畢業(yè)設(shè)計 畢業(yè)論文 數(shù)學建模課程設(shè)計 長江流域水質(zhì)評價與預測

10級信息《數(shù)學建模與數(shù)學實驗(實踐)》任務書一、設(shè)計目的通過《數(shù)學建模與數(shù)學實驗(實踐)》實踐環(huán)節(jié)，掌握本門課程的眾多數(shù)學建模方法和原理，并通過編寫C語言或matlab程序，掌握各種基本算法在計算機中的具體表達方法，并逐一了解它們的優(yōu)劣、穩(wěn)定性以及收斂性。在熟練掌握C語言或matlab語言編程的基礎(chǔ)上，編寫算法和穩(wěn)定性均佳、通用性強、可讀性好，輸入輸出方便的程序，以解決實際中的一些科學計算問題。二、設(shè)計教學內(nèi)容1線性規(guī)劃（掌握線性規(guī)劃的模型、算法以及Matlab實現(xiàn)）。整數(shù)線性規(guī)劃（掌握整數(shù)線性規(guī)劃形式和解法）。2微分方程建模（掌握根據(jù)規(guī)律建立微分方程模型及解法；微分方程模型的Matlab實現(xiàn)）。3最短路問題（掌握最短路問題及算法，了解利用最短路問題解決實際問題）。行遍性問題（了解行遍性問題，掌握其TSP算法）。4回歸分析（掌握一元線性回歸和多元線性回歸，掌握回歸的Matlab實現(xiàn)）。5計算機模擬（掌握Monte-carlo方法、了解隨機數(shù)的產(chǎn)生；能夠用Monte-carlo解決實際問題）。6插值與擬合（了解數(shù)據(jù)擬合基本原理，掌握用利用Matlab工具箱解決曲線擬合問題）。

