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正文內(nèi)容

五一聯(lián)賽數(shù)學(xué)建模污染擴(kuò)散-文庫(kù)吧資料

2025-06-13 14:30本頁(yè)面
  

【正文】 σz=(1+)1/2 l 由模型可知,當(dāng)源強(qiáng)Q分別為持續(xù)排放達(dá)到穩(wěn)態(tài)分布的固定源強(qiáng)時(shí),其空氣污染濃度分布如下圖所示:圖10 獨(dú)立點(diǎn)源的污染濃度的穩(wěn)態(tài)分布l 在理想狀態(tài)下,考慮Q1t的污染處于擴(kuò)散穩(wěn)態(tài),Q2t的污染處于時(shí)間衰減狀態(tài)。當(dāng)point處于Q1t的擴(kuò)散穩(wěn)態(tài)時(shí)D1取值1,D2按照衰減規(guī)律取值,同理point處于Q2t的擴(kuò)散穩(wěn)態(tài)時(shí)D2取值1,D1按照衰減規(guī)律取值。構(gòu)造函數(shù):Qt=V1C1 9t+nT15V2C2 22 t+nT280 15t+nT22 T=24h為了構(gòu)造出函數(shù)Ct,我們不考慮擴(kuò)散周期內(nèi)風(fēng)向風(fēng)力大小變化,研究理想情況下的Ct將周期性的源強(qiáng)Qt分解為獨(dú)立的周期性源強(qiáng)Q1t與Q2t,即Qt=Q1t+Q2t將獨(dú)立后的周期間T的無排放時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換成空間位置間隔,則某一點(diǎn)的不同時(shí)間點(diǎn)的污染物濃度可以表示為圖8所示: 圖8源強(qiáng)的周期變化 圖9源強(qiáng)分解的示意圖則計(jì)算出當(dāng)源強(qiáng)Q1t處于0排放時(shí),源強(qiáng)Q1t在point產(chǎn)生的污染濃度分布會(huì)隨時(shí)間衰減,同理當(dāng)源強(qiáng)Q2t處于0排放時(shí),源強(qiáng)Q2t在point產(chǎn)生的污染濃度分布會(huì)隨時(shí)間衰減。本問題中, 單污染源空氣污染為氮氧化物,污染源強(qiáng)Q(t)隨著時(shí)間非完全連續(xù)性周期性變化。本題采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的計(jì)算方法計(jì)算煙氣有效高度。根據(jù)Hanna和Drivas的建議,化學(xué)危險(xiǎn)品事故泄漏擴(kuò)散系數(shù)與大氣穩(wěn)定度類型和下風(fēng)向的關(guān)系如下表8。其中A、B、C三類表示氣象條件不穩(wěn)定,E、F兩類表示氣象條件穩(wěn)定,D類表示中性氣象條件,也就是說氣象條件的穩(wěn)定性在穩(wěn)定和不穩(wěn)定之間。本題中可視為高架點(diǎn)源模式,且針對(duì)排放口處于高空位置的高架點(diǎn)源, 將點(diǎn)源在地面上的投影點(diǎn)o 作為坐標(biāo)原點(diǎn), 有效源位于軸上某點(diǎn), y=H。對(duì)于連續(xù)輻射污染點(diǎn)源的擴(kuò)散問題而言,通常都以污染源為起點(diǎn),主風(fēng)向?yàn)閄軸,并且指向下風(fēng)的方向,與風(fēng)向垂直的方向?yàn)閦軸,而水平截風(fēng)向?yàn)閥軸的方向,由研究可以得知污染物的粒子濃度沿y軸和z軸符合正態(tài)分布。根據(jù)不同的分類方式,污染源可有不同的分類方式,按照化學(xué)特性,可以將大部分污染源分為表內(nèi)四類:表5 大氣主要污染源的種類還原型SOCO、顆粒物氧化型汽車尾氣污染、光化學(xué)污染石油型NOCnHmOl、其它型工業(yè)企業(yè)排出的各種化學(xué)物質(zhì) 按照其他的分類方式,污染源的性質(zhì)與種類有不同的分類:?jiǎn)吸c(diǎn)污染源、多點(diǎn)污染源、線污染源、面污染源;固定污染源、移動(dòng)污染源;性質(zhì)可以分為氣溶膠、氣態(tài)、固態(tài)顆粒污染源等。源高H:指污染源排放的高度。圖5 大氣主要污染參數(shù)根據(jù)污染源自身的物理可行,可以將污染源性質(zhì)分為如下的四類。從上文數(shù)據(jù)中不難發(fā)現(xiàn),北京市交通排放污染大、被輸送的污染比重大,其原因是,北京作為我們國(guó)家政治經(jīng)濟(jì)中心,車輛保有量大、需要的食品輸送量大,工業(yè)比重小,而河北作為工業(yè)轉(zhuǎn)移的對(duì)象,污染物排放大等特性。表4 各污染物排放源的構(gòu)成比例二氧化硫氮氧化物排放量工業(yè)煙(粉)塵工業(yè)%%%經(jīng)過查找北京大氣污染源的相關(guān)數(shù)據(jù)后,圖4 由圖中可以看出北京市大氣的污染源主要有區(qū)域污染傳輸、交通運(yùn)輸污染(%)、工業(yè)污染(%)、以及燃煤污染(%)。由于京津冀三地的污染類型不同,既有傳統(tǒng)工業(yè)燃煤,也有汽車尾氣和道路揚(yáng)塵。而對(duì)于不同的污染指數(shù)和污染等級(jí)的劃分,我們?nèi)耘f按照原有國(guó)標(biāo)進(jìn)行換算。與API指數(shù)值相比,本模型的總污染指數(shù)值與各個(gè)體的污染指數(shù)有很高的相似。對(duì)權(quán)重值修改后,重新計(jì)算出評(píng)價(jià)模型的指數(shù)。但是,污染指數(shù)最高的污染物對(duì)污染的貢獻(xiàn)并未明顯體現(xiàn)。