【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及污染溯源，尤其是涉及一種港口堆場粉塵污染溯源方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、粉塵污染一直是我國城市大氣污染的重點問題之一，港口作業(yè)粉塵作為沿海、沿江城市大氣總懸浮物污染的主要成份之一，其快速擴散遷移直接威脅著大氣環(huán)境。港口作業(yè)粉塵污染是指在港口地區(qū)產(chǎn)生的、由各種活動引發(fā)的固體顆粒物懸浮在空氣中，從而導(dǎo)致空氣質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。這種類型的污染在世界各地的港口城市普遍存在，其嚴重性在一些大型國際港口地區(qū)尤為顯著。它不僅會導(dǎo)致大量固體顆粒物進入大氣中，危害空氣質(zhì)量與人體健康，還會沉積在水體中，造成水質(zhì)污染，對周圍的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負面影響。因此，實現(xiàn)對港口粉塵污染大氣擴散過程的準確預(yù)測及污染排放源的精準追溯，在環(huán)境保護、氣象學(xué)和工程領(lǐng)域具有關(guān)鍵性意義。
2、大氣中的粉塵擴散是一項復(fù)雜的物理現(xiàn)象，在許多情況下，涉及多個空間尺度、多物理和復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的源強確定方法往往依賴于直接測量設(shè)備或經(jīng)驗估算，但這些方法存在局限性，如直接測量設(shè)備成本高昂且安裝維護復(fù)雜，經(jīng)驗估算準確性較差。因此需要探索出一種更為精確、高效的港口堆場粉塵污染溯源方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本專利技術(shù)提供一種港口堆場粉塵污染溯源方法及系統(tǒng)。
2、為了實現(xiàn)上述目的，第一方面，本專利技術(shù)提供了一種港口堆場粉塵污染溯源方法，所述方法包括如下步驟：采集港口堆場中不同監(jiān)測點的粉塵真實濃度和粉塵擴散影響因素，并構(gòu)建粉塵擴散評價模型；在不確定污染源位置時，基于所述粉塵真實濃度、所述粉塵擴
3、可選地，所述粉塵擴散影響因素包括風(fēng)速、降雨強度、地面粗糙度系數(shù)和大氣穩(wěn)定度等級；
4、采集港口堆場中不同監(jiān)測點的粉塵真實濃度和粉塵擴散影響因素，并構(gòu)建粉塵擴散評價模型包括如下步驟：
5、在港口堆場中設(shè)置多個所述監(jiān)測點，并采集不同所述監(jiān)測點處粉塵的粉塵真實濃度和各個粉塵擴散影響因素；
6、考慮粉塵沉降和地面粗糙度對粉塵擴散的影響，基于高斯羽流擴散公式構(gòu)建所述粉塵擴散評價模型。
7、進一步的，本專利技術(shù)通過采集粉塵真實濃度、粉塵擴散影響因素以及構(gòu)建粉塵擴散評價模型，能夠在不確定污染源位置時用于設(shè)置麻雀搜索算法的適應(yīng)度函數(shù)，也能夠在確定污染源位置時用于定義逆高斯函數(shù)和計算監(jiān)測點系數(shù)，進而實現(xiàn)對污染源位置和源強的準確溯源。
8、可選地，所述粉塵擴散評價模型滿足如下關(guān)系：
9、
10、其中，為所述監(jiān)測點處的粉塵濃度評估值，為所述監(jiān)測點在空間直角坐標系中的坐標位置，a、b和c均為為了便于書寫設(shè)置的指代符號，和為可調(diào)系數(shù)，為所述降雨強度，q為污染源的源強，h為污染源的高度，d為所述地面粗糙度系數(shù)，為所述風(fēng)速，為水平擴散參數(shù)，為垂直擴散參數(shù)。
11、進一步的，本專利技術(shù)構(gòu)建的粉塵擴散評價模型在高斯羽流擴散公式的基礎(chǔ)上進一步考慮了粉塵沉降和地面粗糙度對粉塵擴散的影響，使得該模型能夠更加準確的反映粉塵在復(fù)雜環(huán)境中的真實擴散情況，進而提高對污染源位置和源強的溯源結(jié)果的準確性。
12、可選地，所述在不確定污染源位置時，基于所述粉塵真實濃度、所述粉塵擴散影響因素和所述粉塵擴散評價模型，使用改進的麻雀搜索算法獲取污染源的位置和源強包括如下步驟：