三、設(shè)計時間2012—2013學年第1學期：第16周共計一周長江流域水質(zhì)評價與預測（課程設(shè)計）摘要本文利用綜合加權(quán)算法，根據(jù)水質(zhì)所屬類別和各指標量所計算出的綜合污染指數(shù)對長江近兩年多的水質(zhì)情況做出了定量的綜合評價,得出長江流域2003年6月-2005年9月平均綜合指數(shù)分別為:月份Jun-03Jul-03Aug-03Sep-03Oct-03Nov-03Dec-03Jan-04Feb-04Mar-04指數(shù)2.8843.23983.01453.00572.97153.10723.35093.38783.57383.4163月份Apr-04May-04Jun-04Jul-04Aug-04Sep-04Oct-04Nov-04Dec-04Jan-05指數(shù)3.04413.08642.96383.15442.8652.85312.74742.84492.97642.9453月份Feb-05Mar-05Apr-05May-05Jun-05Jul-05Aug-05Sep-05指數(shù)2.92712.65822.69012.86532.79792.76792.87692.7364在長江流域各指標的主要污染源的確定問題上，先后建立了完全混合式數(shù)學模型、一維多點源稀釋自凈模型和一維連續(xù)點源流入模型，這幾個模型的求解結(jié)果都得到了較好的驗證，找到的高錳酸鹽和氨氮污染源都主要在：重慶朱沱～湖北宜昌段，湖北宜昌～湖南岳陽段，安徽安慶～江蘇南京段。在對長江水質(zhì)情況進行長期預測時，建立了GM(1，1)預測模型和組合灰色神經(jīng)網(wǎng)絡模型，求解結(jié)果的誤差的方差為0.4711,達到了可行要求,預測結(jié)果顯示不可飲用的水所占總的長江水的比例明顯增加，也反映出長江的水質(zhì)類別逐漸往不可用水的類別的演變，甚至顯一種不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，這表明若現(xiàn)今不采用及時有效的措施治理長江，十年后長江的水生態(tài)環(huán)境必將崩潰，到那時進行水質(zhì)改進將履步為艱。在廢水處理問題上，我們巧妙地運用了線性回歸和按權(quán)平均相結(jié)合的方法，得出了較好的結(jié)果，未來十年中每年需要處理污水量依次為(億噸)：年份2005200620072008200920102011201220132014需處理廢水208.89227.07240.47254.43269.23285.05302.03320.31339.98361.13本文最后針對長江水質(zhì)污染的治理問題，提出了建立排污權(quán)交易制度、從指標濃度轉(zhuǎn)變到排放總量、改革經(jīng)濟評價體系等具有相當參考價值的建議。關(guān)鍵詞：綜合加權(quán)灰色神經(jīng)網(wǎng)絡一維多點源廢水處理一、問題重述水是人類賴以生存的資源，保護水資源就是保護我們自己，對于我國大江大河水資源的保護和治理應是重中之重。2004年10月，“保護長江萬里行”考察團從長江上游宜賓到下游上海，對沿線21個重點城市做了實地考察，揭示了一幅長江污染的真實畫面。為此，專家們提出“若不及時拯救，長江生態(tài)10年內(nèi)將瀕臨崩潰”，并發(fā)出了“拿什么拯救癌變長江”的呼喚。取得了長江沿線17個觀測站（地區(qū)）近兩年多主要水質(zhì)指標的檢測數(shù)據(jù)，以及干流上7個觀測站近一年多的基本數(shù)據(jù)（站點距離、水流量和水流速）。通常認為一個觀測站（地區(qū)）的水質(zhì)污染主要來自于本地區(qū)的排污和上游的污水。一般說來，江河自身對污染物都有一定的自然凈化能力，即污染物在水環(huán)境中通過物理降解、化學降解和生物降解等使水中污染物的濃度降低。反映江河自然凈化能力的指標稱為降解系數(shù)，長江干流的自然凈化能力可以認為是近似均勻的，根據(jù)檢測可知，主要污染物高錳酸鹽指數(shù)和氨氮的降解系數(shù)通常介于0.1-0.5之間，比如可以考慮取0.2(單位：1/天)。“1995-2004年長江流域水質(zhì)報告”中給出了長江流域水質(zhì)情況的主要統(tǒng)計數(shù)據(jù)，表1是國標(GB3838-2002)給出的《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》中4個主要項目標準限值,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類為可飲用水。請你們研究下列問題：（1）對長江近兩年多的水質(zhì)情況做出定量的綜合評價，并分析各地區(qū)水質(zhì)的污染狀況。（2）研究、分析長江干流近一年多主要污染物高錳酸鹽指數(shù)和氨氮的污染源主要在哪些地區(qū)?（3）假如不采取更有效的治理措施，依照過去10年的主要統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對長江未來水質(zhì)污染的發(fā)展趨勢做出預測分析，比如研究未來10年的情況。（4）根據(jù)你的預測分析，如果未來10年內(nèi)每年都要求長江干流的Ⅳ類和Ⅴ類水的比例控制在20%以內(nèi)，且沒有劣Ⅴ類水,那么每年需要處理多少污水？（5）你對解決長江水質(zhì)污染問題有什么切實可行的建議和意見。表1——《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838—2002）中4個主要項目標準限值單位：mg/L二、問題的假設(shè)評價水質(zhì)的各指標間相互作用關(guān)系忽略不計；題中數(shù)據(jù)為斷面每月的統(tǒng)計平均值；能客觀反映所在斷面、干流的實際情況；附件4所給數(shù)據(jù)的具有可預測性；認為長江自然凈化能力可以認為是近似均勻的；長江上流的污染較少，即使有也將其納入第一個斷面所在區(qū)域所產(chǎn)生的污染中；在預測模型中，假設(shè)未來十年沒有發(fā)生重大自然突變；廢水一經(jīng)處理即達到飲用水標準；廢水在每年各時期是均勻排放的；符號約定：第j個斷面的水質(zhì)綜合指數(shù)；P：長江流域的綜合水質(zhì)指數(shù)；：兩斷面之間地區(qū)某污染物排放的濃度；F：兩斷面之間地區(qū)某污染物排放量的平均值；：長江1995-2004年長江流域水質(zhì)報告的原始數(shù)據(jù)；：長江1995-2014年長江流域水質(zhì)報告的預測數(shù)據(jù)；Qi：長江第i年的總流量；：第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類水占全部水的百分比；模型分析與求解長江綜合評價分析：為保護水資源、控制水質(zhì)污染，通常選取流域的若干個斷面作為觀測站，選擇具有代表性的評價因子進行測量，并以監(jiān)測數(shù)據(jù)的月（或周）平均值與評價標準之比作為分指數(shù)，再通過算術(shù)平均方法運算得出一個綜合指數(shù)，代表水體的污染程度,以此進行不同流域或同一流域不同時期的水質(zhì)比較，并根據(jù)國標(GB3838-2002)給出的《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（見表1）中4個主要項目標準限值來確定污染類別，分別為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類、劣Ⅴ類。題中己給出各個斷面所屬類別，也即是斷面所在區(qū)域長江的水質(zhì)類別，但是實際應用中發(fā)現(xiàn)兩個綜合指數(shù)相近的斷面卻被歸為不同的兩類，因此，我們采用改進的綜合加權(quán)法得到水質(zhì)綜合指數(shù)，這是一個由整數(shù)和小數(shù)兩部分構(gòu)成：整數(shù)部分代表斷面水質(zhì)功能類別，使綜合水質(zhì)指數(shù)與水質(zhì)類別統(tǒng)一起來；小數(shù)部分為各污染指數(shù)的加權(quán)平均,以區(qū)別同類水質(zhì)的優(yōu)劣,提高了分辨率。再將得到的斷面（地區(qū)）綜合水質(zhì)指數(shù)取加權(quán)平均值，即為長江全流域的水質(zhì)情況的綜合評價指數(shù)。記為綜合加權(quán)法模型。斷面綜合指數(shù)參考文獻：參考文獻：[1]梁德華,蔣火華.河流水質(zhì)綜合評價方法的統(tǒng)一和改進[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2002,18(2):63~66[2]薛巧英,劉建明.水污染綜合指數(shù)評價方法與應用分析[J].環(huán)境工程,2004,22(2):64~66參照國家水質(zhì)綜合評價方法，得到第j個斷面的水質(zhì)綜合指數(shù)為：：第j個斷面綜合水質(zhì)類別，第Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類、劣Ⅴ類的取值分別對應1，2，3，4，5，6；為j斷面第i項污染指標的分指數(shù)；為第i頂污染指標的權(quán)重，此值可由國標(GB3838-2002)給出的《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》中4個主要項目標準限值計算得到；為經(jīng)驗系數(shù)，它的作用是使式滿足。