基于回归分析的长江水质预测及控制

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1、基于回归分析的长江水质预测与控制2013年12月22日星期日摘要水资源的保护问题是当今全球范围内讨论的焦点问题之一。我们使用eviews和matlab做回归模型对长江后10年废水排放总量预测及模拟并且得出了长江水质变化发展的特点:l)长江近10年主要特点:Ⅱ类，Ⅲ类水具有缓冲性。2)长江后10年主要特点:Ⅰ类，劣V类水具有两极性。然后我们、线性回归模型在预测长江水质发展趋势，最后得出了对长江未来10年水质发展趋势估计(2005、2014)不可饮用水占总流量的百分比(%)，通过对回归模型进行控制，保证了一年中长江劣V类水消失的概率为95%，

2、并且使得长江干流的Ⅳ类和V类水的比例在20%以内。关键字：回归方程百分比eviewsmatlab问题三为了在宏观上正确地把握长江未来水质污染的发展趋势，本文依照过去10年的主要统计数据首先对长江的水质特性作了一些简单的探索。我们取1995~2004年水文年全流域水占河长的百分比进行研究。表11994~2004年长江全流域个类水百分比年份TⅠ类Y1Ⅱ类Y2Ⅲ类Y3Ⅳ类Y4Ⅴ类Y5劣Ⅴ类Y6百分比百分比百分比百分比百分比百分比199525.842.624.73.930199615.320.249.89.71.93.1199712.224.94

3、3.613.32.63.4199811.524.152.88.31.71.619995.239.835.29.56.24.120005.632.835.616.64.45.320015.933.134.7145.56.820024.44428.3103.21020034.741.531.36.45.810.320041.226.939.914.85.911.3图1图2过观察统计一图1和图2，可以发现污染类Ⅱ与Ⅲ的线图呈现出此消彼长的走向并且很像一只蝴蝶结，具有极强的共线性，如果把两者相合并就会显示出非常平稳的走势，我们称之为“缓冲区”。进

4、一步地，将Ⅱ与Ⅲ类合并，Ⅳ与Ⅴ类合并后作图（见附件），则可以看出，I类水质与劣V类水质，合并后的Ⅱ、Ⅲ类与合并后的Ⅳ、V类水质同样显示出了比较明显的共线性。其中，缓冲区的作用在过去10年中至关重要。随着时间的推移，废水排放量的增多，在近几年中I类水锐减，到2004年几乎消失，而缓冲区中的水(即Ⅱ类和Ⅲ类水)却保持相对较平缓的变化趋势，与此同时，Ⅳ类水及劣Ⅴ类水百分比会急剧升高，Ⅴ类水相对比较平缓。即优质水消失，污染严重的水剧增，这就是我们说的“两极性”。对表1数据进行拟合，通过在Matlab中编程得到如下方程和图3中的曲线。各类水占的河长

5、百分比y与时间t关系分别为：图3通过计算得到未来十年各类水占河长的百分比为下表：表22005~2014各类水占河长的百分比水的类别Ⅰ类（%）Ⅱ类（%）Ⅲ类（%）Ⅳ类（%）Ⅴ类（%）劣Ⅴ类（%）水文年20054.0732.5938.7112.354.647.6620063.8832.5838.7512.424.677.7420073.7132.5738.7912.474.697.820083.5732.5638.8212.524.707.8620093.4532.5538.8412.564.727.9120103.3532.5438.871

6、2.594.737.9520113.2632.5338.8912.627.747.9920123.1732.5338.9012.654.758.0220133.1032.5238.9212.674.768.0520143.0332.5138.9312.704.778.08由此，我们得到如下结论:l)长江10年内主要特点:Ⅱ类，Ⅲ类水具有缓冲性。2)长江后10年主要特点:I类，劣Ⅴ类水具有两极性。检验：通过表2和图三，我们发现未来十年，Ⅰ类、Ⅱ类水占河长的百分比呈逐年下降趋势，而其它类的水占河长的百分比则呈逐年上升趋势如果不采取措施长江水质

7、将趋于恶化。图3的模型中的各类水占河长百分比是平滑曲线，只是代表大致趋向，而实际上其受天气、水温等影响是成波动态势，这也是本模型的缺点。问题4Zi(0

8、定长江每年的总流量为某一恒定值即前10年总流量的统计数据取平均值W=9894.106亿吨。Ⅳ类，Ⅴ类水域占总水域的百分比之和为y，污水量与总流量平均值W(由表（3）确定)的比值为Si;则可以认