灰色系統(tǒng)理論與方法在城市環(huán)境噪聲污染分析中ppt課件

1、灰色系統(tǒng)理論與方法在城市環(huán)境噪聲污染分析中的應(yīng)用 隨著工業(yè)化的迅速發(fā)展，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，環(huán)境問題已經(jīng)成為世界各國巫待解決的問題之一。 以哈爾濱市區(qū)域環(huán)境噪聲為例，1991一2019年的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，雖然區(qū)域環(huán)境噪聲污染有逐年下降的趨勢，但距離國家標(biāo)準(zhǔn)的要求尚有很大差距。 灰色系統(tǒng)理論是80年代初由我國學(xué)者首先發(fā)展起來的一種理論，本文把哈爾濱市的區(qū)域環(huán)境噪聲作為一種灰色系統(tǒng)，應(yīng)用關(guān)聯(lián)分析方法確定了影響城市區(qū)域環(huán)境噪聲變化的優(yōu)勢因素，即找出了主要的噪聲污染源，建立了GM(1，1)模型，利用它對哈爾濱市未來的環(huán)境噪聲變化進(jìn)行了預(yù)測，并且進(jìn)行了殘差分析。 1 區(qū)域環(huán)境噪聲監(jiān)測數(shù)據(jù) 把哈爾濱市建成區(qū)劃

2、分為長寬各500米的410個網(wǎng)格，監(jiān)測點設(shè)置于每個網(wǎng)格中心，每年監(jiān)測一次。表1給出了歷年監(jiān)測的平均等效噪聲數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)表明，區(qū)域環(huán)境噪聲大體呈逐年下降趨勢。2 影響環(huán)境噪聲變化的優(yōu)勢因素分析 噪聲源一般可分為五類，即交通源、工業(yè)源、施工源、生活源和其它。這些噪聲源對環(huán)境噪聲產(chǎn)生不同程度的影響，區(qū)域環(huán)境噪聲則是這些影響產(chǎn)生的綜合效果。把區(qū)域環(huán)境噪聲作為一個灰色系統(tǒng)，應(yīng)用關(guān)聯(lián)分析找出影響這個系統(tǒng)的優(yōu)勢因素，即找出主要噪聲污染源。2.1 關(guān)聯(lián)系數(shù)計算 把區(qū)域環(huán)境噪聲監(jiān)測值選作參考數(shù)列(母數(shù)列)X0，每年的數(shù)據(jù)記為戈)(k)，其中k=1，2，5，分別表示1991一2019年的數(shù)據(jù)，故有 X0=X0(

3、1)，X0(2)，,X0(5) 把機(jī)動車輛數(shù)、市區(qū)人口、工業(yè)總產(chǎn)值和基建投資這些影響因素作成比較數(shù)列(子數(shù)列)，分別記為X1 X2 X3 和X4 表2和表3分別給出了原始數(shù)列和初值化數(shù)列。 關(guān)聯(lián)系數(shù)定義為：式中:i=1，2，3，4；k=1，2，5；常數(shù)住5為分辨系數(shù)； lX0(k)-X1(k)l表示對應(yīng)于同一k值的參考數(shù)列與第i個比較數(shù)列的元素之差的絕對值。 把有關(guān)數(shù)據(jù)代人式(1)，得到以下關(guān)聯(lián)系數(shù)數(shù)列:2.2 優(yōu)勢因素分析 因為關(guān)聯(lián)系數(shù)是由數(shù)列給出，數(shù)據(jù)很多，不直觀，不便于比較，所以可以利用關(guān)聯(lián)度解決。關(guān)聯(lián)度定義為 式中n=5, 得到四個比較數(shù)列式Xi與參數(shù)數(shù)列X0之間的關(guān)聯(lián)度 由上述計算結(jié)

4、果可見，R2R1R3R4，某個因素關(guān)聯(lián)度越大，表明這個因素影響越大，它就是系統(tǒng)的優(yōu)勢因素。結(jié)果表明，人口因素是影響哈爾濱市區(qū)域環(huán)境噪聲的優(yōu)勢因素；其次是機(jī)動車輛因素，它是第二優(yōu)勢因素。也就是說，哈爾濱市的區(qū)域環(huán)境噪聲主要來自生活源和交通源。3 環(huán)境噪聲預(yù)測 把區(qū)域環(huán)境噪聲看作灰色系統(tǒng)，建立灰色模型GM(1,1),可以對環(huán)境噪聲進(jìn)行預(yù)測。3.1 GM(1,1)模型 對原始數(shù)列進(jìn)行一次累加生成1-AGO）得這是一階單變量的微分方程模型，記為GM(1,1)白化形式微分方程的解為利用此式進(jìn)行預(yù)測，并用還原數(shù)列檢驗方法對預(yù)測模式(11)進(jìn)行殘差分析得此時殘差為3.2 建模預(yù)測 把1991一2019年哈爾

5、濱市環(huán)境噪聲監(jiān)測數(shù)據(jù)作為原始數(shù)據(jù) ，并用(4)進(jìn)行1一AGO生成，所得結(jié)果列于表4.利用上述數(shù)據(jù)，由式(7)一(11)計算可得 利用上式及式(12)和(13)可計算生成數(shù)列和原始數(shù)列及殘差，結(jié)果由表5列出。 由表5可見，對于1991一2019年數(shù)據(jù)，模型計算值與實測值非常接近，其殘差小于士0.3%. 這表明模型很好地反映了實際情況。利用上式還可對環(huán)境噪聲進(jìn)行預(yù)測。表5也給出了2019年到2000年(分別對應(yīng)于k=5，6，7，8，9)的預(yù)測數(shù)據(jù)。對k=5，即2019年的環(huán)境噪聲，預(yù)測值與實測值相差0.lldB，殘差僅為-0.19%.4 結(jié)論l)通過關(guān)聯(lián)分析得到影響哈爾濱市區(qū)域環(huán)境噪聲的優(yōu)勢因素是人口的變化，即生活源為主要噪源，其次是機(jī)動車輛的增加，即交通噪聲源。這個結(jié)果為控制和減少噪聲污染指出了有效的途徑;2)利用GM(1，1)模型可以預(yù)測城市環(huán)境噪聲