a程君岭-曹华彬-曲林

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1、长江水质的综合评价及趋势预测摘要由于近几年长江水资源污染日趋严重，为了能有效的控制与解决长江污染问题，维护长江水系的生态平衡，我们需要对长江的水体状况作出全面的了解：如水体污染程度，污染物含量，水体总流量，污水排放量，污水含量比例等，基于上述若干状况的分析就构成了对长江水质的评价和未来发展趋势的预测。对问题一，本文主要采用了模糊学上的模糊分析方法。以氧亏（Dw）、高锰酸盐指数（COMDn）和氨氮（NH3-N）三个指标作为评价项目，将水质分为5个等级，以《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）为评价标准，针对水质的五个等级，先分别建立隶属函数，可在每个观测站得出一个归一化权重向量和一个

2、模糊矩阵，再对它们进行复合运算，最终确定这些观测站这两年多来的水质级别和主要污染物，其结果表明长江干流的水质总体比较好，而支流的水质普遍较差，详细结果见（表3）。这个方法得到的评价结果与实际的测量情况较吻合。对问题二，为了能找到长江主要污染物（高锰酸盐，氨氮）的分布，我们采取了回归分析的方法。在求解过程中，先用MRTLAB软件对长江流域的17个观测站近一年多来的水质的高锰酸盐指数和氨氮含量进行线性拟合，再对拟合函数进行插值。其结果表明，造成长江干流污染的高锰酸盐和氨氮大都来自长江各支流和各湖泊一带，如岷江，沱江，湘江，洞庭湖，汉江，鄱阳湖，夹江等处污染物质含量指数明显偏高。据此可找到污染源的

3、主要所在地区。事实表明，这些结果与现实污染情况是相符的。对问题三，本文仍采用了回归分析的方法，对未来10年的枯水期和丰水期的干流和支流长度对全流域长度的百分比和在这两个水期的干流和支流上五类水的百分比进行预测。在求解过程中，为了简化问题，考虑到数据本身的模糊性，本文采用一元线性回归方法。其预测结果表明，在未来10年，无论是在枯水期还是在丰水期，Ⅰ类，Ⅱ类水质的比例都将呈明显下降趋势，而Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类和劣Ⅴ类水的比例都呈明显上升趋势。对问题四，我们以人口增长模型的建模思想，模拟出一个污水总排放量是Ⅳ类、Ⅴ类和劣Ⅴ类水比例加总的对数函数。运用MATLAB求解，得到未来10年每年需处理污水分别为

4、89.87、122.76、147.32、173.55、201.44、231.01、262.25、295.16、329.74、385.99（单位：亿吨）。对问题五，通过以上分析，对解决长江污染问题，我们提出了切实可行的建议和意见。关键词模糊分析隶属函数综合评价线性回归污染物趋势预测降解系数26一、问题的重述与分析近年来长江污染越来越严重，为了有效控制与解决长江的污染问题，本文要求对长江的污染情况作出相关的综合评价与预测，并寻找解决污染问题的方案。根据国家《地表水环境标准》，本文设定了水体中溶解氧（DO），高锰酸盐指数（COMDn），氨氮（NH3-N），PH值的相关指标数这四项来确定水质的类别。

5、并且给出了长江流域17个观测站近两年来每月的四项指标值与水质类别。问题一要求根据这些数据对近两年的水质作出定量综合评价，并分析各地区水质的污染状况。解决这个问题就要求在水类别的评价标准上建立一个更综合的评价指标或是函数。由此从综合评价函数入手，很容易联系模糊数学中的综合评价的模糊分析。对问题二同样是针对上面数据，要求能在此基础上分析出两大类污染物（高锰酸盐、氨氮）的分布，并依据分布判断两类物质污染源的所在地区。该问与问题一是有必然联系的，由综合评价的结果能大致预测出污染物的分布，也可直接用回归分析具体分析。另外，文章给出了94年到2004年的长江流域水质报告，其中给出了枯水期和丰水期各类水质

6、的河长与该河长对应评价河长的百分比。这些数据主要是与文章问题三相关的。即要求分析这些统计数据来预测未来10年的发展趋势。对此，我们采取了回归分析的方法。问题四提出了未来十年内每年长江干流的的比例控制在20%以内，每年要处理多少污水。我们根据前三个问题的分析结果，得到一个模拟函数，并用MATLAB求得其解。通过上面的分析，本文还提出了相应的切实可行的建议和意见。二、模型的基本假设及说明A、模型的合理假设：1．一个观测站（地区）的水质污染主要来自本地区的排污和上游的污水；2．江河自身有一定的自然净化能力，且假设自然净化能力是均匀的；3．设对高锰酸盐和氨氮的降解系数为0.2（单位：1/天）；4．两

7、个站点之间的水速是均匀的，且等于前一站的水速；5．在一定区域中，主要污染物的浓度是均匀的；6．长江总流量趋于平缓。B、对假设的说明：②根据检测可知，主要污染物高锰酸盐指数和氨氮的降解系数通常介于0.1--0.5之间，所以假设3是满足要求的；③原附表中告诉了站点的水速，为了简化计算假设4也是必要的；④只有在假设6的基础上才能进行有效的预测。26三、符号说明为污染指标项目的监测浓度为隶属度，既隶属于级的程度为第级