长江水质的分析与预测优秀论文.doc

1 长江水质的分析和预测 摘要 本文基于十年内长江流域水流量和水质的数据，对长江水质作出定量的综合分析， 研究并探讨了水质的变化及其影响因素，对未来十年的长江水质作出预测。 对于问题1，分别给出4个观测项目标准下的各水质等级观测值数量的比例，及其 地域分布规律。对于水质的综合评价，我们首先以单指标最差原则得出各个河段水质的 综合评价结果；而后，引入模糊评价方法，以各水质等级作为污染物浓度的模糊子集， 计算各断面的污染程度对水质类别的隶属度，得出各河段水质的综合评价。 对问题2，将干流污染问题简化为非点污染源对干流污染物浓度变化的影响问题。 在此条件下根据质量守恒原理与水动力学得出一维水质模型微分方程，在非点源为线源 形式时，分别给出流速不变与河道横截面积不变两种情况下浓度的解析解，继而求出各 地区污染源的平均污染物浓度，进而得到两种主要污染物的主要污染源均在宜昌到岳阳 地区和岳阳到九江地区的结论。 对于未来十年的水质预测，为了降低预测的复杂性，我们首先通过聚类分析将六类 水质聚合为三个等级，然后采用时间序列分析和多元分析两种数理统计方法对水质进行 预测。对于前者，我们尝试了指数平滑法和神经网络算法做时间序列分析，得到未来水 质百分比变化。对于多元分析，我们构造简单的水箱模型作出水质等级百分比和年废水 排量与年流量比值存在线性关系的猜想，并通过相关性分析验证此猜想，建立线性预测 模型；同时，通过曲线拟合得出了模型中的重要因子年废水排放量和年流量的未来十年 变化规律，从而预测出对应年份的各水质等级河段的比例： 预测 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 I,II,III 68.5% 66.1% 64.5% 63.9%63.6%63.1%61.7%59.4% 56.1% 52.3% IV,V 19.7% 20.9% 21.6% 21.8%22.0%22.2%22.8%23.9% 25.4% 27.1% 劣V 11.7% 13.1% 13.9% 14.3%14.4%14.7%15.5%16.7% 18.6% 20.6% 对于问题4，我们根据线性预测模型的预测结果，以处理污水总量最小为目标建立 线性规划模型，在满足劣V类水和IV，V类水比例的约束条件下得出每年需要处理的 污水量(如下表)并分析了两类约束对最优解的影响。 年份 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 处理量 141.5 155.8 167.1 175.8 183.5 192.2 203.5 218.1 235.1 252.8 关键字：隶属度，一维水质模型，聚类分析，时间序列指数平滑法，神经网络， 相关性分析，多元分析法  2 长江水质的分析和预测............................................................................................................1 1.摘要.................................................................................................................................1 2.问题重述.........................................................................................................................2 3.问题分析.........................................................................................................................3 3.1水质的综合评价..................................................................................................3 3.2主要污染源..........................................................................................................3 3.3水质的预测.................................................