淡水养殖池塘水华发生及池水净化处理数学建模论文
淡水养殖池塘水华发生及池水净化处理
淡水养殖池塘水华发生及池水净化处理参赛队员：黄华鸿参赛队员：陈强参赛队员：王玉婷带队指导老师：管强2016年06月07日目录摘要 (1)一、问题重述 (2)1.1问题背景 (2)1.2问题提出 (2)二、问题分析 (2)2.1问题一的分析 (2)2.2问题二的分析 (2)2.3问题三的分析 (3)2.4问题四的分析 (3)2.5问题五的分析 (3)三、问题假设 (3)四、模型建立 (3)4.1问题一的解答 (3)4.1.1数据处理 (3)4.1.2数据分析 (3)4.2问题二的解答 (6)4.2.1模型建立 (6)4.3问题三的解答 (9)4.4问题四的解答 (10)4.5问题五的解答 (12)五、模型评价 (12)5.1模型的优点 (12)5.2模型的缺点 (12)六、参考文献 (12)附录 (13)淡水养殖池塘水华发生及池水净化处理摘要目前在我国水产养殖中，池塘养殖产量约占淡水养殖的绝大部分。
但是，随着淡水生态系统水体污染和富营养化进程的加剧，经常导致浮游生物高密度发生，诱发大面积水华。
水华的发生不仅仅直接影响了养殖对象的正常生长发育，而且在严重时大量排泄废水还会造成淡水资源污染，并破坏养殖生态系统的平衡，导致养殖对象的不同程度死亡，造成巨大经济损失。
为此我们通过研究淡水养殖池塘相关主要理化因子，主要浮游生物数据及鱼虾生成等数据分析水华发生的原因，控制并预测水华的发生，从而提高养殖产量，减小环境污染等。
通过对水华发生的了解，加强大家环保意识。
首先，针对问题一，我们将各池中两个样本点数据的平均值代表整个池塘的数据，通过Excel进行数据处理并绘制柱形图，从而得出水体、底泥与间隙水中常见主要理化因子之间的关系，并分析原因。
针对问题二，我们主要选取溶氧、COD、盐度、透明度、总磷和总氮为主要指标。
运用spss的主成分分析与聚类分析，我们得出了四个池塘水体质量的优劣排序与分类，同时分析出虾池鱼池对水体的影响。
水质污染处理数学模型
水质污染处理数学模型水质污染处理数学模型摘要随着市场经济和现代工业的飞速发展，人类面临了直接危害人类生存的新问题――环境污染。
为了治理污染，提出治理污染的新方案，必须建立合理的数学模型来解决现实问题。
这是1个关于湖泊、河流水质污染处理的`数学模型，通过模型的建立与问题解决，能够较准确地分析并解决实际生活中的水质污染问题。
如何合理地解决湖泊、河流污染问题是1个非常切合实际的问题，本问题是目前1个热门的研究课题。
把此模型看成是1个单流入、单流出的系统，流入、流出的水流速度相同。
利用质量守恒定律可列出关于浓度变化的微分方程，通过求解此微分方程可得到模型所要求的某1时刻污染物的浓度。
本模型较好地解决了湖水污染处理问题，具有1定的经济效用和价值，能比较恰当地解决实际问题。
通过对问题的分析，得出湖水污染浓度的变化的结果。
在模型建设中采用了比较理想的求解方法，在实际中还是比较有指导意义的。
关键词微分方程；质量守恒定律；污染浓度AbstractAlong with the market economy and the present industry rapid development, the new question of the humanity facing - environmental pollution has directly harmed the human survival. In order to control the pollution and propose a new plan, we have to establish the reasonable model to solve the realistic problem.This is a mathematical model about processing water pollution of the lake and the rivers. Through the establishment of the mathematical model and the solution of the question, we can accurately analyze and solve the question of water pollution in practical life. This question is an extremely realistic question, how to reasonably solve the question of contamination about the lake and the rivers is a lively researched topic today. We regard as this model as the system with a sole entrance and a sole exportation. And the velocity of the inflow and the outflow are same. Using the law of conservation about the changing density we can list a differential equation, through solving this differential equation we can obtain a certain time pollutant density which the model requests . This model has solved the problem well, and it has