数学建模海洋带问题.pdfVIP

太平洋垃圾带的形成与治理 摘要 一．问题重述 最近的一项深入太平洋涡旋（垃圾碎片不断累积的汇流地带）进行的科学探险， 揭露出大量与处理这些垃圾碎片相关的科技问题。倾倒废弃物流入海洋不是新鲜事， 但是科学界却首次发现这些垃圾碎片（尤其是塑料制品）在太平洋领域中密集出现。 科学界同时也发现这些垃圾碎片对海洋生态，对人类的福祉都带来了许多潜在威胁。研究 者把这些塑料垃圾描述成塑料汤或是塑料彩屑。今 ICM 的问题是利用跨学科建模，来解决由于海洋中垃圾存在与累积所带来的各种复杂问题，借此 帮助研究者，最终帮助政府政策制定者来了解该问题的程度、范围和对全球潜在的影响。作 为科学探险的建模顾问，你的任务是要关注垃圾问题中的某一个因素，建立模型并分析它的 性质，确定其对影响海洋生态、政府政策的潜在影响，以及改善它的负面影响的具体措施。 一定要考虑未来科研的需求和这一问题的经济因素，然后给科学探险的领队写一份报告，总 结你的研究发现，提出解决建议、需要制定的政策 和采取的措施 选择的问题如下： 问题四：这些塑料从何处来？可以采取什么步骤来控制或减少与这一情况相关的 各种风险？经济成本如何？控制或结束这种状态会带来什么经济效益？如何比较成 本与效益？有多少塑料被生产，丢弃与回收？有多少有可能被排入海洋？进入海洋 的又有多少可能会到处漂浮？ 为了明确你的任务，重点应该集中在问题的某个重要方面，对重要的问题和现象 的表现进行建模分析，对你选择进行建模和分析的那个方面当中对当前和未来影响 最显著的因素进行定量分析。你的 ICM 报告应以如下形式提交：它将是篇幅为 10 页的小组报告，提交给一位调查负责人，目的在于帮助她找出所探讨问题或现象的 相关表现，主要分析这些问题或者现象的后果，并针对在问题进一步恶化之前政 府能够采取哪些措施来遏制该问题向她提出可行性建议。 二．模型假设 1．垃圾来源仅为太平洋沿海国家，不考虑内陆国家排污情况。 2 ．垃圾带水域的塑料颗粒不分种类，形状质量均看作一致。 3 ．垃圾带被污染水域各处的浮游生物数量密度、塑料颗粒数量密度均视为一致。 4 ．再生岛所处的位置是平稳的，材料均匀且所处海域海水密度一致；。 三．模型分析与建立 3.1 塑料垃圾 一、海滩垃圾的分类： 1、漂浮垃圾 监测结果表明，海面漂浮垃圾主要为塑料袋、漂浮木块、浮标和塑料瓶等。海面漂浮的大块 和特大块垃圾平均个数为 0.001 个/百平方米；表层水体小块及中块垃圾平均个数为 0.12 个/ 百平方米。海面漂浮垃圾的分类统计结果表明，塑料类垃圾数量最多，占41% ，其次为聚苯 乙烯塑料泡沫类和木制品类垃圾，分别占 19%和 15%。表层水体小块及中块垃圾的总密度为 2.2 克/ 百平方米，其中，木制品类、玻璃类和塑料类垃圾密度最高，分别为 0.9 克/ 百平方 米、0.5 克/百平方米和 0.4 克/百平方米。 2、海滩垃圾： 海滩垃圾主要为塑料袋、烟头、聚苯乙烯塑料泡沫快餐盒、渔网和玻璃瓶等。海滩垃圾的平 均个数为 0.80 个/百平方米，其中塑料类垃圾最多，占66%；聚苯乙烯塑料泡沫类、纸类和 织物类垃圾分别占 8.5% 、7.6%和 5.8% 。海滩垃圾的总密度为 29.6 克/ 百平方米，木制品类、 聚苯乙烯塑料泡沫类和塑料类垃圾的密度最大，分别为 14.6 克/百平方米、4.3 克/百平方米 和 3.5 克/百平方米。 3、海底垃圾： 海底垃圾主要为玻璃瓶、塑料袋、饮料罐和渔网等。海底垃圾的平均个数为 0.04 个/百平方 米，平均密度为 62.1 克/百平方米。其中塑料类垃圾的数量最大，占41% ；金属类、玻璃类 和木制品类分别占 22%、15%和 11%。 二、垃圾的来源： 三、海上垃圾的危害： 其一，可以阻碍海上交通线，损坏船只； 其二，对海洋生物造成伤害，例如，“绿色和平”发现至少 267 种海洋生物因误食海 洋垃圾或者被海洋垃圾缠住而备受折磨，并导致死亡； 其三，通过生物链危害人类，如重金属和有毒化学物质可通过鱼类的食入而在体内富 集，人吃了这些鱼类会受到伤害。 3.2 垃圾漩涡的形成的原因： 一地区，顺时针流动的海水形成了一个可让塑料垃圾飞旋的永不停歇的强大漩涡。数 年来，北太平洋亚热带涡流将来自海岸或船队的塑料垃圾