本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-長(zhǎng)江水質(zhì)的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)

-PAGE1-長(zhǎng)江水質(zhì)的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)摘要 本問題屬于河流水質(zhì)分析問題。我們從微觀、宏觀兩個(gè)層面對(duì)長(zhǎng)江水質(zhì)進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)。 微觀層面，在BOD-DO(S-P)模型的基礎(chǔ)上，通過查閱大量支流數(shù)據(jù)資料，充分考慮到支流對(duì)干流的影響，提出虛擬節(jié)點(diǎn)的概念，將原長(zhǎng)江流域圖抽象為一個(gè)加權(quán)有向圖，并考慮河段中的隱性污染源,以及時(shí)間軸上的變化，得到改進(jìn)型BOD-DO方法(S-P)。通過改進(jìn)型BOD-DO方法對(duì)溶氧量、高錳酸鹽指數(shù)、氮氨含量的內(nèi)在關(guān)系進(jìn)行研究，利用反饋迭代的方法逐步逼近得到江水中各類污染物的含量，并以此反演出長(zhǎng)江主要污染源的分布——主要集中于長(zhǎng)江下游的南京、岳陽(yáng)、宜昌等地，完成了第二問的解答。 宏觀層面，我們以中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)局的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)建立了以不同水質(zhì)等級(jí)比例為依據(jù)的模糊綜合評(píng)價(jià)和動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)函數(shù)，并通過論證得到該函數(shù)良好的評(píng)價(jià)效果從而為第三第四問服務(wù)，然后用這兩個(gè)函數(shù)分析了兩年以來長(zhǎng)江的綜合水質(zhì)和各地區(qū)污染狀況的動(dòng)態(tài)變化。對(duì)于第三問預(yù)測(cè)未來１０年的水質(zhì)趨勢(shì)，我們首先根據(jù)Douglas理論擬合了年廢水量的指數(shù)增長(zhǎng)函數(shù)，再把得到的廢水量預(yù)測(cè)值和前面提到的量化評(píng)價(jià)函數(shù)進(jìn)行線性回歸并進(jìn)行了顯著性檢驗(yàn)，成功的預(yù)測(cè)了：若不加治理，長(zhǎng)江未來１０年的水質(zhì)將逐年惡化直至降至V類甚至劣V類。若要制止這一切的發(fā)生，必須嚴(yán)格治理污水。采取第三問同樣的回歸方法預(yù)測(cè)得到長(zhǎng)江干流未來的污水排量，量化得今后每年治理后的排污量必須控制在215億噸以內(nèi)才能滿足題干要求的水質(zhì)等級(jí)比例。 最后我們根據(jù)前四問提出的宏觀和微觀模型，提出我們認(rèn)為切實(shí)可行的治理措施，如：整治重點(diǎn)污染城市，重點(diǎn)防控下游污染，治理水土流失。并更深一層定性和定量地分析了這些措施對(duì)模型參數(shù)的影響。[關(guān)鍵詞]：BOD-DO模型；虛擬節(jié)點(diǎn)；隱性污染源；模糊綜合評(píng)價(jià)函數(shù)；指數(shù)增長(zhǎng)預(yù)測(cè)；線性回歸預(yù)測(cè)一、問題重述本題要求對(duì)長(zhǎng)江流域水質(zhì)污染現(xiàn)狀進(jìn)行分析并對(duì)發(fā)展趨勢(shì)作出預(yù)測(cè)。題目給出了長(zhǎng)江沿線17個(gè)觀測(cè)站（地區(qū)）近兩年多主要水質(zhì)指標(biāo)的檢測(cè)數(shù)據(jù)，以及干流上７個(gè)觀測(cè)站近一年多的基本數(shù)據(jù)（站點(diǎn)距離、水流量和水流速）。結(jié)合長(zhǎng)江自然凈化能力的相關(guān)信息，依照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中4個(gè)主要項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值，對(duì)（1）對(duì)長(zhǎng)江近兩年多的水質(zhì)情況做出定量的綜合評(píng)價(jià)（2）建立模型找出長(zhǎng)江污染源的主要所在（3）在無治理措施的假設(shè)前提下，對(duì)長(zhǎng)江未來水質(zhì)污染的發(fā)展趨勢(shì)做出預(yù)測(cè)分析，（4）根據(jù)預(yù)測(cè)分析，提出針對(duì)未來10年內(nèi)每年長(zhǎng)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類水要求的污水處理方案（5）對(duì)解決長(zhǎng)江水質(zhì)污染問題切實(shí)可行的建議和意見。二、問題分析本問題屬于河流水質(zhì)分析問題。研究此類問題的基本方法是從微觀、宏觀兩方面同時(shí)入手；宏觀上整體把握，微觀上細(xì)致分析，為宏觀決策提供理論依據(jù)。本題的分析亦依據(jù)這種思路。宏觀上，我們僅對(duì)水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，污水排放總量以及治理量等宏觀量感興趣，并希望研究它們內(nèi)在的聯(lián)系；微觀上，我們希望得到長(zhǎng)江干流、支流上的每個(gè)城市和觀測(cè)站具體的污染物的種類及其含量，并根據(jù)題目附表標(biāo)準(zhǔn)，得到所研究江段范圍內(nèi)，每一點(diǎn)的水質(zhì)等級(jí)。而預(yù)測(cè)需要對(duì)宏觀、微觀分析的得到的結(jié)果進(jìn)行綜合處理。首先，我們從微觀上進(jìn)行分析。在學(xué)術(shù)界，業(yè)已形成針對(duì)解決此類問題的河流水質(zhì)模型的較為成熟的算法。其中，S-P（Streeter-Pheles）的BOD——DO耦合模型可以較好的描述大江大河的水質(zhì)性狀?；诖朔匠蹋覀兛山⒁粋€(gè)用于描述長(zhǎng)江干流水質(zhì)隨標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間、空間變化的函數(shù)關(guān)系，即改進(jìn)型BOD——DO耦合模型（SP）。其次，在宏觀上，模糊理論可以幫助我們建立綜合評(píng)價(jià)函數(shù)進(jìn)行水質(zhì)分析。同樣，長(zhǎng)江污染預(yù)測(cè)以及治理措施的選取要在分析統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合此綜合評(píng)價(jià)函數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)。