2015年南京邮电大学数模校赛

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1、2015南京邮电大学（第七届）数学建模竞赛 承诺书本次竞赛的章程与《全国大学生数学建模竞赛章程》（以下简称为“竞赛章程和参赛规则”，可从全国大学生数学建模竞赛网站下载）相同，我们已认真阅读。我们明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人研究、讨论与赛题有关的问题。我们知道，抄袭别人的成果是违反参赛规则的。如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。我们郑重承诺，严格遵守竞赛章程和参赛规则，以保

2、证竞赛的公正、公平性。如有违反参赛规则的行为，我们的比赛成绩将被取消。 我们参赛选择的题号是（从A/B中选择一项填写）：B参赛队员(打印并签名)：1.徐佳笛2.汪昱列3.周宇（论文纸质版与电子版中的以上信息必须一致，只是电子版中无需签名。以上内容请仔细核对，提交后将不再允许做任何修改。如填写错误，论文可能被取消评奖资格。） 为汇总参赛信息，请认真填写以下电子表格（不是手写），如表格空间不够，可缩小字体： 姓名学院专业学号手机邮箱徐佳笛通院 通信工程  B13010227180618814455124356@qq.co

3、m 汪昱列通院通信工程  B1301052815366055262wang_yulie@163.com  周宇通院电子信息工程 B13011828185025128501037481596@qq.com 空气污染问题研究徐佳笛，汪昱列，周宇摘要本文通过对空气质量指数AQI的了解，对AQI的数值建立了新的计算方法，根据新的计算方法结合实际，得出了对空气质量评定的客观的衡量标准。运用大量准确科学的实际数据，综合了各种污染源扩散模型，主要以静烟扩散模型与高斯线源模型为基础，分析求解在各种情况下的污染物浓度函数。然后结合自己

4、的衡量标准对题目所要求的情况进行了空气质量的衡量，得到了令人满意的结果。针对问题1，我们对现有的AQI的一次函数计算方法提出了质疑，考虑到污染物浓度和AQI指数并不是呈线性关系的实际情况，利用MATLAB对实测点数据进行函数拟合，建立了新的每种污染物相应的IAQI计算方法。以拟合国标中的PM2.5数据为例，结果如下：经过对实测数据的计算分析，我们发现对每种污染物的IAQI进行加权平均的方法存在一定的不科学性，所以我们选取IAQI中的最大值作为最终的AQI指数，相应的污染物为主要污染源。我们参考现有的国标和美标，确立了

5、我们模型中AQI指数等级划分，以上述的算法为基础确立了衡量空气质量的模型。针对问题2，查询环境监测总站给出的京津冀地区的大气情况汇报，得到2014年上半年京津冀地区主要污染物浓度如下：将实测数据代入到我们的模型中，得到AQI计算结果如下：结果准确地找到PM2.5为主要污染源，PM10为次要污染源，同环境监测总37站给出的结果一致，很好地验证了我们模型的正确性和实用性。针对问题3，我们从理想条件下的静烟扩散模型出发，首先考虑无风环境下的点源扩散，再考虑有效源高和地面反射等条件对模型进一步优化，得到最终的浓度随时间和空间

6、的分布函数如下：利用MATLAB软件绘制图像，能直观地反映某一确定时刻，扩散物浓度在空间中的分布情况，通过图形也能很直观的看出空间中空气质量指数AQI的变化，验证了模型的正确性和可行性。针对问题4，我们运用高斯线源模型的叠加，把北京城看做是东南西北四块的道路叠加。多源扩散问题转化为有限个单源的叠加：然后利用MATLAB软件，绘制出北京所求几个时间点的各个环路的污染物浓度分布梯度图形，直观反映空气质量，也验证了模型的可用性。针对问题5，我们有理有据，引用上述的4个问题中的模型和求解结果，结合APEC蓝天峰会的提议，成功

7、对环保部门提出了可行，有效的改善大气质量的建议。一．问题重述与分析1.1问题背景近十年来，我国GDP持续快速增长，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。国家能源委员会《新能源产业振兴和发展规划》等“国家新能源发展战略”政策的出台，说明国家已经把能源环境问题上升到国家安全级别，经济发展转型、节能减排、能源利用新途径和发展37新能源等方面的问题亟待解决。一般认为影响空气质量的主要因素有PM2.5、PM10、二氧化

8、氮、二氧化硫、一氧化碳、臭氧、硫化氢、碳氢化合物和烟尘等。1.2问题的提出问题1：参考现有国标和美标，建立衡量空气质量优劣程度等级的数学模型。问题2：查找数据并列出京津冀地区主要污染源及其污染参数，分析影响空气质量的主要污染源的性质和种类。问题3：建立单污染源空气污染扩散模型，描述其对周围空气污染的动态影响规律。现有河北境内某一工厂废气排放烟囱