certain economic utility and value. The model can quite appropriately solve the actual problem.Through the analysis of the question, we can obtain the result of changing concentration of the contaminant. We have used the quite ideal solution method in the construction of model, and the model has a certain guiding sense in practice.Key words Differential equation; Law of conservation of mass; Concentration of contaminant。
数学建模--湖水的自我净化问题
湖水的自我净化问题摘要本题是一容积为V的大湖受到某种物质污染，从某时刻起污染源被切断，湖水开始更新，更新速率为r，建立求污染物浓度下降至原来的3%需要多长时间的数学模型问题。
解决本问题需要用到微元法的思想，也就是在很小的时间内流出的湖水污染物浓度不变，然后利用湖水污染物的变化量等于流出湖水的污染量建立等式关系，对该等式求导后得出一个微分方程，利用Matlab中dsolve 函数解该微分方程，求得污染物浓度下降至原来的3%所需时间为440.4天。
本模型涉及到解微分方程，所以模型的应用很广泛，可以应用到动态分析问题中，利用该模型可以解决大量实际生活和生产问题。
关键词：微元法；微分方程；动态分析；Matlab一、问题重述1.1背景资料与条件有一容积为V （单位：3m ）的大湖受到某种物质的污染，污染物均匀的分布在湖中。
若从某时刻起污染源被切断，设湖水更新的速率是r （单位：3/m d ）。
试建立求污染物浓度下降至原来的3%需要多长时间的数学模型。
1.2需要解决的问题在湖的容积为35.176*10^12()m ，湖水更新速率为34.121*10^10(/)m d 的条件下，求污染终止后，污染物下降到原来的3%所需的时间。
二、基本假设2.1模型的假设1) 假设一：湖水保持体积V 不变。
2) 假设二：污染物始终均匀的分布在湖中。
（假设合理性见背景资料与条件。
）3) 假设三：在很小的时间内污染物浓度不变。
（微元法思想）2.2本文引用数据、资料均真实可靠。
三、符号说明3.1模型的符号说明A:():w t t 时刻湖区的污染物浓度。
B:(0):w 表示初始时刻湖中水的污染浓度。
C: t 为污染源切断后湖水更新的时间(单位：天)。
四、模型的建立与求解4.1模型的建立从开始到t 天内湖水含污染物改变量为：由于流入湖中的水没有污染物，所以t 天内更新流出污染物量为：利用湖水污染物的变化量=流出湖水的污染量得：对t 求导得微分方程为：r t w dtt Vdw )()(-=, 变换后可得：()()dw t w t r dt V-=， 然后利用Matlab 中dsolve 函数求解微分方程，代入()3%(0)w t w =求得时间t 。
数学建模湖水污染问题
湖水污染问题1121943 刘烁1121940 庄静1121946 刘蔚[摘要] 随着市场经济和现在工业的飞速发展。
人类面临了直接危害人类生存的新的问题——环境污染，为了治理污染，提出治理污染的新的方案，我们必须建立客观合理的数学模型来解决现实问题。
湖水不仅为人类的生存提供了大量的水资源和生物资源，还提供了丰富的旅游，度假和休闲的精神资源，但湖泊也承受着人们倾倒垃圾、废水等污染物的破坏，由于人们缺乏保护生态环境的意识，它们越来越受到工业和生物废水的污染，从而导致生物资源的灭绝，水质变坏，给人类带来了灾难。
所以保护生态环境成为了人们越来越关心的问题。
湖水治理的工作是困难的，因为一般湖水覆盖的面积比较大，周围污染源比较复杂，很难指明所有污染的原因。
通常治理水体污染的办法是靠水体本身的自净能力来缓解污染，这对河流的污染一般是有效的，但对于被污染的湖水来说是行不通的。
通过对问题的分析，我们利用微积分方程的求解方法，得出湖水污染的结果。
下降到原来的0.05%所需时间，在模型建设中我们采用了比较理想的求解方法，在实际中还是比较有指导意义的。
[关键字] 湖水污染微分方程模型一.问题提出下图是一个容量为2000m3的一个小湖的示意图，通过小河A水以 0.12m3 /s的速度流入，以相同的流量湖水通过B流出。
在上午8:00，因交通事故，一辆运输车上一个盛有毒性化学物质的容器倾翻，在图中X点处注入湖中。
在采取紧急措施后，于上午9：00事故得到控制，但数量不详的化学物质Z已泻入湖中，初步估计Z的数量在5m3至20m3之间。
（1）请建立一个数学模型，通过它来估计湖水污染程度随时间的变化；（2）估计湖水何时到达污染高峰；（3）何时污染程度可降至安全水平(<=0.05%)。
二.模型假设1、湖水流量为常量，湖水体积为常量；2、流入流出湖水水污染浓度为常量三.符合说明F：污染物浓度Z：倒入湖中的污染物总量D：处于某浓度的时间四.问题分析分析：湖水在时间t时污染程度，可用污染度F（t）表示，即每立方米受污染的水中含有Fm3的化学污染物质和（1-F）m3的清洁水。
水污染防治问题的数学模型研究
