长江水质的评估

承诺书

我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.

我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。

我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。

我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。

我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）：

我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）：

所属学校（请填写完整的全名）：江西环境工程职业学院

参赛队员(打印并签名) ：1. 刘诗朗

2. 肖仁波

3. 姜汉燚

指导教师或指导教师组负责人(打印并签名)：李琦玮（教练组）

日期：2011年 08月 20日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：

2009高教社杯全国大学生数学建模竞赛

编号专用页

赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：

赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用）：

评

阅

人

评

分

备

注

全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：

全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：

长江水质量化评价及预测分析

一、摘要

本文分析评价了长江近年的水质情况，通过专家针对长江沿线17个观测站进行为期28个月的水质检测，最终确定出长江主要污染源，

针对模型一，模糊综合评价模型来评价长江水质。由所给17个观测站28个月的水质数据，分别求出每个观测站水质处于各类污染的隶属度，建立单因子模糊评判矩阵，结合评价指标的权系数向量，求出反映17个观测站水质状况的模糊综合评判矩阵，并进行归一化处理。求解得长江全流域1类水质断面占17.65% ，2类水质断面47.06%，3类水质断面23.53%，4类水质断面5.88%，5类水质断面5.88%，并得到各断面的水质情况。

针对模型二，改进稳态一维对流扩散水质模型，分别求出长江干流上六个江段高锰酸盐CODMn和氨氮N

3的污染量。再结合支流的地理位置及支流观

NH

测站的污染浓度数据，分析相关图象，得出长江干流近一年多主要污染物高锰酸盐和氨氮的污染源均主要分布在：湖北宜昌至湖南岳阳江段沿岸、重庆朱沱至湖北宜昌江段沿岸，以及岷江流域的四川乐山地区。

最后对模型也进行了适当的评价和提出合理的改进，祝愿我们的长江水质早日恢复生态、恢复绿色。

关键词：模糊评判矩阵归一化处理稳态一维对流扩散水质模型隶属度权重

二、问题的重述

长江是我国第一、世界第三大河流，长江水质的污染程度日趋严重，以引起了政府部门和专家们的高度重视。

现已知长江沿线17个观测站（地区）近两年多主要水质指标的检测数据、干流上7个观测站近一年多的基本数据（站点距离、水流量和水流速）以及“2004

1995年长江流域水质报告”给出的主要统计数据。一般说来，江河自~

身对污染物都有一定的自然净化能力，反映这种能力的指标称为降解系数。根据检测，主要污染物高锰酸钾盐指数和氨氮的降解系数可以考虑取2.0（单位：/1）。给出国际）

天

GB《地表水环境质量标准》中的4个主要项目标（2002

3838

准限值（见附表），其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类为可饮用水。现在我们就针对以下两个问题进行探讨与分析：

（1）对长江近两年多的水质情况做定量综合评价，并分析各地区水质污染状况。

（2）研究、分析长江干流近一年多主要污染物高锰酸钾盐指数和氨氮的污染源主要在那些地区？

三、模型假设与符号说明

1.模型假设：

①长江干流的自然净化能力近似均匀，在任何情况下都保持恒定2.0。

②假设水质污染只考虑高锰酸钾盐指数和氨氮的污染源。

③假设长江降解系数为常数，与长江自身水质无关。

④长江各观测河段的水流水质状态稳定。

2.符号说明：

表3-1：符号说明

符号说明单位

Q水流量s

m/3

mg/

C污染物浓度L

W污染指标权重——

u 水流速 s m / x 河道长度 km

t

时间 s

k

降解系数 2.0 k

1/天

四、模型分析

水质的评价与预测的难点在于某观测点的水质状况一直处于动态变化之中，且在一定程度上受到上游水质的影响。

针对问题一，长江沿线17个观测站（地区）近两年多主要水质指标的检测情况是一个模糊概念，在进行长江水质综合评价时很难给出确切的表达，可以考虑利用模糊理论进行水质评价。模糊综合评价就是由给出的评价标准和实测值，经过模糊变换，对待评价对象给出总的评价的一种方法。建模时需要找出影响水质的各主要因素，确定评价因子集、评价集、隶属函数，然后通过计算各因素的权重和隶属度，得到综合隶属度，确定水质级别。我们也可以通过图像更直观说明长江沿线17个观测站（地区）近两年多主要水质指标的情况。

表4-1：长江沿线17个观测站（地区）近两年多主要水质指标的检测数据分析

表4-2：重庆朱沱2003年6月-2005年9月水质污染情况

表4-3：湖北宜昌南京关2003年6月-2005年9月水质污染情况

表4-4：湖南岳阳城陵2003年6月-2005年9月水质污染情况

表4-5：江西九江河西水厂2003年6月-2005年9月水质污染情况