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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-D题华南农业大学
& C- k# }2 u: W/ Y/ I3 P. U3 w r( _4 y0 I8 T$ Y, v
- C# U2 z2 [9 J
本文主要研究空气污染中的
6 g0 }0 G; X- IPM2.5 与 SO2,NO2,CO,PM10
8 e" `* T d; G9 |建立一维的反应扩散方程,预测了# W0 A. n% @) K% H
市的空气污染状况;接着建立高斯烟羽模型
2 M/ t7 o! H& U" _! Q/ N) M7 b情形,预测了污染物扩散的范围
$ [# X6 i; J& i6 C, C. }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
% c7 D1 J1 ~. r* Y {- E检验,结果得到模型是合理的, R- @0 x4 Y! T4 ]% v6 b( ?1 {2 p
问题一主要探讨 PM2.5 与. n- Q _5 h. X1 l
先使用相关分析,结果表明,6 z) X+ u# K% E: E8 M/ K
关性逐步减弱,PM2.5 与 O3 呈负相关
9 @) x9 P+ T& N与季节、降雨有关。然后,使用线性回归方程分析4 F( C2 L; M* a
结果得到/ I) U) E! Z4 a+ M2 J7 o4 ~' G
2.5 10 129.7536 0.5845 0.3854 0.5548 2.2064 PM SO NO PM CO y x x x x = - + + + +
+ t4 l7 ], E- s8 U问题二主要探讨 PM2.5 的扩散规律与应急处理& C/ x0 X; w- h- l" K
通过空气质量分指数时序图和
$ ] ]# M( x5 l# @空分布规律是:PM2.5 浓度随时间的推移呈下降趋势
* [$ H9 w: o! i峰期,随后转入低谷区,13 个分区的变化趋势一致! J8 l3 P7 v% C, w( o
潭是 PM2.5 浓度较高的两个区域
* {# `0 `. o2 W2 N }8 e+ L* N7 g度较低的区域。接着分区进行污染评估, q* P R E- d5 c
相对较优,在该部分有小寨、# x3 @: E7 G ?1 Y* Q6 U: F
区或者写字楼,因此污染相对较少5 B" X1 a5 @) i' p& ^
心,PM2.5 的浓度较高,而且持续时间也较长
+ Y3 c) e0 |5 x: n6 B对于第二个子问题,在考虑风力7 L5 H# p0 X$ u e: N: H
应扩散方程,研究下风向方向的
$ \, s. r2 t& @( D5 ^( n- 1 -
' A* g8 J. `/ M参赛密码; a- ^# |& O% |
(由组委会填写)
0 g8 ]2 |+ u+ A W杯杯全全国国研研究究生生数数学学建建模模竞竞赛赛
3 W' |# k4 ^5 p( h空气中 PM2.5 问题的研究
- `$ M/ i& h- R' L2 ~4 ?/ I摘 要:
5 G# ~ Q$ @2 N/ s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
; k' F: }& r0 e: {* M. r. LPM10,O3 的相关性,并建立了回归方程;然后通过6 E' K! M- z: \
预测了 PM2.5 的浓度变化,定量与定性分析了西安
4 c6 q I1 l3 U! }1 {# d2 `* X( }+ N接着建立高斯烟羽模型,拟合了持续高浓度 PM2.50 c8 x: v# b, I* |- ]! R, j0 g
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
& _- G* E7 h; ?$ a. K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2 e: K. o" a) {2 l' D! C0 m2 x
结果得到模型是合理的。, w/ S2 _0 j- W% x) A8 c) x$ K: d
与 SO2,NO2,CO,PM10,O3 的相关性和关系) ?, u5 u& m6 q' K2 [0 Q! O# U
,PM2.5 与 PM10,CO,SO2,NO2 呈正相关
5 E; f7 s- z5 @; Y v" |; m: m呈负相关,同时通过相关资料,发现了 PM2.5
+ s! @& b2 P4 Y6 Z4 x使用线性回归方程分析 PM2.5 与其他污染物的关系
# d0 e- _; v" ?5 t& ]: R5 o2 2 2.5 10 129.7536 0.5845 0.3854 0.5548 2.2064 PM SO NO PM CO y x x x x = - + + + +) e: n5 T# k. g* @7 \
的扩散规律与应急处理。对于第一个子问题,' h1 [5 ]" K' V
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 PM2.58 \1 I8 u& r( W" j% }
浓度随时间的推移呈下降趋势,1 月和 2 月份是浓度的高$ w6 F* U) F" h* c' Z+ N
个分区的变化趋势一致,而且,高压开关厂和广运
# m G& |* y* r; W+ p$ C浓度较高的两个区域,小寨、高新西区和曲江文化集团是 PM2.50 T: t% Y# ], u$ q+ i! E
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; j3 T% z7 o2 j7 }# l
、纺织厂、曲江文化集团、兴庆小区,这些都是生活
4 a/ T1 P/ p/ ]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( J$ o/ b3 t# j" y* {2 n
而且持续时间也较长,这应该是未来治理的重点
' K9 M3 ^/ A2 U6 z: F+ l! _在考虑风力、气温、压强的自然条件下,建立一维的反8 a2 Y8 A' ?1 s" a
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
6 w% Z1 K' q% G( S1 W)
/ M$ W: M$ T E8 N+ l% H赛赛5 H; I3 a+ ]2 X# \- u
首先使用相关分析探讨了
?5 H7 C' z. a% z然后通过* [2 i6 W1 X! G3 D% P
定量与定性分析了西安
& V* W# o6 G+ `+ K7 `& |PM2.5 扩散的
