城市表層土壤重金屬污染分析模型數(shù)學(xué)建模論文

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1、城市表層土壤重金屬污染分析模型高教社杯全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽承諾書我們仔細(xì)閱讀了中國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽的競賽規(guī)則.我們完全明白,在競賽開始后參賽隊員不能以任何方式(包括電話、電子郵件、網(wǎng)上咨詢等)與隊外的任何人(包括指導(dǎo)教師)研究、討論與賽題有關(guān)的問題。我們知道,抄襲別人的成果是違反競賽規(guī)則的,如果引用別人的成果或其他公開的資料(包括網(wǎng)上查到的資料),必須按照規(guī)定的參考文獻(xiàn)的表述方式在正文引用處和參考文獻(xiàn)中明確列出。我們鄭重承諾,嚴(yán)格遵守競賽規(guī)則,以保證競賽的公正、公平性。如有違反競賽規(guī)則的行為,我們將受到嚴(yán)肅處理。我們

2、參賽選擇的題號是(從A/B/C/D中選擇一項填寫):A我們的參賽報名號為(如果賽區(qū)設(shè)置報名號的話):所屬學(xué)校(請?zhí)顚懲暾娜撼蹘煼秾W(xué)院參賽隊員(打印并簽名):1.馬銀梅2.王華3.鄧小嬌指導(dǎo)教師或指導(dǎo)教師組負(fù)責(zé)人(打印并簽名):日期:年月日2011高教社杯全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽編號專用頁賽區(qū)評閱編號(由賽區(qū)組委會評閱前進(jìn)行編號):賽區(qū)評閱記錄(可供賽區(qū)評閱時使用):評閱人評分備注全國統(tǒng)一編號(由賽區(qū)組委會送交全國前編號):全國評閱編號(由全國組委會評閱前進(jìn)行編號):城市表層土壤重金屬污染分析模型【摘要】:隨著城市

3、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,城市人口也不斷增加,工業(yè)化進(jìn)程日趨加快,重金屬污染日益嚴(yán)重,因此人們也越來越關(guān)注城市環(huán)境質(zhì)量問題。為剖析城市城區(qū)環(huán)境質(zhì)量問題,對某市表層土壤重金屬污染進(jìn)行分析。根據(jù)城市土壤中重金屬元素(As,Cd,Cr,Cu,Hg,Ni,Pb,Zn)的含量數(shù)據(jù)及背景值進(jìn)行分段,并應(yīng)用Spss及Matlab軟件得到金屬元素的空間分布。結(jié)合圖形并用主成分分析法分析出該城區(qū)內(nèi)不同區(qū)域重金屬的污染程度,其傳播特征是。并且明確了污染源的位置。通過模型分析明確了該地區(qū)的主要污染是:其主要來源于。研究結(jié)果充分表明:在各個不同的功能區(qū)內(nèi)

4、主要的重金屬污染都有可能是不同的重金屬,因此我們對不同區(qū)域不同的主要重金屬污染進(jìn)行分析。最后分析了模型的優(yōu)缺點,指出為了更好地研究城市地質(zhì)環(huán)境的演變模式,還應(yīng)收集當(dāng)?shù)刂饕I(yè)種類,城市交通圖,土壤分布圖,大氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù),氣象數(shù)據(jù)(降水、風(fēng)),水文觀測數(shù)據(jù)等信息?!娟P(guān)鍵詞】曲線擬合、空間分布、傳播特征、主成分分析法、一.問題重述隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市人口的不斷增加,人類活動對城市環(huán)境質(zhì)量的影響日顯突出。對城市土壤地質(zhì)環(huán)境異常的查證,以及如何應(yīng)用查證獲得的海量數(shù)據(jù)資料開展城市環(huán)境質(zhì)量評價,研究人類活動影響下城市地質(zhì)環(huán)

5、境的演變模式,日益成為人們關(guān)注的焦點。按照功能劃分,城區(qū)一般可分為生活區(qū)、工業(yè)區(qū)、山區(qū)、主干道路區(qū)及公園綠地區(qū)等,分別記為1類區(qū)、2類區(qū)、……、5類區(qū),不同的區(qū)域環(huán)境受人類活動影響的程度不同。現(xiàn)對某城市城區(qū)土壤地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行抽樣調(diào)查。按照2公里的間距在那些遠(yuǎn)離人群及工業(yè)活動的自然區(qū)取樣,將其作為該城區(qū)表層土壤中元素的背景值。附件1列出了采樣點的位置、海拔高度及其所屬功能區(qū)等信息,附件2列出了8種主要重金屬元素在采樣點處的濃度,附件3列出了8種主要重金屬元素的背景值。(1)給出8種主要重金屬元素在該城區(qū)的空間分布,并分析該城

6、區(qū)內(nèi)不同區(qū)域重金屬的污染程度。(2)通過數(shù)據(jù)分析,說明重金屬污染的主要原因。(3)分析重金屬污染物的傳播特征,由此建立模型,確定污染源的位置。(4)分析你所建立模型的優(yōu)缺點,為更好地研究城市地質(zhì)環(huán)境的演變模式,還應(yīng)收集什么信息?有了這些信息,如何建立模型解決問題?二.模型假設(shè)(1)假設(shè)不考慮污染的垂直分布(取表層的0~10cm);(2)假設(shè)數(shù)據(jù)x軸的正方向為正東方,y軸正方向為正北;(3)假設(shè)氣候氣象環(huán)境對它沒有影響;(4)假設(shè)污染的重金屬濃度不再增加;(5)假設(shè)取樣點的數(shù)據(jù)較好的反映了該地區(qū)污染物的濃度。三、符號說明:

7、——表示各種金屬元素的平均值(i=1,2,3,…,8);sd——表示各種金屬元素的標(biāo)準(zhǔn)偏差(i=1,2,3,…,8)——表示第i個功能區(qū)內(nèi)第j種元素的平均值;四、模型建立與求解1.11該城區(qū)的空間分布:利用excel對原始數(shù)據(jù)按區(qū)域標(biāo)號進(jìn)行排序,然后計算出8種金屬元素在五個區(qū)域上的平均濃度,具體如下表1所示:表1相關(guān)系數(shù)矩陣R編號As(μg/g)Cd(ng/g)Cr(μg/g)Cu(μg/g)Hg(ng/g)Ni(μg/g)Pb(μg/g)Zn(μg/g)符號X1X2X3X4X5X6X7X8生活區(qū)6.27289.9669

8、.0249.4093.0418.3469.11237.01工業(yè)區(qū)7.25393.1153.41127.54642.3619.8193.04277.93山區(qū)4.04152.3238.9617.3240.9615.4536.5673.29交通區(qū)5.71360.0158.0562.21446.8217.6263.53242

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