所以，我們將從宏觀和微觀兩個(gè)層面建立適用于不同方面的模型對(duì)問題進(jìn)行分析。三、基本假設(shè)圖1題目中所提供的17個(gè)觀測(cè)站幾乎涵蓋了長(zhǎng)江流域的所有主要工業(yè)城市，而兩大類污染來源--工業(yè)污染和城市污染均主要出自這些城市．如圖1所示，我們將所有觀測(cè)點(diǎn)城市分為三類：干流主點(diǎn)，支流匯入點(diǎn)，支流外點(diǎn)；基于二、問題分析中對(duì)本問題的分析，我們引入以下假設(shè)：1.在全流域內(nèi)，江的寬度、深度可忽略。2．干流水流量的變化只源于支流匯入，而不考慮降水、外滲、蓄洪。污染源污水匯入干流的流量忽略不計(jì)。3.只考慮由污水匯入引起的江水污染，而不考慮因降雨等帶入的污染。4．污染主要發(fā)生在圖示城市附近的流域，以，等干流節(jié)點(diǎn)將長(zhǎng)江分段，以段為單位進(jìn)行考慮。5．江段內(nèi)因支流匯入引起的水流量均勻增長(zhǎng)四、符號(hào)約定（一）符號(hào)約定綜合如下： 干流主點(diǎn) i=1,2,…,7 支流匯入點(diǎn) j=1,2,3,4 支流外點(diǎn) k=1,2,3 干流溶解氧濃度（全流域）(mg/L) 干流溶解氧飽和濃度(mg/L)與當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)，溫度有關(guān)，這里取 ，所以 干流高錳酸鹽指數(shù)(mg/L) 干流氨氮含量(mg/L) 干流水流速(km/day) 干流水流量(m3/s) 干流排污量 指代 彌散系數(shù)，描述污水入江后同降水的混合程度 銨鹽，高錳酸鹽指數(shù)降解系數(shù)， 復(fù)氧系數(shù)（二）節(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)約定按照假設(shè)4，將長(zhǎng)江分為若干段，我們首先以段為單位進(jìn)行研究，故需要對(duì)干流上的節(jié)點(diǎn)及段標(biāo)號(hào)。節(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)存在以下三種情況：干流主點(diǎn)此類節(jié)點(diǎn)只有一個(gè)標(biāo)號(hào)。圖2支流介入點(diǎn) 支流匯入點(diǎn)涉及兩水體，故需要用兩個(gè)點(diǎn)來描述匯合前后的流量Q，流速u。如圖3所示，12為匯入前，13為匯入后，12—13用虛線連接，地理距離為零，稱后者為虛擬節(jié)點(diǎn)。圖3干流主點(diǎn)、支流匯入點(diǎn)重合處同（2），此類點(diǎn)也存在虛擬點(diǎn)；并且由于本身即為干流主點(diǎn)，虛擬節(jié)點(diǎn)21同干流主點(diǎn)6間同樣存在虛擬距離0。圖4經(jīng)如上闡述，原流域圖可以抽象為一張帶權(quán)有向圖。圖5帶“”為虛擬節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)一覽地理序號(hào)地名節(jié)點(diǎn)分類標(biāo)號(hào)干流節(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)歸屬段數(shù)1長(zhǎng)江源12攀枝花23樂山34宜賓35瀘州46朱沱（重慶）57宜昌68長(zhǎng)沙79岳陽(yáng)710武漢811南昌912九江913安慶1014南京1115揚(yáng)州12表1注：1.以下若不加說明，則節(jié)點(diǎn)指干流節(jié)點(diǎn)編號(hào)。2.關(guān)于水文參數(shù)表示第i段內(nèi)的溶解氧濃度。表示段首干流節(jié)點(diǎn)城市--第j個(gè)干流節(jié)點(diǎn)，干流主點(diǎn)；表示段首干流節(jié)點(diǎn)城市--第n個(gè)干流節(jié)點(diǎn)，支流匯入點(diǎn)；表示段首干流節(jié)點(diǎn)城市--第n+1個(gè)干流節(jié)點(diǎn)，虛擬節(jié)點(diǎn)；表示流入段尾干流節(jié)點(diǎn)城市的河水溶解氧濃度。五、模型建立與求解微觀描述首先，從微觀上，建立水質(zhì)污染的改進(jìn)型BOD——DO耦合模型（SP）。BOD—DO耦合模型（SP）{以下簡(jiǎn)稱B-D模型}的引入 B-D模型用以描述一維穩(wěn)態(tài)水流的污染物分布情況。它只考慮污染物在水中發(fā)生的化學(xué)變化，而不考慮污染物沉降，以及與泥土作用等物理過程。對(duì)整條河流而言，污染源僅存在于源頭。 故這種模型適合處理空間大尺度、時(shí)間長(zhǎng)尺度（穩(wěn)態(tài)）、單一污染源，污染物較為單一，物理過程較簡(jiǎn)單的河流模型建模問題。改進(jìn)型B-D模型 盡管B-D模型對(duì)被處理對(duì)象的要求較高，但該模型基本把握了河流水質(zhì)污染問題的核心，以最精煉的形式，表達(dá)了最基本的內(nèi)容。故我們選擇它作為我們模型的雛形，并發(fā)展出適合本問題的B-D改進(jìn)型。B-D模型在描述本問題時(shí)遇到以下問題：1．干流全流域具有若干顯性污染源，以及隱性污染源2．隱性污染源的分布未知，所有污染源污染物的顯式含量未知3．污染物存在多樣性4．引入水體污染的方式具有多樣性5．長(zhǎng)江的各項(xiàng)水文參數(shù)隨時(shí)間起伏較大，具有明顯的季節(jié)性。針對(duì)4，我們提出了假設(shè)3，去除了這一因素的干擾；針對(duì)1，我們提出了假設(shè)4，將長(zhǎng)江按顯性污染源分段處理，逐段運(yùn)用B-D模型。由于即使在每段內(nèi)，也僅僅知道節(jié)點(diǎn)處的水文資料（，，，，），我們?cè)谔幚砗投蝺?nèi)水流時(shí)，采用層次推進(jìn)，逐步反饋迭代的方法。此方法分兩步走：STEP1: 先假定（*）除每段兩端的節(jié)點(diǎn)城市外，整段河流內(nèi)沒有新的污染源（即隱性污染源）加入。在這個(gè)假定下，得到干流主點(diǎn)的排污量。STEP2:除去假設(shè)（*），將污水量分配到前一段沿江地帶，即重新引入隱性污染源，再次求解的排污量。兩步走同時(shí)解決了2。5要求我們重新將時(shí)間變化考慮在內(nèi),即加入時(shí)間導(dǎo)數(shù)項(xiàng)。至此，我們將可以描述1-5要求的B-D稱為改進(jìn)型B-D模型。算法流程圖如下：3．運(yùn)用改進(jìn)型B-D求解問題STEP1:不考慮段內(nèi)隱性污染，可得到如下方程：式（1）式（1）中涉及三個(gè)量對(duì)時(shí)間、空間變化，考慮到附件3，附件4中所給數(shù)據(jù)時(shí)間間隔均為月，而我們?cè)谔幚砦⒎址匠虝r(shí)的時(shí)間間隔較之短得多；所以，當(dāng)我們時(shí)間分段考慮時(shí)，在所考慮的時(shí)間段內(nèi)，可以達(dá)到穩(wěn)態(tài)，即滿足式（2）所以式（1）可以化簡(jiǎn)為…式（3）由假設(shè)5，段內(nèi)流速滿足…式（4）我們用近似代替，得到…式（5）結(jié)合初始條件可以解（5）；而當(dāng)段端點(diǎn)有支流、污水匯入時(shí)，可用下式得到初始條件：…（式6）分別指代,意義同前。