涪江绵阳段水质模型参数确定及水质预测

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要本文基于水质模型常用的多参数估值法存在的缺陷，结合涪江绵阳段水体水文水质变化特点和参数反问题的需要，建立了该段河流水质常微分方程多参数模型；根据常微分方程参数反问题的数学理论，将有限差分法和正交化方法有机地结合用于计算水质模型参数，并与正则化方法、最速下降法和共轭梯度法进行对比。研究表明．正交化方法在计算方法的适用性，计算机编程的复杂程度，整体工作量的大小，计算结果的代表性和合理性等方面优势明显，是一种准确、快速地计算水质模型参数的数值算法。对模型验证和灵敏度分析得出，计算值与实测值之间的误差均小于25％，其中约有61％的数据误差在lO％以内，说明

2、所建模型结构合理，参数取值可靠，模拟结果能够反映涪江绵阳段水体的水质状况。对涪江绵阳段水体进行了水质预测，预测结果表明，若经济按既定速度发展，治理规模维持现状。则到2001年，水体有进一步恶化的趋势，并且有个别断面的BOD5浓度将超过《地面水环境质量标准》(GB3838．2002)III类标准(4mgtl)；若经济按既定速度发展，适当调整产业结构，加大治理力度，则涪江绵阳段水质将有所好转并可达到《地面水环境质量标准》(GB3838-2002)II类标准(3mgtl)。关键词：涪江绵阳段；水质模型；参数识别；正交化方法；水质预测西南交通大学硕士研究生学位论文第JJ页AbstractInvi

3、ewoftheexistingdefectsofmulti·parameterestimationmethod，togetherwiththeyaryingcharacteristicsofhydrology，waterqualityofMianyangsectionofFujiangandthenecessityofparameterinverseproblem，themulti—parameterordinarydifferentialequationmodelofwaterqualityisestablishedinthepaper．Finitedifferencemethodan

4、dorthogonalrulemethodarecombindtocalculatetheparametersofwaterqualitymodelbasedonmathematicstheory，whichiscomparedtopositiverulemethod，gradientdescent，COnjugategradientmethod．Thestudyshowsthatorthogonalrulemethodisonekindofaccurateandfastnumericalalgorithmincalculatingparametersofwaterqualitymode

5、lwithclearsuperiorityintheapplicabilityofcalculatingmethod，thecomplexofcomputerprogramming，thequantityoftotalworkload，typicalityandtherationalityofcalculatedresuits．ItisconcludedfrommodelverificationandsensitivityanalysisthattheerrorofthecalculatedvalueandthemeasuredvalueiSallbelow25％．61％ofwhichi

6、sbelow10％，indicatingthatstructureofthemodelestablishedisrational，valuesofparametersarecredible，andtheresultofsimulatingcanreflectthewaterqualityconditionofMianyangsectionofFujinngriver．ThepredictionofwaterqualityofMianyangsectionofFujiangrivershowthatthewaterqualitywilldeteriorateandthespecialsec

7、tionalconcentrationofBiochemicalOxygenDemandwillsurpass孑西南交通大学硕士研究生学位论文第JII页thesurfacewaterqualitystandard(GB3838-2002)ClassIH(4rag／1)，ifeconomydevelopsinpresentpaceandadministrationscalekeepsexistinglevelbytheyear2001