【摘要】：為降低河流突發(fā)污染事故的影響,提高下游污染物預(yù)測(cè)精度、提高預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)性,結(jié)合一維水質(zhì)模型、卡爾曼濾波及改進(jìn)的網(wǎng)格尋優(yōu)算法,綜合考慮支流的影響,研究河流突發(fā)污染事件中污染物擴(kuò)散情況的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法.分析一種改進(jìn)的網(wǎng)格尋優(yōu)算法并利用歷史數(shù)據(jù)校正模型參數(shù);借助水質(zhì)模型構(gòu)造狀態(tài)方程引入污染物濃度觀測(cè)值;運(yùn)用卡爾曼濾波動(dòng)態(tài)校正預(yù)測(cè)結(jié)果,并在預(yù)測(cè)過(guò)程中考慮支流的影響.在理論研究的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)基于風(fēng)浪水槽的污染物模擬擴(kuò)散實(shí)驗(yàn),對(duì)比分析采用不同預(yù)測(cè)方法的污染物峰現(xiàn)時(shí)間、峰值濃度及相對(duì)誤差.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,不同的預(yù)測(cè)方法所求得的峰現(xiàn)時(shí)間相對(duì)誤差總體相當(dāng);采用多步動(dòng)態(tài)校正預(yù)測(cè)和考慮了支流影響的校正預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)峰值濃度得到的相對(duì)誤差明顯降低.
【圖文】：

１｜ｔ＋１）＝［Ｉ－Ｋｇ（ｔ＋１）Ｈ］Ｐ（ｔ＋１｜ｔ）．（１１）式中：ｘ（ｔ｜ｔ）為ｔ時(shí)刻最優(yōu)估計(jì)值，ｘ（ｔ＋１｜ｔ）為ｔ＋１時(shí)刻模型直接預(yù)測(cè)值，Ｐ（ｔ＋１｜ｔ）為預(yù)測(cè)誤差方差，Ｐ（ｔ｜ｔ）為卡爾曼濾波誤差方差，Ｋｇ（ｔ＋１）為卡爾曼增益，ｘ（ｔ＋１｜ｔ＋１）為ｔ＋１時(shí)刻最優(yōu)估計(jì)值，ｙ（ｔ＋１）為觀測(cè)值，Ｖ為系統(tǒng)噪聲誤差方差，Ｒ為測(cè)量噪聲誤差方差．１．２．２實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)流程如圖１所示為基于卡爾曼濾波的污染物濃度實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)流程圖．獲取系統(tǒng)噪聲和測(cè)量噪聲是進(jìn)行卡爾曼濾波的關(guān)鍵一步，一般而言，數(shù)學(xué)上比較常用的方法是Ｓａｇｅ－Ｈｕｓａ算法，工程應(yīng)用中則主要采用經(jīng)驗(yàn)法來(lái)確定Ｖ和Ｒ．本文首圖１基于卡爾曼濾波的污染物濃度實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)流程圖Ｆｉｇ．１Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｒｅａｌ－ｔｉｍｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｆｏｒｐｏｌｌｕｔａｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＫａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒ先通過(guò)初步率定和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)分析得到系統(tǒng)噪聲誤差方差Ｖ和測(cè)量噪聲誤差方差Ｒ，并利用歷史數(shù)據(jù)校正模型參數(shù)．然后設(shè)置模型計(jì)算時(shí)間，判斷是否有觀測(cè)值．若有，則利用卡爾曼濾波算法，通過(guò)觀測(cè)值和當(dāng)前時(shí)刻預(yù)測(cè)值校正下一時(shí)刻濃度預(yù)測(cè)值，即一步預(yù)測(cè)校正；若沒(méi)有，則直接利用式（２）及過(guò)去的校正值預(yù)測(cè)未來(lái)各斷面的污染物濃度值，即多步預(yù)測(cè)．在模型結(jié)構(gòu)確定的情況下，模型參數(shù)的準(zhǔn)確性很大程度上決定了模型的好壞．本文模型參數(shù)校正通過(guò)歷史污染物濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行（若缺乏歷史數(shù)據(jù)則２４６１第１２期劉景明，等：河流突發(fā)