水污染防治问题的数学模型研究章节一：引言1.1 研究背景1.2 研究目的1.3 文献综述1.4 研究意义章节二：水污染防治的数学模型2.1 水污染的来源和分类2.2 水污染防治的思路和方法2.3 建立数学模型的基本思路和方法章节三：基于质量平衡方程的水污染预测模型3.1 质量平衡方程的基本原理3.2 建立水污染预测模型的步骤及思路3.3 模型的求解方法和求解过程章节四：基于质量动力学方程的水污染治理模型4.1 质量动力学方程的基本原理4.2 建立水污染治理模型的步骤及思路4.3 模型的求解方法和求解过程章节五：模型应用5.1 模型验证及精度分析5.2 应用范围和局限性5.3 实际应用案例分析及成效章节六：结论与展望6.1 研究成果归纳6.2 研究不足与展望6.3 研究的实际应用前景第一章：引言随着工业化和城市化进程的加速，水污染成为全球性的环境问题。
水污染不仅损害水体生态环境，还会直接威胁人类的健康和生命安全。
为了保护水资源，维护生态平衡，保障人民健康，水污染防治已成为各国政府和科学家共同关注的重要议题。
水污染防治问题需要多学科的参与，其中数学在该领域的应用越来越广泛。
基于数学模型，可以实现对水污染渗透、污染物迁移扩散、控制措施效果等一系列问题的实现，反映更真实的水污染现象及其防治策略。
因此，建立水污染防治的数学模型具有深远的意义和实际意义。
本论文通过对水体污染防治问题的数学模型进行研究，旨在提高数学模型的精度和应用范围，为实现水污染宏防治提供技术支持。
1.1 研究背景水源污染损害水资源的质量，加剧了水环境危机。
当前经济社会发展和人口增长放大了水污染问题的性质和规模，不仅采水用水受到威胁，还给生态环境带来灾难性的后果。
此外，在当前环保法规逐步健全与完善的背景下，研究建立数学模型对于指导污染防治、制定环境政策和措施、协调环境经济与社会发展等方面具有重要意义。
1.2 研究目的本论文旨在通过建立水污染防治的数学模型，实现如下目的：1. 研究水污染防治的基本策略和思路，为建立数学模型提供理论基础。
污水处理和渔业持续收获的数学建模
污水处理和渔业持续收获的数学建模关于污水处理的数学建模摘要因为全球经济的日益增长中国经济也随之快速发展，经济发展的越快，就不可避免的破坏更多的自然环境，所以环保问题已经成为一个不容忽视的问题，而与每个居民的日常生活密切相关的就是水资源问题，因此对于污水处理这一特殊的问题我们在解决时就应该本着高效的原则去实施，在这个污水处理问题中，我们先建立了一般情况下的模型，然后将该模型应用到实际问题中从而解决了实际问题。
在模型的建立中我们要考虑工厂的净化能力，江水的自净能力，在保证江水经这一系列的处理后在到达下一个居民点后要达到国家标准，还要花费最少，对该问题进行全面的分析后可知这是一个运筹学方面关于线性规划的最优解问题，在该模型的建立中我们针对江水污水浓度在每个居民点之前小于国家标准这一条件对其建立线性约束条件，然后综合考虑费用最小，在结合三个处理厂各自的情况后关于费用抽象数模型的目标函数，，然后应用LINDO软件求解该问题得到当三个处理厂排出的污水浓度分别为40 mg/l，20 mg/l，50 mg/l时，此时我们得到使江面上所有地段的水污染达到国家标准,最少需要花费费用为500万元。
当从三个处理厂出来的污水浓度分别为 62.222225mg/l，60mg/l，50mg/l,时，此时如果只要求三个居民点上游的水污染达到国家标准最少需要花费费用为188.8889万元。
问题的提出设上游江水流量为1000（1210L/min），污水浓度为0.8（mg/L），3个工厂的污水流量均为5（1210L/min），污水浓度（从上游到下游排列）分别为100，60，50（mg/L），处理系数均为1（万元/（（1210L/min）×（mg/L））），3个工厂之间的两段江面的自净系数（从上游到下游）分别为0.9和0.6。
国家标准规定水的污染浓度不超过1（mg/L）。
（1）为了使江面上所有地段的水污染达到国家标准，最少需要花费多少费用？(2) 如果只要求3个居民点上游的水污染达到国家标准，最少需要花费多少费用？问题的分析通过对该污水处理所花费用最少问题的分析，我们可知在此问题中有多个污水浓度，江水的原始污水浓度，工厂排出的污水浓度，处理厂排出的污水浓度，以及当处理厂排出污水与江水混合后再经江水自净后的浓度，在这几个浓度中只有经处理厂排出的污水的浓度是未知的，其关系着整个问题，要使总费用最少，江中每段的污水浓度都达到国家标准，江水中污水浓度在到达下一居民点之前须达到国家标准1（mg/l），那么问题的重点就在于对污水浓度的认识。
数学建模题目
2017年数学建模期末大作业可选题目第一题：对股票价格波动的研究人们对股票市场进行了深入的研究，认为，股票的价格是随机波动的，这种随机波动是有规律的，而规律是变化的。
纵观股票市场的走势，价格总是呈现剧烈的波动，交替出现波峰波谷、往来反复的特性。
比如上海证券交易所的上证指树从2005年6月6日的998点一直上升到2007年10月16日的6124点形成波峰，之后一路下跌到2008年10月28日的1664点之后才转入上升，形成波谷。
股票价格呈现上升-下跌-上升-下跌的周期循环走势。
一、试建立数学模型讨论股票价格的涨跌的周期性问题，可以选择中国证券市场任何一种股票价格指数（如上证指数、深证成指、创业板指，中证50等）进行讨论。
二、研究表明，股票价格的涨跌受到许多因素的影响，比如国家的政策（经济、财经等）、国家宏观经济状况、上市公司经营情况、交易者的交易行为、心理等。
试建立数学模型分析上述因素对股票价格波动的影响。
三、传统经济学认为：商品的价格围绕价值波动。
试抽取3只上海证券交易所或深圳证券交易所的股票，结合一、二两问，建立数学模型讨论这种波动，比如价值、波幅、周期、影响波动的因素等。
注：所需要的所有关于证券市场的数据（指数、股票价格、公司情况、国家政策、经济状态等）均可从大智慧或同花顺等股票行情软件导出或任何财经类网站获得（比如/）第二题：自动倒车策略随着汽车产业及科技的高速发展，智能驾驶汽车成为了国内外公认的未来汽车重要发展方向之一。