分指數(shù)的計算：j斷面第i項污染指標的分指數(shù)為：為j斷面第i項指標的濃度；為此項指標的標準值，本文取第Ⅲ類作為標準值；對于高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、氨氮（NH3-N）兩種污染指標可采用上述的分指數(shù)形式；但對PH值，我們從題中附表給出《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》中可知，PH值對劃分五類水質(zhì)標準并末有實際性影響，進一步考察附件3中的PH值，末發(fā)現(xiàn)有超過6-9的范圍，因此我們選擇PH值為7作為其標準值；溶解氧（DO）與其它水質(zhì)參數(shù)的性質(zhì)不同，在計算中需采用不同的分指數(shù)計算式：式中:——第j斷面溶解氧分指數(shù)；——氧氣在水中的飽和濃度；——水溫（℃）,在此計算中取20℃；——第j斷面溶解氧的濃度；——溶解氧的評價標準,在此取III類水質(zhì)標準；污染指標的權(quán)重計算影響水質(zhì)的各種污染指示的影響程度不同，以表示其大?。海弧硎镜趇種污染指標I類水質(zhì)標準值；——表示第i種污染指標V類水質(zhì)標準值經(jīng)驗系數(shù)的選取的選取既要保證成立，又要具有較高的分辨率,經(jīng)過查閱相關(guān)資料，我們選擇如下標準：當水質(zhì)類別為Ⅰ類時,ρ=1；當水質(zhì)類別為Ⅱ類時,ρ=0.47；當水質(zhì)類別為Ⅲ類時,ρ=0.45；當水質(zhì)類別為Ⅳ類時,ρ=0.41；當水質(zhì)類別為Ⅴ類時，ρ=0.18；當水質(zhì)類別為劣Ⅴ類時，ρ=0.17；當水質(zhì)類別為劣Ⅴ類時，可能出現(xiàn)指數(shù)過大，當ρ=0.17時，仍不能滿足，則規(guī)定長江流域綜合水質(zhì)指數(shù)由上述方法得到各斷面的水質(zhì)指數(shù)后，長江流域的綜合水質(zhì)指數(shù)P即為各個干流及支流的綜合加權(quán)平均：其中，m為監(jiān)測斷面數(shù)，為j斷面的綜合水質(zhì)指數(shù)。高錳酸鹽指數(shù)和氨氮的污染源污染物進入水體后，在水體的平流輸移、縱向離散和橫向混合作用下，發(fā)生物理、化學和生物作用，使水體中污染物濃度逐漸降低。水體污染物降解規(guī)律，可以采用一定的數(shù)學模型來描述，通常有零維模型、一維模型、二維模型等。根據(jù)長江流域各河段的經(jīng)驗表明污染物在較短的時間內(nèi)基本能混合均勻，污染物濃度在斷面橫向方向變化不大，橫向、垂向的污染物濃度梯度可以忽略。本題的關(guān)鍵是找出長江干流近一年多的主要污染物高錳酸鹽指數(shù)和氨氮的污染源在何處。因未知各河段是否有主要污染源及其位置所在，事實上因長江沿岸不斷的有水源流入，若某河段有主要污染源，此時從這一段流入的水，其污染物高錳酸鹽指數(shù)和氨氮的濃度會明顯的高于其它河段。現(xiàn)在我們已知各河段的水流量，流速，及各污染物高錳酸鹽指數(shù)和氨氮的濃度。所以只要通過以下模型計算出從各河段流入的水的濃度即可知那一段有主要污染源。完全混合式數(shù)學模型和一維多點源稀釋自凈模型此模型的主要思想是：先用完全混合式數(shù)學模型將這一段河中的流量都換算到上一觀測站，再利用一維多點源稀釋自凈模型可知在下一觀測站的污染物高濃度。因河段的水流量，流速，及各污染物高錳酸鹽指數(shù)和氨氮的濃度都是已知的，所以我們可以利用以上推出的公式反求出流入該河段的某污染物的平均濃度。完全混合式數(shù)學模型當污染物隨著廢水、污水穩(wěn)態(tài)排入均勻恒定的河流后,經(jīng)過混合過程段達到充分混合段時,河流斷面上的污染物濃度基本相同,此時污染物濃度由質(zhì)量平衡原理得出河流完全混合模式為：式中:——點源污水排放量,；—點源污水濃度,；—混合前河水流量,；—混合前河水濃度,；—混合后河水濃度,；一維多點源稀釋自凈模型一維均勻河流水質(zhì)模型基本方程的通式為：K為長江流域主要污染物高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)和氨氮（NH3-N）的降解系數(shù)常介于0.1-0.5之間(單位：1/天)，在均勻河段定常排污條件下,即截面積，流速,流量以及污染物輸入量和彌散系數(shù)都不隨時間而變化時，即，此時上式變?yōu)?如果邊界條件時,；時,,則可用解特征多項式的方法求解，上述常微分方程的特征多項式為：其特征值為：,則方程的通解為：由于(1-m)是在排污口的下流區(qū)(X>0),而(1+m)在排污口以上區(qū)域(X<0)無意義,故舍，取，選，此時A=0,B=，，其中因問題中我們不需討論河口接近大洋處，因此幾乎不受潮汐影響,故彌散系數(shù)很小，可以忽略，即=0，于是一維河流方程為此偏微分方程可以改寫為兩個常微分方程：式中稱為特征線；對于，的情況：：下游某污染物濃度（）；：經(jīng)過距離():上斷面污染物濃度,()流入該河段的污染物混合均勻后，求得該地區(qū)排放污染物的濃度：，是第i-1個斷面與第i個斷面之間地區(qū)的污染物排放的濃度，如果的值較大，則說明在這一段流域有此污染源流入長江，對長江下游地區(qū)的水質(zhì)產(chǎn)生很大影響。一維連續(xù)點源流入模型完全混合式數(shù)學模型和一維多點源稀釋自凈模型建立的思路是為了簡化問題，未考慮污染物的流入點位置，而是將所有的水換算到上一觀測點，經(jīng)過對長江流域的水域分析，可知各段水的流量的增加是由該段水的多個支流等累加的結(jié)果（如圖5.2.1）,且污染物的來源還有生活污染物、農(nóng)業(yè)污染物、工業(yè)污染物等，因此我們假設(shè)污染物和水源的加入是連續(xù)的，建立一維連續(xù)點源流入模型：再根據(jù)質(zhì)量平衡原理，可列出水質(zhì)模型的方程為：式中：——第個觀測點測得的水流量；——第個觀測點得到的污染物濃度；——第個觀測點距離；——表示第兩觀測點間的水流平均速度；對水質(zhì)模型的方程求解并化簡，即可得到流入該河段的污染物混合均勻后濃度:是第i-1個斷面與第i個斷面之間地區(qū)的污染物排放的濃度，我們假設(shè)用支流代表生活、農(nóng)業(yè)、工業(yè)污水，其流量應為上下兩個斷面流量之差，那么我們即可得到污染物排放量的表達式：并可求得該地區(qū)此污染物排放量的平均值：長江未來水質(zhì)污染的發(fā)展趨勢及預測分析長江污染日趨嚴重，但目前因長江的水量還是較大的，人們放眼看上似乎只有在長江中下游地區(qū)江水較渾濁，其實不盡然，因長江的自凈能力畢竟有限，假如不采取更為有效的治理措施，在將來的一段時間內(nèi)，長江流域的生態(tài)系統(tǒng)必將崩潰。我們依照附件4所給的過去10年長江的主要統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對長江未來10年的水質(zhì)污染發(fā)展趨勢做出預測分析。綜合水質(zhì)指數(shù)在時間是有積累效應的，類別之間也具有模糊的特性，沒有明確的界線，水質(zhì)類別又受多種因素的綜合影響。若采用線性回歸的方法不但計算煩雜，而且由于線性回歸對預測近期有較高精度，但對于利用十年數(shù)據(jù)預測后十年的數(shù)據(jù)顯然不可行，不但結(jié)果精確度很低、預測性差，模型的穩(wěn)定性能也較差。因此，我們利用時間序列建立灰色系統(tǒng)分析模型，它對于信息不完整(或不完全)情況，具有良好的適用性，即GM(1,1)模型?；疑到y(tǒng)分析可從雜亂無章的、有限的、離散的數(shù)據(jù)中找出數(shù)據(jù)的規(guī)律，然后建立相應的灰色模型進行預測，通過對原始隨機數(shù)列采用生成信息的處理方法來弱化其隨機性，使原始數(shù)據(jù)序列轉(zhuǎn)化為易于建模的新序列，灰色系統(tǒng)常用的生成方式有累加生成、累減生成和映射生成等，考慮本題具有時間積累效應，因此采用累加生成法，即將數(shù)列各時刻數(shù)據(jù)逐個累加得到新的數(shù)據(jù)與數(shù)列，最終得到一條通過系統(tǒng)的原始序列累加生成的點群的最佳擬合曲線，并對并用此曲線未來的情況進行預測。GM(1，1)預測模型[3]張利萍,李宏光.灰色神經(jīng)網(wǎng)絡預測算法在DMF回收過程中的應用[J].微計算機信息,2005,21(1):183~184[3]張利萍,李宏光.灰色神經(jīng)網(wǎng)絡預測算法在DMF回收過程中的應用[J].微計算機信息,2005,21(1):183~184設(shè)給定原始時間序列有n個觀測值，GM(1，1)模型算法步驟如下：數(shù)據(jù)處理：將原始數(shù)據(jù)列做累加生成，即，得到一個新序列GM(1,1)模型的動態(tài)微分方程：

