PM2.5 扩散预测模型及相关问题研究

madio

摘 要：
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
评估及污染治理等相关问题进行了研究，取得了以下成果。
, X0 K, @! F* x5 e5 a1 [' S问题一：
+ f7 P/ j, x5 w1、研究二氧化硫X1、二氧化氮X2、可吸入颗粒物PM10X3、一氧化碳X4、
. t/ s: g1 C# U6 y$ L7 u9 A/ q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
7 ^& S# [1 c, j9 B: q8 L* L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
8 ^6 N% k$ w& w" }( u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：
: @8 m- y# I9 d, b7 M0.2262 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
& Y: S/ y( J* D" \. r7 v; s8 R  T* ~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、
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：
5 q6 t/ E; O( C+ _LnY = 2.3975Ln𝑋6 − 14.903𝐿𝑛𝑋7 + 19.4621Ln𝑋8 − 44.323𝐿𝑛𝑋9 − 21.929𝐿𝑛𝑋10 −
. j( F/ Q3 [' P8 y0 e6 }45.905𝐿𝑛𝑋11 − 85.1032
- \0 c2 C' X9 w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
4 d$ s* K- a, C! [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
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
  [- n' A: u5 P% I! [; F染情况下，污染源上风和下风L公里处的浓度。
( O3 ^# z3 K. n8 W+ q) m/ K1 K2、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
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 -
! W7 h9 h5 S3 L" I8 S/ W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。
3、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 v9 Z* {& I. r4、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。
2 A5 Y" v0 E  y2 ^# O问题三：
1、提出三种治理 方案：长期、快速全面。
. |" L7 p. B2 e3 }# k3 ]5 c! X4 _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
第一年
第二年
第三年
; t- Y- q+ V% ]5 X第四年
6 `/ ], ]9 H  `& _. c第五年
PM2.5 PM2.5PM2.5PM2.5值变化额
! }: u( a5 K' j" e+ V" P2.32.32.3
7.37.37.3
& C( I! s% p+ W18.318.318.318.3
61.361.361.361.3
155.9155.9155.9155.9155.9
# _' ~$ Q; f: r4 R, m5 h: v快速 治理 考虑 治理 成效 ，其每年 的治理 计划 为：
0 W4 X! z' Y& V( L: I' x年份
. w7 P- v, ~, @7 G第一年
' F- J9 g* M( G第二年
" ?9 {  e0 l( B- Z第三年
第四年
第五年
PM2.5 PM2.5PM2.5PM2.5值变化 额
3 P. i( G) A6 m& T36.7536.7536.7536.7536.75
; \* V3 a: D4 Q2 Z( r36.7536.7536.7536.7536.75
  ^+ f6 s- k' h73.5073.5073.5073.5073.50
49.0049.0049.0049.0049.00
$ c0 W( J9 P" U% B( p/ q9 `) w+ z- I1 k# ]49.0049.0049.0049.0049.00
% e/ Z: {( n, ]% |) `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：
) [( E) w- U. l% X1 i( P4 Z名称
: D7 G; x3 ?5 N5 e3 y; f二氧
化硫
8 u3 b: d3 e; C- ]4 u二氧
化氮
可吸入颗 粒物
2 s! V1 i. }9 g& l! T% ?; {& M" {一氧化碳
' M6 D* p/ W/ K2 v  s臭氧
' F  T7 a4 N1 Y1 OPM2.5
5 i2 B4 w& f- U% ^+ C  V9 \, L: {PM2.5 的 减少幅度
: `! M( }: G0 g% |) b& T5 t# I( O一年后 终值
47.88
$ B/ @$ k# p3 l9 h1 U: N$ C3 y74.76
, L$ C& n2 b  [/ Q# R7 l7 ]" \  z121.80
50.02
14.10
220.77
18%
二年后终值
38.76
/ o8 f1 H4 k, L% h4 B+ V4 l60.52
98.60
) X6 B$ v+ b0 _6 `# V$ O39.04
13.20
: [: o6 ^$ {5 l0 g! W" V172.44
0 D3 X7 Z) O5 e* W36%
三年后终值
29.64
46.28
75.40
& y& d( E. P8 Y5 A  o* [6 l28.06
3 f: ^; O; y/ ^' l12.30
124.97
2 c( m& E) O* A& D1 p54%
) X7 h2 F- \! q: l% H四年后终值
20.52
1 w' r3 R3 m$ e6 n6 a32.04
52.20
17.08
11.40
78.79
74%
五年后终值
11.40
17.80
29.00
6.10
10.50
' U6 U& E* e6 r$ `34.37
& \2 Q1 N: t7 i0 b87%
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
* X- p. @  T* {& U/ d

鹏程万里2014

这个也下来看看

此号被盗

这篇可以参考下

wjgvflg

可作为培训模拟题

望者！

的DDD

更多云

楼主好人~  我找了 好久了~

奥霸马2014

顶一个。。。。。。。。。。来自: Android客户端

模天大楼

还不错诶O(∩_∩)O~

sytuljs

感谢楼主分享！！！！

anjofan910

感谢分享！！