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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
( `! q, w9 g, C
. B; K: Y. W9 n3 C( O8 S
8 [) o. o- K3 p4 I, _本文主要研究空气污染中的. ]4 D. Y5 O$ w: ~
PM2.5 与 SO2,NO2,CO,PM10/ Q' L8 ^" i) } U0 K4 k! m) o
建立一维的反应扩散方程,预测了, H; h) }7 a0 u, N I
市的空气污染状况;接着建立高斯烟羽模型' n! J3 K* _4 u5 q! W
情形,预测了污染物扩散的范围* ]) u8 X, _, ^
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
( w I& Z4 p& `检验,结果得到模型是合理的; i/ I$ g$ x* d
问题一主要探讨 PM2.5 与1 D" h/ m5 B. }" n; l
先使用相关分析,结果表明,, A$ _1 i/ ~2 D# n
关性逐步减弱,PM2.5 与 O3 呈负相关
, i% X& U7 l+ M" l( P5 z与季节、降雨有关。然后,使用线性回归方程分析
! ]$ Z0 p K$ Y9 M结果得到+ O# I$ t4 j" h2 |& ^ G/ Z( O$ C3 Y
2.5 10 129.7536 0.5845 0.3854 0.5548 2.2064 PM SO NO PM CO y x x x x = - + + + +
5 P! u& j. F# Q" P) U问题二主要探讨 PM2.5 的扩散规律与应急处理
' O6 ]8 a8 c0 ^, R" C8 z6 w通过空气质量分指数时序图和
2 d, K k/ r1 _; c6 x1 K1 M* h/ I空分布规律是:PM2.5 浓度随时间的推移呈下降趋势' W# H: S1 h: c9 E3 z2 g; c: l' P
峰期,随后转入低谷区,13 个分区的变化趋势一致
0 M% x. F2 z8 U2 p2 p) I, t0 F" P潭是 PM2.5 浓度较高的两个区域
9 N$ [6 T6 t3 b* s度较低的区域。接着分区进行污染评估
) m% }* Z/ [' e2 z& E5 f相对较优,在该部分有小寨、
, e \: I" a( N, n. E; m2 V5 E* }$ ]2 I区或者写字楼,因此污染相对较少
, Q! W0 t( Q. h2 R Y心,PM2.5 的浓度较高,而且持续时间也较长# r- }9 d3 m4 X9 W: U1 |
对于第二个子问题,在考虑风力1 H/ x4 k5 m: F; P3 {
应扩散方程,研究下风向方向的. J$ d# e+ ~! p5 v
- 1 -
; O+ ^0 G' d" J1 V3 P0 r5 {参赛密码& [ ~4 {: U8 I" g8 A% {5 `
(由组委会填写)
9 j) @& e4 [* p杯杯全全国国研研究究生生数数学学建建模模竞竞赛赛
M' W& H5 B# g空气中 PM2.5 问题的研究( L; v* T+ {7 U) N- K, t
摘 要:1 X1 ]) ^; V& G0 x
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
8 g+ I% B& Z3 L' P3 \% x9 r* @PM10,O3 的相关性,并建立了回归方程;然后通过
# M2 {) l' [' f. V$ t/ h: V# y预测了 PM2.5 的浓度变化,定量与定性分析了西安6 K& M6 l$ O& ?' a0 W( N6 X: C
接着建立高斯烟羽模型,拟合了持续高浓度 PM2.5
0 r$ o) b% u, p* a8 H: _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
0 e6 ]0 \6 @# Q" G) v$ K" S7 m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
S" o; ` O9 o( I# n结果得到模型是合理的。
) B8 a1 v2 y, ~与 SO2,NO2,CO,PM10,O3 的相关性和关系# K' {9 h W' Y% W) D* r/ C( r
,PM2.5 与 PM10,CO,SO2,NO2 呈正相关! t5 ]/ s; u s5 A
呈负相关,同时通过相关资料,发现了 PM2.5+ T4 R2 h+ i( h7 u/ p& I2 R- P. \
使用线性回归方程分析 PM2.5 与其他污染物的关系* d3 A" u- e! s) f; q- w$ w
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 = - + + + ++ x1 T( r! P- |" C6 v) y) U
的扩散规律与应急处理。对于第一个子问题,
6 i0 H7 ^$ I# H! n8 v+ 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 PM2.5
4 z* c) [2 |, d3 d浓度随时间的推移呈下降趋势,1 月和 2 月份是浓度的高
; I! D1 e k0 k6 t* J个分区的变化趋势一致,而且,高压开关厂和广运( ]( z6 `" U7 j; k3 C
浓度较高的两个区域,小寨、高新西区和曲江文化集团是 PM2.5
- {6 R; ?$ o- d, v, i4 K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; r5 B1 m! a: ]. B* Y7 l: e
、纺织厂、曲江文化集团、兴庆小区,这些都是生活& @" E9 }1 @8 F b
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
7 N) X, \9 j7 M1 ^: c+ Q而且持续时间也较长,这应该是未来治理的重点/ P* ~* H$ O8 P7 ^* i
在考虑风力、气温、压强的自然条件下,建立一维的反
* r0 j4 A1 }$ S, K8 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
/ u P) q, ^/ O/ ?. \)
$ o* i; K/ ]( @. Q& T赛赛
, Q/ ^: c+ `2 V首先使用相关分析探讨了! P& r" f: O z' ?" W* o l& l
然后通过$ A8 T/ f& b: ?