這樣，在假設(shè)（*）的情況下，我們可以得到干流主點(diǎn)的排污量=節(jié)點(diǎn)后排污量-節(jié)點(diǎn)前排量==(假設(shè)2)式（7）STEP2:事實(shí)上，是前一流域所有污染源的總排放量，而非只是的排放量。所以，我們除去假設(shè)（*），將污水量分配到前一段沿江地帶，即引入隱性污染源，再次求解。新的方程為：…式（8）式中為沿江污染源。由此得到結(jié)果如下。干流節(jié)點(diǎn)CODMnNH3-N攀枝花78510.35695.4朱沱79364.517328.1宜昌35802227081.4岳陽(yáng)23528528962.9九江22112014309.8安5南京29224411217.6表2 圖6 圖74．結(jié)果分析由文獻(xiàn)[2]，長(zhǎng)江流域的污水中，工業(yè)污水占有很大的比例；而污水排放量的分布同工業(yè)分布應(yīng)大致相同。長(zhǎng)江流域的工業(yè)主要集中于南京、岳陽(yáng)、宜昌等幾個(gè)大城市，換言之，污水排放量也應(yīng)集中于這些城市的流域附近。這同表2的結(jié)果是相一致的。 具體分析如下：4.1圖7反映氮氨含量。根據(jù)文獻(xiàn)[2]，氮氨主要來自農(nóng)業(yè)用水。宜昌、岳陽(yáng)分別位于兩個(gè)沿江的主要農(nóng)業(yè)省，其氮氨含量高與事實(shí)相符。4.2文獻(xiàn)[2]表明：長(zhǎng)江污染最為嚴(yán)重的是中下游區(qū)段。習(xí)慣上，下游從宜昌算起，圖6中，下游城市占了5席，可見下游污染嚴(yán)重。尤以南京為甚，這與當(dāng)?shù)厥突ぎa(chǎn)業(yè)興盛不無關(guān)系。4.3由于改進(jìn)B-D方法自身不可克服的“漂移性”，不可避免地會(huì)反映臨近的上游城市的污染量。所以，宜昌的“一枝獨(dú)秀”同它臨近污染大戶重慶有著很大的關(guān)系；朱沱作為重慶的一部分，數(shù)值反而小，因其處于重慶市中心的上游，無法完全反映重慶市的污染狀況。（二）宏觀分析5長(zhǎng)江干流水質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)長(zhǎng)江整體水質(zhì)狀況時(shí)，我們首先根據(jù)中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)《地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)有關(guān)問題的技術(shù)規(guī)定》[1]，以下表的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)：水質(zhì)類別水質(zhì)狀況Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)比例≥90%優(yōu)75％≤Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)比例＜90％良好Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)比例＜75%，且劣Ⅴ類比例＜20%輕度污染Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)比例＜75%，且20％≤劣Ⅴ類比例＜40％中度污染Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)比例＜75％，且劣Ⅴ類比例≥40％重度污染表3令為Ⅰ～Ⅲ類的比例，為劣Ⅴ類的比例，為IV～V類的比例 在引入評(píng)價(jià)函數(shù)之前，我們考慮到水質(zhì)的優(yōu)劣是一個(gè)模糊的概念。因此，我們根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的概念和相關(guān)知識(shí)以及水質(zhì)評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，建立了能夠反映水質(zhì)優(yōu)劣的模糊隸屬函數(shù)。定義1水質(zhì)評(píng)價(jià)隸屬函數(shù)表征論域U中的模糊子集A，。對(duì)A的隸屬度表達(dá)的含義是由Ⅰ～Ⅲ類的比例和劣Ⅴ類的比例反映的水質(zhì)優(yōu)劣的程度。模糊集A用向量表示為，分別對(duì)應(yīng)上表中的五種水質(zhì)狀況（優(yōu)、良、輕度污染……）。隸屬函數(shù)的形式為： …式（9） 根據(jù)附件3長(zhǎng)江主要城市水質(zhì)檢測(cè)報(bào)告所提供的信息，我們通過編程從該表格獲取各個(gè)城市28個(gè)月的監(jiān)測(cè)指標(biāo)，并求取pH，DO，CODMn，NH3-N含量的平均值。依照附表中的類別評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，得出28個(gè)月平均監(jiān)測(cè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的水質(zhì)等級(jí)和主要污染物（見附錄2）。結(jié)合兩年的綜合統(tǒng)計(jì)，計(jì)算出各水質(zhì)類別所占比例，可以發(fā)現(xiàn)各類水質(zhì)的分布如下：長(zhǎng)江全段綜合水質(zhì)類別分布類別IIIIIIIVV劣V個(gè)數(shù)1114001百分比5.9%64.7%23.5%00%5.9%表4 圖8由模糊評(píng)價(jià)函數(shù)可以得到，長(zhǎng)江兩年來水質(zhì)綜合狀況是：優(yōu)。其主要水質(zhì)以Ⅰ～Ⅲ類為主。6.各地區(qū)水質(zhì)不同時(shí)段的對(duì)比分析及污染狀況對(duì)某地區(qū)水質(zhì)的分析除了體現(xiàn)在28個(gè)月內(nèi)綜合的水質(zhì)等級(jí)，還可以從水體在某時(shí)間段某監(jiān)測(cè)指標(biāo)發(fā)生顯著的變化，來追蹤污染物的成因，從而為尋求治理的措施提供線索，所以指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化程度也是水體評(píng)價(jià)中一個(gè)比較重要的因素。我們?cè)谶M(jìn)行對(duì)比分析時(shí)，需要選擇的相同的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和斷面以保證數(shù)據(jù)的可比性。其實(shí)，水質(zhì)的好轉(zhuǎn)和惡化程度也是一個(gè)模糊的概念。同樣的，我們建立了反映濃度和水質(zhì)等級(jí)變化程度的模糊隸屬函數(shù)。定義3濃度變化程度隸屬函數(shù)表征論域U中的模糊子集A，。