PM2.5 扩散预测模型及相关问题研究

madio

摘 要：
. d( P# P! H/ E) z# f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。
' K6 C/ w  c) q. O- T) Q问题一：
& L5 I6 D  W/ _; ~( Q$ H1、研究二氧化硫X1、二氧化氮X2、可吸入颗粒物PM10X3、一氧化碳X4、
( }' {( x, r) E& E  \, P7 U* T/ w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
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
. E7 ^& {2 {+ Y: _- Q( m相关。最终给出PM2.5 与其他5 个物质IAQI 值的拟合函数为：
: h& b$ A, I$ R) L0.2262 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、
$ ]7 n7 I9 f. D# G5 u. v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：
LnY = 2.3975Ln𝑋6 − 14.903𝐿𝑛𝑋7 + 19.4621Ln𝑋8 − 44.323𝐿𝑛𝑋9 − 21.929𝐿𝑛𝑋10 −
45.905𝐿𝑛𝑋11 − 85.1032
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
1 i7 v3 T# B  P' z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
染情况下，污染源上风和下风L公里处的浓度。
, y" B# d4 t( [: ?2、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
4 a; o& b4 h* Y/ {3 j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 -
% I9 `, L7 D: V- C- Y0 h# S/ Q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。
& t6 X2 v# D4 ?& `! b5 j3、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。
" n6 I; L: t9 |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。
; |% T; ~0 E: p问题三：
# Y- F2 Q1 v# Z4 ~1 C' H- Y8 d1、提出三种治理 方案：长期、快速全面。
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
3 f6 d0 [, }8 O8 n: D& A4 N: w- S第一年
; q, s4 [6 P- H6 g4 g第二年
: r  P& g! _" z+ J1 k9 j# O6 B第三年
7 t6 ?( M, p5 j" s9 f5 ~" Q第四年
; s1 a: S  k# P" N* K3 w% H; [第五年
PM2.5 PM2.5PM2.5PM2.5值变化额
2.32.32.3
$ d* z  y+ g+ V6 ?% I/ f7.37.37.3
6 J  I$ t& G+ ?3 `' R$ b( U" @8 I& {18.318.318.318.3
61.361.361.361.3
155.9155.9155.9155.9155.9
6 @, E9 @+ X9 S6 f快速 治理 考虑 治理 成效 ，其每年 的治理 计划 为：
年份
第一年
第二年
第三年
' O) P' n# Z6 B7 Z2 _8 T第四年
2 T3 Y2 M& {  E- |2 X第五年
PM2.5 PM2.5PM2.5PM2.5值变化 额
36.7536.7536.7536.7536.75
4 n* c- U: U5 J5 D" q+ C; }- B36.7536.7536.7536.7536.75
73.5073.5073.5073.5073.50
$ q) Z. s: C+ R) S" T49.0049.0049.0049.0049.00
49.0049.0049.0049.0049.00
9 x8 ~  d5 A. F/ K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：
* g" @1 N5 g; V- T% U( d& O: y名称
二氧
化硫
二氧
化氮
可吸入颗 粒物
& G, u8 H% j: U0 K4 `# g一氧化碳
" r: a9 T4 a0 w; T臭氧
PM2.5
PM2.5 的 减少幅度
4 L* v/ p, n: Z. `# i一年后 终值
47.88
5 z2 H$ p+ h: w0 o9 L74.76
; ~$ c9 w9 }1 g121.80
50.02
$ W$ q5 G! }! E& J3 i' N14.10
220.77
18%
二年后终值
  G$ U8 v- o  F) E# [5 {38.76
60.52
$ ~0 Z# s* o6 g, m98.60
39.04
13.20
/ o0 n, d2 C; ~0 w6 P) Z7 B172.44
36%
三年后终值
29.64
$ v. R, h; N; s% f2 b1 J46.28
6 Y3 R* l* {% T* q9 g, J( h, K75.40
# K. S2 O$ O  R5 T/ _8 w28.06
0 ^$ T8 S6 _3 ]5 d1 M& L12.30
124.97
- ?, b& ~. x+ I54%
3 _. j3 Y: z- ^2 b4 Q四年后终值
20.52
32.04
% l: ^4 w* o% W. b" z6 ?52.20
; _3 [- ?3 t  N8 O3 K) k17.08
11.40
4 t/ H$ N5 I  T$ E' }78.79
74%
$ T" m4 S) Z' p/ ^五年后终值
1 O+ o- P# P* W11.40
17.80
29.00
1 Z+ n+ f+ c4 L0 C  w3 T& k5 p6.10
10.50
34.37
* Y; X% |% @( L9 ^8 k$ j6 ^- B87%
7 O! d. c( t$ ?/ ]1 z6 }% A2、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
$ Q  N+ k- ?2 @: @2 t

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！！