式中：a為發(fā)展灰數(shù)，為內(nèi)生控制灰數(shù)；構(gòu)成數(shù)據(jù)矩陣B與數(shù)據(jù)列：

設(shè)為待估參數(shù)向量，，利用最小二乘法求解可得

其中：；建立時間響應模型：；將時間響應離散化：；將k值代入離散模型式計算預測累加值；將預測累加值還原為預測值：；模型檢驗當即可得到q步預測。GM(1，1)模型檢驗[4][4]江志華,朱國寶.灰色預測模型GM(1,1)及其在交通運量預測中的應用[J],武漢理工大學學報，2004,28(2):305~307[5]胡良劍,丁曉東,孫曉君.數(shù)學實驗使用MATLAB.上海:上?？茖W技術(shù)出版社,2001:4~19[6]江志華,朱國寶灰色預測模型GM(1,1)及其在交通運量預測中的應用[J],武漢理工大學學報.2004.28(2):306~307[7]吳燮蓀.河流水質(zhì)數(shù)學模型及解[J],污染防治技術(shù).1995.8(3):23~26[8]李進,許武德等.數(shù)學模型在水質(zhì)預測中的應用[J],東北水利水電.1999.6:39~41[9]丁訓靜,姚琪.太湖水質(zhì)模擬研究[J]水資源保護.1998:10~14[10]唐宗鑫,簡文彬.閩江下游水質(zhì)預測的時間序列模型[J].水利科技.2002.2:7~9[11]趙靜,但琦.數(shù)學建模與數(shù)學實驗（第2版）.北京:高等教育出版,2003.6:260~287殘差檢驗按預測模型進行計算，并進行累減生成，然后計算原始序列與的絕對誤差序列和相對誤差序列：關(guān)聯(lián)度檢驗關(guān)聯(lián)系數(shù)：關(guān)聯(lián)度：以關(guān)聯(lián)度計算方法得到與原始序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)，再計算出其關(guān)聯(lián)度，據(jù)經(jīng)驗，當ρ=0.5時，關(guān)聯(lián)度r大于0.6就滿意了。后驗差檢驗原始序列標準差：絕對誤差標準差：方差為絕對誤差標準差與原始序列標準差之比：小誤差概率：，評判標準見表4.1精度等級好合格勉強合格不合格要求P>0.95>0.80>0.70≤0.70C<0.35<0.60<0.65≥0.65表4.1評判標準若此模型經(jīng)殘差檢驗、關(guān)聯(lián)度檢驗、后驗差檢驗都能通過，則可以用所建模型進行預測，否則，需要進行殘差修正。廢水處理觀察1995-2004年間的各時期及水文年長江流域干流的水質(zhì)情況，發(fā)現(xiàn)水文年的數(shù)據(jù)介于枯水期與豐水期之間，而水文年中的1-10個月份是由這兩者決定，這說明了平水期的水質(zhì)情況優(yōu)于豐水期與枯水期，這是因為在平水期時，對長江水質(zhì)影響的各項指標都處于平衡狀態(tài)，如降雨量、溫度、流速等都適應各種物理、化學和生物作用對污染物的分解和沉淀作用，即其自然凈化能力較枯水期與豐水期強。題中要求控制長江干流的Ⅳ類和Ⅴ類水的比例在20%以內(nèi)，并且沒有劣Ⅴ類水，那么只需將這兩個時期內(nèi)的水質(zhì)控制好，處理好廢水及保護好長江的水生態(tài)環(huán)境。由此，我們即可單獨考慮枯水期及豐水期時的水質(zhì)情況，而不考慮全年的水質(zhì)情況，因廢水的排放隨季節(jié)變化的影響很小，所以若全年有億噸廢水，則在枯水期排放的廢水量為，在豐水節(jié)排放的廢水量為，用這十年的數(shù)據(jù)來確定廢水的排放總量與干流各水質(zhì)類別相互關(guān)系，得到一個函數(shù)表達式.第三問中預測得到的各時期長江的水質(zhì)情況，并根據(jù)上述函數(shù)來確定所需處理的廢水的量，水質(zhì)是受廢水的排放總量及總流量影響的，可以考慮將這些廢水按一定的方式或比例進入長江，則可將不合格水質(zhì)類別中接受廢水程度用權(quán)值表示，我們采用多元線性回歸方程來表示：Q：長江各年的總流量；：第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類水占全部水的百分比；利用十年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，即可求得各不合格水質(zhì)類別中接受廢水程度用權(quán)值，再利用所求得權(quán)值將排出的廢水量分到第Ⅳ類，Ⅴ類和劣Ⅴ類，依題目要求劣Ⅴ類為0，第Ⅳ類，Ⅴ類之和控制在20%以內(nèi)，故先把劣Ⅴ類的廢水處理掉，再判斷第Ⅳ類，Ⅴ類之和超過20%，則繼續(xù)處理一部分該處的污水，反之則結(jié)束；在Ⅳ類，Ⅴ類選擇需處理的類，應優(yōu)先考慮處理第Ⅴ類，若此類值不足以要求滿足，則再處理第Ⅳ類使水質(zhì)類別比例滿足要求，最后將要處理的廢水累加起來即得該年要處理的廢水量。長江流域的評價結(jié)果及分析：由上述模型一中的三個公式及其參數(shù)，我們可以得到各個斷面（地區(qū)）每月（2004年6月-2005年9月）的綜合水質(zhì)指數(shù)，亦可求出每月長江流域總體的綜合水質(zhì)指數(shù)，經(jīng)MATLAB編程即可(見附件zhishu.m)，表5.1.1給出的為十七個地區(qū)二十八個月的綜合水質(zhì)指數(shù):Jun-03Jul-03Aug-03Sep-03Oct-03Nov-03Dec-03Jan-04Feb-04Mar-04Apr-04May-04Jun-04Jul-04四川攀枝花2.44293.47191.81911.76232.41721.73942.35492.36634.34092.37722.3753.39262.38422.3993重慶朱沱

