10,长江水质的量化评价与预测析(必威体育精装版.docVIP

长江水质的量化评价与预测分析 摘要 本文分析评价了长江近年的水质情况，确定出长江主要污染源，并分析预测了未来10年长江的污染情况。 建立了模糊综合评价模型来评价长江水质。由所给17个观测站28个月的水质数据，分别求出每个观测站水质处于各类污染的隶属度，建立单因子模糊评判矩阵，结合评价指标的权系数向量，求出反映17个观测站水质状况的模糊综合评判矩阵，并进行归一化处理。求解得长江全流域1类水质断面占17.65% ，2类水质断面47.06%，3类水质断面23.53%，4类水质断面5.88%，5类水质断面5.88%，并得到各断面的水质情况。 改进稳态一维对流扩散水质模型，分别求出长江干流上六个江段高锰酸盐(CODMn)和氨氮(NH3-N)的污染量。再结合支流的地理位置及支流观测站的污染浓度数据，分析相关图象，得出长江干流近一年多主要污染物高锰酸盐和氨氮的污染源均主要分布在：湖北宜昌至湖南岳阳江段沿岸、重庆朱沱至湖北宜昌江段沿岸，以及岷江流域的四川乐山地区。 根据过去10年的长江流域水质数据，利用灰色预测理论中的GM(1,1)模型，对长江未来水质污染的发展趋势做出预测并进行了残差检验，预测结果精度优良。用MATLAB编程求解得出10年后可饮用水的河长预测比例。结果如下(单位：%)： 年份 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 比例 67.55 66.22 64.71 63.24 61.81 60.40 59.03 57.69 56.38 55.10 若要求未来10年内每年长江干流的Ⅳ类和Ⅴ类水的比例都控制在20%以内，且没有劣Ⅴ类水，则每年需要处理的污水量为(单位：亿吨)： 2005 2006 2007 2008 2009 污水年处理量 24.0897 28.6064 33.0651 37.6167 42.3310 2010 2011 2012 2013 2014 污水年处理量 47.2051 52.2562 57.5597 63.0846 68.8667 最后针对所作的水质评价与预测，提出解决长江水质污染问题的切实可行的建议和意见。 一、问题重述 长江是我国第一、世界第三大河流，长江水质的污染程度日趋严重，已引起了相关政府部门和专家们的高度重视。 现已知长江沿线17个观测站(地区)近两年多主要水质指标的检测数据、干流上７个观测站近一年多的基本数据(站点距离、水流量和水流速)以及“1995~2004年长江流域水质报告”给出的主要统计数据。一般说来，江河自身对污染物都有一定的自然净化能力，反映这种能力的指标称为降解系数。根据检测，主要污染物高锰酸盐指数和氨氮的降解系数可以考虑取0.2(单位：1/天)。给出国标(GB3838-2002)《地表水环境质量标准》中的4个主要项目标准限值(见附件8)，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类为可饮用水。现需要做以下工作： (1) 对长江近两年多的水质情况做定量综合评价，并分析各地区水质的污染状况。(2) 研究、分析长江干流近一年多主要污染物高锰酸盐指数和氨氮的污染源主要在哪些地区? (3) 假如不采取更有效的治理措施，依照过去10年的主要统计数据，对长江未来水质污染的发展趋势做出预测分析，比如研究未来10年的情况。 (4) 根据预测分析，如果未来10年内每年都要求长江干流的Ⅳ类和Ⅴ类水的比例控制在20%以内，且没有劣Ⅴ类水,那么每年需要处理多少污水？ (5) 对解决长江水质污染问题提出切实可行的建议和意见。二、问题分析问题一水质的评价与预测的难点在于某观测点的水质状况一直处于动态变化之中，且在一定程度上受到上游水质的影响。 水质情况是一个模糊概念，在进行长江水质综合评价时很难给出确切的表达，可以考虑利用模糊理论进行水质评价。模糊综合评价就是由给出的评价标准和实测值，经过模糊变换，对待评价对象给出总的评价的一种方法。建模时需要找出影响水质的各主要因素，确定评价因子集、评价集、隶属函数，然后通过计算各因素的权重和隶属度，得到综合隶属度，确定水质级别。对于问题二要研究分析长江干流近一年多高锰酸盐指数和氨氮的主要污染源地区，可考虑分两步的策略—— 第一步：确定七个观测站之间受污染最严重的江段。污染物在河流中符合一级反应动力学，可以建立稳定一维均匀河流水质模型，分别求出长江干流上六个江段高锰酸盐和氨氮的污染量(包含了该江段支流所汇入的污染、该江段沿岸产生的污染、上游污染经自然净化后剩余的污染)； 第二步：对于上一步中求得的污染严重的江段，进一步缩小范围确定主要污染源地区。再结合支流、湖泊的地理位置及支流观测站的污染浓度数据，作出相关图象，进行分析。 对于问题三根据过去10年的主要统计数据，要对未来10年的水质污染作出科学的预测，这也是治理长江的迫切