13、對麻雀搜索算法進行改進，得到所述改進的麻雀搜索算法；
14、使用所述粉塵真實濃度、所述粉塵擴散影響因素和所述粉塵擴散評價模型設(shè)置所述改進的麻雀搜索算法的適應(yīng)度函數(shù)；
15、在不確定污染源位置時，以粉塵的污染源信息為基礎(chǔ)生成麻雀種群，使用所述改進的麻雀搜索算法獲取污染源的位置和源強。
16、進一步的，本專利技術(shù)通過對麻雀搜索算法進行改進使其能夠跳出局部最優(yōu)，并使用粉塵真實濃度、粉塵擴散影響因素和粉塵擴散評價模型設(shè)置適應(yīng)度函數(shù)，進而提高了不確定污染源位置時對污染源位置和源強的溯源結(jié)果的準確性。
17、可選地，所述對麻雀搜索算法進行改進，得到所述改進的麻雀搜索算法包括如下步驟：
18、使用tent混沌映射初始化麻雀種群；
19、在更新發(fā)現(xiàn)者、追隨者和警戒者位置后，將麻雀種群的適應(yīng)度方差與方差閾值進行對比以判斷算法是否陷入局部最優(yōu)；
20、若算法陷入局部最優(yōu)，則使用跳脫模型改變發(fā)現(xiàn)者位置并重新更新發(fā)現(xiàn)者、追隨者和警戒者的位置，所述跳脫模型滿足如下關(guān)系：
21、
22、其中，為更新后的第j個發(fā)現(xiàn)者的位置，為第j個發(fā)現(xiàn)者的位置，t為在[0,1]內(nèi)服從均勻分布的偽隨機數(shù)。
23、進一步的，本專利技術(shù)通過對麻雀搜索算法進行改進使其在陷入局部最優(yōu)時能夠跳出局部最優(yōu)，進而提高算法尋優(yōu)結(jié)果的準確性。
24、可選地，所述適應(yīng)度函數(shù)滿足如下關(guān)系：
25、
26、其中，為適應(yīng)度值，為第i個所述監(jiān)測點處粉塵的粉塵濃度評估值，為第i個所述監(jiān)測點在空間直角坐標系中的坐標位置，為第i個所述監(jiān)測點處粉塵的粉塵真實濃度，m為所述監(jiān)測點的數(shù)量。
27、可選地，所述根據(jù)最小二乘法估算方法獲取用于定義逆高斯函數(shù)的矩陣估算公式，進而根據(jù)所述粉塵擴散評價模型定義所述逆高斯函數(shù)包括如下步驟：
28、根據(jù)最小二乘法估算方法獲取用于定義所述逆高斯函數(shù)的矩陣估算公式；
29、將所述粉塵擴散評價模型描述為粉塵濃度關(guān)于污染源的源強的線性函數(shù)；
30、根據(jù)所述矩陣估算公式和所述線性函數(shù)定義所述逆高斯函數(shù)。
31、進一步的，本專利技術(shù)基于矩陣估算公式和粉塵擴散評價模型定義逆高斯函數(shù)，便于后續(xù)在確定污染源位置時準確推斷污染源的源強。
32、可選地，所述矩陣估算公式和所述逆高斯函數(shù)依次如下式所示：
33、
34、
35、其中，為系數(shù)矩陣，為自變量矩陣，為因變量矩陣，為污染源的源強矩陣，b為監(jiān)測點系數(shù)矩陣，c為大氣擴散濃度矩陣，t表示轉(zhuǎn)置。
36、可選地，所述在確定污染源位置時，根據(jù)所述粉塵真實濃度和所述粉塵擴散影響因素，基于所述逆高斯函數(shù)獲取污染源的源強包括如下步驟：
37、使用不同所述監(jiān)測點的粉塵真實濃度確定所述大氣擴散濃度矩陣；
38、根據(jù)污染源位置、所述監(jiān)測點的位置和大氣穩(wěn)定度等級確定水平擴散系數(shù)和垂直擴散系數(shù)；
39、使用各個所述監(jiān)測點處的水平擴散系數(shù)、垂直擴散系數(shù)、風(fēng)速、降雨強度、地面粗糙度系數(shù)以及所述污染源位置計算監(jiān)測點系數(shù)，進而得到監(jiān)測點系數(shù)矩陣，所述監(jiān)測點系數(shù)滿本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種港口堆場粉塵污染溯源方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種港口堆場粉塵污染溯源方法，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種港口堆場粉塵污染溯源方法，