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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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空气中 PM2.5 问题的研究1 7 N* J ~# Q9 k$ Q
2 f1 B: t& ]# ?' P' `9 c
/ z! Z( ~( l- |本文主要研究空气污染中的
+ B0 |( C0 Q6 ?; a8 H* i/ PPM2.5 与 SO2,NO2,CO,PM10' I- l$ I. j2 k
建立一维的反应扩散方程,预测了2 N8 }2 m; o a! f- j W. Z" [, }0 G
市的空气污染状况;接着建立高斯烟羽模型, e9 d* E( f0 L
情形,预测了污染物扩散的范围+ x8 p7 B# e( o1 o+ z6 }2 x8 A# Z
建立了规划模型,得到了经费较为合理而又有效的空气治理方案
% E7 b$ O0 D1 g; \4 a9 R检验,结果得到模型是合理的
4 V% n- i" t# a! Y) U. n问题一主要探讨 PM2.5 与
# W9 N9 f0 M0 ~6 J+ [' o先使用相关分析,结果表明,
: w. n& f$ o. d$ H关性逐步减弱,PM2.5 与 O3 呈负相关
5 G" H" G4 {+ v与季节、降雨有关。然后,使用线性回归方程分析5 o; X1 E( Q( J) g, H0 \/ C" o
结果得到 }( D6 ^/ q+ E8 ~
2.5 10 129.7536 0.5845 0.3854 0.5548 2.2064 PM SO NO PM CO y x x x x = - + + + +5 v: p3 a8 n) w, ^ d4 z
问题二主要探讨 PM2.5 的扩散规律与应急处理
" T. @0 z6 g, N1 f6 S+ w% J( {/ ~通过空气质量分指数时序图和: j( R0 s1 {& o/ ]% B% E" w5 A0 b
空分布规律是:PM2.5 浓度随时间的推移呈下降趋势+ o" w+ U$ j- n1 N5 I) V0 v. K
峰期,随后转入低谷区,13 个分区的变化趋势一致% @/ B8 R$ J+ x3 y. T7 X
潭是 PM2.5 浓度较高的两个区域1 ?# k' p1 l" d5 i R, \
度较低的区域。接着分区进行污染评估% i" s3 A" b/ ]6 b
相对较优,在该部分有小寨、
" B. }2 ?8 q$ S7 _区或者写字楼,因此污染相对较少
+ u+ @3 a7 f% `+ K心,PM2.5 的浓度较高,而且持续时间也较长
% H7 w- ~8 i9 c: O, M对于第二个子问题,在考虑风力6 [# z' o$ [( q; ?: v' v3 t
应扩散方程,研究下风向方向的7 z$ Q3 h+ J& @8 W* [' Q/ Q
- 1 -3 O! `4 ?3 u, t+ U- l
参赛密码
1 b: E7 `$ m/ T9 S; b$ L. c(由组委会填写)
/ B& e7 v6 ]/ q4 j3 `杯杯全全国国研研究究生生数数学学建建模模竞竞赛赛
K, o: l) b1 S$ n" ]$ ^6 |空气中 PM2.5 问题的研究
# N" [" A# c( m摘 要:
9 e1 B! _& ?/ A8 o* h1 q5 ~本文主要研究空气污染中的 PM2.5 扩散问题,首先使用相关分析探讨了
2 i/ k$ g4 E1 RPM10,O3 的相关性,并建立了回归方程;然后通过
4 A$ B' {1 ?! y, E- }+ h) M' }' O预测了 PM2.5 的浓度变化,定量与定性分析了西安2 e. F% r+ T1 }' Z5 a
接着建立高斯烟羽模型,拟合了持续高浓度 PM2.52 b# n3 X: X+ B: i6 J, z2 O
预测了污染物扩散的范围,得到了重度污染和可能安全的区域;最后通过5 ^# |0 t* q/ h- A
得到了经费较为合理而又有效的空气治理方案。同时对模型的
( h& N q! j9 X% J结果得到模型是合理的。* S6 `& p3 s% I
与 SO2,NO2,CO,PM10,O3 的相关性和关系8 s" z# d) ]' a! x5 F
,PM2.5 与 PM10,CO,SO2,NO2 呈正相关
3 m4 A9 M* V6 e4 S% w呈负相关,同时通过相关资料,发现了 PM2.5" P* c! F* Q3 f/ R6 P$ Y' O" p7 }; D
使用线性回归方程分析 PM2.5 与其他污染物的关系
_6 X( M8 C/ m( K3 U$ {2 2 2.5 10 129.7536 0.5845 0.3854 0.5548 2.2064 PM SO NO PM CO y x x x x = - + + + +. l$ l& l g. C
的扩散规律与应急处理。对于第一个子问题,
! c! P' x# A; R) G& h空气质量分指数时序图和 13 个分区的 PM2.5 空间分布图,得到 PM2.50 d( A0 [" p5 Q* Y) @
浓度随时间的推移呈下降趋势,1 月和 2 月份是浓度的高1 x7 M( x- C1 C8 `" y
个分区的变化趋势一致,而且,高压开关厂和广运
, G) K7 J$ S1 n! d" U7 G' p; e/ [浓度较高的两个区域,小寨、高新西区和曲江文化集团是 PM2.5
6 S6 ^9 Z9 f+ g; i8 t9 ~接着分区进行污染评估,结果发现,西安市的东南部的空气质量' d% [2 x1 Q. A" ?3 S* L
、纺织厂、曲江文化集团、兴庆小区,这些都是生活 [1 {% v4 X3 S I
因此污染相对较少;而广运潭和高压开关厂是城市的两大污染中' o9 l6 _" X$ X" M
而且持续时间也较长,这应该是未来治理的重点
( d8 E0 M p9 d) y在考虑风力、气温、压强的自然条件下,建立一维的反
$ Y3 N& ~- [8 b4 g/ ~" O, E6 B研究下风向方向的 PM2.5 扩散规律。得到 PM2.5 的发生与演变规
) F9 F) [5 N( F9 i) D)
5 B \5 d/ a' Z @7 `5 q. Z赛赛+ a( t4 w# l$ m6 b" S* q
首先使用相关分析探讨了
+ a! a R# ~6 f: I0 W# l1 u# d* b然后通过
/ R- Z' J6 ]; \* r/ O6 R定量与定性分析了西安, J$ j, I6 S( _4 L$ N
PM2.5 扩散的, |- h" X* C4 k, H
最后通过