而在汽车智能化进程中，自动泊车是一项非常具有挑战性和实用性的技术。
自动泊车系统可通过各类传感器获取车位相对汽车的距离，通过控制汽车前轮转角和瞬时速度控制车辆行驶。
若考虑系统控制容易性，参考人工倒车入库，当车辆位于与车位垂直的任意位置时，先通过前行或后退到达倒车入库起始点后，再确定前进转角或后退转角，使车身与车位在同一直线上后，直接倒车完成入库，即“一进二退”。
这种两段式倒车模式提高了泊车过程中车辆行驶的紧凑性，同时减少了泊车行驶空间。
池塘循环水养殖系统构建及生态净化效果浅谈
池塘循环水养殖系统构建及生态净化效果浅谈作者：何学海来源：《南方农业·下旬》2021年第05期摘要水产养殖是我国经济建设和发展中的重要产业类型之一。
在传统养殖模式中，经常出现严重的水体污染和水资源浪费等情况，对鱼类生产有较大影响，进而造成其生态效益和经济效益难以提升。
在现代水产养殖产业中，逐渐注重池塘循环水养殖系统的构建，其是在循环经济理念的指导下，借助动力流水净化及生物修复技术等，实现水体净化，推动可持续发展模式的建立。
从池塘循环水养殖系统的概念和原理入手，分析该系统的构建，并针对其中几种养殖系统模式及生态净化效果进行探讨，旨在为相关养殖企业或养殖户提供借鉴和参考。
关键词池塘循环水;养殖系统构建;净化效果中图分类号：S961.6 文献标志码：B DOI：10.19415/ki.1673-890x.2021.15.050我国水资源较为丰富，经过数十年的发展，目前已成為水产养殖大国。
但自20世纪70年代至今，大部分地区的水产养殖多沿用传统模式，即进水渠+养殖池塘+排水渠。
而当前随着渔业生产水平不断提高、大众对蛋白质的需求量大幅增加，水产养殖规模和数量逐渐增长。
但由于部分养殖池塘的放养密度较大，鱼类代谢物会在池塘内大量积聚，一旦有机物的含量超过池塘水的负荷，则会导致严重的水体污染。
因此，为适应未来水产养殖规模化的发展趋势，应构建池塘循环水养殖系统，运用先进理念和模式，提高养殖生态效益和经济效益。
1 池塘循环水养殖系统概述池塘循环水养殖系统的含义，是指基于循环经济理念下，充分结合原位修复技术和异位修复技术，利用进排水分离、建立人工湿地等方式，有效净化养殖水体。
同时，也可利用微生物、水生植物及虑食性鱼类等建立多级生物净化水体，促使水体中的有机污染物含量得到降低。
这一系列方法和技术则能够形成完整的养殖系统，包括多个功能的不同模块，有利于实现资源合理利用，提高水产养殖的生态性[1]。
近年来，根据池塘循环水养殖系统具有的优势，在国内外水产养殖行业纷纷开展研究和实践。
数学建模湖水污染
⎛ f x1 A=⎜ ⎜ gx ⎝ 1
f x2 ⎞ ⎟ g x2 ⎟ ⎠
, q = det A
P1 稳定， P2 不稳定
d + r0 / V < c0 r2
r0 ⇒ <V c0 r2 − d
则 c0 越小，V 越大
V1 − c1，b1 (输入), r1;V2 − c2，b2 (输出)
⎧ dc1 Q ⎪ dt = V (c0 − c1 ) − r1b1c1 ⎪ 1 ⎨ ⎪ db1 = b ( r c − d − Q ) 1 2 1 ⎪ dt V1 ⎩
有害物质被微生物分解、转化而消失的速率与微生物 浓度成正比。
[b( t + Δt ) − b( t )]V = r2 c ( t )b( t )V − b( t )Vd − r0 ( t )b( t ) − −( r1 = r0 ) Δt
[c( t + Δt ) − c( t )]V = c0 r1 ( t ) − cr0 ( t ) − rs b( t )c ( t )V Δt
p1 ( t ) = K 0e − at 控制污染物的排放： dp 1 = − ( p( t ) − K 0e − at ) dt τ p( 0 ) = K 0
p( t ) = ( K 0 /(1 − aτ ))(e − at − aτ e − t / τ ) ⇒ lim p( t ) = 0 t →∞
t 时刻，
流入湖水的流速 r1 ( t ) 流入湖水的污染物的浓度 p1 ( t ) 流出湖水的流速 r0 ( t ) 流出湖水的污染物的浓度 p0 ( t ) 湖水的体积
V (t )
湖水的污染物的浓度 p( t )
[ p( t + Δt ) − p( t )]V = p1 ( t )r1 ( t ) − p0 ( t )r0 ( t ) Δt dp ⇒V = p1 ( t )r1 ( t ) − p0 ( t )r0 ( t ) = r0 ( t )( p1 ( t ) − p( t )) dt
淡水养殖池塘水华发生及池水净化处理
淡水养殖池塘水华发生及池水净化处理参赛队员：黄华鸿参赛队员：陈强参赛队员：王玉婷带队指导老师：管强2016年06月07日目录摘要 (1)一、问题重述 (2)1.1问题背景 (2)1.2问题提出 (2)二、问题分析 (2)2.1问题一的分析 (2)2.2问题二的分析 (2)2.3问题三的分析 (3)2.4问题四的分析 (3)2.5问题五的分析 (3)三、问题假设 (3)四、模型建立 (3)4.1问题一的解答 (3)4.1.1数据处理 (3)4.1.2数据分析 (3)4.2问题二的解答 (6)4.2.1模型建立 (6)4.3问题三的解答 (9)4.4问题四的解答 (10)4.5问题五的解答 (12)五、模型评价 (12)5.1模型的优点 (12)5.2模型的缺点 (12)六、参考文献 (12)附录 (13)淡水养殖池塘水华发生及池水净化处理摘要目前在我国水产养殖中，池塘养殖产量约占淡水养殖的绝大部分。
但是，随着淡水生态系统水体污染和富营养化进程的加剧，经常导致浮游生物高密度发生，诱发大面积水华。