; c2 ?0 \6 q# Z9 P" f最后通过
/ }6 Y" f! O: W. F9 a5 |- \* k同时对模型的+ c" W, o) [) k. q" K/ W4 z. |
的相关性和关系。首
4 ~# }, P; Y P7 i- ?呈正相关,且相4 e( {! g5 P8 N2 `' J. ^$ f3 K
PM2.5 还会
W+ i. C4 w. _3 W" y与其他污染物的关系,8 y$ R0 C6 [3 B9 d0 S
129.7536 0.5845 0.3854 0.5548 2.2064 PM SO NO PM CO y x x x x
$ ]& \6 x; j7 V,首先,2 w M, Q2 [8 g
PM2.5 的时/ w3 f* A: ?9 G0 K; p. u" d$ O
月份是浓度的高* h* H" C4 G& G( ^- c
高压开关厂和广运
( y8 G9 O" M- _# t! GPM2.5 浓; ~) h! l& B( ^
西安市的东南部的空气质量
( E9 h$ U/ }$ q5 @6 H这些都是生活
* A q' c9 R0 A1 y6 j$ U2 g+ n而广运潭和高压开关厂是城市的两大污染中+ F K2 A' @6 D9 U' w" T
这应该是未来治理的重点。% R4 ? L4 {. h! r3 \4 i
建立一维的反
% L# o0 g5 \. ~$ V% ~的发生与演变规- 2 -
$ }. s# P: g0 \1 ?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
; {$ @ F" y0 S+ [0 P, h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) p/ f, ^2 ^5 T/ z
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6 P( `& G' Y3 Z
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+ @! F# @, Z$ L( p b* I
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 F x. }! A8 o3 ~1 p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;
) z# k' [" c5 Q# ]3 V, d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
4 d, V1 [2 p4 D) N; N* T, {5 Z2 ^域,空气质量指数类别为优。% Z3 t3 s7 l' ?. c. _
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! Z! e3 c' x2 L, X2 r
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+ a. @5 W7 M$ K @) Y
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) B4 G' z l& s5 V; ~+ V0 b/ ?
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
% y+ U5 s K6 n( g+ z& m1 `1 q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' D+ e. g9 n% g$ U, k+ g1 K k( b. G
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。# F- T' D- g; `9 k6 L
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
1 [& E" S5 j' p, H6 X9 E于安全地带。# M% O9 T! L4 w# u% ?+ t) e+ I
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7 E4 [3 B7 a% j( x, `
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* k( ~2 m0 K8 ^
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9 l% d: O6 ?; l. q! W
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
* Z4 K7 T: `1 P& e1 W' R2 q; R$ a2 l地区一般 5 天左右可以将污染物的浓度降至无危害水平。
- ^. a5 B2 i+ ^( p6 Q3 f- H5 T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
7 h# j% v" l% L: f4 M- ?mg m/ 降到 35
6 B Z1 { S& O2 |6 V) S- `0 k3
0 @# J( I8 Z& v/ |. l3 Bmg m/ 的治理计划:逐步提升空气质量指数级别法,总投入经费6 Y- @0 O, j+ y
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
: \+ M4 g/ W: {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
# t! t8 h* d- N1 P4 l法所需经费最少,该方案是:每年使 PM2.5 的浓度平均下降 49
' H4 y6 c" `( Y# b1 O* D3
( f3 H. E! n% {8 x7 Z1 N5 }( d2 tmg m/ ,五年需 t/ I$ [" W& y7 R) ^+ Y
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
" T/ X# _2 `# b% t/ f# [* ^1 {了一份治理空气污染的建议。
' T5 _/ J" b! M% O1 J9 o
8 U1 D& x5 }& X+ ~# E/ Y' ^6 P8 q) J4 h, ]1 F/ _; _; q" r2 S) [% `
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zan
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