定量与定性分析了西安
8 C# Q$ X5 B1 MPM2.5 扩散的
8 O/ }+ Z6 M- f' C! i: q最后通过
( ~# h4 J9 i/ T) C同时对模型的
$ N5 O8 P; o1 L7 Q的相关性和关系。首
2 Y9 Z2 m* m% b& N3 a# t, f7 l呈正相关,且相
; h1 `, Y" J1 ^PM2.5 还会
: P/ U# `/ Y8 Q% o" Y+ X- b, E与其他污染物的关系,
5 S4 s9 F! n* H0 \8 u `129.7536 0.5845 0.3854 0.5548 2.2064 PM SO NO PM CO y x x x x- z$ ?! c% W% Y, o( |. J
,首先,/ J5 s$ i I3 p; N' t7 ^
PM2.5 的时
( b( M! D. G* A7 A* J( z: y2 i月份是浓度的高+ c4 u- h2 l( s5 O1 v' M3 A
高压开关厂和广运
+ a v# F9 C3 _1 ^% N* fPM2.5 浓
: C- h. k4 D6 i4 a9 h4 H3 @) ^( ?西安市的东南部的空气质量
# q& _" `$ c# J" H' b; C: Y这些都是生活
. }8 I8 O) J$ g而广运潭和高压开关厂是城市的两大污染中: X! p1 L' z1 z/ W5 T# F) Q
这应该是未来治理的重点。
! N c/ R" P# {# h# ^2 I建立一维的反
x; Q, ^* F( n的发生与演变规- 2 -
/ r' l5 x( K7 O: e# L4 d2 @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
2 F" J: h# b6 \* u1 ^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
f/ D* A& b' O# {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& ?7 i4 T2 Q$ [1 W
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% R- U' b" k% Z
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) b$ m2 K# V! f6 d
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;
5 |- k: N7 H0 N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2 ^& F/ W) Z9 A) ]- ]: V
域,空气质量指数类别为优。
1 g* h# i- P3 H4 k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3 M0 {/ Q+ X! Q! q$ P& U
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
$ z3 J9 U4 _: x/ d1 _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
+ t( n$ H, b3 s& P* S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
$ O# P, m+ w- y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
3 j/ A, Q) \( n/ _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。" }$ k4 y# l3 s$ j/ G
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
3 ?3 Q: z! E' n- I9 ]3 G1 l( K& u于安全地带。
- Z; g. w, L. D& z$ P8 n: Y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, W& }3 y8 S% I+ T9 |, ^) j+ q0 O
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) V5 q6 B+ L+ K4 t
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
+ S% W& X2 {) @6 i/ M% w# K& }- ^7 I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
+ D# `2 D( j( L4 z8 z8 x" S5 k地区一般 5 天左右可以将污染物的浓度降至无危害水平。- w v4 T4 E0 c& D9 s) C
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
n5 J8 J9 H' v6 Gmg m/ 降到 35 ' p: i; n+ F4 e/ l' W
3 4 j' o) R6 \" a3 {% q, e
mg m/ 的治理计划:逐步提升空气质量指数级别法,总投入经费
+ W2 p( h9 C0 o# N) s) V9 P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
! y4 p" n' _: \, o2 |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
: y w/ F5 k! F9 d% a法所需经费最少,该方案是:每年使 PM2.5 的浓度平均下降 49
B" @9 m% x# n: B i, F3
5 l6 K2 K8 I' ~3 j- Rmg m/ ,五年需
, ?4 {! B s5 W9 l3 H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
/ G% z# b& O: x- h5 r/ z5 C* ]3 W" X了一份治理空气污染的建议。! N: u4 Y5 g5 k9 q" q1 l8 C7 e
; e1 U0 G7 @% Y- X7 s/ x8 s" M8 o$ E0 `9 {% n# G2 k. k# m4 H
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zan
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