水华的发生不仅仅直接影响了养殖对象的正常生长发育，而且在严重时大量排泄废水还会造成淡水资源污染，并破坏养殖生态系统的平衡，导致养殖对象的不同程度死亡，造成巨大经济损失。
为此我们通过研究淡水养殖池塘相关主要理化因子，主要浮游生物数据及鱼虾生成等数据分析水华发生的原因，控制并预测水华的发生，从而提高养殖产量，减小环境污染等。
通过对水华发生的了解，加强大家环保意识。
首先，针对问题一，我们将各池中两个样本点数据的平均值代表整个池塘的数据，通过Excel进行数据处理并绘制柱形图，从而得出水体、底泥与间隙水中常见主要理化因子之间的关系，并分析原因。
针对问题二，我们主要选取溶氧、COD、盐度、透明度、总磷和总氮为主要指标。
运用spss的主成分分析与聚类分析，我们得出了四个池塘水体质量的优劣排序与分类，同时分析出虾池鱼池对水体的影响。
数学建模-湖水的自我净化问题
数学建模与数学实验课程设计学院数理学院专业数学与应用数学班级学号学生姓名指导教师2015年6月湖水的自我净化问题摘要问题：本题是一容积为V的大湖受到某种物质污染，从某时刻起污染源被切断，湖水开始更新，更新速率为r，建立求污染物浓度下降至原来的5%需要多长时间的数学模型问题。
模型：解决本问题需要用到微元法建模。
方法：假设在很小的时间内流出的湖水污染物浓度不变，然后利用湖水中污染物的变化量等于流出湖水的污染量建立等式关系，对该等式求导后得出一个微分方程，利用Matlab中dsolve函数解该微分方程。
结果：求得污染物浓度下降至原来的5%所需时间为398.3天。
一.问题重述1）背景资料与条件设一个容积为V （m 3）的大湖受到某种物质的污染，污染物均匀的分布在湖中。
若从某时刻起污染源被切断，设湖水更新的速率是r （m 3/天）。
试建立求污染物浓度下降至原来的5%需要多长时间的数学模型。
2）需要解决的问题美国密西根湖的容积为4871⨯109（m 3），湖水的流量为 3.663 959 132⨯1010（m 3/天），求污染中止后，污染物浓度下降到原来的5%所需要的时间。
二．模型假设1）假设一：湖水体积V 保持不变。
2）假设二：污染物始终均匀分布在湖中。
3）假设三：在很小的时间内污染物浓度不变。
三．分析与建立模型1）符号说明w(t):t 时刻湖水中污染物的浓度。
w(0):表示初始时刻湖水中的污染物浓度。
t :表示污染源切断后湖水更新的时间（单位：天）。
2）分析2.1假设的合理性分析如果湖水体积变化，那么题目就没法做了，因此这个假设是必要的且是合理的。
污染物始终均匀的分布在湖中，题目条件中已给出，所以此假设合理可靠。
在很小的时间内污染物浓度不变，这是利用微元法的思想，故假设的合理性毋庸置疑。
2.2模型的误差分析本模型的误差主要在数字的处理上，即保留几位的问题上，也就是说存在舍入误差，本题在最后结果中保留了一位小数。
淡水养殖池塘发生水华的分析
ｙ５，ｙ６ 的线性组合，且尽 可 能 多 地 提 取 原 自 变 量 集 中 的 变 异 信息），并要求 ｕｉ与 ｖｉ相关程度达到最大。
数据处理中已经对自变量做好标记。自变量观测矩阵
Ａ＝（ａｉｊ）１５×６，因变量的观测矩阵 Ｂ＝（ｂｉｊ）１５×６，将因变量组 与自变量组的标准化观测数据矩阵分别记为，
前言：研究 淡 水 养 殖 ［１］池 塘 相 关 主 要 理 化 因 子 ［２］的 关 系，对预防和解决水华发生有重要作用。本文通过研究其中 理化因子之间的关系、浮游生物的数据，得出水体、底泥与间 隙水中常见主要理化因子之间的关系以及主要理化因子与 浮游生物的关系，建立数学模型分析和预测水华的发生。
１ 基本假设 （１）池塘中没有人为干预； （２）收集的数据真实有效； （３）此过程中没有天灾等意外事件； ２ 数据预处理 收集的数据来自 １５周中某池塘水体、间隙水和底泥，由 于数据的量化量纲和指标不同，为了便于研究，对采集的数 据进行标准化处理。 ａｉｊ，ｂｉｊ，ｃｉｊ，分别表示水体、底泥与间隙水中第 ｉ周，第 ｊ个 理化因子的数 值。 Ａ、Ｂ、Ｃ分 别 表 示 数 据 取 值 来 自 水 体、底
类似的，将 ｂｉｊ，ｃｉｊ转换成标准化指标值ｂｉｊ，ｃｉｊ， ｂｉｊ＝ｂｉｊｓ－（μＢ（）Ｂ（ ｊ２））（ ｊ２），ｃｉｊ＝ｃｉｊｓ－（μＣ（）Ｃ（ｊ３））（ｊ３），ｉ＝１，２，…，１５ｊ＝ １，２，３，４，５，６ ⑶ ３ 研究内容 ３．１常见主要理化因子之间的关系。为得到水体、底泥 与间隙水中常见主要理化因子之间的关系，其中有六个理化 因子：总磷、磷酸盐磷、总氮、硝态氮、亚硝态氮和铵态氮。分 别对对水体与底泥、水体与间隙水及底泥与间隙水分别进行 偏最小二乘回归，得到水体、底泥与间隙水中常见主要理化 因子之间的关系。 一、偏最小二乘法［３］求解 将一部分的六个理化因子看作自变量 ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４，ｘ５， ｘ６，另一部分的 ６个理化因子看作因变量 ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４，ｙ５，ｙ６， 首先在自变量集中提出第一成分 ｕｉ（是 ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４，ｘ５，ｘ６ 的线性组 合，且 尽 可 能 多 地 提 取 原 自 变 量 集 中 的 变 异 信 息）；同时在因变量集中也提取第一成分 ｖｉ（是 ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４，
池塘水质调控论文池塘水产养殖论文：池塘水产养殖与水质调控
池塘论文水产养殖论文：池塘水产养殖与水质调控摘要：随着高密度、集约化水质养殖生产的发展,养殖水体的水质变化频率的加快,造成池塘水质富营养化,再加上现今池水污染源的增多,水质管理比过去更为重要,水质的好坏与养殖产量、病害和经济效益关系十分密切。
