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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
! \/ W# p: b+ ?, g
: t) n) h, g* j) c* v2 @$ B) f" m3 p& C# t% {' q
本文主要研究空气污染中的) w! \ T3 R2 s1 T8 s. K* `8 L
PM2.5 与 SO2,NO2,CO,PM10$ B' y3 j+ E: E4 o: t
建立一维的反应扩散方程,预测了
, a4 t$ _/ j3 C! y) v市的空气污染状况;接着建立高斯烟羽模型* A2 W+ E! w% j' G) t3 v9 g
情形,预测了污染物扩散的范围
7 u" ^- |) B5 C& D# [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
8 S5 h! D5 m( ?# X检验,结果得到模型是合理的
4 F. }; }; v9 U+ J/ ]问题一主要探讨 PM2.5 与
0 }$ }9 i/ Q0 \1 e$ ^先使用相关分析,结果表明,1 n4 h: e, `# N. M* j' ]
关性逐步减弱,PM2.5 与 O3 呈负相关
* V# m* Y Y0 h' L: a( ^2 \与季节、降雨有关。然后,使用线性回归方程分析
) I$ P' Q, I4 }( v结果得到
3 H0 j$ k1 \# n2 t9 j8 ^$ x2.5 10 129.7536 0.5845 0.3854 0.5548 2.2064 PM SO NO PM CO y x x x x = - + + + +
/ N/ T" Q& T% d! D# _3 n5 B问题二主要探讨 PM2.5 的扩散规律与应急处理0 U+ f: c1 J: o8 N8 s" g: `
通过空气质量分指数时序图和
% B& _" S, g9 k" @- o空分布规律是:PM2.5 浓度随时间的推移呈下降趋势1 `( F6 u' R; Z4 g( _3 G
峰期,随后转入低谷区,13 个分区的变化趋势一致
2 I4 {, Q2 n- r9 R4 H潭是 PM2.5 浓度较高的两个区域
8 z4 r$ g( C, r& x, ~+ b q& j度较低的区域。接着分区进行污染评估! b1 y, c% x6 z$ L0 @
相对较优,在该部分有小寨、
- C& l/ `9 f a. B区或者写字楼,因此污染相对较少
# D, a+ h1 J3 ^0 v M3 D心,PM2.5 的浓度较高,而且持续时间也较长$ Z* x8 U, Q% X, \4 C6 J
对于第二个子问题,在考虑风力0 I! B* S, O% _# B
应扩散方程,研究下风向方向的
8 Q& j5 v9 H* @' T- 1 -: _6 v) d6 c2 ~ Z7 {- X& }+ c4 c2 _
参赛密码
; i( q) C/ f5 X# `3 Q(由组委会填写) 2 b+ t1 b6 b1 ?# _7 A* V' u9 z# l$ j6 Z
杯杯全全国国研研究究生生数数学学建建模模竞竞赛赛
: e- T2 x T/ E% @. B3 ~& |空气中 PM2.5 问题的研究% [0 h* S/ l( i9 P: d8 G
摘 要:
0 ^+ ]- p* z% B2 n7 d' k n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& Y7 k L7 y( @$ J" j0 P7 X* M
PM10,O3 的相关性,并建立了回归方程;然后通过
$ M$ \, i" @2 a& i) w L$ ~% k预测了 PM2.5 的浓度变化,定量与定性分析了西安* s7 F! Y% q# G4 Y: H
接着建立高斯烟羽模型,拟合了持续高浓度 PM2.5% S" B* x$ ]9 }
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
: ]' C9 ~4 L, N. `' R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 X( S4 E. ?9 y% y6 I; V( b
结果得到模型是合理的。5 w/ V$ y1 j2 P7 o! V9 {
与 SO2,NO2,CO,PM10,O3 的相关性和关系
H2 Q4 ~. X7 \! K,PM2.5 与 PM10,CO,SO2,NO2 呈正相关" ~! f: M( a! K8 T" ?
