大气污染多尺度融合溯源方法、装置和可读存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种大气污染多尺度融合溯源方法、装置和可读存储介质。一种大气污染多尺度融合溯源方法包括：获取大气污染浓度值超标前第一时间段内的气象数据；模拟计算得到污染来源轨迹和主要轨迹贡献比率；计算得到污染潜在源区和污染潜在源区贡献率；模拟计算得到企业对监控站点的污染浓度贡献值；根据主要轨迹贡献比率对污染潜在源区贡献率进行融合修正，得到修正后的潜在源区贡献率；基于修正后的污染潜在源区贡献率对企业对监控站点的污染浓度贡献值进行修正，得到修正后的企业污染浓度贡献值。本发明专利技术技术方案从大方向到小区域再到企业点源逐层精细化溯源，满足不同环境治理决策需要。理决策需要。理决策需要。

【技术实现步骤摘要】
大气污染多尺度融合溯源方法、装置和可读存储介质


[0001]本专利技术涉及大气污染防治与溯源
，具体而言，涉及一种大气污染 多尺度融合溯源方法、装置和可读存储介质。

技术介绍

[0002]随着我国经济快速发展和工业化、城镇化进程不断加速，能源消耗增加， 出现了一系列的大气环境问题。大气污染防治最有效的方法就是控制内因，核 心是找准大气污染源头，实现靶向治理，提高控制效率。
[0003]大气污染溯源通过动力学模式追溯排放源及贡献率的时空分布，结合排放 源成分解析结果和排放源清单可追溯到具体的排放源，并实现对预报结果的同 步溯源。源模型法是以不同尺度数值模式方法定量描述大气污染物从源到受体 所经历的物理化学过程，定量估算不同地区和不同类别污染源排放对环境空气 中颗粒物的贡献。当前基于源模型的大气污染溯源技术主要包括空气质量模型 CMAQ(Community Multiscale Air Quality，第三代空气质量预报和评估装置 的模式)、CAMx(Comprehensive Air Quality Model with Extensions，第三代 三维空气质量模型)；颗粒物污染精准溯源Hysplit(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model，拉格朗日混合单粒子轨道模型)等。 但这些模型都只能做到大尺度区域污染溯源，需要气象模型WRF(The Weather Research and Forecasting Model，天气预报模式)和排放源模型SMOKE(大气 排放源清单处理模型)的支持，存在操作难度大、计算量大等问题，且无法实 现多尺度，特别是小尺度精准溯源。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在解决上述技术问题的至少之一。
[0005]为此，本专利技术的第一目的在于提供一种大气污染多尺度融合溯源方法。
[0006]本专利技术的第二目的在于提供一种大气污染多尺度融合溯源装置。
[0007]本专利技术的第三目的在于提供一种大气污染多尺度融合溯源装置。
[0008]本专利技术的第四目的在于提供一种可读存储介质。
[0009]为实现本专利技术的第一目的，本专利技术的技术方案提供了一种大气污染多尺度 融合溯源方法，包括：基于监控站点的大气污染浓度值超标，得到大气污 染浓度值超标信息，获取大气污染浓度值超标前第一时间段内的气象数据； 根据气象数据，模拟计算得到污染来源轨迹和主要轨迹贡献比率；根据污 染来源轨迹，计算得到污染潜在源区和污染潜在源区贡献率；根据污染潜在 源区，模拟计算得到源区内企业对监控站点的污染浓度贡献值；根据主要 轨迹贡献比率对污染潜在源区贡献率进行融合修正，得到修正后的潜在源 区贡献率；基于修正后的污染潜在源区贡献率对企业对监控站点的污染浓 度贡献值进行修正，得到修正后的企业污染浓度贡献值。
