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1、第27卷第4期甘肃冶金Vo.l27No.42005年12月GANSUMETALLURGYDec.,2005文章编号:16724461(2005)04005503MATLAB在环境问题中的应用张建奎,周智芳,孙苑菡(兰州理工大学石油化工学院,甘肃兰州730050)摘要:本文对当前流行的数学计算软件MATLAB在环境问题中的应用进行了简述,并对其在一些环境具体问题如资料相关性分析、环境系统线性规划、大气及水污染物预测模型的计算等应用方面进行了示例计算。关键词:MATLAB;环境问题;线性分析;预测模型;应用中
2、图分类号:X830.3;TP391.77文献标识码:B1MATLAB简介E-W向)和Y(可取N-S向)轴上,分别计算其X、Y方向速度分量的相关性。MATLAB最早源于20世纪70年代后期Cleve相关系数r计算式为:Moler博士和他的同事编写的用于求解线性方程的(xi-x)(yi-yFORTRAN子程序库。经过数十年的发展,MATLABr=22((xi-x)((yi-y))以其编程效率高、用户使用方便、扩充能力强、语句用MATLAB编程,可以直接调用相关函数,下简单以及内涵丰富、高效方便的矩阵和数
3、组运算、方面列举相关系数求解算例:便的绘图功能、开放的源程序等特点,在应用数学、在编辑器(Editor)中输入A、B气象台站风速、物理、化学、工程、医药、金融等领域的数据分析、数风向试验数据,进行计算。值和符号计算、工程和科学绘图、控制系统设计、数字信号处理、建模仿真等方面得到广泛地应用[1,2],a=[123456];%A站风速ad=[022.51354567.5180]*pi/180;%A站受到科研院所科教、工程技术人员的青睐,获得了第风向四代计算机语言的美誉。b=[234567];%B站风速2MATLA
4、B在环境问题中的应用bd=[18022.545135067.5]*pi/180;%B站近年来MATLAB在环境问题的研究和应用方风向ax=abs(cos(ad));%将风矢量投影到X轴面主要为:海湾水质模拟和可视化研究;大气扩散模拟;不同治理方案下河流水质变化的仿真研究;河流ay=abs(sin(ad));%将风矢量投影到Y轴污染物浓度预报;烟气脱硫除尘系统的仿真;应用于bx=abs(cos(bd))QUAL-Ⅱ水质模型计算;矿区土地复垦中的优化计by=abs(sin(bd))[3~9]算和模糊聚类分
5、析;环境质量评价等方面。fori=1:6cx(i)=a(i)*ax(i)3算例cy(i)=a(i)*ay(i)3.1数据处理dx(i)=b(i)*bx(i)MATLAB提供了计算矩阵或向量最大值dy(i)=b(i)*by(i)(max)、最小值(min)、平均值(mean)、方差(var)、end标准差(std)、求和(sum)、相关系数(corrcoef)等数r1=corrcoef(cx,dx);%计算X轴相关系数据分析函数,用户可以根据计算需要选取。r2=corrcoef(cy,d
6、y);%计算Y轴相关系数在大气扩散污染气象调查分析中,对不能直接将上述程序存储运行后,命令窗口(Command使用的气象台(站)资料,需要对其数据与现场观测Window)显示的计算结果为:资料进行相关性分析后确定其资料的可用性。具体r1=1.0000-0.0977来讲,就是将两地同一时间的风矢量投影在X(可取-0.09771.000056甘肃冶金第27卷r2=1.0000-0.3168beq=[3000;0;0];%优化参数的上下界-0.31681.0000lb
7、=zeros(4,1),ub=[3750,3750,3750/4,X、Y轴相关系数分别为-0.0977和-0.3168,1000];%输出结果据此可以对资料的可用性进行确定。[w,fval]=linprog(f,A,b,Aeq,beq,lb,ub)3.2线性环境系统规划问题程序运行后,计算结果显示在工作空间(Work以一水处理系统为例,应用MATLAB的优化工space)中,结果为:具函数进行计算。见图1,上水系统从河流流经的W1=3750,W2=3750,W3=978,W4=750;fval湖泊取水,经过
8、净化后供给城市,污水经过处理流入=-777004下水系统。该系统有关的数据:城市人口10000则最小费用为23.0110+fval=152400元。53人,河水流量Q=2.610m/d,湖泊容量V=26线性规划最优解的求法通常为图解法和单纯形6310m,Wi(i=1,2,3,4)为水中污染物量(kg/d)。