2.43352.39352.39362.38852.38152.34942.29772.31573.36662.42712.49732.44862.45462.4685湖北宜昌南津關(guān)

3.52343.48282.52372.33742.23522.40212.33682.42562.44352.29012.45762.36392.4792.4596湖南岳陽城陵磯

2.53762.49942.45332.43963.49722.43443.46323.45443.45892.44172.43362.28712.46643.4433九江河西水廠

2.51012.52392.49852.45892.46792.40642.40332.41432.4862.40022.50232.50242.47512.4958安徽安慶皖河口

2.53142.52162.48493.54082.4712.4452.41472.42532.39492.48762.4692.53472.5012.5248江蘇南京林山

2.5022.51592.50122.47692.482.42012.39682.37262.32422.38652.4382.49462.51143.5003樂山岷江大橋

4.6414.62235.28694.563.63664.68774.6485.30145.33985.37184.76354.63853.60354.5994四川宜賓涼姜溝

2.45894.49462.44612.38652.33873.3595.16365.21573.16745.09193.55872.48522.40453.4616瀘州沱江二橋

4.64234.6192.49423.47563.55833.50744.66915.32596.26416.3836.37454.59722.5573.4981丹江口胡家?guī)X

1.63681.68342.37382.4722.40092.3872.30812.37291.87321.76151.8251.73411.63721.73湖南長沙新港

3.59232.51144.6053.52454.55444.48214.48624.49944.55044.57834.57234.48773.57333.5249湖南岳陽岳陽樓

2.50592.53932.46022.4262.34392.47633.44592.49852.49893.59932.42442.42834.47914.474湖北武漢宗關(guān)

2.51593.57183.55312.53752.48873.43752.35712.36892.45112.41942.45952.43443.55623.5304江西南昌滁槎

3.5844.55136.25676.29846.35986.48726.54196.5716.9996.24353.58754.54266.26474.5201江西九江蛤蟆石

2.49782.54022.52662.49412.42213.4593.40633.42664.44863.45312.53763.56362.48872.491江蘇揚州三江營

2.47214.53362.56963.51782.46252.34312.27082.23752.34622.36532.4743.53372.54842.5029Aug-04Sep-04Oct-04Nov-04Dec-04Jan-05Feb-05Mar-05Apr-05May-05Jun-05Jul-05Aug-05Sep-05四川攀枝花3.24954.37831.64062.36341.6131.6041.69462.32761.7352.4082.39542.4292.38282.4353重慶朱沱

2.43773.4352.35892.33283.29583.26273.2943.31053.41023.44472.30772.43232.42912.4292湖北宜昌南津關(guān)

2.50592.48752.44542.37522.37642.36312.29922.34422.41882.44352.47412.48883.50072.5315湖南岳陽城陵磯

2.46692.44662.47192.47372.44343.47212.38393.33282.49062.29033.32652.43013.4673.3237九江河西水廠

2.52692.51262.44812.4062.38322.26292.27751.67081.9312.44752.50262.48422.4622.4822安徽安慶皖河口

2.52682.47822.52882.49091.81192.38482.36452.39932.39552.52442.44712.50322.48682.4854江蘇南京林山

2.49572.50692.51032.49991.70652.27642.31041.59032.47432.5032.46922.51392.53992.5531樂山岷江大橋

3.54713.54762.49772.48083.55195.25795.27983.63984.71093.57062.5463.60443.57022.5117四川宜賓涼姜溝

2.40872.40171.73332.37842.35182.24072.31112.372.44562.47092.4382.48992.46132.4107瀘州沱江二橋

1.8061.841.71282.4012.45872.40172.42842.47272.36522.47392.45322.49372.51012.4215丹江口胡家?guī)X

1.94482.43941.76811.48482.17291.48821.43841.39871.75251.89721.87991.92871.89441.856湖南長沙新港

3.46912.47313.43413.51194.39633.35244.30683.31653.48563.56032.49163.51083.54013.5725湖南岳陽岳陽樓

3.45842.46873.46233.4642.4053.36544.19743.52423.47073.56182.49982.46852.47313.4276湖北武漢宗關(guān)

2.52522.50012.46952.42353.40643.39752.38172.37752.40643.51654.60763.57222.55752.4975江西南昌滁槎

5.27344.56656.31986.34876.45236.3496.25554.51563.52624.54824.59464.65284.61654.6142江西九江蛤蟆石

2.50062.47934.45434.54674.4492.30322.26572.3212.41382.48752.51192.52792.48112.4587江蘇揚州三江營

