长江水质的评价

1长江水质的评价和预测一、摘要文章在已有数据的基础上，建立了水质依靠流量、流速和解降系数的数学模型，找出了污染源的所在地。建立一元线性回归模型，对后十年污水治理做出了预测。利用Matlab,C语言程序进行求解。得出了有关结论。针对问题一，根据03,、04年长江流域的水质报告表，对长江近两年的水质情况的综合评价是：饮用水占%68，非饮用水%32。对每个地区近两年的的水质情况进行统计，找出该地区污染种类出现的频率是：Ⅰ类水比例为30%、Ⅱ类水比例为23%、Ⅲ类水比例为20%、Ⅳ类水比例小于1%、Ⅴ类水比例为30%、劣Ⅴ类水比例小于2%。因此水质评价和污染频率推测污染情况相当严重。针对问题二，根据主要的污染物在各个观测点的观测数据，建立水质依靠流量、流速和降解系数的数学模型。对长江干流沿岸各个地段的排污量进行统计，找出了该地区污染源所在地区：长江中游湖北宜昌至湖南岳阳段。针对问题三，根据各年的的废水排放总量，采用一元线性回归模型找出废水排放量总量与年份之间的关系。根据附件4污水排放量，对未来十年废水排放总量占长江总流量比例进行预测。从预测结果中，发现污水百分比呈逐年上升的趋势（从2005年的%27.3到2014年的%24.6），由此说明长江污水的处理迫在眉睫。针对问题四，依照过去10年的Ⅳ类、Ⅴ类水和Ⅵ类水的统计数据，通过数据拟合构建了一元线性回归模型、预测的未来十年Ⅳ类、Ⅴ类水和Ⅵ水占长江总水量的百分比。引入流量的概念，得到长江的总流量HS。从而求出未来十年每年需要处理的污水量为：75．195亿吨。针对问题五，提出了解决长江水质污染问题从四个方面着手的方案：沿长江工厂的整治，民众意识的唤醒，上游植被的保护，以及法律的硬性要求。关键词：模糊综合评价法微分方程权重线性回归模型2二、问题的提出题目给出长江沿线17个观测站（地区）近两年多主要水质指标的检测数据，以及干流上7个观测站近一年多的基本数据。通常认为一个观测站（地区）的水质污染主要来自于本地区的排污和上游的污水。水质量由国标（20023838GB)给出的《地表水环境质量标准》衡量，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类为可饮用水。问题一：对长江近两年多的水质情况做出定量的综合评价，并分析各地区水质的污染状况。问题二：研究、分析长江干流近年一年多主要污染物高锰酸盐和氨氮的污染源主要在哪些地区。问题三：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。问题四：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。问题五：对解决长江水质污染问题提出切实可行的建议和意见。三、模型的假设1.假设污水的降解率近似相等。2.把长江认为是一维的，不考虑河宽，水深，横断面。3..主要污染物高锰酸盐指数和氨氮的降解系数取0.2(单位：1/天)。4..一个观测站的水质污染主要来自本地区的排污和上游的污水，河水在通过观测点后立即被混入下段区域的污水。四、符号的说明DO溶解氧pH酸碱指数CODMn高锰酸盐NNH3氨氮3表4-1五、问题的分析针对问题一的分析:附表3中给出了长江上17个观测点在28个月的观测值。要对整个长江的水质情况作出综合评价就要先对这17个观测点水质情况作出评价，然后由17个观测点的评价平均值对长江的水质情况作出定量的综合评价。在处理17个观测点的数据时，认为在28个月测量的28组数据是观测点的样本，作出水质的综合评价。由于观测点分布在干流或支流上，所以通过不同位置的水质情况推测出长江水质情况。针对问题二的分析：污染源就是排放的污染物较多的地方，要得出某个地区排放的污染物的量，就必须求出这个地区排出污水的浓度和排出的污水量。假设这个地区所有的污水都汇集到观测点附近排放，又因为一个地区的水质污染主要来自于本地区的排污和上游的污水，所以我们可以根据上一个地区的江水流量、污水浓度和本地区的江水流量、污水浓度计算这个点的污水浓度。