水質(zhì)的評價和預(yù)測模型(1)

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1、維普資訊http://www.cqvip.com第22卷第7期工程數(shù)學(xué)學(xué)報Vo1．22N0．72005年l2月CHINESEJOURNALOFENGINEERINGMATHEMATICSDec2005文章編號：1OO5—3085(2005)07—0035—06水質(zhì)的評價和預(yù)測模型張震，張超，張吳指導(dǎo)教師：指導(dǎo)組(解放軍信息工程大學(xué)信息工程學(xué)院，鄭州450002)編者按：本文構(gòu)造了“s”型的變權(quán)函數(shù)．對屬于不同水質(zhì)類別的同種污染指標進行了動態(tài)加權(quán)；根據(jù)7個觀測站的位置將干流分為8段，計算中6段的排污量，將本段內(nèi)所有污染源等效為

2、?個段中央的連續(xù)穩(wěn)定源，計算出其對該段段末觀測站濃度的影響值。以上兩點具有獨到想法。全文思路正確。表述清晰，假設(shè)可靠。摘要：本文首先考慮到水質(zhì)類別的差異和相同類別水質(zhì)在數(shù)量上的差異對綜合評價的影響。構(gòu)造“S”形的變權(quán)函數(shù)，對屬于不I二J水質(zhì)類別的I種污染指標進行“動態(tài)加權(quán)”，建立基于逼近理想點排序法的評價模型和利用灰色關(guān)聯(lián)度的分析方法。對長江水質(zhì)狀況做出了綜合評價：其次，根據(jù)7個觀測站的位置將干流分成8段，把每段河道內(nèi)所有污染源都等效為一個段中央的連續(xù)穩(wěn)定源，分別利用穩(wěn)態(tài)條件下的一維水質(zhì)模型及質(zhì)量守恒定律。得出中間6段每個月

3、的排污量，綜合比較各河段一年多來的總排污量得到主要污染源的分布區(qū)域：然后，Hj每年不可飲用_炎水的百分比之和刻畫水質(zhì)狀況。綜合利用灰色GM(1，1)模型和時間序列分析方法，對變化趨勢進行了預(yù)測最后，建立不可飲用類水的百分比與長江水總流量和廢水排放量的線性叵l歸模型，計算在滿足約束條件下排污量的極限值，用排污量的預(yù)測值減去極限值，得到未來10年的污水處理量。關(guān)鍵詞：逼近理想點排序法：?維水質(zhì)模型：GM(1，1)模型：時間序列分析i線性回歸分類號：AMS(2000)76Z10中圖分類號：O212文獻標識碼：A1問題分析問題一要求

4、對長江兩年多的水質(zhì)情況做出定量的綜合評價，應(yīng)先對一個月內(nèi)各觀測站的水質(zhì)情況做出評價，然后再綜合考慮每個月的情況給出評價。附表所給出的水質(zhì)評價僅僅體現(xiàn)了污染最嚴重的一項指標所達到的水質(zhì)類別。即突出主因素，為進一步細化評判，還要綜合兼顧其他各因素的作用，并且對于此種多屬性問題。可以借助“空間距離”概念的角度來解決，因此采用“逼近理想解的排序法”(T0PSIS法)。在綜合評價中，各指標水質(zhì)類別區(qū)間的差異可以通過數(shù)據(jù)標準化消除。在確定各指標權(quán)重時。為體現(xiàn)出各項指標水質(zhì)類別的差異以及相同類別水質(zhì)在數(shù)量上的差異，想到構(gòu)造一個“S”形曲線

5、作為變權(quán)函數(shù)，對屬于不同水質(zhì)類別的同種污染指標進行動態(tài)賦權(quán)。問題二要求污染物主要的分布區(qū)域?？捎闷邆€觀測站把干流分成八段，將每段作為一個區(qū)域，考慮中間的六個區(qū)域。由于段尾觀測站的觀測值受上游以及本段污染源的影響，所以，考慮用段首觀測站的觀測值代替上游的污染源，將本段內(nèi)所有污染源等效為一個段中央的連續(xù)穩(wěn)定源。利用一維水質(zhì)模型求出兩者對段尾觀測站的影響值。將兩個影響值相加就等于段尾觀測站的觀測值，從而求解每段排污源的排污量。問題三要求對長江未來水質(zhì)污染的發(fā)展趨勢做出預(yù)測。首先。要確定預(yù)測水質(zhì)污染的物理量。因為Ⅳ、V、劣V類的水質(zhì)

6、屬于不可飲用類水，所以用這三類水質(zhì)每個時段的每個評價范圍所對應(yīng)百分比之和刻畫水質(zhì)的污染。分析可知，此數(shù)據(jù)具有確定的增長趨勢和平穩(wěn)的周期波動特性。則用以下方法預(yù)測：①利用灰色GM(1，1)模型對此序列的確定性增長趨勢進行預(yù)測，②利用時間序列分析法對此序列的平穩(wěn)周期變化趨勢進行預(yù)測。兩種預(yù)測值之和在一定的維普資訊http://www.cqvip.com工程數(shù)學(xué)學(xué)報第22卷程度上體現(xiàn)出水質(zhì)污染的發(fā)展趨勢。問題四是要在滿足一定約束條件下，求出未來10年內(nèi)每年需要處理的廢水量。首先，要對未來10年的廢水排放量做出預(yù)測；然后，在滿足約束

7、條件時，求出所允許的廢水排放量的極限值，這兩個量之差就是每年要處理的廢水量。每年長江水的總流量及廢水排放總量會對不可飲用類水的百分比含量產(chǎn)生影響，可以采用“線性回歸”的方法來刻畫此關(guān)系，由此能夠得到所允許廢水排放量的極限值。2模型假設(shè)與符號說明2．1模型假設(shè)1)假設(shè)問題中所給出的數(shù)據(jù)能客觀地反映現(xiàn)實情況，值得相信：2)假設(shè)河道的長度遠大于其寬度與深度：3)假設(shè)相鄰觀測點問河道中的污染源可等效成穩(wěn)定連續(xù)點源，且位于該段河道的中央；4)假設(shè)在短時期內(nèi)，河道中各觀測點問的水流速度保持穩(wěn)定。2．2符號說明(略)3模型的建立及求解3．

8、1問題一3．1．1某個月內(nèi)河流沿線的17個觀測點水質(zhì)情況的量化評價1)構(gòu)造變權(quán)函數(shù)四項污染物對水質(zhì)的污染程度分為I、II、III、Ⅳ、V、劣V類6個等級，不妨設(shè)對應(yīng)的數(shù)值分別為1，2，3，4，5，6(見圖1)。分析可知，當水質(zhì)的類別從I變化NIII時，其權(quán)值變化應(yīng)該較緩慢；從III類水變到