其特征在于，所述粉塵擴散評價模型滿足如下關(guān)系：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種港口堆場粉塵污染溯源方法，其特征在于，所述在不確定污染源位置時，基于所述粉塵真實濃度、所述粉塵擴散影響因素和所述粉塵擴散評價模型，使用改進的麻雀搜索算法獲取污染源的位置和源強包括如下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種港口堆場粉塵污染溯源方法，其特征在于，所述對麻雀搜索算法進行改進，得到所述改進的麻雀搜索算法包括如下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種港口堆場粉塵污染溯源方法，其特征在于，所述適應(yīng)度函數(shù)滿足如下關(guān)系：
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種港口堆場粉塵污染溯源方法，其特征在于，所述根據(jù)最小二乘法估算方法獲取用于定義逆高斯函數(shù)的矩陣估算公式，進而根據(jù)所述粉塵擴散評價模型定義所述逆高斯函數(shù)包括如下步驟：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種港口堆場
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種港口堆場粉塵污染溯源方法，其特征在于，所述在確定污染源位置時，根據(jù)所述粉塵真實濃度和所述粉塵擴散影響因素，基于所述逆高斯函數(shù)獲取污染源的源強包括如下步驟：
10.一種港口堆場粉塵污染溯源系統(tǒng)，其特征在于，所述的一種港口堆場粉塵污染溯源系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集設(shè)備、數(shù)據(jù)輸出設(shè)備、處理器和儲存器，所述儲存器包括一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)中存儲有計算機程序，所述計算機程序包括程序指令，所述程序指令當被所述處理器執(zhí)行時使所述處理器實現(xiàn)如權(quán)利要求1-9任意一項所述的一種港口堆場粉塵污染溯源方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種港口堆場粉塵污染溯源方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種港口堆場粉塵污染溯源方法，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種港口堆場粉塵污染溯源方法，其特征在于，所述粉塵擴散評價模型滿足如下關(guān)系：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種港口堆場粉塵污染溯源方法，其特征在于，所述在不確定污染源位置時，基于所述粉塵真實濃度、所述粉塵擴散影響因素和所述粉塵擴散評價模型，使用改進的麻雀搜索算法獲取污染源的位置和源強包括如下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種港口堆場粉塵污染溯源方法，其特征在于，所述對麻雀搜索算法進行改進，得到所述改進的麻雀搜索算法包括如下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種港口堆場粉塵污染溯源方法，其特征在于，所述適應(yīng)度函數(shù)滿足如下關(guān)系：
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種港口堆場粉塵污染溯源方法，其特征在...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張春意，王妍蘇，楊喜平，李金釗，王曉川，劉筱萌，白璐，薛永華，井亮，王清彪，趙俊，
申請(專利權(quán))人：天科院環(huán)境科技發(fā)展天津有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。