1 o6 _: L6 [( W' K6 M同时对模型的! R+ j- `+ T6 l' ?$ P: W
的相关性和关系。首
. U- j7 Y- q% ?# k5 V呈正相关,且相
+ w& ]* o* _" f6 Z- RPM2.5 还会+ q% G+ E( r, c# \3 [
与其他污染物的关系,5 s. A# H' ?* @9 u4 |( X. F, \
129.7536 0.5845 0.3854 0.5548 2.2064 PM SO NO PM CO y x x x x
) ~& z. ~. D; s# G5 B,首先,
7 r* m$ M4 a0 `& TPM2.5 的时
! ~/ A i% |. v; Q) j0 S月份是浓度的高, ]) f/ w9 ?/ w. w- q/ @7 @& }$ L
高压开关厂和广运
" ^1 @' b0 Z; {0 t$ [# [1 @PM2.5 浓
) Q; u! z" }4 m) ~西安市的东南部的空气质量
/ Y6 a/ ]7 B# H& n* T& R$ Q7 ]% x这些都是生活
% {( z( r6 ~2 }% P2 h7 [+ o而广运潭和高压开关厂是城市的两大污染中9 H5 b. P. O# _( m2 J' [% m
这应该是未来治理的重点。
) Y5 f7 x" k8 v7 w, s建立一维的反# c; U: }, M2 U2 J2 a. p) [7 h
的发生与演变规- 2 -
, e* s& a8 ^9 Q, P" P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
$ {1 S; N& Z% [% }* l8 v$ N1 v$ w) M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4 q' F% m( q4 Q, c% k
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1 N$ a$ |. z7 }- _7 G
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
: q" \1 R1 d- n' ]; a/ K1 w, x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2 {% V/ v& Q- G1 c0 B
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;3 Z1 [" N% H7 e$ T2 W& Y
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
K0 B; g& `/ D) E! z2 z$ d' d" n$ \域,空气质量指数类别为优。
; y3 R) @" N6 M! b4 ]) e' A' 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) _$ ~' K/ X4 j) {- p. P9 t# A. e
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
6 z9 j7 A0 v/ {5 s: ~; m7 `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
6 r8 X9 `, m6 V9 ~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# K, N; h3 d+ [0 q: v. A; k% m
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
+ D8 L) @6 q, a4 Z, R: k! W' a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。
1 h& c) e8 a, W; D3 o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
; c% s2 J+ t; u( g- X/ q) R于安全地带。
, g+ }- a/ c$ T* o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) T" y9 d. w; m/ g
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) ?/ E( C6 m9 O9 X7 j& O' Q6 p
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
; f3 J. _. |# f7 r! |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
( W3 Y) w4 b; T% j, D! I地区一般 5 天左右可以将污染物的浓度降至无危害水平。
- s- d2 {' o ]7 s* O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 2803 3 }0 A$ r: t" i9 E" _6 l
mg m/ 降到 35 : u: i* t7 ~6 d: x8 G D3 k; q) @
3
2 \* S& O' p5 ]! Y" u! k9 gmg m/ 的治理计划:逐步提升空气质量指数级别法,总投入经费
% z4 B: s: W5 I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
# D' l& P% p0 K9 p5 p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
9 P: Q% T3 w5 v法所需经费最少,该方案是:每年使 PM2.5 的浓度平均下降 49 - }/ O) p. Z" n$ K" n
3 + J" q% f8 v- G3 Y2 s
mg m/ ,五年需2 D! D1 b9 E$ {% V- i/ L; s2 C% A
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 F( D* x6 ~- u9 }
了一份治理空气污染的建议。
- v3 Q3 V; H: a X0 b8 Y
, [9 B* I% Y# r i/ ^1 U/ O/ w, f) m: n- o- M- Z; r3 l: B# x" ~1 H, K
|
zan
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