[0010]本技术方案的一种多尺度逐层递进的溯源方法，从大方向到小区域再 到企业点
源逐层精细化溯源，可以满足不同环境治理决策需要。
[0011]另外，本专利技术提供的技术方案还可以具有如下附加技术特征：
[0012]上述技术方案中，根据气象数据，模拟计算得到污染来源轨迹和主要轨 迹贡献比率，具体包括：根据气象数据，以监控站点位置为起点，采用拉 格朗日大气扩散模型进行后向轨迹分析，计算污染来源轨迹；对污染来源 轨迹进行聚类，得到主要轨迹；基于主要轨迹，得到每个主要轨迹贡献比 率。
[0013]本技术方案中，通过第一重大尺度溯源可以看出污染来源主要方向、输送 轨迹及主要轨迹贡献比率，可以对污染来源进行大方向上的溯源。
[0014]上述任一技术方案中，采用拉格朗日大气扩散模型进行后向轨迹分析， 计算污染来源轨迹，具体包括：假设污染来源为质点，质点的轨迹即为污染 来源轨迹，计算公式为：
[0015]P'(t+Δt)＝P(t)+V(P,t)
·
Δt
[0016]P(t+Δt)＝P(t)+0.5[V(P,t)+V(P',t+Δt)]Δt
[0017]其中，P(t)表示t时刻质点位置，P'(t+Δt)表示t+Δt时刻质点位置，P(t+Δt) 表示t+Δt时刻质点位置通过矢量速度在时间和空间上线性插值得出，V(P,t) 表示质点在P位置和t时刻的速度，V(P',t+Δt)表示质点在P
′
位置和t+Δt时刻 的速度，Δt表示时间差，t表示时间。
[0018]本技术方案给出了污染来源轨迹的具体计算公式，计算过程简单，容易 实现。
[0019]上述任一技术方案中，根据污染来源轨迹，计算得到污染潜在源区和污 染潜在源区贡献率，具体包括：根据监控站点确定污染溯源范围；对污染 溯源范围区域进行网格划分；获取监控站点过去第二时间内的污染监测浓 度值；计算得到污染潜在源区贡献率，具体包括：统计每个网格内经过的 污染来源轨迹总数，得到第一轨迹个数；每条污染来源轨迹对应一个监控 站点的污染物浓度，对污染物浓度设定阈值，统计每个网格内污染轨迹浓 度值超过阈值的轨迹个数，得到第二轨迹个数；计算第二轨迹个数与第一 轨迹个数比值：
[0020][0021]其中，m
ij
表示超过设定阈值的污染来源轨迹在网格(i,j)内被截获的第 二轨迹个数，n
ij
表示所有污染来源轨迹被网格(i,j)截获的第一轨迹个数；
[0022]获取权重因子：
[0023][0024]其中，n
ave
表示溯源范围内所有网格的平均轨迹个数，当3n
ave
＜n
ij
时，W
ij
＝1， 当1.5n
ave
＜n
ij
＜3n
ave
时，W
ij
＝0.7，当n
ave
＜n
ij
＜3n
ave
时，W
ij
＝0.42，当n
ij
＜n
ave
时，W
ij
＝0.05；
[0025]根据权重因子和比值，得到污染潜在源区的加权贡献率：
[0026][0027]其中，表示网格(i,j)对监控站点的污染贡献率，即污染潜在源区贡 献率。
[0028]本技术方案通过对污染溯源范围进行网格划分，完成中尺度潜在区域溯 源，满足不同环境治理决策需要。
[0029]上述任一技术方案中，大气污染多尺度融合溯源方法，还包括：设定不 同污染潜在源区贡献率对应的颜色；根据污染潜在源区贡献率，对每个网 格进行颜色填充，进行可视化展示。
[0030]本实施中，通过对网格进行颜色填充，可以更加直观的显示不同污染 潜在源区贡献率，满足不同环境治理决策需要。
[0031]上述任一技术方案中，大气污染多尺度融合溯源方法，还包括：
