长江水质的评价和预测

《长江水质的评价和预测》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、长江水质的评价和预测摘要本文首先根据长江流域17个观测站近两年多主要水质指标的检测数据，应用统计学中求平均值原理进行综合分析，以溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(CODMn)、氨氮（NH3-N）、PH值（无量纲）的浓度为主要研究对象，得到在过去28个月中，长江这四项指标的平均浓度（17个观测站结果加权平均），。其结果见图1；进而以同样方法分析统计这28个月长江水质的数据，并对过去两年多来长江水质做出定量的综合评价，其结果见表2。在对各地区水质污染情况分析时，采用统计平均的方法对17个观测站28个月来的四项指标分别统计分析，得到

2、17个观测站（地区）中溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(CODMn)、氨氮（NH3-N）、PH值（无量纲）在过去两年多的平均浓度，见表2，从而说明了长江干流上的主要污染状况，即各观测站近两年来的水质情况，见表3；并指出了长江干流上近一年多主要污染物高锰酸盐指数、氨氮的污染源在何地，其具体结果见表7。如果不采取更有效的治理措施，依照过去10年的主要统计数据，运用专业统计软件SPSS和数学软件Matlab中的polyfit函数进行曲线拟合，求出了未来10年长江水质发展趋势，具体见图6，特别是对未来十年中每年的污水排放量做了较为精确

3、的预测，其结果见图7。根据这一预测数据，为了将长江干流未来10年的Ⅳ类水和Ⅴ类水的比例控制在20%以内，而且没有劣Ⅴ类水，首先对过去10年中这两类水的比例与污水量之间，通过数据拟合得到了这二者之间的函数关系式：(0.1953-52.8477-y)/0.1953再利用上述预测数据，进一步确定了未来10年每年需要处理的污水量，具体结果见表9；最后根据上述研究结论，为解决长江水质污染问题提供了一些切实可行的建议和意见，具体见问题5的表述。在模型优化中，对衡量本地排污的模型中加入总量的分析，结果表明单采用浓度分析与采用浓度与总量结

4、合分析的结果是相似的。最后对文章进行了综合评价，本文虽然在算法上还可进一步优化，但总体思路还是具有较强的可操作性。关键词：曲线拟合，奇异值，排污浓度，人水和谐181.问题重述本题所要研究的问题共有五个。问题一主要是要求针对附件三中给出的17个长江流域主要城市水质检测报告定量的来分析长江近两年多来（28个月）的水质情况得到近两年来长江水质的综合情况，以次分析各区水质近两年的污染状况。问题二则以长江干流中7个观测点为研究主体结合附件三中干流观测点的基本数据得到各区自身排放两种污染物的浓度从而确定污染源。问题三要求对附件四给出的

5、10年来长江水质报告中涉及项目指标的数据进行分析预测进而研究未来十年相应项目指标的变化情况。问题四主要依照附件四给出的数据资料来预未来十年各类水所占比重其中主要的以污水排放量为控制因数。2.问题背景水是万物之灵、生命之源。1万亿立方米总量流经18省、市、自治区，长江养育4亿人，南水北调后便是8亿人。长江沿岸GDP占全国总量54%。长江是中国资源带、经济带、产业带。然而近年来，我们赖以生存的水的现状是淮河浊臭、黄河断流、长江告急。而今长江污水年均排放量256亿吨，一秒钟812吨，占全国40％以上。污染物为工业污水、农药、化肥

6、、生活污水，其90%未经处理直排江中。长江干流60%水体遭遇不同程度污染，危及沿江500多城市饮用水。长江污水排放总量远远超过黄河、淮河，但由于水量大、自净能力强，掩盖了污染严重性。因此，分析研究长江，对长江水质进行综合评价和预测是一个亟待解决的现实问题，这可以为其建立数学模型，充分发挥数学的工具作用，为相关部门对其规划和治理保护制定合理方案提供参考3.问题分析问题总体可分为两大类，其一为评价，其二为预测。要对长江水质及流域地区的污染状况进行综合评价和分析（如问题一和问题二）我们认为最主要的就是充分合理的利用附件三中所给的

7、数据信息。问题就转化为对附件三的多组监测结果进行综合统计分析进而对两年来各个地区的水质和污染状况得到一个定量的综合评价。对长江的水质预测较为复杂（如问题三），因为首先不仅需要对长江过去十年的水质情况进行统计分析描绘出一个大致的发展趋势，还需要将这种趋势拟合成为近似的函数从而根据函数计算出未来十年的各项数据指标。为解决这些问题，我们考虑利用专业统计软件SPSS和数学软件Matlab中的polyfit函数来得到拟合曲线。同时为使我们拟合的函数计算出来的结果大体符合未来发展的趋势，我们做了一些假设和相应的数据分析处理，如，认为1

8、998年的总流量为一特例，在用多种函数拟合都不够合理的情况下，我们采用去掉奇异数值点或采用变化平稳的数值点来综合选择拟合函数。4.模型假设与约定1.假设长江干流中任意两观测点之间没有水源，各观测点所在区域内的水均从观测点处一并汇入长江。2.假设一个观测站（地区）的水污染只来自本地区的排污和上游的污水。3