【論文】長江水質(zhì)評價和預(yù)測錢昱江

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1、長江水質(zhì)的評價和預(yù)測摘要長江水資源污染日趨嚴(yán)重，如不及時治理，長江水系生態(tài)瀕臨崩潰。為了更好的保護(hù)長江，應(yīng)用過去十年的長江水質(zhì)資料，對長江水質(zhì)做出綜合評價和預(yù)測是非常必要的。問題一，對長江17個站點(diǎn)28個月的水質(zhì)情況做出定量的綜合評價，分析其污染狀況。應(yīng)用模糊綜合評價，計算各水污染因子的權(quán)重和各評價因子的隸屬度，建立模糊關(guān)系矩陣和污染因子的權(quán)重集，進(jìn)一步建立隸屬函數(shù)。經(jīng)計算求得各站點(diǎn)水質(zhì)與水質(zhì)類別的隸屬關(guān)系，確定水質(zhì)類別。最后經(jīng)綜合分析確定，岷江上游和贛江水質(zhì)污染嚴(yán)重，分別為Ⅳ類和劣Ⅴ類；長江干流湖南長沙段污染較其他河段嚴(yán)重，為Ⅲ類，其他河段為Ⅱ類。問題二，研究、分析長江干流近一年多

2、主要污染物高錳酸鹽指數(shù)和氨氮的污染源所在地。各站點(diǎn)水環(huán)境質(zhì)量包括兩個方面的因素：①本地排放污染物；②上游殘留污染物。確定站點(diǎn)及其上游河段的排污量為：站點(diǎn)及其上游河段排污量=站點(diǎn)污染量-上游站點(diǎn)污染物殘留量。分別計算各河段的排污量，通過對比確定主要污染源為：岳陽-九江段，宜昌-岳陽段，重慶-宜昌段；高錳酸鹽污染物排放嚴(yán)重；岳陽-九江段，宜昌-岳陽段，攀枝花-重慶段，重慶-宜昌段，氨氮污染物排放嚴(yán)重。污染排放程度依次降低。問題三，在不對長江水質(zhì)采取有效措施的情況下，對未來十年的長江水質(zhì)作出預(yù)測。考慮到數(shù)據(jù)的增長特點(diǎn)，采用灰色GM(1,1)模型對水質(zhì)變化作出預(yù)測。將過去十年的各類水的比例做

3、成序列帶入灰色GM(1,1)模型中進(jìn)行預(yù)測，得到未來十年的長江水質(zhì)變化。污染水的比例（Ⅳ類、Ⅴ類、劣Ⅴ類）從1994年的6.9%增長到59%；可飲用水的比例從1994年的93.1%下降到2014年的39%。由數(shù)據(jù)可以看出長江水質(zhì)在未來十年呈明顯下降趨勢。對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行關(guān)聯(lián)度分析，檢驗(yàn)結(jié)果表明預(yù)測結(jié)果可信。問題四，要求根據(jù)預(yù)測分析，將未來10年內(nèi)每年長江干流的Ⅳ類和Ⅴ類水的比例控制在20%以內(nèi)，且沒有劣Ⅴ類水,求出那么每年需要處理的污水量。通過已知十年數(shù)據(jù)利用回歸模型得到各類污染物含量與長江允許排污量的關(guān)系，帶入限制條件求得年長江允許排污量。用過去十年允許排污量的最大值226.3568

4、億噸作為長江的污染物負(fù)載力。通過GM(1,1)預(yù)測模型預(yù)測出未來十年長江的污水排量，計算得出未來十年的污水處理量從2005年的76.66億噸呈指數(shù)增長到2014年的304.96億噸。問題五，綜合前四問，對于長江水質(zhì)的評價和預(yù)測的結(jié)果，通過分析，提出治理長江水污染的合理建議和意見。從工業(yè)規(guī)劃、法規(guī)完善、環(huán)保教育、污水處理、經(jīng)濟(jì)發(fā)展五個方面具體提出。關(guān)鍵字：模糊綜合評價灰度GM(1,1)預(yù)測多元線性回歸水質(zhì)評估1.問題重述1.1問題背景水是人類賴以生存的資源，保護(hù)水資源就是保護(hù)我們自己，對于我國大江大河水資源的保護(hù)和治理應(yīng)是重中之重。專家們呼吁：“以人為本，建設(shè)文明和諧社會，改善人與自然

5、的環(huán)境，減少污染?！遍L江是我國第一、世界第三大河流，長江水質(zhì)的污染程度日趨嚴(yán)重，已引起了相關(guān)政府部門和專家們的高度重視。2004年10月，由全國政協(xié)與中國發(fā)展研究院聯(lián)合組成“保護(hù)長江萬里行”考察團(tuán)，從長江上游宜賓到下游上海，對沿線21個重點(diǎn)城市做了實(shí)地考察，揭示了一幅長江污染的真實(shí)畫面，其污染程度讓人觸目驚心。為此，專家們提出“若不及時拯救，長江生態(tài)10年內(nèi)將瀕臨崩潰”，并發(fā)出了“拿什么拯救癌變長江”的呼喚。1.2問題提出本文主要研究下列問題：（1）對長江近兩年多的水質(zhì)情況做出定量的綜合評價，并分析各地區(qū)水質(zhì)的污染狀況。（2）研究、分析長江干流近一年多主要污染物高錳酸鹽指數(shù)和氨氮的污

6、染源主要在哪些地區(qū)?（3）假如不采取更有效的治理措施，依照過去10年的主要統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對長江未來水質(zhì)污染的發(fā)展趨勢做出預(yù)測分析，比如研究未來10年的情況。（4）根據(jù)你的預(yù)測分析，如果未來10年內(nèi)每年都要求長江干流的Ⅳ類和Ⅴ類水的比例控制在20%以內(nèi)，且沒有劣Ⅴ類水,那么每年需要處理多少污水？（5）你對解決長江水質(zhì)污染問題有什么切實(shí)可行的建議和意見。2.問題分析長江流域地勢復(fù)雜、氣候多變、人口分布密集，影響長江水質(zhì)的因素很多。對于模型中適用的指標(biāo)進(jìn)行分析和龐大的數(shù)據(jù)處理應(yīng)是本題的一大難點(diǎn)。對于問題一，對長江28個月中17個站點(diǎn)的水質(zhì)情況做出定量的綜合評價，分析其污染狀況。考慮到數(shù)據(jù)的離散

7、性、標(biāo)準(zhǔn)的模糊性，決定采用模糊綜合評價,綜合給出的各個指標(biāo),對各站點(diǎn)的水質(zhì)污染情況做出綜合評價。對于問題二，研究、分析長江干流近一年多主要污染物高錳酸鹽指數(shù)和氨氮的污染源所在地。由于水體是聯(lián)通的，長江流域各站點(diǎn)的水環(huán)境質(zhì)量相互影響，主要體現(xiàn)為上游對下游的影響。雖然長江自身有將污染物降解的能力，由于各站點(diǎn)之間的距離不同，污染物降解的程度不同，各站點(diǎn)水環(huán)境質(zhì)量包括兩個方面的因素：①本地排放污染物；②上游殘留污染物。確定一個站點(diǎn)是否是主要污染源，就是要確定此站點(diǎn)