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工业园区大气污染物排放总量核算模型优化算法反演性能对比

赵瀚森 刘峰均 张夏夏 吴柏莹 沈怡秀 高逸飞 陈高

赵瀚森,刘峰均,张夏夏,等.工业园区大气污染物排放总量核算模型优化算法反演性能对比[J].环境工程技术学报,2024,14(4):1232-1238 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230688
引用本文: 赵瀚森,刘峰均,张夏夏,等.工业园区大气污染物排放总量核算模型优化算法反演性能对比[J].环境工程技术学报,2024,14(4):1232-1238 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230688
ZHAO H S,LIU F J,ZHANG X X,et al.Comparative study on inversion performance of optimization algorithms for the total emission accounting model of air pollutants in industrial parks[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2024,14(4):1232-1238 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230688
Citation: ZHAO H S,LIU F J,ZHANG X X,et al.Comparative study on inversion performance of optimization algorithms for the total emission accounting model of air pollutants in industrial parks[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2024,14(4):1232-1238 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230688

工业园区大气污染物排放总量核算模型优化算法反演性能对比

doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230688
基金项目: 江苏省环保集团科研课题(1004,2022-1003)
详细信息
    作者简介:

    赵瀚森(1993—),男,工程师,主要从事生态环境大数据分析研究,zhaohs12@163.com

    通讯作者:

    陈高(1982—),男,高级工程师,主要从事环境信息化研究,cg@jshb.gov.cn

  • 中图分类号: X831

Comparative study on inversion performance of optimization algorithms for the total emission accounting model of air pollutants in industrial parks

  • 摘要:

    基于工业园区污染物排放总量核算模型,以东南沿海某重点石化产业基地VOCs的排放总量核算为例,对比研究了Nelder-Mead单纯形法(NM)、双模退火优化算法(DA)、粒子群优化算法(PSO) 3种优化算法和通过偏差平方和(目标函数1)、对数变换(目标函数2)、双曲余弦变换(目标函数3)构建的3种优化目标函数在不同随机误差强度和失效站点数量下的反演性能。结果表明:PSO算法的反演性能与粒子数量有关,但整体表现不适用于当前条件下的反演优化,NM和DA优化算法具有较好的反演准确性(MARE<30%),但NM优化算法的反演计算效率约为DA优化算法的11~20倍,NM优化算法反演性能最好;3种优化目标函数均适用于当前条件下的反演优化(MARE<30%),其中目标函数1和目标函数3在随机误差强度、失效站点数量较小的情况下反演性能更好,而目标函数2在随机误差强度、失效站点数量相对较大的情况下反演性能更好。

     

  • 图  1  不同随机误差下3种优化算法的反演性能

    Figure  1.  Inversion performance of three optimization algorithms under different random errors

    图  2  不同失效站点数量下3种优化算法的反演性能

    Figure  2.  Inversion performance of three optimization algorithms under different number of failure sites

    图  3  不同粒子数量下PSO算法的反演性能

    Figure  3.  Inversion performance of PSO algorithm under different particle numbers

    图  4  不同优化目标函数的反演性能

    Figure  4.  Inversion performance of different optimization objective functions

    图  5  3种优化目标函数逐小时反演结果

    注:试验条件是随机误差标准差为0.1 mg/m3、失效站点数量为0个。

    Figure  5.  The hourly inversion results of three optimization objective functions

    表  1  网格化监测点位空间坐标

    Table  1.   Grid monitoring point spatial coordinates m 

    序号 x y 序号 x y
    1 5 114.71 2 309.58 39 1 868.87 −2 886.01
    2 −3 711.36 −1 446.63 40 −2 768.47 −3 123.10
    3 −5 718.63 2 649.74 41 291.19 −1 494.39
    4 5 114.71 2 309.58 42 616.39 761.73
    5 −3 711.36 −1 446.63 43 −1 011.41 −523.11
    6 −2 044.57 4 741.98 44 1 388.01 293.15
    7 2 340.18 −3 994.98 45 −471.63 −905.61
    8 3 117.35 1 792.32 46 1 676.55 −317.70
    9 3 379.21 1 253.75 47 1 315.32 −844.27
    10 4 144.75 952.74 48 −1 358.04 −293.28
    11 4 731.31 1 690.47 49 −1 530.78 720.19
    12 4 652.83 629.75 50 854.63 −1 434.43
    13 2 335.90 2 123.29 51 3 838.09 2 784.23
    14 1 237.91 −2 085.05 52 2 754.05 3 284.45
    15 1 350.45 2 700.39 53 1 090.81 4 168.37
    16 953.59 2 967.68 54 350.59 3 246.90
    17 1 425.35 1 393.37 55 −2 232.65 4 130.03
    18 1 688.50 3 137.02 56 −3 300.88 2 805.40
    19 2 434.63 784.04 57 −3 706.65 397.61
    20 2 117.51 285.32 58 −3 545.05 −2 042.49
    21 2 458.64 −332.70 59 −3 999.08 −3 386.99
    22 3 817.20 162.85 60 −2 074.68 −4 127.62
    23 3 249.42 −682.20 61 −363.58 −4 275.04
    24 2 822.69 −1 365.94 62 1 214.23 −4 274.61
    25 2 400.04 −2 032.34 63 3 401.67 −2 631.37
    26 −2 195.04 −1 306.65 64 4 143.97 −1 345.64
    27 −897.94 −2 315.75 65 5 070.37 335.06
    28 −3 149.97 −1 418.27 66 −3 711.36 −1 446.63
    29 −2 998.00 −3 246.11 67 −3 711.36 −1 446.63
    30 −397.45 2 926.92 68 −3 711.36 −1 446.63
    31 −4.51 2 678.01 69 5 114.71 2 309.58
    32 −1 077.26 1 304.27 70 −3 711.36 −1 446.63
    33 −2 610.37 −2 021.12 71 −5 006.01 −344.31
    34 −1 535.36 −1 827.48 72 −3 883.77 −775.66
    35 −1 430.18 −2 948.00 73 −3 954.11 −1 265.81
    36 −1 725.05 −815.43 74 2 340.18 −3 994.98
    37 −2 738.78 −841.12 75 2 340.18 −3 994.98
    38 −267.43 −2 797.06 76 2 340.18 −3 994.98
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    表  2  污染源排放点位空间坐标及模拟排放量

    Table  2.   Spatial coordinates of pollution source discharge points and simulated emissions

    企业排口x/my/mVOCs模拟排放量/(t/a)
    11-1−72.601 901.08305.68
    1-2727.241 474.78305.68
    1-31 113.572 088.37305.68
    22-12 224.661 497.0852.7
    33-1−534.001 120.580
    44-13 340.73693.672.46
    55-12 361.302 911.6511.1
    5-23 838.941 827.130
    66-1−2 460.93−1 056.160.84
    77-11 638.99−3 599.910.47
    88-1−3 000.27−2 545.480.14
    99-1−912.64185.321 016.33
    9-2133.95−610.701 016.33
    9-3875.99−11.241 016.33
    1010-12 521.40−2 652.020
    10-23 269.09−1 700.120
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-09-22
  • 录用日期:  2024-03-20
  • 修回日期:  2024-03-12

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