呈负相关,同时通过相关资料,发现了 PM2.5" b7 r$ t2 \; ?. U% D; ^
使用线性回归方程分析 PM2.5 与其他污染物的关系! m' z& c$ Y+ C, {) }* ]; {& F
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 = - + + + +1 z( D# d8 L. u. d9 z
的扩散规律与应急处理。对于第一个子问题,. q1 \. V, v+ y- Y* k; o1 a9 U s% Y
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 PM2.5
' t% Z, N) s+ i9 \) z' E3 H浓度随时间的推移呈下降趋势,1 月和 2 月份是浓度的高 L- m" u# F5 q6 w6 U1 Z/ f
个分区的变化趋势一致,而且,高压开关厂和广运; `1 _) H# D( O2 Z
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
7 N9 n$ O9 D9 ~; b+ s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
) b5 o6 E: G8 }& c9 s: N: E、纺织厂、曲江文化集团、兴庆小区,这些都是生活
' I4 k1 {8 L8 I$ R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, w" G7 j! U4 I. s* Q2 i8 n
而且持续时间也较长,这应该是未来治理的重点7 C# [8 n% {' ]( x; ~6 d: s
在考虑风力、气温、压强的自然条件下,建立一维的反
& l: k. u8 ^& a2 u: V; L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. V) o$ d8 i& F
)1 n! H8 l* f6 g Q: K; p3 f
赛赛
! Y& M# m" r0 z首先使用相关分析探讨了) C+ \3 j6 c4 l' u8 s
然后通过
# N1 k7 u8 A; k6 u) a& K" O定量与定性分析了西安
# N% h6 b& D8 j8 T- f/ c+ o# aPM2.5 扩散的1 T Z# n! ^7 @' S2 ^
最后通过
; o) ]3 ^+ {! |+ l7 B+ `同时对模型的
, I) [1 i8 [' ^; I. e! Q5 Q8 ~/ H的相关性和关系。首 y2 [1 X$ j M8 D! ~' ^4 i
呈正相关,且相1 v* V/ X/ H) f- _% w4 s$ _
PM2.5 还会3 g0 B) |0 g @, g
与其他污染物的关系,
Z& c" u+ }+ ^7 P129.7536 0.5845 0.3854 0.5548 2.2064 PM SO NO PM CO y x x x x! @0 y9 Y1 ]) e5 l
,首先,
+ g3 z" ]; o' l% ]1 E# ePM2.5 的时
4 s6 `$ W: X/ w& L月份是浓度的高
) ^: y; }# ]; X- ]0 z高压开关厂和广运
) A" X7 \( V3 A2 u0 l4 KPM2.5 浓# U$ d- z9 r4 N
西安市的东南部的空气质量
6 c; ]( F# W. G8 h2 L这些都是生活
: @( e6 R: _% ^$ A而广运潭和高压开关厂是城市的两大污染中
, a' n& h9 _9 ?& d# K7 ?这应该是未来治理的重点。, ?& y( h1 D) f: G; a2 N w
建立一维的反
- r2 I) {' V! f的发生与演变规- 2 -
8 {& k1 ]4 s( d5 J/ ~2 v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
- A( n8 A! |% f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
/ T2 n; j* F2 k# m* H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& N/ ^5 V) V; F- S4 H: I
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/ @- w' [2 ~! u
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
/ Z$ ]+ A% J& Q/ Z( l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;8 j! }# R" }) q1 B2 D0 j
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 n, n2 U0 N; M) l3 \$ ?, N
域,空气质量指数类别为优。
. Z$ H! A( |" }1 a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
( {4 Q% S C, Y& UPM2.5 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) g) J3 q1 x6 R9 \7 ^5 s, W
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, G- b E9 |# O5 |, D. ]
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4 `) ^ K, Y9 ~7 K
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
7 w. R1 v2 e8 e$ W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。3 w7 `1 W" t x
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
|; }, }' J2 k2 P- I于安全地带。! r J9 o% y( ?" k% s" l
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
3 w& K& `; V1 n8 r/ e0 T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! v+ X! l3 I, q3 X
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
3 y% e8 t$ Z7 Z! y2 y1 V. g) B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
3 J5 [6 F( C+ ^) G2 ]# G地区一般 5 天左右可以将污染物的浓度降至无危害水平。
" m' t! {6 T4 d/ G0 ~. v: E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 5 n, c3 m) E9 w. H7 K N6 e
mg m/ 降到 35
4 k8 m: N3 r, h% M* V" v) P3
4 R+ A8 e4 C- G* t% `6 \. i* I& @6 g% amg m/ 的治理计划:逐步提升空气质量指数级别法,总投入经费
- c! f9 V3 _5 v( ? 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7 o* j; m) o( G, h& 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7 A" N: n4 w9 l/ p# y' _# [" 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
) x- J7 ]( _. q" F# h3
/ J* ~3 c; i1 w T# u- emg m/ ,五年需
* c: I5 F, g% N6 s" h+ @5 k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
. I# x! z- w' z: M* U( u$ q- N了一份治理空气污染的建议。
2 m1 Y# _' ?. \
; M$ Y0 p2 Z$ r$ F h9 x8 s+ E8 L0 S; r
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zan
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