针对问题三的分析：要对长江未来水质污染的发展趋势.假定排污口分别位于江段上游和下游的情况下。取均值作为江段单位时间排污量。在对长江未来水质污染的发展趋势作预测时，通过可饮用水（Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类）和污染水（Ⅳ类、Ⅴ类）的比例变化来进行分析。建立排污量与时间的灰色预测模型，得出未来10年的排污量。建立可饮用水和污染水与总流量和排污量的二元线性回归预测模型，从得到的结果看，可饮用水的比例逐年减少，水污染愈来愈严重。针对问题四的分析：关于未来10年污水处理量，主要在问题3的基础上。得出长江的极限载污量，与预测排污量相减，求得每年需要的污水量。针对问题五的分析：对于生活污水也需要进行一定的控制；长江上游地区植树造林制定促进循环经济发展的政策和法律法建议加大对违法排污行为的处罚力度；建议加大对违法排污行为的处罚力度；重污染企业必须禁止它们直接将污水排入长江等四个方面进行建议。六、模型的建立和求解由于在一年中个不同的月份，排污水也有一定的时间限制。也就是说时间不4同各个排污工厂工作量不同。主要取决于不同季节市场对各个商品的需求不同。即于价值规律有一定的关系。因此我们单独的纵向比较各个月的污染有一定的极限。要比较各个月的pH、DO、CODMn、NNH3的量。针对问题一：图6-1-1从上图中可看出：pH值在2003年6月到2003年9月保持在5左右；DO在2004年1月达到峰值为10，在2004年6月达到低谷为4.nCODM在2004年2月达到峰值为6；NNH3从2004年12月到2005年2月达峰值6，其外则保持0.5图6-1-2从上图中可看出：pH值在2003年6月到2003年9月保持在8左右；DO在2005年2月达到峰值为11，在2004年5月达到低谷为6.nCODM的变化幅度很大，在2005年1月达到峰值为9；NNH3变化幅度较大，2003年12月达峰值6。图6-1-3从上图中可看出：pH值保持在7左右；DO在2003年6月到2003年9月保持在5左右，在2003年11月达到峰值为9.9，在2004年3月达到低谷为1，最大值和最小值相差8.nCODM在2003年6月到2004年1月在0-5之间变化，在2004年2月达到峰值为8，在2004年3月到2004年11月在0-5之间变化；NNH3从2003年6月有2变到2004年2月峰值24，到2004年3月下降到2，在2004年3月到2004年9月保持在1-5之间变化.6图6-1-4从上图中可看出：pH值在2003年6月到2003年9月保持在7左右；DO变化较大，在2003年12月达到峰值为12，在2003年7月达到低谷为4.nCODM的变化频率较多，在2005年6月达到峰值为6；NNH3在2003年12月达峰值6。图6-1-5从上图中可看出：pH值在2003年6月到2003年9月保持在8左右；DO在2004年9月达到峰值为14，其外则保持在9左右.nCODM的变化频率较多，在2004年9月达到峰值为7；NNH3变化幅度较大，2004年2月达峰值13。7图6-1-6从上图中可看出：pH值在2003年6月到2003年9月保持在8左右；DO在2005年1月达到峰值为11，在2005年5月达到低谷为7.nCODM在2004年9月达到峰值为5；NNH3变化幅度较大，2005年4月达峰值6。图6-1-7从上图中可看出：pH值在2003年6月到2003年9月保持在7左右；DO在2003年9月达到峰值为11，在2005年8月达到低谷为6.nCODM的变化频率高，保持在3左右.NNH3变化频率高，2005年8月达峰值6。8图6-1-8从上图中可看出：pH值在2003年6月到2003年9月保持在8左右；DO在2004年6月达到峰值为11.nCODM的变化在3-5之间.NNH3变化幅度不大，在2-5之间变化.