對(duì)A1的隸屬度表示的意義是濃度指標(biāo)變化量x反映的好轉(zhuǎn)或惡化的程度。隸屬函數(shù)的形式為： 參數(shù)a反映了濃度變化的閾指，根據(jù)中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站的指標(biāo)，取a=0.2，即當(dāng)指標(biāo)濃度值升高或降低的幅度小于20％時(shí)，屬于水質(zhì)無明顯變化；指標(biāo)濃度值升高或降低的幅度大于或等于20％時(shí)則屬于水質(zhì)有所好轉(zhuǎn)或有所惡化。函數(shù)圖形如右圖：定義4等級(jí)變化程度隸屬函數(shù)表征論域U中的模糊子集A2，。對(duì)A2的隸屬度表示的意義是指水質(zhì)等級(jí)變化量反映的好轉(zhuǎn)或惡化的程度。隸屬函數(shù)的形式為： 其中x的區(qū)間為等級(jí)變化閾值區(qū)間，當(dāng)水質(zhì)狀況等級(jí)不變時(shí)，評(píng)價(jià)為無明顯變化；當(dāng)水質(zhì)狀況等級(jí)發(fā)生一級(jí)變化時(shí)，評(píng)價(jià)為有所好轉(zhuǎn)或惡化；當(dāng)水質(zhì)狀況等級(jí)發(fā)生兩級(jí)以上（含兩級(jí)）變化時(shí)，則評(píng)價(jià)為顯著好轉(zhuǎn)或顯著惡化。 在上述工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合5的結(jié)果我們可以對(duì)各地區(qū)水質(zhì)逐一地進(jìn)行綜合的動(dòng)態(tài)的分析。以四川攀枝花為例： 可以發(fā)現(xiàn)，DO濃度在04年8月有明顯提高。CODMn和NH3-N濃度都有劇烈波動(dòng)，其中CODMn濃度在03年9、10月，04年3，5，8月和05年5月發(fā)生顯著惡化；在03年4，8月和04年10月發(fā)生顯著好轉(zhuǎn)。NH3-N濃度在04年1、2、8月發(fā)生劇烈惡化，而在同期的3月，9月得到了很大的緩和。從動(dòng)態(tài)分析我們可以發(fā)現(xiàn)，四川政府對(duì)NH3-N的危機(jī)反應(yīng)處理能力較好，能在發(fā)生水質(zhì)惡化時(shí)組織有效的治理使下一時(shí)期較好地緩解污染。而在CODMn的治理上卻不甚理想，對(duì)污水的治理往往間斷或者滯后。水質(zhì)的優(yōu)劣是由綜合指標(biāo)決定的，對(duì)任何一項(xiàng)污染的治理不力都會(huì)使水質(zhì)惡化。所以各地區(qū)政府都應(yīng)該對(duì)各項(xiàng)污染予以同等的重視才能讓我們的賴以生存的長(zhǎng)江保持優(yōu)良的水質(zhì)?？捎纱_定水質(zhì)等級(jí)變化程度，如左圖所示攀枝花的變化圖形。 最后，我們參照各地兩年的平均監(jiān)測(cè)指標(biāo)，采用定義3和4的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法給出對(duì)每個(gè)站點(diǎn)綜合和動(dòng)態(tài)的分析。結(jié)果如下：各地區(qū)水質(zhì)的綜合評(píng)定、不同時(shí)段的對(duì)比分析污染狀況地點(diǎn)綜合水質(zhì)等級(jí)水質(zhì)顯著變化時(shí)間段污染因素惡化好轉(zhuǎn)四川攀枝花II04020308，0403，0408高錳酸鉀、氨氮重慶朱沱II湖北宜昌II湖南岳陽(yáng)城II江西九江II安徽安慶II江蘇南京II四川樂山III05010503溶解氧，高錳酸鉀，氨氮四川宜賓II0307，0312，04030308，0402，0404高錳酸鉀、氨氮四川瀘州III04020308，0405，0406，0408溶解氧，氨氮湖北丹江口I湖南長(zhǎng)沙III0308溶解氧，氨氮湖南岳陽(yáng)III0406高錳酸鉀，氨氮湖北武漢II江西南昌劣V0308，0406，04100404，0407，0505溶解氧，氨氮江西九江II04100501高錳酸鉀江蘇揚(yáng)州II03070308溶解氧表5注：0402表示04年2月 水質(zhì)的評(píng)價(jià)符合“木桶原理”的描述，即它的性狀是由評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中最低的一項(xiàng)決定的。從長(zhǎng)江兩年的情況可以看出，高錳酸鹽指數(shù)和氨氮指標(biāo)是制約水質(zhì)的最大瓶頸。所以治理的時(shí)候應(yīng)從薄弱環(huán)節(jié)入手，才能使長(zhǎng)江水質(zhì)得以較好的提升。7長(zhǎng)江未來水質(zhì)的發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)7.1評(píng)價(jià)函數(shù)對(duì)于表3的標(biāo)準(zhǔn)，我們同樣可以使用形如作為評(píng)價(jià)函數(shù)?！?，分別代表ⅠⅡⅢ類，劣Ⅴ類，Ⅳ、Ⅴ類?！唷Ｈ糇魈鎿Q得到水質(zhì)評(píng)價(jià)函數(shù)，其中為權(quán)因子，反映對(duì)水質(zhì)優(yōu)劣的影響作用；為常數(shù)。 判別評(píng)價(jià)函數(shù)是否為一個(gè)好的評(píng)價(jià)函數(shù)一方面取決于該函數(shù)是否能準(zhǔn)確地從數(shù)值上體現(xiàn)水質(zhì)的等級(jí)差別，另一方面在于函數(shù)是否能從數(shù)值推測(cè)出水質(zhì)的等級(jí)分布?？紤]到模糊評(píng)價(jià)函數(shù)的函數(shù)值（隸屬度）是[0，1]間的5段階梯函數(shù)，我們假定衡量好壞的標(biāo)準(zhǔn)如下。標(biāo)準(zhǔn)1對(duì)，若有，則稱評(píng)價(jià)效果良好。標(biāo)準(zhǔn)2若，恒有，其中為兩種水質(zhì)類別百分比的分級(jí)區(qū)間。 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)1和2，我們采用計(jì)算機(jī)隨機(jī)模擬的方法（MonteCarlo法）確定參數(shù)。得到。根據(jù)附件四中的長(zhǎng)江10年來水文年（全年平均）的數(shù)據(jù)（表6）進(jìn)行檢驗(yàn)，得到了理想的評(píng)價(jià)效果，見圖10。結(jié)論1：評(píng)價(jià)函數(shù)具有良好的評(píng)價(jià)性，適合用于對(duì)未來水質(zhì)的預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)。