 污染物的影响因素、扩散与衰减规律、预测与
, Y8 N* m9 t" C7 X! t评估及污染治理等相关问题进行了研究，取得了以下成果。
问题一：
1、研究二氧化硫X1、二氧化氮X2、可吸入颗粒物PM10X3、一氧化碳X4、
9 T- ?; h/ x) Q9 b: h臭氧X5和细颗粒物PM2.5Y这6 个基本监测指标之间的相关性及独立性，并对影
$ V: C8 x! `/ g8 ?响PM2.5 的其它5 项分指标做出主成分分析及回归分析，得出二氧化硫、二氧
化氮 、可吸入颗粒物PM10、和一氧化碳与PM2.5 正相关，而臭氧与PM2.5 负
相关。最终给出PM2.5 与其他5 个物质IAQI 值的拟合函数为：
0.2262 0.2416LnX 0.3526LnX 0.3546LnX - 0.2154LnX 0.969 1 2 3 4 5 LnY  LnX    
2、探求其他影响PM2.5 的因素，分析得出，气象的变化对PM2.5 值得影响非常
剧烈，其中PM2.5 值与湿度X6、气压X8成正相关，与大型蒸发量X7、风速X9、
, L) c" }) }8 I气温X10、水汽压X11则负相关，并且在所有影响因素中，风速和水汽压对PM2.5
值的影响相对较大。最终给出PM2.5 与其他7 个大气因素之间的拟合函数：
) k4 V0 J) Q; u- w: p8 TLnY = 2.3975Ln𝑋6 − 14.903𝐿𝑛𝑋7 + 19.4621Ln𝑋8 − 44.323𝐿𝑛𝑋9 − 21.929𝐿𝑛𝑋10 −
45.905𝐿𝑛𝑋11 − 85.1032
  N+ x4 s+ j7 P* X& }- P! H1 @1 g问题二：
1、客观描述武汉地区PM2.5 的时空分布规律，以高斯扩散模型为基础，充
分考虑影响PM2.5 扩散的因素，分析地面与建筑物边界反射、干沉积、雨洗湿
; z9 m  l! J+ M沉积及湿度的影响，逐步改进高斯扩散模型，并引入时间t ，计算当点源持续污
染情况下，污染源上风和下风L公里处的浓度。
' j: `1 J$ I8 `. a' _) ~% T2、通过数值仿真，得到距污染源下风向距离一定条件下污染扩散浓度的分
& E+ [3 g7 g9 y: h# D* P% c布规律：1）在恒定条件下，PM2.5 扩散浓度呈正态分布，扩散浓度逐渐达到最
- 3 -
大，在横向距离增到一定值以后扩散浓度逐渐降低直至为零； 大，在横向距离增到一定值以后扩散浓度逐渐降低直至为零； 大，在横向距离增到一定值以后扩散浓度逐渐降低直至为零； 大，在横向距离增到一定值以后扩散浓度逐渐降低直至为零； 大，在横向距离增到一定值以后扩散浓度逐渐降低直至为零； 大，在横向距离增到一定值以后扩散浓度逐渐降低直至为零； 大，在横向距离增到一定值以后扩散浓度逐渐降低直至为零； 大，在横向距离增到一定值以后扩散浓度逐渐降低直至为零； 大，在横向距离增到一定值以后扩散浓度逐渐降低直至为零； 大，在横向距离增到一定值以后扩散浓度逐渐降低直至为零； 大，在横向距离增到一定值以后扩散浓度逐渐降低直至为零； 大，在横向距离增到一定值以后扩散浓度逐渐降低直至为零； 大，在横向距离增到一定值以后扩散浓度逐渐降低直至为零； 大，在横向距离增到一定值以后扩散浓度逐渐降低直至为零； 大，在横向距离增到一定值以后扩散浓度逐渐降低直至为零； 大，在横向距离增到一定值以后扩散浓度逐渐降低直至为零； 2）随着距 ）随着距 ）随着距 污染源下风向距离的 增大，扩散浓度变化渐趋平缓但所能影响污染源下风向距离的 增大，扩散浓度变化渐趋平缓但所能影响范围有所增加； 3）随着风速逐渐增大， PM2.5 浓度最大值变小，下降速率逐渐 浓度最大值变小，下降速率逐渐 浓度最大值变小，下降速率逐渐 浓度最大值变小，下降速率逐渐 浓度最大值变小，下降速率逐渐 浓度最大值变小，下降速率逐渐 浓度最大值变小，下降速率逐渐 浓度最大值变小，下降速率逐渐 变大，扩散速度增加； 4）源高的增大将导致污染物浓度最值向下风偏移， ）源高的增大将导致污染物浓度最值向下风偏移， 扩散与稀释速度加快，污染浓最大值明显降低。
' e& C1 o* E. g, J+ p) M3、预估突发情形下 PM2.5 的扩散距离及安全区域，以武汉为例浓度值突 的扩散距离及安全区域，以武汉为例浓度值突 的扩散距离及安全区域，以武汉为例浓度值突 增至 300mg/𝑚3并持续两小时情况下，结合三维图及平面分析危险区安全 并持续两小时情况下，结合三维图及平面分析危险区安全 并持续两小时情况下，结合三维图及平面分析危险区安全 并持续两小时情况下，结合三维图及平面分析危险区安全 并持续两小时情况下，结合三维图及平面分析危险区安全 并持续两小时情况下，结合三维图及平面分析危险区安全 并持续两小时情况下，结合三维图及平面分析危险区安全 并持续两小时情况下，结合三维图及平面分析危险区安全 并持续两小时情况下，结合三维图及平面分析危险区安全 并持续两小时情况下，结合三维图及平面分析危险区安全 并持续两小时情况下，结合三维图及平面分析危险区安全 并持续两小时情况下，结合三维图及平面分析危险区安全 并持续两小时情况下，结合三维图及平面分析危险区安全 并持续两小时情况下，结合三维图及平面分析危险区安全 并持续两小时情况下，结合三维图及平面分析危险区安全 并持续两小时情况下，结合三维图及平面分析危险区安全 区。
4、结合小波理论及神经网络，提出的构算法并通 结合小波理论及神经网络，提出的构算法并通 结合小波理论及神经网络，提出的构算法并通 过 Matlab 实现了对 PM2.5 值的预测，拟合度较高。
