长江水质评价和预测

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1、长江水质的评价和预测摘要本文首先对附件3、4中的数据进行分析汇总。通过对高锰酸盐指数和氨氮这两个指标，以及各个观测点28个月中水质类型的分布情况的分析，得出了近两年多长江水质的综合评价：虽然江水中污染物的浓度上升不明显，氨氮浓度甚至略微下降，但是Ⅲ类以下水质的比例明显上升。所以，与03年相比，04年的污染范围扩大了，污染物质的总量也有所增加。上游排出污染物必然会对下游造成影响，所以在讨论某地区水质状况时，不能只看当地的污染情况，还要考虑上游污染物到达本地后对它的影响。由于河流本身具有自净能力，上

2、游排放的一部分污染物在向下游流动过程中得到了一定程度的净化。为了体现这一思想，我们引入了忽略弥散的一维稳态单组份水质模型[1]，将上游污染物对下游的影响和下游本身排污相分离，确定了两种污染物的主要分布区域。得出结论：长江干流近一年多来，高锰酸盐的污染源集中在攀枝花龙洞以及宜昌南津关至岳阳城陵矶地区；而氨氮污染源集中在攀枝花龙洞至重庆朱沱段以及宜昌南津关至岳阳城陵矶段。在问题三中，为了预测未来10年水质污染发展趋势，我们使用简单指数增长预测模型以及指数平滑预测模型两种方法，对过去10年的数据进行拟

3、合，得到排污量和各类水质所占比例的预测值（由于篇幅有限，此处仅列出排污量预测）：由简单指数增长预测模型得：年份2005200620072008200920102011201220132014排污量298.1316.0334.9354.9376.1398.6422.5447.7474.5502.9由指数平滑预测模型得：年份2005200620072008200920102011201220132014排污量289.8301.4313.0324.6336.3347.9359.5371.1382.73

4、94.3在问题四中，要求未来10年长江干流的Ⅳ、Ⅴ类水的比例在20%以内，且没有劣Ⅴ类水。所以根据公式：，并利用问题三中由指数平滑法预测的未来10年的水质分类情况，得到要处理的污水量：年份2005200620072008200920102011201220132014处理量1.5128.4234.4940.9347.6254.5961.9169.4377.2785.37根据我们对近两年长江水质状况的分析以及未来10年长江流域水污染情况的预测，结合各地实际情况，给出了我们认为可行的意见和建议。关键

5、词：长江水污染，一维稳态水质模型，简单指数预测，指数平滑预测16问题重述水既是人类赖以生存的宝贵资源，也是组成生态系统的要素，被列为当今可持续发展的最优先领域。作为中国第一、世界第三的长江，流域内淡水资源量占中国总量的百分之三十五，面积达一百八十万平方公里，人口占中国总量的三分之一；在中国国土开发、生产力布局和社会经济方面，具有重要的战略地位。然而某些地方的某些企业，为追求经济效益，置环境于不顾，直接向江内排放污水，导致长江水质的污染程度日趋严重。对此，专家预计，“若不及时拯救，长江生态10年内

6、将濒临崩溃”。为此，我们通过对往年数据的分析，得到长江近两年多水质情况的综合评价以及各地区水质的污染状况，分析出主要污染源所在地。并且，利用过去10年的水质数据，对未来10年的水文状况进行预测。最后，结合我们的讨论分析，给出了解决长江水质污染问题的建议和意见。模型假设1长江是不受潮汐影响，流域连续排污的稳态河流，即不考虑弥散情况。2由于在攀枝花的上游，没有人口密集、工业发达的大城市，所以认为攀枝花处的污染是它附近地区产生的，没有上游污染物的影响。3在分析各观测点水质时，将一年分为丰水、枯水、平水

7、三个时期，如果其中某两个时期污染物指标上升，则认为该处水质有所恶化。4在未来10年中，长江流域的污水治理水平与目前相当，没有更有效的措施。5假设污水在长江沿岸均匀排放。6假设污染产生在各观测点处，两观测点间没有新的污染产生。参数设置k：自净化系数，本文中取定为0.2。α：指数平滑法中的加权系数，本文中取0.3。Q：预期中需要处理的Ⅳ、Ⅴ类水占河长的百分比。c：各观测点河水中污染物的浓度。：Ⅳ、Ⅴ类水占河长的百分比：劣Ⅴ类水占河长的百分比。：处河水污染物的浓度，；u：平均流速：河水由下流的时间，1

8、6数学建模问题一为了对长江近两年多的水质做出定量的评价，并对各地区水质的污染状况进行分析，我们对附件3及附件4中的各项指标进行分析与归类。在数据分析过程中，我们着重分析高锰酸盐指数、氨氮含量以及Ⅲ类以下水所占比例这些与污染直接有关的数据，从而得到03、04两年水质变化的情况。同时，我们分析17个观测点处的数据，得出这些地方污染的变化情况，并由当地的污染物浓度来评价该地区的水质污染状况。根据附件4中03、04年长江流域水质报告表可以知道：从2003年到2004年，长江总流量由9980亿立方米下降到