長(zhǎng)江流域近10年水文年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)1995199619971998199920002001200220032004Ⅰ～Ⅲ比例%93.185.380.788.480.27473.776.777.568劣Ⅴ比例%03.103.401.604.105.006.8010.1010.3011.30廢水總量174179183189207234220.5256270285 表67.2長(zhǎng)江未來十年水質(zhì)及污染的預(yù)測(cè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和污染一直以來都是一把雙刃劍的兩面，隨著我國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展和現(xiàn)代化水平的不斷提高，必然會(huì)有越來越多的工廠出現(xiàn)，特別是在長(zhǎng)江流域的許多工業(yè)重鎮(zhèn)，高效生產(chǎn)的工廠在貢獻(xiàn)GDP的同時(shí)也將對(duì)大自然環(huán)境恣意污染，排放大量的工業(yè)廢水，所以倘若國(guó)家對(duì)污染沒有相對(duì)有效的治理措施，各大工廠的污染程度將隨時(shí)間與經(jīng)濟(jì)同比增長(zhǎng)。根據(jù)C,Douglas的生產(chǎn)理論[7]，經(jīng)濟(jì)是以資金和勞力為變量的指數(shù)增長(zhǎng)模型，所以污染量也應(yīng)當(dāng)符合指數(shù)增長(zhǎng)模型。 表6中95—04年每年的污染總量和時(shí)間符合的指數(shù)函數(shù)形式，使用軟件Mathematica進(jìn)行擬合，結(jié)果如下：污染總量B的表達(dá)式為： …………式（10）進(jìn)而，得到未來十年的年污染排放能力預(yù)測(cè)值：長(zhǎng)江流域未來10年污染總量預(yù)測(cè)2005200620072008200920102011201220132014廢水總量310336365398436478526579640709 結(jié)論2：若不采取有效的治理措施，長(zhǎng)江的廢水量將指數(shù)級(jí)上升，可能會(huì)對(duì)水質(zhì)造成不可挽回的破壞。 對(duì)未來水質(zhì)的預(yù)測(cè)將結(jié)合預(yù)測(cè)污染量和7.1中確定的評(píng)價(jià)函數(shù)綜合考慮。根據(jù)結(jié)論2，我們可以通過評(píng)價(jià)函數(shù)對(duì)未來的水質(zhì)進(jìn)行相對(duì)合理的預(yù)測(cè)和評(píng)估。 由結(jié)論2，得到年度評(píng)價(jià)函數(shù)的數(shù)值和廢水量呈近似的線性關(guān)系：，對(duì)它進(jìn)行最小二乘擬合（除去明顯偏離的點(diǎn)），結(jié)果為：的表達(dá)式為： …………（11） 對(duì)于擬合的效果，我們同時(shí)進(jìn)行了線性回歸顯著性分析，采用t檢驗(yàn)法[5]。提出假設(shè)： ： ： 在顯著水平下，的拒絕域?yàn)椤Ｈ?0.05，計(jì)算得，， 所以在顯著水平=0.05下，拒絕，回歸方程存在顯著的線性關(guān)系。結(jié)合式（10）,式（11）式(10)式(11) 我們可以得到未來10年水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)的預(yù)測(cè),如下：長(zhǎng)江流域未來10年水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)2005200620072008200920102011201220132014廢水總量B310336365398436478526579640709評(píng)價(jià)值V0.700.670.620.580.520.460.400.320.230.13等級(jí)IIIIIIIIIIIIIIIVIVIVVV 表7 由數(shù)據(jù)及表格易知：污染如果不加治理，后果是不堪設(shè)想的。從2009年以后，長(zhǎng)江的水質(zhì)等級(jí)就將達(dá)到IV級(jí)，這意味著長(zhǎng)江水將再也無法達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。到2015年長(zhǎng)江的存在無異于一條廢水池，甚至危害周邊人們及動(dòng)植物的健康。所以，為使我們的社會(huì)能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，治理長(zhǎng)江水質(zhì)污染問題是我們所有大學(xué)生應(yīng)予以關(guān)注的問題、是所有中國(guó)人共同的職責(zé)。7.3長(zhǎng)江廢水污染的控制建議 根據(jù)中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)的分析，長(zhǎng)江干流上主要城市的污水排放量占到了總排放量的50%以上，而南京、岳陽(yáng)、重慶、鎮(zhèn)江等大城市尤甚。要從根本上解決污染問題，唯有從這些污染源開始著手進(jìn)行污水治理。在附件四中有長(zhǎng)江干流近10年的數(shù)據(jù)，采用3.3中同樣的方法，對(duì)干流評(píng)價(jià)函數(shù)的數(shù)值和廢水量進(jìn)行線性擬合，滿足，結(jié)果為：的表達(dá)式為： …………式（12） 經(jīng)假設(shè)檢驗(yàn)，的線性關(guān)系明顯。 對(duì)未來10年干流水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)的預(yù)測(cè)如下：長(zhǎng)江干流未來10年水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)2005200620072008200920102011201220132014評(píng)價(jià)值0.560.510.460.400.3600等級(jí)IIIIIIIVIVIVVV劣V劣V劣V（若不及時(shí)治理，長(zhǎng)江干流流域在2012年后將瀕臨崩潰） 表8 我們要求對(duì)干流污水的定量處理措施所要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)是：干流IV類和V類水的比例在20%以內(nèi)而且沒有劣V水，即。倘若固定，函數(shù)是單增的，所以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行量化可得治理后的評(píng)價(jià)值下限。又由③式的單值性，，使，此時(shí)的稱為污水處理量的下限。設(shè)今后每年最少需要處理的污水量為，，則： 計(jì)算得，繼而得到：長(zhǎng)江干流未來10年污水處理量Gmin（Ｂmin＝214.9）2005200620072008200920102011201220132014排放量B310336365398436478526579640709處理量G95121150184221263311365425494處理率%30.836.14146.150.766.569.7表9 據(jù)人民網(wǎng)統(tǒng)計(jì)（/GB/shizheng/1026/2987312.html）,到2003年，長(zhǎng)江流域的工業(yè)廢水和城市污水每年有90%未經(jīng)處理直接排入長(zhǎng)江，水資源和沿岸城市數(shù)量均占全國(guó)三分之一的長(zhǎng)江在排污量上亦不甘落后。