3.56263.54152.44942.38133.32432.28852.27262.27842.29882.56123.61852.52383.53462.5082表5.1.1各斷面各時段的綜合水質(zhì)指數(shù)表5.1.1中可知此綜合水質(zhì)指數(shù)的整數(shù)部分，代表的是水質(zhì)的分類，若為1則代表屬于Ⅰ類，依次類推；而小數(shù)部分則代表各污染指數(shù)的加權(quán)平均,以區(qū)別同類水質(zhì)的優(yōu)劣,提高了分辨率，將表1的數(shù)據(jù)經(jīng)Excel做出圖表。首先，取同一時間段內(nèi)各斷面的綜合水質(zhì)指數(shù)作為數(shù)據(jù)源（見附件圖5.1.1），從圖中可以觀察到：各支流的綜合水質(zhì)指數(shù)是凌亂的，但它們對長江干流的影響可根據(jù)地理位置來確定，而干流各月份水質(zhì)有差異，但基本上表現(xiàn)為自上游向下游逐漸惡化的趨勢，幾個地區(qū)的水質(zhì)有明顯的變化，這可能季節(jié)更替和支流對它的水質(zhì)影響有一定的聯(lián)系；其次，做出各地區(qū)不同月份的水質(zhì)變化曲線（見附件圖5.1.2），對于前7幅圖片，除四川攀枝花及城陵磯外，其余的的干流斷面基本上水質(zhì)較為穩(wěn)定，略有下降趁勢，而其中突變則可認為是由于季節(jié)、降雨量、支流及該斷面區(qū)污染突然加劇的影響；而其余的各支流斷面的水質(zhì)變化曲線則較為復雜，波動劇烈，不僅受季節(jié)、降雨量等的影響，且因為其自凈能力較長江差，容污能力差，河流水質(zhì)不穩(wěn)定；反之，若對長江來說，因其很難在短期內(nèi)使水質(zhì)改變，因此一旦污染了，長江就很難治理。我們再根據(jù)各斷面的綜合水質(zhì)指數(shù)加權(quán)平均，通過MATLAB計算得到長江流域28個月的綜合評價指數(shù)（表5..1.2），并在EXCEL中作出其變化曲線(圖5.1.3)月份Jun-03Jul-03Aug-03Sep-03Oct-03Nov-03Dec-03Jan-04Feb-04Mar-04指數(shù)2.8843.23983.01453.00572.97153.10723.35093.38783.57383.4163月份Apr-04May-04Jun-04Jul-04Aug-04Sep-04Oct-04Nov-04Dec-04Jan-05指數(shù)3.04413.08642.96383.15442.8652.85312.74742.84492.97642.9453月份Feb-05Mar-05Apr-05May-05Jun-05Jul-05Aug-05Sep-05指數(shù)2.92712.65822.69012.86532.79792.76792.87692.7364表5.1.2長江流域28個月綜合水質(zhì)指數(shù)由圖5.1.3可知，長江的水質(zhì)情況基本上在第二類與第三類之間波動，說明水質(zhì)分類具有模糊性質(zhì)，其變化還是較為穩(wěn)定的，觀察第5個月至第10個月之間的水質(zhì)情況，發(fā)現(xiàn)有明顯的下降，通過查找長江環(huán)境情況、降雨量、自然災害等相關(guān)資料，我們認為這是符合實際情況的，因為在這段時段為枯水期，其自然凈化能力較差，因此在此段時間各地區(qū)產(chǎn)生的污染殘留物較多，即影響長江的水質(zhì)情況，使其綜合水質(zhì)指數(shù)上升、水質(zhì)下降，且2003、2004年都干旱年份，從表4.2中可知04年一月份左右其水質(zhì)指數(shù)很高，分別為3.3509、3.3878、3.5738、3.4163，之后長江的水質(zhì)情況有所好轉(zhuǎn)，這可能是因為人們采取了一定的污水治理措施，而長江的自然凈化能力也由于降雨量、季節(jié)等原因有所提高，它、即其對污染物在水環(huán)境中通過物理降解、化學降解和生物降解等使水中污染物的濃度降低的能力加強，減少了污染物的濃度。圖5.1.1長江流域28個月綜合水質(zhì)指數(shù)變化曲線高錳酸鹽和氨氮的污染源的確定混合式、稀釋自凈模型的求解從完全混合式數(shù)學模型和一維多點源稀釋自凈模型出發(fā),以高錳酸鹽指數(shù)和氨氮濃度為原始數(shù)據(jù)，通過在MATLAB環(huán)境下編寫程序，得到長江干流七個地區(qū)各月份（2004-04到2005-04）的，對高錳酸鹽和氨氮的污染源分別作出判斷分析，最終確定污染源所在位置。程序gaomeng1.m運行結(jié)果如表5.2.1（見程序附件），并根據(jù)表5.2.1中的數(shù)據(jù)做出各月份七個地區(qū)高錳酸鹽濃度折線圖（見附件圖5.2.1），得到污染物排放評價函數(shù)F，經(jīng)分析可知13個月高錳酸鹽污染源主要在：重慶朱沱～湖北宜昌段，湖北宜昌～湖南岳陽段，安徽安慶～江蘇南京段。四川攀枝花重慶朱沱湖北宜昌湖南岳陽江西九江安徽安慶江蘇南京2004年4月2.39.358714.60940.68176.43226.491103.812004年5月4.35.033429.355224.2723.66914.58698.4412004年6月2.57.717530.68437.93113.945-4.057281.0142004年7月2.48.212521.93183.94517.462-0.18775282.782004年8月5.83.350513.95665.6159.74495.094928.6942004年9月6.16.976718.16556.011.9424-1.447120.1162004年10月0.84.321453.93821.9127.6335.61639.10882004年11月2.85.743626.39661.03536.21310.37727.6462004年12月1.63.684797.39433.02436.6249.0736101.842005年1月1.25.10286.09458.43541.86520.60456.5572005年2月0.99.2091123.1543.21770.6569.321577.4582005年3月1.110.356374.3390.76514.5499.4547791.482005年4月1.18.966866.17380.00423.7749.19142.353濃度平均值2.5307696.77176273.55154107.449528.808418.778304132.4075排放總量54.3232074.8890811324143743605.76190表5.2.1各地區(qū)各月份的高錳酸鹽濃度(mg/L)因為氨氮污染較不穩(wěn)定，較易分解（受溫度影響較大）且有經(jīng)驗公式，經(jīng)查閱大量資料表明對于該地區(qū)氨氮的降解系數(shù)取0.4較好,程序andan1.m運行結(jié)果如表5.2.2,并得到污染物排放評價函數(shù)F，得到13個月來高錳酸鹽指數(shù)污染源主要在：重慶朱沱～湖北宜昌，湖北宜昌～湖南岳陽，安徽安慶～江蘇南京一帶四川攀枝花重慶朱沱湖北宜昌湖南岳陽江西九江安徽安慶江蘇南京2004年4月0.151.25148.2899.805532.0394.1341-8.76962004年5月0.071.786112.24972.0816.43082.474923.212004年6月0.041.07099.619811.8522.20441.77992.48392004年7月0.040.978043.571219.2793.97921.4559-5.58772004年8月10.62142.530714.2094.7540.680960.509142004年9月0.090.434496.674696.8782.1982-3.22060.264842004年10月0.081.44798.79986.794.79790.58667-0.027542004年11月0.062.224915.8133.52417.1540.637722.83182004年12月0.084.024532.88211.15310.1143.906120.8492005年1月0.077.539663.07926.13528.4693.563425.2812005年2月0.1512.403151.4638.09618.8411.751956.8682005年3月0.2614.347564.661.0885.50771.56934.61092005年4月0.110.96834.87995.79112.3541.220532.511濃度平均值0.1684624.54594170.3418538.2062711.449481.58005811.92575排放總量4.93852537.94695.3135587469.5478.824751.6表5.2.2各地區(qū)各月份的氨氮濃度(mg/L)連續(xù)點源模型的求解從一維連續(xù)點源流入模型出發(fā)，通過在MATLAB環(huán)境下編寫程序，得到長江干流七個地區(qū)各月份的，運行程序gaomeng2.m、andan2.m，得以的結(jié)果如表5.2.3和5.2.4高錳酸鹽污染源：重慶朱沱～湖北宜昌，湖北宜昌～湖南岳陽，安徽安慶～江蘇南京。