水质管理要采取综合管理,使水质条件满足水产养殖对象的要求。
关键词：池塘水产养殖一、池塘进排水的时机选择池塘进排水是改善水质条件的必要措施,经常进排水可以增加池内的氧气供应,及时排走代谢毒物,还可以补充池内小型饵料生物和控制池内单胞藻类的密度。
高温季节进排水还可以有效地改善底质条件和降低水温。
其换水量可根据生长个体的不同生长阶段、水温及天气情况、个体的活动情况和水质状况来确定。
掌握好进排水时间是进排水的要领。
一是白天少换、晚上多换;二是天晴少换、天阴多换;三是有风少换、无风多换;四是大池少换、小池多换;五是池内生物量过高多换、否则少换;六是水色过浓透明度低于20 cm多换;七是进换水时,要先排后灌,排底层水,灌上层水。
二、养殖水质调控措施1、物理调控措施。
1.1使用增氧机。
增加水体溶氧，加大水体循环。
主要方法是在晴天有太阳的午后使用增氧机1-2小时，其作用是使池水形成上下对流，将上层溶氧充足的水输入底层，提前化解底层“氧债”，散逸水中氨氮与有毒气体，减少有毒有害物质的产生。
1.2定期换水。
定期放出或抽出底层20-30cm污染水，注入新鲜水。
作用是排除被污染的有毒有害水体，降低池塘污染因子，减轻水体压力。
1.3使用吸附剂。
全池泼洒膨润土或沸石粉，使用水体中有毒有害物质被吸附后沉淀于池底。
使用量一般为膨润土100kg/亩，沸石粉为13-20kg/亩，在水质严重恶化时具有临时缓解作用。
2、化学调控措施。
2.1泼洒增氧剂。
增氧剂对水质的作用主要体现在以下几点：一是为水体有机物的分解提供足够的溶解氧；二是增加水体钙离子，稳定水体酸碱度；三是降低氨氮含量，去除水中硫化氢和二氧化碳等有毒有害气体；四是可达到杀死致病疾，沉淀水体悬浮物的作用。
淡水养殖池塘水华发生及池水净化处理问题
淡水养殖池塘水华发生及池水净化处理问题1、水华问题的背景目前，我国池塘养殖水产品占总淡水养殖的70%，所以，池塘养殖中出现的各类问题就显得尤为重要，直接关系到水产品品质及消费者安全。
对于长期进行传统养殖模式的池塘，水体富营养化程度高，蓝藻、轮虫等引起的水华问题尤为突出，水华的大面积长时间存在对鱼类的生长极为不利，严重时还会引发含氧量大大降低，水质恶化，鱼类中毒等事故。
并由此造成的严重环境污染及水体污染，对养殖业是一个严重的打击。
因此，分析水华产生的原因，进而有效预测水华的发生，从而提出控制、预防水华的方法，保证池塘养殖业高效健康发展。
2、水华问题的原因分析根据查阅资料我们发现水华的发生和池塘中理化因子（池水中无机盐和有机物的含量及环境因素）有着很大的因果关系，理化因子的不正常变动会引起浮游植物和生物的数量的剧增，进而导致水华，所以理化因子的量值关系就成为了水华问题分析的关键。
于是，我们用SPSS软件对池塘中主要理化因子进行回归和相关性分析，从而得到池塘水中理化因子（总氮、总磷、磷酸盐磷，硝态氮、亚硝态氮）含量的回归关系。
结果显示总氮含量与总磷、磷酸盐磷含量为正相关，与硝态氮、亚硝态氮含量为负相关。
总氮与总磷之间为三角函数与多项式的复合关系，总氮含量随总磷含量上升总体趋势为上升，但过程中出现周期性变化。
总磷与无机磷（即磷酸盐磷）为正相关的线性关系。
3、池塘水华问题的预测3.1 预测水华问题所需的理化因子我们利用SPSS对池塘中理化因子进行主成分分析，以此来选择对于整个系统影响较大的理化因子并对它们进行后续分析。
主成分分析是利用降维思想，在损失很少信息的前提下把多个指标转化为几个综合指标的多元统计方法。
这样在研究复杂问题时容易抓住主要矛盾，揭示其规律性，同时使问题得到简化，提高效率。
综合分析相关系数和主成分系数的可得水华问题的主要理化因子为水温、铵态氮、盐度、透明度、总碱度、总磷、磷酸盐磷。
3.2 水华问题预测所涉及的模型本题中牵涉到的影响理化因子较多，因此建立一般的模型将会比较复杂。
数学建模湖水污染问题
湖水污染问题1121943 刘烁1121940 庄静1121946 刘蔚[摘要] 随着市场经济和现在工业的飞速发展。
人类面临了直接危害人类生存的新的问题——环境污染，为了治理污染，提出治理污染的新的方案，我们必须建立客观合理的数学模型来解决现实问题。
湖水不仅为人类的生存提供了大量的水资源和生物资源，还提供了丰富的旅游，度假和休闲的精神资源，但湖泊也承受着人们倾倒垃圾、废水等污染物的破坏，由于人们缺乏保护生态环境的意识，它们越来越受到工业和生物废水的污染，从而导致生物资源的灭绝，水质变坏，给人类带来了灾难。
所以保护生态环境成为了人们越来越关心的问题。
湖水治理的工作是困难的，因为一般湖水覆盖的面积比较大，周围污染源比较复杂，很难指明所有污染的原因。
通常治理水体污染的办法是靠水体本身的自净能力来缓解污染，这对河流的污染一般是有效的，但对于被污染的湖水来说是行不通的。
通过对问题的分析，我们利用微积分方程的求解方法，得出湖水污染的结果。
下降到原来的0.05%所需时间，在模型建设中我们采用了比较理想的求解方法，在实际中还是比较有指导意义的。
[关键字] 湖水污染微分方程模型一.问题提出下图是一个容量为2000m3的一个小湖的示意图，通过小河A水以 0.12m3 /s的速度流入，以相同的流量湖水通过B流出。
在上午8:00，因交通事故，一辆运输车上一个盛有毒性化学物质的容器倾翻，在图中X点处注入湖中。
在采取紧急措施后，于上午9：00事故得到控制，但数量不详的化学物质Z已泻入湖中，初步估计Z的数量在5m3至20m3之间。
（1）请建立一个数学模型，通过它来估计湖水污染程度随时间的变化；（2）估计湖水何时到达污染高峰；（3）何时污染程度可降至安全水平(<=0.05%)。