而長(zhǎng)江流域的污水目前的處理率僅10%左右，低于全國(guó)平均水平，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及我們預(yù)測(cè)的污水控制要求。提高廢水的處理率將成為各大排污大戶近期面對(duì)的嚴(yán)峻課題。（三）建議與措施 長(zhǎng)江正面臨著水污染的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。長(zhǎng)江流域水污染主要來源于面源、點(diǎn)源、流動(dòng)源和固體廢棄物等。為實(shí)現(xiàn)流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，必須保護(hù)好長(zhǎng)江水資源，加強(qiáng)水污染防治力度。8．1治理水土流失，農(nóng)田廢水--控制面源 正如題目中所敘述，BOD,氮氨是長(zhǎng)江污染源中的最主要污染物。這兩者主要含于農(nóng)田用水中，主要由水土流失，農(nóng)田廢水的直排所引起。由圖11可見圖11位于農(nóng)業(yè)大省的宜昌、岳陽(yáng)兩地的氮氨含量明顯高于其他幾個(gè)地區(qū)。同上圖反映的信息是相符的。8.2整治重點(diǎn)污染城市--控制點(diǎn)源首先，考慮兩種最為極端情況：上游單源污染，全程沿江平攤污染。 按照我們的改進(jìn)型B—D模型，借助Mathmatica的符號(hào)證明（見附錄6），我們得到結(jié)論：在保持相同排污量的前提下，則無論何種情況（水量、流速、自潔能力），上游單源污染所帶來的下游危害都將大于全程沿江平攤污染。 所以，應(yīng)該首先大力整治重點(diǎn)污染城市。8.3重點(diǎn)防控下游污染從我們的改進(jìn)型B-D模型中，易得結(jié)論：在排污量恒定的情況下，下游排放污水的危害更甚.并且，在實(shí)際得到的結(jié)果中（圖12），下游城市的污水排量明顯高于中游及上游，這與現(xiàn)實(shí)生活中下游長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，企業(yè)眾多的事實(shí)也是相符合的。圖12在長(zhǎng)江流域各行政分區(qū)中，2001年單位水資源納污量居前五位的是上海>江蘇>浙江>湖北>河南；劣于Ⅲ類水河長(zhǎng)占評(píng)價(jià)河長(zhǎng)比例較高的是上海>江蘇>河南>浙江>貴州，單位水資源納污量較高的行政分區(qū)，水質(zhì)相對(duì)較差，主要分布在三角洲平原和長(zhǎng)江中上游水系。所以，我們建議：就流域而言，重點(diǎn)防止下游。8.4控制劣五類的含量根據(jù)我們推導(dǎo)的水質(zhì)評(píng)價(jià)函數(shù)式中借用經(jīng)濟(jì)學(xué)的邊際效應(yīng)概念的思想，每增加一個(gè)百分比，評(píng)價(jià)函數(shù)的變化幅度的期望為同理，所以，說明對(duì)于整體水質(zhì)來講，相比于提高Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類的比例來講，降低劣Ⅴ類比例同樣重要。8.5實(shí)行排放水污染物許可證制度--嚴(yán)格控制總量.，由我們的污水量—水質(zhì)模型,年度評(píng)價(jià)函數(shù)的數(shù)值和廢水量呈近似的線性關(guān)系：，所以，要提高總體水質(zhì)，必須嚴(yán)格控制污水排放總量。而各省市統(tǒng)計(jì)資料表明，沿江城市污水總構(gòu)成中，工業(yè)廢水量大于生活廢水量。以四川為例，2003年，工業(yè)廢水占53%，大于生活廢水；長(zhǎng)江全流域污水排放量已達(dá)１５０億ｔ，占全國(guó)工業(yè)廢水總量的４５．２％；生活污水量３５．８億ｔ，占全國(guó)生活污水總量的３５．７％。由此可見，治理污染的重中之重是控制工業(yè)廢水。 在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下，排放水污染物許可證制度是控制工業(yè)污水總量，進(jìn)而控制污水總量的最有力手段。 綜上所述，我們從總量控制、內(nèi)容控制、區(qū)域控制、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)控制、重點(diǎn)控制五個(gè)方面著手，提出了治理水土流失，重點(diǎn)整治重點(diǎn)城市，重點(diǎn)控制下游排放，實(shí)行排放水污染物許可證制度以及控制劣五類的含量五種切實(shí)可行的方法。整治方向相應(yīng)措施效果總量控制實(shí)行排放水污染物許可證制度減少工業(yè)排放污水內(nèi)容控制治理水土流失降低BOD,氮氨區(qū)域控制重點(diǎn)控制下游排放改善長(zhǎng)三角現(xiàn)狀水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)控制控制劣五類的含量提高長(zhǎng)江整體水質(zhì)重點(diǎn)控制重點(diǎn)整治重點(diǎn)城市控制點(diǎn)源8.6科技、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保動(dòng)態(tài)模型 科技，經(jīng)濟(jì)，環(huán)保之間存在著密切的關(guān)系，我們可以在這基礎(chǔ)上構(gòu)建科技—經(jīng)濟(jì)—環(huán)保的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型[8]，它有科技，經(jīng)濟(jì)和環(huán)保三個(gè)子系統(tǒng)。它們之間的關(guān)系主要表現(xiàn)為雙重供求關(guān)系，如左圖所示。 關(guān)系Ⅰ為科技成果的供求關(guān)系:科技成果在經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用促進(jìn)經(jīng)濟(jì)關(guān)系，而一定的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平又對(duì)科技成果提出要求。關(guān)系Ⅱ科技投入的供求關(guān)系:經(jīng)濟(jì)為科技提供人力物力財(cái)力，而科技的存在發(fā)展也對(duì)經(jīng)濟(jì)的投入提出了資源的需求。關(guān)系Ⅲ為環(huán)保質(zhì)量的供求關(guān)系：好的自然生態(tài)環(huán)境為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了良好的外部環(huán)境。