．０ｍ，高為１．６ｍ，凈寬為１．２ｍ，最大水深１．０ｍ．共進(jìn)行３組實(shí)驗(yàn)，將其中２組作為歷史數(shù)據(jù)用于參數(shù)校正，另一組用于驗(yàn)證．實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方案如圖３所示，實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容和步驟如下．１）選取羅丹明Ｂ作為模擬污染物．羅丹明Ｂ在水中稀釋可以顯現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的紅色，可以直觀地看到污染物擴(kuò)散過(guò)程，而且羅丹明Ｂ在溶液中有強(qiáng)烈的熒光，可利用熒光儀直接測(cè)量．利用熒光儀得到的是光譜數(shù)據(jù)，為得到濃度數(shù)據(jù)需首先進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，得到濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線，標(biāo)定結(jié)果如圖２所示，熒光強(qiáng)度和污染物濃度滿足方程：ｙ＝０．００２５ｘ－２．３６０６．（１４）其中，，相關(guān)系數(shù)Ｒ２＝０．９８１５，可見(jiàn)兩者線性度較好，可用于間接測(cè)量污染物濃度．圖２羅丹明Ｂ熒光強(qiáng)度和濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線Ｆｉｇ．２ＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙａｎｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｔａｎｄａｒｄｃｕｒｖｅｏｆＲｈｏｄａｍｉｎｅＢ２）采樣點(diǎn)設(shè)置如圖３所示，考慮污染物混合均勻需要一定距離，在４．５ｍ處設(shè)置第１個(gè)采樣點(diǎn)，之后每隔１０．５ｍ設(shè)一個(gè)采樣點(diǎn)，共４個(gè)采樣點(diǎn)．圖３實(shí)驗(yàn)裝置、采樣點(diǎn)布置及模擬支流示意圖Ｆｉｇ．３Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄｅｖｉｃｅ，ｓａｍｐｌｉｎｇｐｏｉｎｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｒｉｂｕｔａｒｉｅｓ３）配置一定濃度的溶液，設(shè)置水深和水流流速，在污染物注入點(diǎn)按（４）中的方法注入污染物，下游采樣點(diǎn)按等時(shí)間間隔采樣．設(shè)置水流流速為０．１ｍ／ｓ，水深０．３ｍ，并配置包含３０ｍｇ

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 阮仁宗,萬(wàn)泳;拉格朗日大氣化學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)定大氣污染物濃度[J];中國(guó)計(jì)量;2000年04期

2 張傳秀;淺談大氣中污染物濃度的時(shí)空分布[J];上海有色金屬;1994年04期

3 劉罡,李昕,胡非,郝文強(qiáng),崔克儉;大氣污染物濃度變化的非線性特征分析[J];氣候與環(huán)境研究;2001年03期

4 張強(qiáng);蘭州大氣污染物濃度與局地氣候環(huán)境因子的關(guān)系[J];蘭州大學(xué)學(xué)報(bào);2003年01期

5 馮宏芳,隋平,邱麗葭;福州市污染物濃度時(shí)空分布及影響因子分析[J];氣象科技;2003年06期

6 李清華,韓愛(ài)梅,孫燕;太原市污染物濃度時(shí)空分布特征及影響因子分析[J];太原科技;2005年05期

7 邱曉暖;陳偉星;梁桂雄;;風(fēng)對(duì)廣州市主要污染物濃度時(shí)空變化影響分析[J];廣州環(huán)境科學(xué);2012年03期

8 周江興;北京市幾種主要污染物濃度與氣象要素的相關(guān)分析[J];應(yīng)用氣象學(xué)報(bào);2005年S1期

9 潘華盛;林謙;王艷秋;;哈爾濱市降水形勢(shì)對(duì)大氣污染物濃度稀釋的影響[J];黑龍江水專(zhuān)學(xué)報(bào);2006年03期

10 謝敏;蔡銘;余志;劉永紅;;廣州市主干道附近大氣污染物濃度的特征及影響因素研究[J];環(huán)境科學(xué)與管理;2008年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 馮宏芳;隋平;邱麗霞;;福州市污染物濃度時(shí)空分布及影響因子分析[A];第五屆全國(guó)日地關(guān)系與災(zāi)害學(xué)術(shù)研討會(huì)論文專(zhuān)輯[C];2005年

2 亢燕銘;楊龍軍;;通風(fēng)房間內(nèi)污染物濃度的預(yù)測(cè)模式[A];全國(guó)暖通空調(diào)制冷2000年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2000年

3 黃鶴;孫玫玲;張長(zhǎng)春;姚青;樊文燕;;天津城市主要大氣污染物濃度垂直分布[A];第26屆中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì)大氣成分與天氣氣候及環(huán)境變化分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2009年