[0032]获取每个网格的污染本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大气污染多尺度融合溯源方法，其特征在于，包括：基于监控站点的大气污染浓度值超标，得到大气污染浓度值超标信息，获取所述大气污染浓度值超标前第一时间段内的气象数据；根据所述气象数据，模拟计算得到污染来源轨迹和主要轨迹贡献比率；根据所述污染来源轨迹，计算得到污染潜在源区和污染潜在源区贡献率；根据所述污染潜在源区，模拟计算得到源区内企业对监控站点的污染浓度贡献值；根据所述主要轨迹贡献比率对所述污染潜在源区贡献率进行融合修正，得到修正后的潜在源区贡献率；基于所述修正后的污染潜在源区贡献率对所述企业对监控站点的污染浓度贡献值进行修正，得到所述修正后的企业污染浓度贡献值。2.根据权利要求1所述的大气污染多尺度融合溯源方法，其特征在于，所述根据所述气象数据，模拟计算得到污染来源轨迹和主要轨迹贡献比率，具体包括：根据所述气象数据，以所述监控站点位置为起点，采用拉格朗日大气扩散模型进行后向轨迹分析，计算所述污染来源轨迹；对所述污染来源轨迹进行聚类，得到主要轨迹；基于所述主要轨迹，得到每个主要轨迹贡献比率。3.根据权利要求2所述的大气污染多尺度融合溯源方法，其特征在于，所述采用拉格朗日大气扩散模型进行后向轨迹分析，计算所述污染来源轨迹，具体包括：假设所述污染来源为质点，所述质点的轨迹即为所述污染来源轨迹，计算公式为：P'(t+Δt)＝P(t)+V(P,t)
·
ΔtP(t+Δt)＝P(t)+0.5[V(P,t)+V(P',t+Δt)]Δt其中，P(t)表示t时刻质点位置，P'(t+Δt)表示t+Δt时刻质点位置，P(t+Δt)表示t+Δt时刻质点位置通过矢量速度在时间和空间上线性插值得出，V(P,t)表示质点在P位置和t时刻的速度，V(P',t+Δt)表示质点在P
′
位置和t+Δt时刻的速度，Δt表示时间差，t表示时间。4.根据权利要求1所述的大气污染多尺度融合溯源方法，其特征在于，所述根据所述污染来源轨迹，计算得到污染潜在源区和污染潜在源区贡献率，具体包括：根据所述监控站点确定污染溯源范围；对所述污染溯源范围区域进行网格划分；获取所述监控站点过去第二时间内的污染监测浓度值；获取所述污染潜在源区贡献率，具体包括：统计每个网格内经过的污染来源轨迹总数，得到第一轨迹个数；每条所述污染来源轨迹对应一个所述监控站点的污染物浓度，对所述污染物浓度设定阈值，统计每个网格内所述污染轨迹浓度值超过阈值的轨迹个数，得到第二轨迹个数；计算所述第二轨迹个数与所述第一轨迹个数比值：其中，m
ij
表示超过所述设定阈值的所述污染来源轨迹在所述网格(i,j)内被截获的第二轨迹个数，n
ij
表示所有所述污染来源轨迹被网格(i,j)截获的第一轨迹个数；获取权重因子：
其中，n
ave
表示所述溯源范围内所有网格的平均轨迹个数，当3n
ave
＜n
ij
时，W
ij
＝1，当1.5n
ave
＜n
ij
＜3n
ave
时，W
ij
＝0.7，当n
ave
＜n
ij
＜3n
ave
时，W
ij
＝0.42，当n
ij
＜n
ave
时，W
ij
＝0.05；根据所述权重因子和所述比值，得到所述污染潜在源区的加权贡献率：其中，表示所述网格(i,j)对所述监控站点的污染贡献率，即所述污染潜在源区贡献率。5.根据权利要求4所述的大气污染多尺度融合溯源方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖海斌，许文龙，申燚，胡建林，范旭彤，
申请(专利权)人：深圳中兴网信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：