2016“深圳杯”一等奖优秀论文A5中山大学“清源”.pdf

还要“同流合污”吗？

摘要

本文主要针对深圳市特殊的水文环境以及历史遗留下的一些问题，建立了深圳的治水提

质工程，重点放在排水管网的建设以及污水处理厂的扩建上。并针对这些方案，给出了其未

来几年内费用的预测以及实施清源或截排的判定指标。然后我们选择茅洲河流域作为我们选

定的区域，然后给出了污水治理建议方案，并且最终根据一、三、五、八年规划进行了合理

性的评估。

由于深圳原特区已经基本建成排水管网系统，故只需要考虑剩下六个区，但是其中四个

新区是后来从宝安区、龙岗区分划出来的，数据量不够多，从而将六个区按原龙岗区、原宝

安区划分。

首先，基于排水管网的建设以及污水处理厂的扩建两个方面建立了初步的费用模型。无

论污水管网还是雨水管网的费用均是由其直径和修建长度所决定。其中污水管网的长度由各

区的规模以上企业工业增长值的比例决定；雨水管网的长度由各区内涝点的个数比决定。由

于污水处理厂扩建的费用难以估计，从而将其转换为每天多处理一万吨污水所需费用进行计

算。

然后我们量化分析雨污“分流”与“混流”收集机制对污水处理系统以及海绵城市建设

的影响，影响程度取决于相关性，相关性大则说明影响大，这里我们使用了距离相关性进行

比较。然后，我们通过建立多元线性回归模型，根据其回归拟合系数，来确定分流、混流对

污水处理机制与海绵城市建设的影响大小与正负相关性，同时再与前面的距离相关性的结果

进行比较，进行综合分析。

其次，在花费最小的问题中，考虑实行雨污分流时，随着雨水管道的完善，污水处理厂

的扩建规模在逐渐减小，从而二者费用之和存在极小值点，这也是实行分流与混流的判定条

件即费用最少。我们在进行“清源”与“截排”的判断时，固定住未来的一、三、五、八年后，

分别以分流覆盖率为因变量，以污水厂扩建花费与雨水管道铺设花费之和作为判断标准，来

决定是否要实行“清源”，如果要需要实行，那么“清源”与“截排”覆盖率之比达到多少时，花

费最少。

针对模型的预测，基于时间序列ARIMA(p,d,q)模型对城市中两个区域（原龙岗区和原宝

安区）进行了未来八年的污水排放总量进行预测，并且检验后发现效果较为令人满意。

最后我们选择了深圳市污染最严重的宝安区的茅洲河流域进行水质模型的建立。通过建

立污染指数与雨水污水管道，污水处理厂建设之间的多元回归模型，预测未来的1,3,5,8年

的水质综合污染指数，并且进行分析，看能否达到政府规定的1,3,5,8年计划。

得出结论：完成“一、三”计划有些困难，但基本可以完成“五、八计划”。并且从长远

来看，模型的规划——实现“清源”的全面覆盖较为符合当今社会可持续发展的战略目标，

更加有利于社会的发展，顺应时代的潮流。

关键词：时间序列排水管网覆盖率排水管网—污水处理厂模型多元线性回归

Logistic回归

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目录

1背景介绍3

2符号说明3

3模型假设4

4模型建立与求解4

4.1排水管网—污水处理厂模型........