二.模型假设1、湖水流量为常量，湖水体积为常量；2、流入流出湖水水污染浓度为常量三.符合说明F：污染物浓度Z：倒入湖中的污染物总量D：处于某浓度的时间四.问题分析分析：湖水在时间t时污染程度，可用污染度F（t）表示，即每立方米受污染的水中含有Fm3的化学污染物质和（1-F）m3的清洁水。
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淡水养殖池塘水华发生及池水净化处理摘要随着社会的的发展，越来越多的人加入到水产养殖行业，而其中池塘养殖产量约占淡水养殖的70%。
但是随着淡水生态系统水体污染和富营养化进程的加剧，经常导致有害蓝藻、轮虫等常见的浮游生物高密度发生，很容易诱发大面积水华。
水华造成严重的环境污染及水体污染，对养殖业是一个严重的打击。
本文主要采用了MATLAB程序中的相关系数分析，模糊综合评价，单侧检验等方法对淡水养殖池塘水华发生及池水净化处理的相关问题进行了分析，建立相关模型。
针对问题一，首先将题目中要进行分析的量给找出来，同时将他们运用MATLAB进行相关系数分析，在此基础上分析水体、底泥与间隙水中常见主要理化因子之间的关系，并分析原因。
分析水体、底泥与间隙水中常见主要理化因子之间的关系，并分析原因。
针对问题二，建立模糊综合评价。
首先，对数据指标进行归一化处理，并利用层次分析法和因子分析法确定各指标因素的权重，最后利用确定的权重，建立池塘水体质量的综合评价模型，对池塘水体质量进行分级。
针对问题三，建立单侧检验相关性模型。
首先，运用SPSS软件分析理化因子与水华发生的相关性；然后进一步分析，得出结论。
针对问题四，利用MATLAB建立鱼类生长周期体重模型，运用二次函数建立关于体重与生长周期的拟合方程。
建立浮游植物密度与时间的关系模型并得到图像。
针对问题五，通过网上查阅资料结合附件资料分析，可以得到有利于池水养殖池塘水体的自净化的方法，并据此提供建立生态养殖模式的方案。
关键词：单侧检验相关系数分析回归分析综合评价一、问题重述目前在我国水产养殖中，池塘养殖产量约占淡水养殖的70%。
近年来，随着淡水生态系统水体污染和富营养化进程的加剧，经常导致有害蓝藻、轮虫等常见的浮游生物高密度发生，很容易诱发大面积水华。
水华造成严重的环境污染及水体污染，对养殖业是一个严重的打击。
水华的发生不仅直接影响了养殖对象的正常生长发育，严重时大量排泄废水造成淡水资源污染，还会破坏养殖生态系统的平衡，导致养殖对象的不同程度死亡，造成巨大经济损失。
为此我们通过研究淡水养殖池塘相关主要理化因子，主要浮游生物数据及鱼虾生成等数据分析水华发生的原因，控制并预测水华的发生，从而提高养殖产量，减小环境污染等。
通过对水华发生的了解，加强大家环保意识。
根据附件1-8完成如下问题：1）通过附件1中数据分析水体、底泥与间隙水中常见主要理化因子之间的关系，并分析原因。
2）通过附件2中数据对四个池塘水体质量进行评价及分类，分析虾池与鱼池对水体的影响。
3）建立主要理化因子和常见浮游生物致害密度发生关系的模型，给出水华发生时主要理化因子的围，预测淡水养殖池塘水华发生 (1号池发生轻微水华)。
4）结合附件及以上分析，建立鱼类生长与体重相关模型。
在养殖鲢鱼、鳙鱼等的生长过程中可以摄食浮游生物，净化某些藻类，构造一个与1号池相同大小的净化池，通过水循环，并放养鲢鱼或鳙鱼，放养多少才能净化1号池中的藻类，净化效果如何。
5）结合附件及通过查阅资料构建一种生态养殖模式，有利于池水养殖池塘水体的自净化。
通过以上养殖从而使淡水养殖减少向江河湖海养殖废水排放。
二、问题分析对于问题一，对附件1中的六种理化因子与池水、间隙水和底泥的进行分析和整理，并用MATLAB对数据进行相关系数处理，并分析原因。
对于问题二，根据水池取样点报告中，采用均方差法确定各水池的各项指标的权重，并用隶属度函数对水质进行检测，最后用模糊综合评判模型对水质进行评判得出水池的水质类型。
对于问题三，要求建立主要理化因子和常见浮游生物致害密度发生关系的模型，并给出水华发生时主要理化因子的围，再根据理化因子的围预测淡水养殖池塘水华发生。
考虑对主要理化因子和常见浮游生物密度利用单侧检验建立模型对问题进行相关性和显著性分析。
对于问题四，由附件6里体重和体长的数据，利用MATLAB建立鱼类生长体重模型，运用二次函数建立关于体重体长的拟合方程。
根据附件4中浮游植物密度的数据利用MATLAB建立浮游植物密度与时间的关系模型并得到图像。
对于问题五，通过网上查阅资料结合附件资料分析，可以得到有利于池水养殖池塘水体的自净化的方法，并据此提供建立生态养殖模式的方案。
为解决上述五个问题，我们将采用Excel、SPSS、MATLAB等软件来协助分析。
三、模型假设1．假设附件中给出的数据全部真实有效2．假设不会发生任何天灾影响四个池塘3. 假设池塘主人不会对池塘疏于管理四、符号说明五、模型的建立及求解5.1问题一的模型建立及求解此问题要求对附件1中数据分析水体、底泥与间隙水中常见主要理化因子之间的关系，并分析原因。
运用MATLAB程序对附件1中的数据做相关性分析。
（程序代码见附录1-12）表1：池塘1池水中的主要理化因子的相关系数标准，可以看出超过0.5的相关系数的相关性较高，而低于0.5的则相关性较低，而相关系数为负的则不相关。
由表中数据可以得到：在池塘1中，总磷与磷酸盐磷、总氮相关系数较大；磷酸盐磷与总磷和总氮的相关系数较大；总氮和总磷、磷酸盐磷以及铵态氮相关系数较高；硝态氮与亚硝态氮的相关系数较大。
因此，在池塘1中，总磷、磷酸盐磷、总氮显著相关；亚硝态氮、硝态氮显著相关。
硝态氮、亚硝态氮显著相关。
酸盐磷、亚硝态氮相关系数较大；硝态氮、亚硝态氮相关系数较大；铵态氮、亚硝态氮相关系数较大。
因此，总磷、磷酸盐磷、总氮显著相关；磷酸盐磷、亚硝态氮显著相关；硝态氮、亚硝态氮显著相关；铵态氮、亚硝态氮显著相关。
