2005优秀论文.doc

论文2 长江水质的评价与预测 获奖等级：省一等奖 指导教师：李 作 安 参赛队员：陈丽1、李凌宇2、赵建军3 （1、物理系应用物理学生； 2、电信系电气031学生； 3、电信系电气032学生） 摘要：本文对长江水质的污染状况进行了讨论，首先借用对观测值进行了数据处理和绘图，然后对处理后的数据采用纵横向拉开档次法、灰色预测法、累加法、微分法、曲线回归建立了相应的模型，并对各种参数进行了假设验证，最后借助软件对模型进行了求解。结果为： 1、长江河流水质：总体良好，局部较差。四川乐山岷江大桥、四川宜宾凉姜沟、四川泸州沱江二桥、湖南长沙新港、江西南昌滁槎的污染较严重，其它地方污染相对较轻。 2、近一年来，长江干流污染物主要集中地在：湖南岳阳城陵矶、四川攀枝花；污染物主要集中在：湖南岳阳城陵矶、重庆朱沱。 3、在不采取有效治理措施的情况下，未来10年长江干流上Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类水质总的百分比逐年减少；Ⅳ、Ⅴ、劣Ⅴ类水质总的百分比将逐年增加；废水排放量也将逐年增多。 4、未来10年污水处理量的预测结果如下： 年份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 处理量 （亿吨） 37.6 54.2 78.3 98.7 134.5 168.2 235.4 271.0 345.3 417.9 本文最大的优点：采用了纵横向拉开档次法、灰色预测法、累加法、微分法方法进行了建模，使问题得到很好的简化，从而使模型值与统计值达到很好的一致性效果，便于模型的检验和推广。 1、问题的重述 本题是一个以长江沿线17个观测站为研究对象的题目，对于给出的长江沿线17个观测站近两年多主要水质指标的检测数据，及干流上7个观测站近一年多的基本数据，要处理的问题有：（具体检测数据见题中附件三、附件四） （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。 2、模型的假设 1、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； 2、江河自身对污染物都有一定的自然净化能力； 3、长江干流的自然净化能力可以认为是近似均匀的； 4、水质的主要污染物是高锰酸盐和氨氮； 5、高锰酸盐、氨氮等污染物进入江河后能与江水迅速均匀混合； 6、每一个观测站即为一个断面，断面与断面之间的河长为一个河段； 7、主要污染物高锰酸盐、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：）。 8、将一年的水期分为枯水期（1月~4月）、丰水期（5月~10月）、平水期（11月~12月）三个时段； 9、水源按水质类型可以分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、劣Ⅴ类，其中，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类为可饮用水，Ⅳ、Ⅴ、劣Ⅴ类为不可饮用水； 3、模型的建立与求解 3.1问题一 根据附件三所提供的信息，可知本题所描述的是多系统“纵横向”的多指标综合评价问题，即动态的多指标综合评价问题。在整个观测中，值的实侧值除一个点超出国际标准外，其余都在国际标准范围内，所以在对指标进行考虑时，其权重很小，也可以忽略。要做出定量的综合评价，则： 首先，结合近两年来各观测站的不同水质类别所出现的次数及其概率的状况，进行分析；其次，对数据按枯水期（1月~4月）、丰水期（5月~10月）、平水期（11月~12月）分类，平均，再对浓缩后的数据进行分析；然后，对浓缩后的数据进行归一化和标准化处理并建立相应的数学模型；最后，根据所建立的模型即可做出定量的综合评价，并可分析出各地区的水质污染状况和干流的主要污染物集中地区。 方法一 基于数据处理评价法 3.1.1 评价参数、标准 根据附录三中长江流域主要城市水质检测报告，评价参数选用、、、4类。评价标准选用GB3838—2002《地表水环境质量标准》。 表（1）: 《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）中4个主要项目标准限值 单位：mg/L 序 号 ? 分 类 ???????????标准值 ? 项 目 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 Ⅳ类 Ⅴ类 劣Ⅴ类 1 溶解氧(DO)??????????≥ 7.5 （或饱和率90%） 6 5 3 2 　 0 2 高锰酸盐指数(CODMn) ≤ 2 4 6 10 15 ∞ 3 氨氮（NH3-N）