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TA的每日心情 | 开心 2021-8-11 17:59 |
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签到天数: 17 天 [LV.4]偶尔看看III 网络挑战赛参赛者 网络挑战赛参赛者 - 自我介绍
- 本人女,毕业于内蒙古科技大学,担任文职专业,毕业专业英语。
 群组: 2018美赛大象算法课程 群组: 2018美赛护航培训课程 群组: 2019年 数学中国站长建 群组: 2019年数据分析师课程 群组: 2018年大象老师国赛优 |
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PM2.5 扩散预测模型及相关问题研究 上海理工大学 10252094队 , \% I- r" ^& I2 e* ~/ H
`" d9 j& ~' p) B- u& M; t# ]3 B3 w. U# I- c9 E, s& P
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1 [! }$ o; q0 F
评估及污染治理等相关问题进行了研究,取得了以下成果。+ i& N( h+ r4 X" i' [
问题一:
5 m2 \! R0 Q6 E) v% U `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、
[- U1 Y' f2 j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+ Z4 G+ W; C. f {1 n
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
+ V6 V) L, U$ L4 G! ]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+ k" o8 u8 I6 K+ P, j
相关。最终给出 PM2.5 与其他 5 个物质 IAQI 值的拟合函数为: " a9 K4 G, W$ l& J
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! Z$ ^) n5 `, Y2 ?
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、
: b5 _8 h' y2 @$ L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& ]. H3 U8 j# N. [
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:4 G( d1 L. V5 j. c
LnY = 2.3975Ln𝑋6 − 14.903𝐿𝑛𝑋7 + 19.4621Ln𝑋8 − 44.323𝐿𝑛𝑋9 − 21.929𝐿𝑛𝑋10 −3 n0 s% s1 T" p: t: j
45.905𝐿𝑛𝑋11 − 85.1032
; ?) h3 y6 W' W+ r$ t: F问题二:; {% q3 M% r7 _' ?3 S4 j! Z7 V
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
. Z B# E7 @/ ?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
# ]# W; T% ?, `沉积及湿度的影响,逐步改进高斯扩散模型,并引入时间 ,计算当点源持续污
8 e8 A2 ^3 H8 g7 V# k9 X染情况下,污染源上风和下风 公里处的浓度。6 }& S1 _( Q& q: `: R. q
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
& [ o* X7 k! k5 T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 -
, u6 B8 ^; x, S" ^! {9 R大,在横向距离增大到一定值以后,扩散浓度逐渐降低,直至为零;2)随着距
6 _7 B7 H' T( j2 }3 F& X9 ^污染源下风向距离的增大,扩散浓度的变化渐趋平缓,但污染扩散所能影响的$ I q7 D& i4 b. b
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
. Y& h8 Y* b6 x( F% d' c变大,扩散速度增加;4)源高的增大将导致污染物浓度最大值向下风向偏移,
+ A7 j8 M3 ]9 ^! T& c' i0 s4 [扩散与稀释速度加快,污染浓度最大值明显降低。" h8 D( l: k, w* e7 b8 L2 L
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0 v6 X$ N9 s6 Y$ F& Z
增至300mg/𝑚3并持续两小时情况下,结合三维图及平面图分析危险区及安全# z! c( H9 Y& p& _
区。0 }% |% l! {; T
4、结合小波理论及神经网络理论,提出小波神经网络的结构及算法,并通
2 v) }; ?0 L* U& M过 Matlab 实现了对 PM2.5 值的预测,预测拟合度较高。3 Q( I8 y# i) Z4 X" A
问题三:
6 `; r! }0 l, R- ~% G) `1、提出三种治理方案:长期治理、快速治理、全面治理。7 i3 x1 T( u. s& S+ E; `5 a
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:+ J C$ m) y6 e. u
年份 第一年 第二年 第三年 第四年 第五年
! D! r& ~; V A1 M x- Z" jPM2.5 值变化额 2.3 7.3 18.3 61.3 155.9
. _" V! k9 }; M' m, O: q: P7 l快速治理考虑治理成效,其每年的治理计划为:$ ?" V3 ]0 u4 Z) c4 H, \. ?
年份 第一年 第二年 第三年 第四年 第五年+ t {% ], j+ P x3 ?8 r$ Z0 T
PM2.5 值变化额 36.75 36.75 73.50 49.00 49.00
% R6 ~- Z9 |* c% N) ^& h全面治理根据第一问中得出的 PM2.5 与其他 5 个指标的关系,通过降低其他 5 5 Q5 S4 c% D5 e+ E8 v- x! H
个指标浓度达到对 PM2.5 的治理,其每年的治理计划为:
7 {. u$ o5 {8 @$ L名称
2 ? b1 O6 O4 Y9 g6 Y( h9 |; ^( g二氧; c4 W# v! ^ f- ^ M: X
化硫
% X+ D/ v; ]* I/ \" ~6 t二氧% q6 ?8 g6 @! [6 z2 f# ~
化氮0 o( n. t1 z4 c5 u Z3 [
可吸入颗
2 N/ `. H! b/ q( `粒物
, Z, X" C& A2 p+ l$ D一氧
) G: _+ a& g+ d6 C+ ?8 B# h化碳 + n) J' [: \" l* U! |. h
臭氧 PM2.5
) J& T+ F- U& ?/ |9 g! bPM2.5 的" D _/ I/ F* t
减少幅度
; q/ o" V5 _: D一年后终值 47.88 74.76 121.80 50.02 14.10 220.77 18%+ g; ?3 a% t% O, [5 w6 Q: `
二年后终值 38.76 60.52 98.60 39.04 13.20 172.44 36%0 d& ]/ {% u3 t C2 @) x
三年后终值 29.64 46.28 75.40 28.06 12.30 124.97 54%
& s, c+ n5 U, b; o u四年后终值 20.52 32.04 52.20 17.08 11.40 78.79 74%
4 q/ b) R8 q% N2 q |6 Z五年后终值 11.40 17.80 29.00 6.10 10.50 34.37 87%
! P. z# D$ l/ v2、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 # r5 d% e) F# y* f+ b, v/ T8 R
PM2.5 浓度减少的关系,建立最优化方程。
3 T0 A2 F$ a" H1 P
3 M3 U# `( z; w5 ~+ O3 c' Q4 z5 G. D1 L4 e' R
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zan
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