有關(guān)長江水質(zhì)的評價和預(yù)測模型

1、1關(guān)于長江水質(zhì)的評價和預(yù)測模型關(guān)于長江水質(zhì)的評價和預(yù)測模型摘要摘要本問題是一個水質(zhì)的評價與預(yù)測問題。針對問題一，通過對附錄3中數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，分別確定了PH、DO、CODMn、NH3N的隸屬函數(shù)，進(jìn)一步對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。在權(quán)重確定問題上，結(jié)合考慮實(shí)際中評價水質(zhì)的方法，以及人們對污染影響越嚴(yán)重的指標(biāo)越關(guān)注這一心理特征，我們定義了污染越嚴(yán)重權(quán)重越大的定權(quán)法則，進(jìn)而確定了隨污染指數(shù)變化而變化的動態(tài)權(quán)重。根據(jù)各監(jiān)測項(xiàng)目的污染指標(biāo)及其對應(yīng)的權(quán)

2、重，運(yùn)用綜合污染指數(shù)評價法，計(jì)算出每個城市每個月的綜合污染指標(biāo)。通過分析干流綜合污染指數(shù)隨時間的變化趨勢，得出綜合污染指標(biāo)是隨季節(jié)周期性變化的，從而我們將各地區(qū)污染程度分枯水期、豐水期、平水期進(jìn)行比較，得到相應(yīng)的排名，再運(yùn)用平均值法將以上排名結(jié)果融合為一個，最終得到1至17號地區(qū)排名為（水質(zhì)從好到壞）：11，6，1，9，4，3，5，16，10，14，2，15，13，8，17，12，7。針對問題二，我們通過各地區(qū)本身排出污水的濃度大小，來

3、判斷該地區(qū)是否為污染源。先不考慮支流的情況得出一個某地區(qū)自身排出的污水濃度的模型，接著考慮受支流污水影響下的改進(jìn)模型。我們還重點(diǎn)討論了一個上游地區(qū)污水流到下游地區(qū)的自凈機(jī)理，得到了一個濃度隨距離及水流流速的關(guān)系式。在模型的求解中，我們對降解系數(shù)充分討論，得出結(jié)論為：湖南岳陽及湖北宜昌和重慶朱沱及湖南岳陽分別為高錳酸鹽指數(shù)和氨氮的主要污染源。對于問題三，通過對1995年至2004年的廢水排放總量的數(shù)據(jù)分析，我們發(fā)現(xiàn)其數(shù)據(jù)變化與時間成線性關(guān)

4、系，運(yùn)用matlab中的polyfit()函數(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，預(yù)測出從2005年至2014年廢水排放總量為(單位：億噸)：290.5303.36316.23329.09341.95354.82367.68380.54393.41406.27。在預(yù)測未來十年水污染的發(fā)展趨勢時，將同一類等級的水所占百分比作為應(yīng)變量，長江總流量和廢水總排量作為自變量，運(yùn)用matlab中的regress()函數(shù)進(jìn)行多元線性回歸，將預(yù)測出的廢水排量和長江總水

5、量代入回歸模型，可得出該類水的百分比的預(yù)測值，根據(jù)預(yù)測結(jié)果，得出可飲用水所占的百分比正在快速減少的結(jié)論。對于問題四，運(yùn)用前述的回歸方法，預(yù)測出未來十年干流中IV類、V類和劣V類水的百分比，以枯水期、豐水期、水文年中污染最嚴(yán)重的指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，得到每年需處理的污水量從2005年至2014年依次為(單位：億噸)：62.27171.018185.87102.4056120.0381138.7868158.6263179.5749201.6541

6、224.8323。最后，根據(jù)我們的預(yù)測結(jié)果以及模型的特點(diǎn)，我們建議在枯水期、豐水期、平水期分別實(shí)施不同的治理措施和方案。3地區(qū)在第月中指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值()mrUyymr表示地區(qū)第月中的指標(biāo)在水質(zhì)評價中的權(quán)重()mrWyymr為指標(biāo)分指數(shù)()(12317)mrGyy??為分指數(shù)算術(shù)平均值mI為分指數(shù)算術(shù)標(biāo)準(zhǔn)差mS為污染綜合指數(shù)P平均污染綜合指數(shù)()tPy為河流流速v()ms為下游距污染源處的污染物濃度()CmgL()lm為彌散系數(shù)D為污染物

7、降解系數(shù)(1)k天為第個觀測點(diǎn)所測到的水流量iQi為第條支流上的觀測站所測污染物濃度zjCj為第條支流上的觀測站到距其最近干流下游觀測站的距離jlj為第條支流的流量jqj污染物排放總量P長江總流量Q代表aIIIIII類水代表bVIV類水代表c劣V類水四、模型的分析、建立與求解四、模型的分析、建立與求解4.14.1問題一的模型分析、建立與求解問題一的模型分析、建立與求解該問題首先要求對長江流域17個地區(qū)兩年多的水質(zhì)情況作出定量的綜合評價，