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关于长江水质的评价和预测模型 摘要 本问题是一个水质的评价与预测问题。 针对问题一，通过对附录3中数据的统计分析，分别确定了PH、DO、CODMn、NH3-N的隶属函数，进一步对数据进行归一化处理。在权重确定问题上，结合考虑实际中评价水质的方法，以及人们对污染影响越严重的指标越关注这一心理特征，我们定义了污染越严重权重越大的定权法则，进而确定了随污染指数变化而变化的动态权重。根据各监测项目的污染指标及其对应的权重，运用综合污染指数评价法，计算出每个城市每个月的综合污染指标。通过分析干流综合污染指数随时间的变化趋势，得出综合污染指标是随季节周期性变化的，从而我们将各地区污染程度分枯水期、丰水期、平水期进行比较，得到相应的排名，再运用平均值法将以上排名结果融合为一个，最终得到1至17号地区排名为（水质从好到坏）：11，6，1，9，4，3，5，16，10，14，2，15，13，8，17，12，7。 针对问题二，我们通过各地区本身排出污水的浓度大小，来判断该地区是否为污染源。先不考虑支流的情况得出一个某地区自身排出的污水浓度的模型，接着考虑受支流污水影响下的改进模型。我们还重点讨论了一个上游地区污水流到下游地区的自净机理，得到了一个浓度随距离及水流流速的关系式。在模型的求解中，我们对降解系数充分讨论，得出结论为：湖南岳阳及湖北宜昌和重庆朱沱及湖南岳阳分别为高锰酸盐指数和氨氮的主要污染源。 对于问题三，通过对1995年至2004年的废水排放总量的数据分析，我们发现其数据变化与时间成线性关系，运用matlab中的polyfit()函数对数据进行线性拟合，预测出从2005年至2014年废水排放总量为(单位：亿吨)：290.5,303.36,316.23,329.09,341.95,354.82,367.68,380.54,393.41,406.27。在预测未来十年水污染的发展趋势时，将同一类等级的水所占百分比作为应变量，长江总流量和废水总排量作为自变量，运用matlab中的regress()函数进行多元线性回归，将预测出的废水排量和长江总水量代入回归模型，可得出该类水的百分比的预测值，根据预测结果，得出可饮用水所占的百分比正在快速减少的结论。 对于问题四，运用前述的回归方法，预测出未来十年干流中IV类、V类和劣V类水的百分比，以枯水期、丰水期、水文年中污染最严重的指标进行计算，得到每年需处理的污水量从2005年至2014年依次为(单位：亿吨)：62.271,71.0181,85.87,102.4056,120.0381,138.7868,158.6263,179.5749,201.6541,224.8323。 最后，根据我们的预测结果以及模型的特点，我们建议在枯水期、丰水期、平水期分别实施不同的治理措施和方案。 一、问题重述 水是人类赖以生存的资源，保护水资源就是保护我们自己，对于我国大江大河水资源的保护和治理应是重中之重。专家们呼吁：“以人为本，建设文明和谐社会，改善人与自然的环境，减少污染。” 长江是我国第一、世界第三大河流，长江水质的污染程度日趋严重，已引起了相关政府部门和专家们的高度重视。2004年10月，由全国政协与中国发展研究院联合组成“保护长江万里行”考察团，从长江上游宜宾到下游上海，对沿线21个重点城市做了实地考察，揭示了一幅长江污染的真实画面，其污染程度让人触目惊心。为此，专家们提出“若不及时拯救，长江生态10年内将濒临崩溃”，并发出了“拿什么拯救癌变长江”的呼唤。 题目给出了长江沿线17个观测站（地区）近两年多主要水质指标的检测数据，以及干流上7个观测站近一年多的基本数据（站点距离、水流量和水流速）。通常认为一个观测站（地区）的水质污染主要来自于本地区的排污和上游的污水。一般说来，江河自身对污染物都有一定的自然净化能力，即污染物在水环境中通过物理降解、化学降解和生物降解等使水中污染物的浓度降低。反映江河自然净化能力的指标称为降解系数。事实上，长江干流的自然净化能力可以认为是近似均匀的，根据检测可知，主要污染物高锰酸盐指数和氨氮的降解系数通常介于0.1~0.5之间，比如可以考虑取0.2　(单位：1/天)。 要求研究下列问题： （1）对长江近两年多的水质情况做出定量的综合评价，并分析各地区水质的污染 状况。 （2）研究、分析长江干流近一年多主要污染物高锰酸盐指数和氨氮的污染源主要在哪些地区? （3）假如不采取更有效的治理措施，依照过去10年的主要统计数据，对长江未来水质污染的发展趋势做出预测分析，比如研究未来10年的情况。 （4）根据你的预测分析，如果未来10年内每年都要求长江干流的Ⅳ类和Ⅴ类水的比例控制在20%以内，且没有劣Ⅴ类水,那么每年需要处理多少污水？ （5）你对解决长江水质污染问题有什么切实可行