水質(zhì)的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)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(bào)Vo1．22N0．72005年l2月CHINESEJOURNALOFENGINEERINGMATHEMATICSDec2005文章編號(hào)：1OO5—3085(2005)07—0035—06水質(zhì)的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)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(duì)屬于不同水質(zhì)類別的同種污染指標(biāo)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)加權(quán)；根據(jù)7個(gè)觀測(cè)站的位置將干流分為8段，計(jì)算中6段的排污量，將本段內(nèi)所有污染源等效為

2、?個(gè)段中央的連續(xù)穩(wěn)定源，計(jì)算出其對(duì)該段段末觀測(cè)站濃度的影響值。以上兩點(diǎn)具有獨(dú)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(duì)綜合評(píng)價(jià)的影響。構(gòu)造“S”形的變權(quán)函數(shù)，對(duì)屬于不I二J水質(zhì)類別的I種污染指標(biāo)進(jìn)行“動(dòng)態(tài)加權(quán)”，建立基于逼近理想點(diǎn)排序法的評(píng)價(jià)模型和利用灰色關(guān)聯(lián)度的分析方法。對(duì)長(zhǎng)江水質(zhì)狀況做出了綜合評(píng)價(jià)：其次，根據(jù)7個(gè)觀測(cè)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(gè)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(gè)月

3、的排污量，綜合比較各河段一年多來(lái)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(shí)間序列分析方法，對(duì)變化趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)最后，建立不可飲用類水的百分比與長(zhǎng)江水總流量和廢水排放量的線性叵l歸模型，計(jì)算在滿足約束條件下排污量的極限值，用排污量的預(yù)測(cè)值減去極限值，得到未來(lái)10年的污水處理量。關(guān)鍵詞：逼近理想點(diǎn)排序法：?維水質(zhì)模型：GM(1，1)模型：時(shí)間序列分析i線性回歸分類號(hào)：AMS(2000)76Z10中圖分類號(hào)：O212文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A1問(wèn)題分析問(wèn)題一要求

4、對(duì)長(zhǎng)江兩年多的水質(zhì)情況做出定量的綜合評(píng)價(jià)，應(yīng)先對(duì)一個(gè)月內(nèi)各觀測(cè)站的水質(zhì)情況做出評(píng)價(jià)，然后再綜合考慮每個(gè)月的情況給出評(píng)價(jià)。附表所給出的水質(zhì)評(píng)價(jià)僅僅體現(xiàn)了污染最嚴(yán)重的一項(xiàng)指標(biāo)所達(dá)到的水質(zhì)類別。即突出主因素，為進(jìn)一步細(xì)化評(píng)判，還要綜合兼顧其他各因素的作用，并且對(duì)于此種多屬性問(wèn)題。可以借助“空間距離”概念的角度來(lái)解決，因此采用“逼近理想解的排序法”(T0PSIS法)。在綜合評(píng)價(jià)中，各指標(biāo)水質(zhì)類別區(qū)間的差異可以通過(guò)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化消除。在確定各指標(biāo)權(quán)重時(shí)。為體現(xiàn)出各項(xiàng)指標(biāo)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(gè)“S”形曲線

5、作為變權(quán)函數(shù)，對(duì)屬于不同水質(zhì)類別的同種污染指標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)賦權(quán)。問(wèn)題二要求污染物主要的分布區(qū)域?？捎闷邆€(gè)觀測(cè)站把干流分成八段，將每段作為一個(gè)區(qū)域，考慮中間的六個(gè)區(qū)域。由于段尾觀測(cè)站的觀測(cè)值受上游以及本段污染源的影響，所以，考慮用段首觀測(cè)站的觀測(cè)值代替上游的污染源，將本段內(nèi)所有污染源等效為一個(gè)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(duì)段尾觀測(cè)站的影響值。將兩個(gè)影響值相加就等于段尾觀測(cè)站的觀測(cè)值，從而求解每段排污源的排污量。問(wèn)題三要求對(duì)長(zhǎng)江未來(lái)水質(zhì)污染的發(fā)展趨勢(shì)做出預(yù)測(cè)。首先。要確定預(yù)測(cè)水質(zhì)污染的物理量。因?yàn)棰?、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(gè)時(shí)段的每個(gè)評(píng)價(jià)范圍所對(duì)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(zhǎng)趨勢(shì)和平穩(wěn)的周期波動(dòng)特性。則用以下方法預(yù)測(cè)：①利用灰色GM(1，1)模型對(duì)此序列的確定性增長(zhǎng)趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，②利用時(shí)間序列分析法對(duì)此序列的平穩(wěn)周期變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。兩種預(yù)測(cè)值之和在一定的維普資訊http://www.cqvip.com工程數(shù)學(xué)學(xué)報(bào)第22卷程度上體現(xiàn)出水質(zhì)污染的發(fā)展趨勢(shì)。問(wèn)題四是要在滿足一定約束條件下，求出未來(lái)10年內(nèi)每年需要處理的廢水量。首先，要對(duì)未來(lái)10年的廢水排放量做出預(yù)測(cè)；然后，在滿足約束

7、條件時(shí)，求出所允許的廢水排放量的極限值，這兩個(gè)量之差就是每年要處理的廢水量。每年長(zhǎng)江水的總流量及廢水排放總量會(huì)對(duì)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(lái)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(hào)說(shuō)明2．1模型假設(shè)1)假設(shè)問(wèn)題中所給出的數(shù)據(jù)能客觀地反映現(xiàn)實(shí)情況，值得相信：2)假設(shè)河道的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于其寬度與深度：3)假設(shè)相鄰觀測(cè)點(diǎn)問(wèn)河道中的污染源可等效成穩(wěn)定連續(xù)點(diǎn)源，且位于該段河道的中央；4)假設(shè)在短時(shí)期內(nèi)，河道中各觀測(cè)點(diǎn)問(wèn)的水流速度保持穩(wěn)定。2．2符號(hào)說(shuō)明(略)3模型的建立及求解3．

8、1問(wèn)題一3．1．1某個(gè)月內(nèi)河流沿線的17個(gè)觀測(cè)點(diǎn)水質(zhì)情況的量化評(píng)價(jià)1)構(gòu)造變權(quán)函數(shù)四項(xiàng)污染物對(duì)水質(zhì)的污染程度分為I、II、III、Ⅳ、V、劣V類6個(gè)等級(jí)，不妨設(shè)對(duì)應(yīng)的數(shù)值分別為1，2，3，4，5，6(見(jiàn)圖1)。分析可知，當(dāng)水質(zhì)的類別從I變化NIII時(shí)，其權(quán)值變化應(yīng)該較緩慢；從III類水變到