反之，環(huán)境的維護(hù)也需要經(jīng)濟(jì)手段的幫助。關(guān)系Ⅳ環(huán)境投入的供求關(guān)系：經(jīng)濟(jì)為環(huán)境保護(hù)提供了財(cái)力人力物力。反之，環(huán)境的變化也需要經(jīng)濟(jì)政策不斷的調(diào)整。關(guān)系Ⅴ為環(huán)境資源的供求關(guān)系：環(huán)境為科技發(fā)展提供充足豐富資源。而同時(shí)科技部門也想環(huán)資源提出多樣要求。關(guān)系Ⅵ為科技知識(shí)的供求關(guān)系：隨著環(huán)保要求的提高，解決環(huán)保問題的新興科技也不斷涌現(xiàn)，而環(huán)保也需要的新的科技知識(shí)進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析。以上是科技—經(jīng)濟(jì)—環(huán)保之間的相互作用關(guān)系和結(jié)構(gòu)，各個(gè)關(guān)系的詳細(xì)分析在此不做贅述?？傊?，對(duì)于長(zhǎng)江水污染的治理和整個(gè)地表水生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展需要每個(gè)人在宏觀上立一個(gè)保護(hù)環(huán)境的長(zhǎng)遠(yuǎn)和系統(tǒng)的思維意識(shí)。六、模型改進(jìn)在建立改進(jìn)型B-D模型之初，我們引入了如下假設(shè)：干流水流量變化只源于支流匯入，降水、外滲、蓄洪暫不考慮。江段內(nèi)因支流匯入引起的水流量均勻增長(zhǎng)。不考慮因降雨等帶入水體的污染物。這些都是為了求解方便而將實(shí)際情況作了簡(jiǎn)化處理。針對(duì)假設(shè)1，2，可以通過查閱資料—譬如長(zhǎng)江流域的降水、洪水，以及水網(wǎng)分布，綜合她們得到一個(gè)補(bǔ)給函數(shù)，并將此函數(shù)的影響加入到式（1）中。假設(shè)3依此方法可作類似的處理。預(yù)測(cè)模型的評(píng)價(jià)：采用指數(shù)和線性函數(shù)回歸分析預(yù)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)便、快速、實(shí)踐性較好。缺點(diǎn)是由于數(shù)據(jù)量的匱乏，回歸的精度并不高，而且只考慮單一因素，對(duì)于更多綜合因素的討論不足。在科研領(lǐng)域普遍使用，可以改進(jìn)我們模型的方法有：1

建立ARMA時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型；2

建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)訓(xùn)練預(yù)測(cè)函數(shù)；3

采用

Kalman

濾波器。由于時(shí)間的限制，我們無法對(duì)這些方法進(jìn)一步研究。參考文獻(xiàn)[1]中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)有關(guān)問題的技術(shù)規(guī)定（暫行）/standard/class.asp?unid=7522005.9.16[2]《中國(guó)水利》雜志防治長(zhǎng)江水污染現(xiàn)狀及法律對(duì)策/zcyj/20030627/200306270087.asp2005.9.17[3]傅國(guó)偉《河流水質(zhì)的數(shù)學(xué)模型及其模擬計(jì)算》北京中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社1987年2005.9.17[4]張立成等《長(zhǎng)江河源區(qū)水環(huán)境地球化學(xué)》北京中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社1992年2005.9.17[5]盛驟等《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》北京高等教育出版社1979年2005.9.17[6]胡文海等《多河段線性水質(zhì)模型及其可視化仿真》《系統(tǒng)方針學(xué)報(bào)》第13卷第5期2001年9月2005.9.17[7]CobbC,DouglasP.Atheoryofproduction[J].AmericanEconomic。Review,SupplementMarch，1928，18:2033-[8]浙江大學(xué)管理科學(xué)研究室《科學(xué)技術(shù)—教育—經(jīng)濟(jì)綜合動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型》1989.11七、附錄清單：SP模型主要程序近兩年長(zhǎng)江各點(diǎn)位平均監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)各支流水文信息沿江觀測(cè)點(diǎn)距地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)有關(guān)問題的技術(shù)規(guī)定（暫行）建議8.2的機(jī)器證明。1程序：sp.cppstructRiverEdge{ size_ti,j; doublex; RiverEdge(void):i(0),j(0),x(0.0){} RiverEdge(size_ti,size_tj,doublex):i(i),j(j),x(x){}};CStringMMTest3(void){ CStringResult,Temp; ifstreamf("E:\\2005數(shù)模\\Data.txt"); //河網(wǎng)分布描述文件 ifstreamf1("E:\\2005數(shù)模\\Table1.txt"); //污染指數(shù)描述文件 ifstreamf2("E:\\2005數(shù)模\\TableT.txt"); //干流流量流速描述文件 ofstreamfout("E:\\2005數(shù)模\\Result.txt"); //結(jié)果輸出文件 size_tn,i,j,it,k,kt; f>>n; //獲取河網(wǎng)總的結(jié)點(diǎn)數(shù) CVector<double>Q(n),u(n),x(n);//流量、流速、距離 CVector<double>O(n),L1(n),L2(n);//DO、CODMn、NH3-N CVector<double>Ot(0.0,n),L1t(0.0,n),L2t(0.0,n),Qt(0.0,n);//進(jìn)入觀測(cè)點(diǎn)前DO、CODMn、NH3-N的計(jì)算值 CVector<int>SType(n);//結(jié)點(diǎn)屬性 size_tID[100];//結(jié)點(diǎn)與觀測(cè)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系 