搜集北京市某一監(jiān)測(cè)點(diǎn)記錄的連續(xù)24天的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù),我們用matlab計(jì)算并得到AQI值的變化,如圖1所示:圖1 AQI值與空氣主要污染物濃度 圖2 模糊評(píng)價(jià)下總污染指數(shù)采取上文模型1,同時(shí)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的排放限值,建立隸屬度函數(shù)、利用綜合模糊評(píng)價(jià)對(duì)各個(gè)污染物的污染加權(quán)求和,計(jì)算得出該模型的AQI值的變化,如圖2所示。本文使用標(biāo)準(zhǔn)限額的超標(biāo)值來確定大氣中不同的污染物的權(quán)重值的大小。每個(gè)等級(jí)都有對(duì)應(yīng)的濃度限值,我們用描述,由它們可以構(gòu)成評(píng)價(jià)大氣環(huán)境指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)集合。 現(xiàn)有的大氣污染評(píng)價(jià)模型中存在的問題:觀測(cè)點(diǎn)取各種污染物所對(duì)應(yīng)AQI的最大值來評(píng)價(jià)整體的空氣質(zhì)量.在現(xiàn)階段的測(cè)量中,實(shí)際上只有PM10 對(duì)最終的空氣質(zhì)量AQI 有影響。即: 若其中Ii是在所有污染物分指數(shù)中的最大值,那么第種污染物為該區(qū)域空氣中的首要污染物??諝馕廴局笖?shù)的計(jì)算方法: 將各污染物的市日均值分別代入API基本計(jì)算式所得值,便是每項(xiàng)污染物的API分指數(shù)。 大氣空氣污染的影響因素很多,、PM二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳、臭氧、硫化氫、碳?xì)浠衔锖蜔焿m等。污染參數(shù)的取值與交通流中汽車類型以及車型的污染排放因子有關(guān),在對(duì)機(jī)動(dòng)車排放源強(qiáng)進(jìn)行計(jì)算,即模擬出線源污染擴(kuò)散的空間分布。本文所研究的問題四中我們首先探討多污染源的擴(kuò)散模型,然后針對(duì)汽車尾氣污染源,把多污染源等效為線污染源后對(duì)污染的擴(kuò)散進(jìn)行計(jì)算仿真。最后分別計(jì)算出區(qū)域內(nèi)3個(gè)不同時(shí)間的污染物的濃度分布并畫出污染物濃度三維圖。高斯煙羽擴(kuò)散模型適用于連續(xù)點(diǎn)源污染,由于污染源為周期性非連續(xù),我們考慮將周期性源強(qiáng)分解為兩個(gè)獨(dú)立的周期性源強(qiáng)并對(duì)污染源的位置進(jìn)行時(shí)間和空間的轉(zhuǎn)換。首先根據(jù)大氣中主要污染源的類型,查找數(shù)據(jù)后反推出主要污染源,然后研究污染源的理化特性,確定其性質(zhì)和種類,最后分析該區(qū)域污染源產(chǎn)生的政治經(jīng)濟(jì)社會(huì)背景。本文研究的問題二,首先搜集相關(guān)的數(shù)據(jù)資料,確定京津冀地區(qū)主要污染源,包括具體產(chǎn)生污染的比重。從國(guó)標(biāo)與美標(biāo)的異同出發(fā),以國(guó)標(biāo)的API的空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)體系作為優(yōu)化與改進(jìn)的基礎(chǔ),建立一種能夠綜合主要污染物污染指數(shù)的模型,進(jìn)一步根據(jù)空氣污染指數(shù)的大小進(jìn)行分析。(5)根據(jù)模型和求解結(jié)果,分析總結(jié)影響空氣質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù),寫份建議報(bào)告,給出實(shí)現(xiàn)“APEC”藍(lán)天的可行性措施和建議。(3)建立單污染源空氣污染擴(kuò)散模型,描述其對(duì)周圍空氣污染的動(dòng)態(tài)影響規(guī)律。、PM二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳、臭氧、硫化氫、碳?xì)浠衔锖蜔焿m等,以京津冀地區(qū)為研究對(duì)象解決以下問題:(1)參考現(xiàn)有國(guó)標(biāo)和美標(biāo),建立衡量空氣質(zhì)量?jī)?yōu)劣程度等級(jí)的數(shù)學(xué)模型。國(guó)家已經(jīng)把能源環(huán)境問題上升到國(guó)家安全級(jí)別,經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型、節(jié)能減排、能源利用新途徑和發(fā)展新能源等方面的問題亟待解決。最后我們根據(jù)模型和求解結(jié)果,針對(duì)污染產(chǎn)生、擴(kuò)散、治理等問題給有關(guān)環(huán)保部門編寫了建議信。利用CALINE4模型求出了單雙號(hào)限行前后3個(gè)地點(diǎn)的不同污染等級(jí)的變化。首先查找環(huán)路交通流中不同汽車類型的比重,然后根據(jù)MOBILE5計(jì)算出了不同車型的污染排放因子。對(duì)模型的在不同氣象條件因素下的空氣質(zhì)量等級(jí)的變化進(jìn)行分析,%%。最后計(jì)算出區(qū)域內(nèi)3個(gè)時(shí)間點(diǎn)的污染物的濃度分布并用MATLAB畫出三維圖。污染物濃度C是污染源Q的擴(kuò)散和污染D的疊加。污染源種類包含還原型、氧化型、石油型等。污染參數(shù)主要有濃度、面積、速率等。針對(duì)問題二,首先查找了京津冀地區(qū)各污
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