空气污染问题研究数学建模论文.docx

中国石油大学(北京)大学生数学建模竞赛 组别 大二 编号 成绩 论文题目： 空气污染问题研究 组员 1：姓名： 专业： 石油工程 学号： 在现阶段建模中你善长：?写作 □程序设计 □数学思维，好突发奇想 ?构建模型的应用能力强 摘要： 近几年来，伴随着社会经济的迅速发展，但经济增长模式相对传统落后，对生态平衡 和自然环境造成一定的破坏，空气污染的弊病日益突出，特别是日益加重的雾霾天气已经 干扰到社会的出行秩序和生活质量。因此，控制大气污染、提高环境空气质量就成为了迫 切的需要。 本文正是以京津冀地区的空气污染问题为背景，针对单污染源空气污染扩散和多污染 源空气污染扩散分别建立不同的模型来进行研究的。对于问题 1，我们借鉴国家空气质量 标准，并采用加权平均的思想引入了综合空气质量指数来评价某个地区的空气质量。环 综合空气质量指数数值越大，则表明综合污染程度越重。对于问题 2，我们根据对京津冀 地区的污染数据统计与分析，最后将大气污染源分为三大类：工业源、生活炉灶与采暖锅 炉源以及交通运输源，并分别对京、津、冀三个地区的主要污染物和他们的产业结构做了 研究和分析。对于问题三，我们采用了经典的高斯模式来建立单污染源空气污染扩散模型， 然后用 Matlab 模拟出了工厂分别在早上 8 点、中午 12 点、晚上 9 点空气污染浓度分布和 空气质量等级。对于问题 4，我们首先建立了多污染源空气污染扩散的模型，然后以以汽 车尾气污染源为例，利用线源模式对汽车尾气扩散浓度分布进行预测，最后将我们用模型 模拟出来的结果与实际结果进行对比，结果发现误差不是很大，说明我们的模型比较符合 实际。 最后，我们针对京津冀地区空气污染的具体情况和对自己建立模型的分析，给京津冀 地区环保部门提出了实现“APEC”蓝天的可行性措施和建议。 关键词： 京津 冀 综合 空气 质 量指 数 污 染源 单污 染 源 高 斯 模式 Matlab 模拟 多污染源 线源模式 目录 第一部分 问题的提出……………………………………………………………(3) 第二部分 问题分析………………………………………………………………(3) 第三部分 基本假设………………………………………………………………(4) 第四部分 符号约定………………………………………………………………(5) 第五部分 模型的建立与求解………………………………………………(6) 5.1 衡量空气质量优劣程度等级……………………………………………………（6) 5.1.1 模型建立…………………………………………………………………………(6) 5.1.2 空气质量指数级别的划分………………………………………………………(8) 5.1.3 首要污染物及超标污染物的确定方法…………………………………………(9) 5.2 京津冀地区主要污染源及其污染参数…………………………………………(9) 5.3 单污染源空气污染扩散模型……………………………………………………(12) 5.3.1 模型的建立………………………………………………………………………(13) 5.3.2 模型求解…………………………………………………………………………(18) 5.4 多污染源空气污染扩散模型……………………………………………………(21) 5.4.1 建立模型…………………………………………………………………………(21) 5.4.2 模型中各参数的确定……………………………………………………………(23) 5.4.3 模型求解…………………………………………………………………………(25) 5.5 影响空气质量的关键参数以及对京津冀地区环保部门的建议报告………… (27) 5.5.1 影响空气质量的关键参数………………………………………………………(27) 5.5.2 对京津冀地区环保部门的建议报告……………………………………………(28) 第六部分 参考文献……………………………………………………………(30) 第七部分 附录…………………………………………………………………(31) 一、 问题的提出 近几年来，伴随着社会经济的迅速发展，对生态平衡和自然环境造成一 定的破坏，空气污染问题日益突出。工业生产、日常生活中的燃煤量增多、 机动车增长速度过快等等一系列问题逐渐地闯进了人们的生活。虽然这些在 一定程度上促进经济的发展、提高了人们的生活质量，然而在环境方面，“雾 霾”，“PM2.5”，“可吸入颗粒