4 劉煥彬;王新;;濟(jì)南市首要污染物濃度與氣象要素的相關(guān)分析[A];全國(guó)農(nóng)業(yè)氣象與生態(tài)環(huán)境學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年

5 鄭艷萍;;降水對(duì)唐山市大氣污染物濃度的影響[A];中國(guó)氣象學(xué)會(huì)2008年年會(huì)城市氣象與城市可持續(xù)發(fā)展分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2008年

6 姚青;黃鶴;樊文雁;孫玫玲;;奧運(yùn)期間天津主要大氣污染物濃度變化特征[A];中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（第二卷）[C];2009年

7 沈澄;毛宇清;何鵬程;;2011年南京春節(jié)期間污染物濃度變化特征及其與氣象條件的關(guān)系[A];第28屆中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì)——S7城市氣象精細(xì)預(yù)報(bào)與服務(wù)[C];2011年

8 陳曦;劉經(jīng)緯;劉小兵;鄒孝;;成都市2011年和2012年空氣中主要污染物濃度空間變化分析[A];2013中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（第五卷）[C];2013年

9 陳瑞敏;吳雁;康文英;王榮英;;連續(xù)霧霾天氣污染物濃度變化及天氣形勢(shì)特征分析[A];第31屆中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì)S11 第三屆城市氣象論壇—城市與環(huán)境氣象[C];2014年

10 張洪英;李君;竇建平;;淄博市空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)[A];中國(guó)氣象學(xué)會(huì)2008年年會(huì)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)與污染物控制分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2008年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 本報(bào)記者 黃潔 本報(bào)實(shí)習(xí)生 孔一穎;北京力爭(zhēng)空氣主要污染物濃度下降2%[N];法制日?qǐng)?bào);2013年

2 記者 駱倩雯;去年全市主要污染物濃度下降[N];北京日?qǐng)?bào);2013年

3 記者 劉宇男;涪江污染物濃度整體下降[N];四川日?qǐng)?bào);2011年

4 記者 馬昭　實(shí)習(xí)生 武小娟;渭河污染物濃度大幅下降[N];西安日?qǐng)?bào);2009年

5 記者 王東亮;主要污染物濃度同比降2%[N];北京日?qǐng)?bào);2012年

6 本報(bào)記者 李凌翌;1—11月中心城區(qū)大氣污染物濃度區(qū)域分布狀況[N];成都日?qǐng)?bào);2008年

7 本報(bào)記者 沈俊霖;島城上月空氣變得更清新[N];青島日?qǐng)?bào);2013年

8 李永利;港城空氣越來(lái)越好[N];河北經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào);2008年

9 記者 杜娟;前7月廣州空氣質(zhì) 量?jī)?yōu)良天數(shù)207天[N];廣州日?qǐng)?bào);2012年

10 記者 曹秀娟　通訊員 齊偉;50年太化渣山終被削平[N];山西日?qǐng)?bào);2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 石發(fā)恩;多場(chǎng)耦合下的匯聚型空氣幕射流理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張萌;基于景觀格局的大氣污染特征及預(yù)報(bào)預(yù)警研究[D];南京信息工程大學(xué);2015年

2 閆翻遼;局部通風(fēng)作用下陣發(fā)性污染物濃度分布規(guī)律研究[D];西安建筑科技大學(xué);2015年

3 鄭鳳魁;我國(guó)南部地區(qū)典型城市和背景區(qū)域大氣污染變化特征研究[D];蘭州大學(xué);2015年

4 桑田;空氣質(zhì)量改善前后污染物濃度與門(mén)診量的濃度—反應(yīng)關(guān)系[D];山西醫(yī)科大學(xué);2015年

5 李晗;石家莊市空氣污染狀況與氣象條件相關(guān)性分析[D];河北科技大學(xué);2015年

6 華志揚(yáng);中庭及附近區(qū)域污染物擴(kuò)散及遷徙規(guī)律的研究[D];西安建筑科技大學(xué);2016年

7 于洲;杭州市大氣污染物濃度時(shí)空變化特征分析[D];南京信息工程大學(xué);2016年

8 郭飛;沈陽(yáng)市空氣質(zhì)量狀況與氣象條件相關(guān)性分析及預(yù)測(cè)[D];沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

9 占龍飛;城市街區(qū)不同建筑布局對(duì)風(fēng)場(chǎng)和污染場(chǎng)的影響[D];華東師范大學(xué);2017年

10 付營(yíng);中國(guó)近海大氣污染物濃度特征及陸源輸送研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2578323