表4：池塘4池水中的主要理化因子的相关系数铵态氮相关系数较大；因此，总磷、总氮、磷酸盐磷、硝态氮、亚硝态氮、铵态氮显著相关。
由表中可以得到：在池塘1的底泥中，磷酸盐磷、总氮相关系数较大；总氮、总磷相关系数较大。
因此，磷酸盐磷、总氮显著相关；总氮、总磷显著相关。
表6：池塘2底泥中的主要理化因子的相关系数也有少许是正相关，但其相关系数很小。
表7：池塘3底泥中的主要理化因子的相关系数总氮显著相关。
也有少许是正相关，但其相关系数很小。
氮、铵态氮显著相关。
相关系数较大。
因此，总磷、磷酸盐磷、总氮、铵态氮显著相关；亚硝态氮、硝态氮显著相关。
因此，总磷、磷酸盐磷显著相关；硝态氮、亚硝态氮显著相关。
表12：池塘4间隙水中的主要理化因子的相关系数态氮、亚硝态氮相关系数较大。
因此，总磷、磷酸盐磷显著相关；总氮、亚硝态氮显著相关；硝态氮、亚硝态氮显著相关。
5.2问题二模型的建立及求解5.21模型的准备问题二，我们对每一个观察站点进行评价，涉及溶解氧、总碱度、盐度、pH值等等因素。
根据水池取样点报告中，采用均方差法确定各水池的各项指标的权重。
对每一水池各项指标数据按公式求其均方差，将均方差归一化，公式12/112))((11)(⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=∑=nikikXXnks，3,2,1=k，4求其均方差，将均方差归一化，得权重指标（0.6075, 0.55,0.47,0.51325）。
隶属度函数的定义长江水质检测数据带有一定的误差，为了真正反映评价对象属于某一类水的程度，需要确定评价对象的隶属度，6个评价等级，以溶解氧为例，建立隶属度函数⎪⎩⎪⎨⎧≤<-≥=5.775.6,75.075.65.7,1)(1xxxDOf，⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧<<--≤≤<<-=25.85.7,75.025.85.76,165.5,5.05.5)(2xxxxxDOf⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧<<--≤≤<<-=75.66,75.075.665,154,14)(3xxxxxDOf,⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧<<--≤≤<<-=5.55,5.05.553,135.2,5.05.2)(4xxxxxDOf⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧<<--≤≤<<-=43,1432,121,11)(5xxxxxDOf,⎪⎩⎪⎨⎧<<--≤≤=5.22,5.05.22,1)(6xxxDOf另三个指标的同样定义隶属度。
5.22 计算单因素评判矩阵对评价指标ix（1,2,3,4i=），第s个站点属于第e个评价等级的评价系数（隶属度）为∑==pkkesiexfx1)()(（6,,2,1=e），kx表示每一次检测的值。
对评价指标ix（3,2,1=i），第s个站点属于各个评价等级的总评价系数为公式2∑==61)()(esiesixx对所有检测值就评价指标i x （3,2,1=i ），第s 个站点属于第e 个等级的隶属度为公式3)()()(s is ies iex x r= 第s 个站点就评价指标i x （3,2,1=i ）对于各类别的水质的单因素评判向量公式4),,,()(6)(2)(1)(s i s i s i s i r r r r =将第s 个站点的全部指标对于各评价等级的评价向量综合后，得到第s 个站点对于各评价等级的评价矩阵：公式5⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=)(36)(31)(16)(11)(s s s s s r r r R 5.23 模糊综合评价对第s 个站点做综合评价，模型为公式6),,,()(6)(2)(1)()(s s s s s b b b R A B =⋅=根据}{max )(61s j j b ≤≤确定第s 个站点近两年的水质情况所属类别。
模糊综合评判结果分析各因素数据整理放入Excel 文件Data.xls 中，作为程序输入的数据文件，综合评判结果如下：表13：4个池塘水质模糊综合评判结果序号池号 评价结果 （水质类别） 序号池号评价结果 （水质类别） 1 1#A 0.7551（1） 5 3#A 0.3652（2） 2 1#B 0.5784（1） 6 3#B 0.7975（1） 3 2#A 0.4708（2） 7 4#A 0.3504（2） 42#B0.4976（2）84#B0.4413（2）由表中数据我们可以得到如下结论：1号池塘是1类水质；2号池塘是2类水质；3号池塘是1类水质；4号池塘是2类水质。
5.3问题三模型的建立及求解5.31模型准备 Ⅰ 单侧检验理论当所设H0为总体参数等于某一定值，而H1为仅从一个方向上偏离此定值者，为单侧检验。
单侧检验有如下几个性质：1．检验两组的差异显著性时，只考虑A ＞B 之意义，不考虑A ＜B 之可能性。
2．检验差值均数的显著性时，只考虑正值的意义，不考虑负值之可能性。
3．检验相关的显著性时，只考虑正相关的意义，不考虑负相关的可能性。
4．为检验多个实验组与一个对照组之差异而进行多重比较时，只考虑在一个方向上的差异，不考虑在另一方向上出现差异之可能性Ⅱ 显著性检验理论显著性检验就是事先对总体（随机变量）的参数或总体分布形式做出一个假设，然后利用样本信息来判断这个假设（原假设）是否合理，即判断总体的真实情况与原假设是否显著地有差异。