數(shù)學(xué)建模論文-城市表層表層土壤重金屬污染分析

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1、平頂山學(xué)院數(shù)學(xué)建模論文城市表層表層土壤重金屬污染分析摘要本文采用離散點(diǎn)數(shù)據(jù)插值法擬合原始數(shù)據(jù)，確定重金屬元素空間分布情況，確定污染區(qū)域；通過內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法對各區(qū)域的污染程度進(jìn)行評定，確定各區(qū)域污染程度。通過數(shù)據(jù)分析，明確污染主要來自主干道路區(qū)和工業(yè)區(qū)，工業(yè)活動是污染主要來源，人為活動是主要影響方式。污染傳播用擴(kuò)散方程來描述，通過對不同元素的擴(kuò)散方程解進(jìn)行擬合，并對其進(jìn)行相關(guān)系數(shù)分析，據(jù)此來獲得污染傳播情況；建模結(jié)果表明擴(kuò)散微分方程能很好的描述污染傳播情況；忽略海拔對污染擴(kuò)散的影響，根據(jù)擴(kuò)散方程的解取最大值獲得某種重金屬元素污染源的位置

2、不止一個(gè)，分別為：As(18313,10106)、（12687,3034），Cd（21489,11424）、（4255,2349）等。關(guān)鍵字：內(nèi)梅羅綜合指數(shù)離散點(diǎn)數(shù)據(jù)插值擴(kuò)散自由定律二維擴(kuò)散方程28平頂山學(xué)院數(shù)學(xué)建模論文28平頂山學(xué)院數(shù)學(xué)建模論文目錄問題一重金屬元素空間分布及污染程度21.1重金屬元素空間分布與分析21.2重金屬污染程度判別71.2.1單因子污染指數(shù)法71.2.2內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)7問題二重金屬污染分析102.1重金屬污染來源與成因分析102.1.1重金屬之間相關(guān)性分析102.1.2各功能區(qū)重金屬元素圓餅圖分析112.2

3、重金屬污染程度132.2.1從整體的角度分析13問題三重金屬的傳播特征和污染源位置153.1特征分析153.2模型假設(shè)153.3符號說明153.4傳播模型建立與求解163.5求污染源位置坐標(biāo)173.6模型驗(yàn)證193.7確定重金屬污染源的位置21問題四模型的評價(jià)與改進(jìn)224.1模型的優(yōu)點(diǎn)224.2缺點(diǎn)和改進(jìn)224.2.1模型缺點(diǎn)224.2.2模型改進(jìn)224.3模型的推廣23參考文獻(xiàn)24附錄2528平頂山學(xué)院數(shù)學(xué)建模論文問題重述近年來，城市污染已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。現(xiàn)通過對某城區(qū)進(jìn)行調(diào)查，將該城區(qū)分為一公里左右的網(wǎng)格，對網(wǎng)格內(nèi)的表層土壤進(jìn)行

4、采樣調(diào)查，得到采樣點(diǎn)的位置，海拔，所屬功能區(qū)，及采樣點(diǎn)重金屬濃度。通過對所得樣本值進(jìn)行分析，處理；數(shù)據(jù)分析后建立模型，利用給出的主要重金屬元素背景值，依據(jù)所得數(shù)據(jù)完成以下任務(wù)：(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)分析所建立的模型的優(yōu)缺點(diǎn)，確定還應(yīng)收集的信息；依據(jù)這些信息，用建立的模型解決問題，從而對污染進(jìn)行預(yù)測和研究城市地質(zhì)環(huán)境的演變模式。28平頂山學(xué)院數(shù)學(xué)建模論文問題

5、一重金屬元素空間分布及污染程度1.1重金屬元素空間分布與分析由于各種重金屬在各個(gè)區(qū)域的濃度都不同，所以對不同區(qū)域的影響程度也不同，根據(jù)題中所給采樣點(diǎn)的坐標(biāo)和各重金屬的濃度，用MATLAB軟件繪制[附錄一]出該地區(qū)的三維圖和重金屬在該區(qū)的三維分布圖及8種重金屬的濃度為等值線的三維地形圖[附錄二]。　　　　　　　　　　　圖１　　該地區(qū)三維圖28平頂山學(xué)院數(shù)學(xué)建模論文圖２　　Ａｓ的等濃度三維分布圖　　　　　　　　　　圖３　?。茫涞牡葷舛热S分布圖　　　　　　　　　　　28平頂山學(xué)院數(shù)學(xué)建模論文圖４　　Ｃｒ的等濃度三維分布圖　　　　　　　　　　

6、圖５　　Ｃｕ的等濃度三維分布圖28平頂山學(xué)院數(shù)學(xué)建模論文　　　　　圖６　?。龋绲牡葷舛热S分布圖　　　圖７　?。危榈牡葷舛热S分布圖28平頂山學(xué)院數(shù)學(xué)建模論文　　　　　圖８　?。校獾牡葷舛热S分布圖　　　　　　　　　　　　　圖９　?。冢畹牡葷舛热S分布圖28平頂山學(xué)院數(shù)學(xué)建模論文從上面的八個(gè)污染元素的濃度立體圖和二維平面圖形可以看出來Ａｓ的主要污染來源是主干道區(qū)和工業(yè)區(qū)，Ｃｄ的主要污染來源于工業(yè)區(qū)、主干道區(qū)、生活區(qū)，Ｃｒ的主要污染來源是山區(qū)、主干道區(qū)區(qū)及公園綠地區(qū)，Ｃｕ的主要污染來源是生活區(qū)、工業(yè)區(qū)、山區(qū)及主干道路區(qū)，Ｈｇ的主要污染是來

7、源是工業(yè)區(qū)、生活區(qū)及山區(qū)，Ｎｉ的主要污染來源是山林區(qū)和工業(yè)區(qū)，Ｐｂ的主要污染來源于工業(yè)區(qū)和生活區(qū)，Ｚｎ的主要污染來源于生活區(qū)和主干道區(qū)。1.2重金屬污染程度判別土壤污染評價(jià)方法采用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法1.2.1單因子污染指數(shù)法計(jì)算公式為：式中，為土壤中污染物i的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)；為污染物i的實(shí)測質(zhì)量分?jǐn)?shù)（mg·kg-1）；為污染物i的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(mg·kg-1)[1]，一般取二類標(biāo)準(zhǔn)。1.2.2內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)計(jì)算公式為：=式中，為某地區(qū)的綜合污染指數(shù)；為土壤污染物中污染指數(shù)最大值；為土壤污染物中污染指數(shù)平均值。經(jīng)計(jì)算得出

8、各地區(qū)單因子污染指數(shù)如下表28平頂山學(xué)院數(shù)學(xué)建模論文表1各地區(qū)單因子污染指數(shù)表地區(qū)污染指數(shù)重金屬1生活區(qū)2工業(yè)區(qū)3山區(qū)4交通區(qū)5公園綠地去As0.59530.76320.54840.84660.599Cd1