氨氮污染源：重慶朱沱～湖北宜昌，湖北宜昌～湖南岳陽，安徽安慶～江蘇南京四川攀枝花重慶朱沱湖北宜昌湖南岳陽江西九江安徽安慶江蘇南京2004年4月2.36.25467.553223.45639.10121.9962.7732004年5月4.33.312914.004124.8612.55712.21459.5242004年6月2.55.231416.92625.7358.9661-3.565456.1612004年7月2.45.711412.96260.24111.583-0.1657200.662004年8月5.82.25547.985546.5046.36764.514420.5782004年9月6.15.541413.591426.71.4342-1.349517.1062004年10月0.82.797932.35416.0815.20224.9956.65982004年11月2.83.428812.20531.20916.9888.341714.9022004年12月1.62.199738.50816.88616.3077.090450.6982005年1月1.22.604830.67122.73915.1115.5225.412005年2月0.94.051826.1815.12325.5017.021234.8012005年3月1.14.269269.28631.7625.69387.3881394.032005年4月1.14.28117.52824.5247.79577.060320.1濃度平均值2.5307693.99540823.0579866.6015413.277437.00419274.10791排放總量54.323990.562359.63471.24713.42769.82937.7表5.2.1各地區(qū)各月份的高錳酸鹽濃度(mg/L)四川攀枝花重慶朱沱湖北宜昌湖南岳陽江西九江安徽安慶江蘇南京2004年4月0.150.533611.98313.00587.48172.818-2.9922004年5月0.070.736312.436720.4131.63171.71837.91872004年6月0.040.471172.66755.22450.86271.36731.14812004年7月0.040.455251.15749.6121.66891.1283-2.71822004年8月10.269230.762416.8941.92850.532120.253472004年9月0.090.269683.645655.8591.1662-2.79650.189932004年10月0.080.575482.94873.55452.13630.46201-0.01432004年11月0.060.737582.92647.81973.28280.40610.745042004年12月0.081.33424.23442.60161.71572.34144.57422005年1月0.071.75256.37023.24282.96381.97354.37922005年2月0.152.04694.56653.68981.96150.970289.85072005年3月0.262.035812.3175.91680.692520.940681.01162005年4月0.12.18581.766.80621.02780.705236.3904濃度平均值0.1684621.0310393.6750710.35692.1938550.9666712.364372排放總量4.9385505.76236.92963.33621.44276.67933.98表5.2.2各地區(qū)各月份的氨氮濃度(mg/L)由上述結(jié)果可知，兩種模型得到污染源地都相同的，并與圖5.2.1與圖5.2.2的直觀臆斷相吻合，在一定程度驗證了模型的正確性。GM(1，1)預測模型求解結(jié)果根據(jù)GM(1，1)預測模型的算法步驟，以附件4中的各時段全流域、干流、支流分屬Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類、劣Ⅴ類的累計河長占總評價河長的百分比(表5.3)作為原始數(shù)據(jù)，通過MATLAB6.5編寫程序gm11.m(見附件)。運行得到1995-2004年的各水質(zhì)類別占河長的百分比的預測值，表5.3.1（見附件）,并經(jīng)殘差檢驗計算得到相對誤差序列，如表5.3.2所示(見附件)。其前十年相對誤差累積值為2.082，方差為0.47116。根據(jù)表4.1評判標準，此值小于0.60，為合格一類，結(jié)果表明此模型通過模型檢驗，且模型精度為2級，基本上可認為己滿足要求，即可用此GM(1，1)預測模型對將來的十年做出預測。因灰色預測模型只是將原始數(shù)據(jù)序列的規(guī)律趨勢體現(xiàn)出來，但并沒有考慮到六類水質(zhì)的河長占總河長的百分比之和應為1，出現(xiàn)的數(shù)據(jù)既有負值，也有些數(shù)據(jù)很大?；诖?，我們將數(shù)據(jù)根據(jù)百分比要求進行歸一化，使各類河長總和為長江的總長?？紤]到所提供的數(shù)據(jù)較少,只能對近期做出預測，因此我們利用原始的十組數(shù)列來預測第十一組數(shù)據(jù)，并將這十一年的數(shù)據(jù)作為已知數(shù)據(jù)，依次類推即可得到從2005-2014年的各類水質(zhì)類別的百分比，但因在此作的誤差積累越來越來大，越往后的年份其預測值越不穩(wěn)定、準確。從原始數(shù)據(jù)中觀察到枯水期劣Ⅴ類時所占干流百分比，以及水文年劣Ⅴ類所占干流百分比，在前6年內(nèi)均為0，卻在第7年有一突變值，但灰色網(wǎng)絡卻不能將正確處理此突變信息，這使此兩類所建立的預測不穩(wěn)定，導致在此后的預測中出現(xiàn)極大的誤差，與實際情況有偏離。這是由它本身存在的缺陷決定的，我們進行粗略的改進，從實際得知全流域的各項水質(zhì)綜合都是與干流、支流有關(guān)的，因此，我們用全流域及干流停息倒推得到支流的停息，并用此值代替原支流的數(shù)據(jù)，改進模型。至此我們可用上述的方法對后十年進行預測，其結(jié)果如表5.3.3、5.3.4所示，每類9行依次表示枯水期，豐水期和水文年的各三項（全流域、干流、支流）的數(shù)據(jù)。我們可以看到在2014年長江水質(zhì)為第Ⅰ類的百分比不足1%，而劣Ⅴ類水的百分比基本上分布在20%-50%之內(nèi)，從表中可看出支流的污染更為嚴重，這是因為支流的總?cè)萘勘炔簧祥L江的總?cè)萘?，其自然凈化能力較長江弱，即其容污能力較差。而且每年所排放的廢水總量逐步增加，加重了長江的水質(zhì)惡化。