( a8 h9 W, w. A8 {! S# p问题三：
6 Q9 }8 D+ r: O/ g7 I: W1、提出三种治理 方案：长期、快速全面。
8 F; [# |! s) a, F: X& o# J4 j长期 治理 方案 着眼于 经济 的可持续 发展 ，其每年 完成 计划 为：
年份
4 h* ^  Z5 V' a7 d, E第一年
, _  O8 [, t: y; I# h第二年
  C7 u7 X8 W* `/ H+ F. \第三年
/ |: {" M& T( }0 M; z6 H; @4 W$ Y第四年
* J" k- z* G* t) U7 d% w第五年
& e0 k( @+ j; f* B1 s# K7 wPM2.5 PM2.5PM2.5PM2.5值变化额
2.32.32.3
7.37.37.3
0 r9 W5 L" r3 ]" E' ]18.318.318.318.3
6 l: z/ l3 ]* _61.361.361.361.3
' _8 k4 }+ o5 W7 @: Z7 k# F155.9155.9155.9155.9155.9
快速 治理 考虑 治理 成效 ，其每年 的治理 计划 为：
年份
) p0 Q: F0 J% s; a* d5 a第一年
第二年
第三年
7 Q! y8 r% {0 `& Y第四年
第五年
" c) Z9 H! I" i  g& NPM2.5 PM2.5PM2.5PM2.5值变化 额
36.7536.7536.7536.7536.75
36.7536.7536.7536.7536.75
7 {4 C9 d! o" Q- y, m$ E73.5073.5073.5073.5073.50
$ a" r. L1 ]7 y! p# I: d- E49.0049.0049.0049.0049.00
3 _5 X9 ]' H: |  Q( }+ K5 q! i1 W/ F49.0049.0049.0049.0049.00
" E3 }1 D; `4 H7 u1 b. i全面 治理 根据 第一问 中得出 的 PM 2.5 与其他 5个指标 的关系 ，通过 降低 其他 5个指标 浓度 达到 对 PM 2.5 的治理 ，其每年 的治理 计划 为：
  ?+ G3 q' s6 z名称
, }9 b+ e9 j: V0 a! k% I8 E; P0 B7 F二氧
化硫
二氧
化氮
可吸入颗 粒物
一氧化碳
臭氧
5 |1 k7 o. F2 E) \( K, X7 rPM2.5
" F; d) s% n" Y% s4 Z* a0 r# FPM2.5 的 减少幅度
一年后 终值
% Z( U, A% {+ X9 L7 ^1 e7 E: [47.88
# b7 R3 @1 u- A) I: ~5 t) w74.76
( h/ \8 T( u9 K1 N: w7 G' G121.80
50.02
% P* J6 J5 L9 ?$ t$ e' x4 O14.10
220.77
" b& F. F: Z& l: n% w18%
二年后终值
38.76
. K' Z( r# ~7 v: o0 _+ j- B60.52
98.60
39.04
8 \2 K% B; B2 B, E13.20
5 Y1 s8 y  q! U' f, b9 I) r$ U172.44
36%
三年后终值
29.64
! H5 v+ m% a  G46.28
" \* ]" R; P% @8 L75.40
28.06
12.30
124.97
9 e- [$ O/ o" ]/ H" z8 i54%
; A- Q1 [: t/ H, T4 I+ t四年后终值
, T5 W9 O. ~$ M) l' o20.52
+ H) h" Q7 P: Z32.04
+ M# ?( \: q* F" F% ^) r52.20
17.08
, ?$ {$ E- j+ x11.40
78.79
, K& i5 l7 Y3 P% G0 C74%
$ Q4 ^! g& }( w; @6 K五年后终值
11.40
17.80
29.00
  r3 i+ s8 h. k. \0 |6.10
10.50
) c2 ]! p1 t& Z9 d/ j34.37
8 D/ J" }9 A+ T( A) D- B87%
5 s3 a; ^- d9 O: j" k5 \  ]2、以全面治理计划 作为 治污 方案 ，根据 本文 提供 的综合 治理 与专项 治理 费用 与 PM2.5 浓度 减少 的关系 ，建立 最优化方程 。
关键词：主成分析，多元回归改进高斯模型小波神经网络最优化 关键词：主成分析，多元回归改进高斯模型小波神经网络最优化
4 ]5 g; \4 ]4 @8 Y; q# o
3 Z6 y6 L/ G" h8 c" \7 J7 E

鹏程万里2014

这个也下来看看

此号被盗

这篇可以参考下
, k' J% A( p4 L

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奥霸马2014

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模天大楼

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anjofan910

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