图6-1-9从上图中可看出：pH值在2003年6月到2003年9月保持在7左右；DO在2005年2月达到峰值为11，在2003年6月达到低谷为6.nCODM的变化不大，在2-3之间变化.NNH3变化频率较高，在0-3之间变化.9图6-1-10从上图中可看出：pH值在2003年6月到2003年9月保持在8左右；DO的变化幅度较大，在2005年2月达到峰值为9，在2004年月和2004年11月达到低谷为6.nCODM的变化频率很高，在2003年9月达到峰值为5；NNH3变化频率很高，2003年9月达峰值6。图6-1-11从上图中可看出：pH值在2003年6月到2003年9月保持在8左右；DO变化幅度较大.nCODM的变化不大，在2005年7月达到峰值为4，其外则保持2左右..NNH3变化频率较高，2005年2月达峰值3。10图6-1-12从上图中可看出：pH值在2003年6月到2003年9月保持在8左右；DO在2004年1月至2004年4月达到峰值15..nCODM的变化不大，在2003年7月达到峰值为8，其外则保持3左右..NNH3变化幅度较大，2004年3月达峰值20.图6-1-13从上图中可看出：pH值在2003年6月到2003年9月保持在8左右；DO变化频率较高.2004年11月达峰值9，2004年1月达低谷3；nCODM的变化频率很大，在2003年7月达到峰值为7；NNH3变化幅度较大，2004年4月达峰值5。11图6-1-14从上图中可看出，pH值保持在范围6~7.5之间；Do在2003年6月到2005年2月保持在5.5~14.5之间，在2005年3月达到峰值为15，在2004年4月达到低谷为5，最大值和最小值相差10；CODMn在2003年6月到2004年6月在0.35~5之间变化，在2004年7月达到峰值为7.5，在2003年6月达到低谷为0.35；NNH3在2005年3月达到峰值为14.5，到2005年5月下降到2.5，在2003年6月到2005年8月保持在2.5~14.5之间变化；图6-1-15从上图中可看出，pH值保持在范围6~8之间；Do在2003年6月到200412年10月保持在4.5~6之间，在2004年11月达到峰值为8.5，在2004年4月达到低谷为4.5，最大值和最小值相差4；CODMn在2003年6月到2003年11月在0~8.5之间变化，在2004年3月达到峰值为10，在2003年6月达到低谷为0；NNH3在2005年3月达到峰值为20，在2003年6月达到低谷为0.15，在2005年3月到2005年8月保持在4.5~19之间变化。图6-1-16从上图中可看出，pH值保持在范围6~9.1之间；Do在2003年6月到2003年7月保持在7~8.5之间，在2003年8月达到峰值为9.1，在2003年9月达到低谷为6，最大值和最小值相差3.1；CODMn在2003年6月到2004年4月在3~4.95之间变化，在2004年5月达到峰值为5，在2004年8月达到低谷为0.98；NNH3在2003年12月达到峰值为15，到2004年9月下降到4.5，在2004年10月到2005年8月保持在5~14之间变化；13图6-1-17从上图中可看出，pH值保持在范围6.4~9.7之间；Do在2003年6月到2004年11月保持在5.8~10之间，在2005年1月达到峰值为13，在2004年9月达到低谷为7.45，最大值和最小值相差5.55；CODMn在2003年6月到2003年8月在2.3~3.5之间变化，在2004年9月达到峰值为4.5，在2003年10月到2005年8月在1.91~4.45之间变化；NNH3在2004年12月达到峰值为3.5，到2005年2月下降到0.91，在2005年3月到2005年8月保持在1-3.45之间变化。从上图可以看出四川攀枝花龙洞，四川乐山岷江大桥，四川宜宾凉姜沟，四川泸州沱江二桥，江西南昌滁槎这五个地方都出现了CODMn和NH3-N超标情况。各地区水质的污染状况：.1四川乐山岷江大桥CODMn和NNH3的平均超标率以及含氧量未达标率分别为：27，2