年份20052006200720082009201020112012201320141類12.550.890.650.480.340.250.170.120.090.061類21.470.930.580.350.200.110.060.030.020.011類31.821.000.740.550.400.290.210.160.110.081類41.601.411.080.820.620.470.350.260.190.141類50.000.160.090.050.030.020.010.000.000.001類63.402.662.281.951.651.401.180.990.820.681類71.801.481.120.850.630.470.350.250.180.131類80.000.450.280.170.100.060.030.020.010.001類93.642.552.141.781.471.210.990.800.650.522類134.4135.0235.2135.1434.8034.2033.3532.2530.9529.472類211.8714.6111.278.325.924.092.761.831.200.782類336.9536.7837.4738.0038.3738.5838.6238.5038.2237.802類428.7828.1627.2826.2425.0723.7922.4321.0019.5418.062類522.1923.9321.3618.7316.0913.5411.158.987.075.442類632.1132.6633.1533.5033.7133.7633.6533.3732.9432.352類739.0839.1039.1938.9538.3837.5136.3434.9033.2431.402類818.2620.7918.0915.3512.6910.228.036.174.653.442類945.7445.6247.3948.9150.1851.1851.9352.4352.6952.723類128.5927.7325.4623.2221.0118.8616.8014.8413.0111.323類210.7112.818.935.963.842.401.460.880.520.313類333.3032.6131.3830.0728.6827.2425.7624.2622.7621.263類432.7730.5928.2025.8223.4821.2019.0216.9515.0113.213類528.4430.4927.0323.5320.0816.7813.7210.978.586.563類632.2730.8828.9326.9925.0723.1821.3219.5217.7916.133類726.7724.8322.3319.9217.6215.4513.4311.589.908.393類827.1531.3727.6123.7019.8116.1412.839.977.605.693類924.1322.6220.2818.0816.0114.1012.3610.779.358.074類112.2612.1011.4710.7910.089.348.587.837.086.354類210.6913.0510.818.566.544.853.522.511.771.234類39.468.837.957.116.345.634.974.383.843.354類418.2819.3120.3021.1821.9622.6123.1223.4923.7123.794類534.0927.4929.7731.6532.9833.6533.6132.8231.3429.274類614.5414.5614.3514.0913.7713.3912.9612.4911.9711.424類711.2911.0410.6310.159.619.028.407.757.096.434類812.4113.7213.2712.5111.4910.298.987.676.425.294類98.928.377.626.896.195.534.924.353.833.365類14.504.604.544.444.314.153.963.763.533.305類224.0518.7919.6619.6818.9917.7916.3014.6913.0811.545類33.022.732.442.181.931.701.501.311.140.995類410.7110.6612.1913.8515.6317.5119.5021.5623.6925.875類515.2814.0216.2618.5020.6422.5524.1125.2125.7725.775類69.6510.3011.8013.4715.2917.2919.4521.7824.2626.905類76.716.827.217.567.858.098.268.378.418.375類89.899.8010.7411.4711.9312.1011.9711.5710.9710.235類95.525.635.675.685.665.615.525.415.285.136類117.6819.6622.6725.9429.4733.2137.1441.2045.3449.506類241.2239.8248.7557.1364.5270.7675.8980.0583.4186.136類315.4618.0520.0122.0924.2826.5628.9431.4033.9336.526類47.879.8710.9612.0913.2514.4215.5916.7417.8618.946類50.003.915.487.5510.1913.4617.4122.0327.2432.966類68.038.959.4810.0110.5111.0011.4411.8512.2212.536類714.3616.7419.5222.5825.9129.4733.2337.1541.1845.286類832.2923.8630.0136.8143.9851.2058.1664.6070.3575.346類912.0515.2116.9118.6720.5022.3724.2926.2428.2130.20對數(shù)據(jù)改進后6類214.3717.1519.0220.5421.6322.2622.4422.2321.6720.856類815.5217.5121.0524.8228.7532.7336.6740.5044.1247.50表5.3.3長江未來十年的水質(zhì)情況年份2005200620072008200920102011201220132014長江總流量9611.49541.29471.79402.79334.29266.29198.79131.79065.28999.2廢水排入量301.73322.52343.29365.39388.92413.96440.61468.98499.18531.32表5.3.4長江未來十年的總流量和廢水排入量情況以水文年（是指在一年內(nèi)所有檢測數(shù)據(jù)的平均值）為例，在MATLAB6.5中做出全流域、干流、支流中各類的水所占百分比的變化趨勢圖，如圖5.3.1的前六幅圖所示，從中可以看出第Ⅰ類有明顯的下降趨勢，第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類的水質(zhì)變化較為復雜，這是因為既有從第Ⅰ類跌到第Ⅱ類的、第Ⅱ類跌到第Ⅲ類的，甚至是不可飲用的水質(zhì)類別；也有第Ⅲ類跌到第Ⅳ類或更甚者；而第Ⅴ類、劣Ⅴ類有明顯的上升趨勢。將第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類可用水的百分比之和作為一個評價長江水質(zhì)的指標，并做出全流域、干流、支流中各類的水所占百分比的變化趨勢圖，如圖5.3.1的第七幅圖所示，從中可看出可用水的比例成呈明顯下降，由此可說明長江水質(zhì)的下降。將而從Ⅳ、Ⅴ、劣Ⅴ類也作為一個指標，類似地做出圖5.3.1的第八圖，可知長江水質(zhì)較差、不可飲用的水所占總的長江水的比例明顯增加，也反映出長江的水質(zhì)類別逐漸往不可用水的類別的演變，而各圖的趨勢如是一種不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，若在那時進行水質(zhì)改進很難達到效果。因此，若現(xiàn)今不采用及時有效的措施治理長江，十年后長江的水生態(tài)環(huán)境必將崩潰。圖5.3.1各類水質(zhì)所占百分比的趨勢圖長江污水處理模型的求解運行程序wushui.m得長江二個時期的回歸函數(shù)模型為：枯水期：豐水期：并做出相應的殘差圖,從殘差圖中我們可知該回歸模型效果較好，將所得的系數(shù)作為權(quán)值。利用此權(quán)值以及在第三個問題中所預測的各統(tǒng)計數(shù)據(jù)，即可得到十年內(nèi)每年需要處理的污水量為總量，如表5.4.1所示。圖5.4.1枯水期殘差圖圖5.4.1豐水期殘差圖年份2005200620072008200920102011201220132014需處理污水208.89227.07240.47254.43269.23285.05302.03320.31339.98361.13表5.4.1未來十年內(nèi)每年需處理的污水量模型