长江水质的评价和预测模型.doc

长江水质的评价和预测模型 摘要………………………………………….1 问题的提出………………………………….2 问题的分析………………………………….2模型假设…………………………………….3 符号说明…………………………………….3 模型建立…………………………………….3 模型求解…………………………………….7 模型有缺点和改进方向……………………15 建议和意见…………………………….….15 摘要： 为解决问题一，本文建立了一个综合评价模型，提出了水质质量指数概念,把影响水质的因素量化，并利用了模糊数学的层次分析法分析各因素权重,通过做加权平均,得出水质质量分指数量化值，从而对长江水质作出了定量的综合评价,并分析各地区的污染状况。对于问题二,本文巧妙的建立了一个流速、流量、河长与浓度的关系,从而得出没有污染时,观测点的理想值,并作出对比图像,简单明了的分析出长江主要污染物高锰酸盐和氨氮污染源所在地区。 对于问题三,本文根据灰色系统理论,建立GM(1,1)预测模型,利用长江前十年各等级水质所占河长及百分,预测出各等级水质未来十年所占河长。另外，在模型三的基础上，建立了多元线形回归模型，较好的解决了若未来十年长江干流第IV类和第V类水的比例控制在20%以上，且没有劣V类水，每年需要处理的污水量的问题。 本文运用了SPSS和Matlab软件，并编写C++程序对模型进行求解和检验，与实际情况吻合很好。最后根据我们模型所得出的结论，对长江水质污染的解决提出了一些建议和意见，可以为长江的治污和防治提供一定的参考。 关键词：综合评价 灰色预测 线性回归 一 问题的提出 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。因此，对长江水质状况的评价和预测就十分重要，根据附1，2，3，4给出了有关情况和数据，解决以下问题： （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的建议和意见。 二 问题的分析 ●问题一： 因为我们忽略了其余的因素只考虑溶解氧，高锰酸盐，氨氮。所以要考虑这些因素所对长江水质的影响。考虑到它们都很难量化，而对于这些因素的权重计算，我们认为模糊数学中的层次分析法较为适用，具体方法将在后面给出。有了各影响因子的权重，我们就可以和各因子的分指数加权平均算出水质质量指数，并定量地综合评价长江近两年多的水质情况并分析各地区水质的污染状况。 ●问题二： 为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，考虑长江干流七个观测站，按会使长江流向依次排列。从第一个到第二个时，水域自己的降解污染有一定减小，通过上一个观测站便可预测出到下一个观测站没有被污染的理想值，与实际值比较，便可得出，该地区是否是高锰酸盐或氨氮的污染源。 ●问题三： 依照过去10年的主要统计数据,在假设不考虑不采取更有效的治理措施的情况下,由于数据的规律性较差,我们认为可以运用灰色系统理论建立GM(1,1)灰色预测模型,对长江未来水质污染的发展趋势做出合理的预测分析,可得出在未来十年内长江各类水的河段长度。 ●问题四： 由于废水排放量和各类水有一定的正比例关系,运用多元线性回归的方法做出废水与各类水的线性关系式,并根据问题三的预测分析结果,可计算出每年需要处理的污水量。 三 模型假设 ●总体假设： 1.附件中所给数据都是真实可信的。 2.居民正常生活所排放污水能被长江水体自然降解。 ●问题一二假设： 1．对长江其余非主要污染物忽略不计。 2．长江干流的自然净化能力可以认为是近似均匀的。 3．在两站点之间流速不变。 ●问题三假设: 1．不考虑异常年的情况，如98年。 ●问题四假设: 1.第三问的前所有假设 2.假设流入长江污水的总量和各长江干流各类水质的水量呈一个多元线性关系。 3.污水经过处理后，劣V类水、V类水、IV类水的量都转化为III类水，而且若V类水和IV类水的比例和大于20%时，我们首先处理的是V类水，