doublek1=0.3,k2=0.7;//降解系數(shù)、復(fù)氧系數(shù) doubleT=15.0;//溫度 doubleOs=468.0/(31.6+T),Dt=100.0;//飽和氧濃度、擴(kuò)散系數(shù) doubleat,b1,b2,rt,dx,ut,bias; for(i=0;i<n;++i){ ID[i]=n; } for(i=0;i<n;++i){ f>>it; f>>it; ID[it]=i; f>>SType[i]>>Q[i]>>u[i]>>O[i]>>L1[i]>>L2[i];//獲取河網(wǎng)結(jié)點(diǎn)屬性 if(u[i]==0.0){ u[i]=1.0; } u[i]*=3600.0*24.0/1000.0;//將m/s轉(zhuǎn)化成km/day } vector<RiverEdge>edge; f>>i>>j>>dx; while(i){ edge.push_back(RiverEdge(i,j,dx));//獲取河網(wǎng)分布的拓?fù)鋱D及結(jié)點(diǎn)間距離 f>>i>>j>>dx; } doubleDist[8]={0,950,1728,2123,2623,2787,3251};//干流上觀測(cè)點(diǎn)之間的距離 CVector<double>ProP(n); CVector<size_t>Type(size_t(0),n); stringstr; chartemp[202]; f.getline(temp,100); for(i=1;i<8;++i){ f.getline(temp,100); str=temp; istringstreamsstr(str); sstr>>it; while(sstr>>it){ it--; Type[it]=i; //獲取結(jié)點(diǎn)所屬干流江段 } } Type[0]=0; Type[7]=8; for(i=0;i<n;++i){ f>>it; f>>ProP[i];//獲取結(jié)點(diǎn)在對(duì)應(yīng)干流江段的位置 } f.close(); CVector<double>SL1(0.0,n),LT1(n),SL2(0.0,n),LT2(n); for(k=0;k<28;++k)//對(duì)時(shí)間循環(huán) { stringstr; ostringstreams; s.rdbuf()->str(str); doublet,p1,p2,p3; f1>>str; for(it=0;it<17;++it){ f1>>i>>i>>t>>p1>>p2>>p3; f1.getline(temp,200); if(k<10||k>22)continue; //只處理2004-4到2005-4月的數(shù)據(jù) if(ID[it+1]==n)continue; //獲取對(duì)應(yīng)月份觀測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)的污染指標(biāo) O[ID[it+1]]=p1; L1[ID[it+1]]=p2; L2[ID[it+1]]=p3; } if(k<10||k>22)continue;//只處理2004-4到2005-4月的數(shù)據(jù) for(it=1;it<8;++it){//獲取干流觀測(cè)點(diǎn)流量 f2>>t; Q[it]=t; } for(it=1;it<8;++it){//獲取干流觀測(cè)點(diǎn)流速 f2>>t; u[it]=t; u[it]*=3600.0*24.0/1000.0; //將m/s轉(zhuǎn)化成km/day } for(it=1;it<n;++it){//計(jì)算支流觀測(cè)點(diǎn)流速（假設(shè)線性） if(SType[it]!=1){ i=Type[it]; if(i==0)continue; u[it]=u[i]*(ProP[it])+u[i-1]*(1.0-ProP[it]); } } LT1=0.0; LT2=0.0; for(kt=0;kt<1;++kt){ //迭代優(yōu)化 L1t=0.0; L2t=0.0; Ot=0.0; Qt=0.0; for(it=0;it<edge.size();++it){ i=edge[it].i; j=edge[it].j; dx=edge[it].x; --i; --j; if(SType[i]==2){//獲取虛擬點(diǎn)會(huì)合后的污染指數(shù)和流量 Q[i]=Qt[i]; if(Q[i]==0.0){ O[i]=L1[i]=L2[i]=0.0; }else{ O[i]=Ot[i]/Q[i]; L1[i]=L1t[i]/Q[i]; L2[i]=L2t[i]/Q[i]; } } ut=(u[i]+u[j])/2.0;//采用平均速度 b1=ut*(1-sqrt(1+4.0*Dt*k1/(ut*ut)))/(Dt+Dt); b2=ut*(1-sqrt(1+4.0*Dt*k2/(ut*ut)))/(Dt+Dt); at=exp(b1*dx); rt=exp(b2*dx); if(Type[i]&&Type[j]){ //迭代修正項(xiàng) bias=(LT1[Type[i]])*ut; bias/=(k1*(Dist[Type[i]-1]-Dist[Type[i]-2])); }else{ bias=0; } L1t[j]+=((L1[i]-bias)*at+bias)*Q[i]; if(Type[i]&&Type[j]){//迭代修正項(xiàng) bias=(LT2[Type[i]])*ut/(k1*(Dist[Type[i]-2]-Dist[Type[i]-3])); }else{ bias=0; } L2t[j]+=((L2[i]-bias)*at+bias)*Q[i]; Ot[j]+=(Os-(Os-O[i])*rt+k1*(L1[i]+L2[i])*(at-rt)/(k1-k2))*Q[i]; Qt[j]+=Q[i];//污染量累計(jì) } for(i=0;i<n;++i){ if(SType[i]==1){//計(jì)算干流排污量 if(Qt[i]==0.0)continue; t=L1[i]; t=L1t[i]/Qt[i]; L1t[i]=(L1[i]-L1t[i]/Qt[i]); t=L1t[i]; L2t[i]=(L2[i]-L2t[i]/Qt[i]); LT1[i]+=L1t[i]; LT2[i]+=L2t[i]; } } } fout<<2003+((int)k+5)/12<<'-'<<((int)k+5)%12+1<<"\tCODMn\tNH3-N\n";//輸出 for(i=0;i<n;++i){ if(SType[i]==1){ if(Qt[i]==0.0)continue; s<<(int)i+1<<'\t'; s<<LT1[i]*Q[i]<<'\t'<<LT2[i]*Q[i]<<endl;//輸出迭代改進(jìn)之后的觀測(cè)點(diǎn)排污量 if(i<8&&k!=15){ SL1[i]+=LT1[i]*Q[i]; SL2[i]+=LT2[i]*Q[i]; } }else{ continue;// } } s<<endl; fout<<s.str(); } //輸出觀測(cè)點(diǎn)總排污量 fo