[发明专利]数值模型和线性规划模型相结合的大气污染协同控制方法

说明书

本发明公开了一种数值模型和线性规划模型相结合的大气污染协同控制方法，基于源追踪数值模型建立PM_2.5和O₃浓度的区域排放源—受体响应关系，利用数学规划模型求取PM_2.5和O₃浓度同时达标情况下的最大允许排放量方案，估算大气环境容量，评估不同城市、不同行业排放源减排方案的有效性，给出区域空气质量达标的可行对策建议，提出优化减排建议。

技术领域

本发明属于气象科学技术领域，尤其涉及一种源追踪数值模型和数学规划模型用以估算大气环境容量的技术。

背景技术

空气质量数值模型是当前研究大气污染问题的主要手段。数值模型通过模拟大气中不同空间尺度的物理、化学过程，在技术上能够对历史污染事件进行还原，另外还能对未来污染物浓度变化进行预报预测。当前我国区域复合污染现象突出，为实现对大气污染的控制，已有一些基于数值模型的方法能够根据各污染源的排放强度资料和气象资料，估算污染源对受体的贡献，通过人为调整数值模型内排放源参数，对某种大气污染物进行预报预测，得到该大气污染物的减排控制方案。

由于近年来我国大气污染格局的变化，颗粒物和臭氧成为影响我国城市和区域空气质量的主要大气污染物，对不同大气污染物（尤其是PM_2.5和O₃）的协同控制成为我国空气质量改善的焦点和打赢蓝天保卫战的关健。另外，线性规划模型虽然在大气环境容量资源问题中的应用具有更强客观性，但其往往作为独立规划模型，在与区域空气质量的污染物协同控制方面未见有研究。

因此，有必要发展一种数值模型和数学规划模型相结合的区域空气质量达标规划的新方法，。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种数值模型和线性规划模型相结合的大气污染协同控制方法，该方法能够在满足城市PM_2.5和O₃同时达标的前提下，给出区域大气环境容量和分城市、分行业区的不同大气污染物减排量，为我国重点城市群长期和短期空气质量管理（PM_2.5和O₃协同控制）提供一定的参考依据。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种数值模型和线性规划模型相结合的大气污染协同控制方法，包括以下步骤：

步骤S1，基于空气质量模型CAMx中对颗粒物和臭氧来源的解析，模拟建立研究区域内PM_2.5、O₃及其组分的排放源与受体的非线性响应关系；

步骤S2，利用数学规划模型，分别以污染物排放量和区域排放源与受体的响应关系作为输入值，以一次污染源区域允许排放总量最大为目标函数，以PM_2.5和MDA1 O₃浓度同时达标为约束条件，计算得到不同城市、不同行业源中一次污染物优化减排方案的所有可行解；

步骤S3，依据步骤S2得到的数学规划模型计算结果，确定污染源减排清单；并利用空气质量模型CAMx重新模拟，判断PM_2.5和MDA1 O₃浓度是否达标，以评估减排方案的有效性和可靠性；

步骤S4，筛选满足PM_2.5和O₃同时达标的可行减排方案，给出研究区域不同污染物最大允许排放量的建议值，以及分区域、分行业排放源的减排比例。

进一步的，所述一次污染源包括SO2、NO_x、NH3、VOCs和一次PM_2.5。

进一步的，步骤S2中进行区域允许排放总量的计算，采用以下数学规划模型：

对于不同物种排放量间的量级差异，使用归一法按对不同物种的排放量加以权重计算不同城市、不同行业源的一次污染源（SO₂、NO_x、NH₃、VOCs和一次PM_2.5）排放总量的最大值，