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长江水质的评价和预测
摘要
本文根据题目所给的数据,对长江近一两年的水质综合情况、单地区污染状况做了分析,给出了主要污染物的来源地区,并根据过去10年主要统计数据情况,对长江未来10年水质污染发展趋势做出预测分析,以及在未来要达到一定浓度标准每年必须处理的污水量,最后根据污染起因等因素展开讨论对解决长江水质污染提出意见和建议。
针对问题1,我们计算综合水质时在选定主要污染因子和评价项目后,既按月份做横向比较,又按年份做纵向比较,还讨论了丰、枯、平水期的相应评价项目,做各地区污染状况分析时我们引入了能反映某地区整体污染情况的综合污染指数k,k和该地方的水质标准共同的反映了该地区的污染情况。我们发现长江流域污染呈现严重趋势。
针对问题2,然后我们将一段水域作为独立研究系统,氨氮等污染物浓度按指数规律降解,建立了单支流模型和双支流模型,提出判断干流污染的标准和判断过程,发现高锰酸盐指数污染源是重庆朱沱和湖南岳阳洞庭湖,氨氮的污染源主要是重庆朱沱。
针对问题3,我们选择水流量、污水排放量、污水的浓度和水文年干流里的三类水所占的比例作为考察对象。将水流量、污水排放量分别拟合成时间的函数,从而确定污水浓度的时间函数;将水文年干流里的三类水所占的比例拟合成污水浓度的函数;再以此拟合函数来研究并预测了未来10年里的水质状况。结论表明假如不采取更有效的治理措施,到 2014年时, 亿吨,, %、%%,长江的生态环境将面临崩溃。
针对问题4,我们依据问题三中已经预测出的干流在未来10年内的污水排放量,对其处理一部分污水,将长江实际吸纳的污水的数量降至水环境容量以内,长江的水质即达标。因此,需要估算水质达标时临界的污水浓度,即确定污水浓度阈值,、、(单位:)来作为污水浓度阈值来分别估算。结论表明,污水处理量必须逐年增加,才能保证长江干流水质达标。
针对问题5,最后从长江污染起因出发,认为要加强长江加强区域管理,提高环保投入,严格控制污染源,最终提高长江的自净化能力,提高长江的水质。
关键词:长江水质污染预测评价趋势拟合 MATLAB
一、问题重述
水是人类赖以生存的资源,保护水资源就是保护我们自己,对于我国大江大河水资源的保护和治理应是重中之重。专家们呼吁:“以人为本,建设文明和谐社会,改善人与自然的环境,减少污染。”
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,已引起了相关政府部门和专家们的高度重视。2004年10月,由全国政协与中国发展研究院联合组成“保护长江万里行”考察团,从长江上游宜宾到下游上海,对沿线21个重点城市做了实地考察,揭示了一幅长江污染的真实画面,其污染程度让人触目惊心。为此,专家们提出“若不及时拯救,长江生态10年内将濒临崩溃”(附件1),并发出了“拿什么拯救癌变长江”的呼唤(附件2)。
附录3给出了长江沿线17个观测站(地区)近两年多主要水质指标的检测数据,以及干流上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)。通常认为一个观测站(地区)的水质污染主要来自于本地区的排污和上游的污水。一般说来,江河自身对污染物都有一定的自然净化能力,即污染物在水环境中通过物理降解、化学降解和生物降解等使水中污染物的浓度降低。反映江河自然净化能力的指标称为降解系数。事实上,长江干流的自然净化能力可以认为是近似均匀的,根据检测可知,~, (单位:1/天)。附录4是“1995~2004年长江流域水质报告”给出的主要统计数据。下面的附表是国标(GB3838-2002) 给出的《地表水环境质量标准》中4个主要项目标准限值,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类为可饮用水。
请你们研究下列问题:
(1)对长江近两年多的水质情况做出定量的综合评价,并分析各地区水质的污染状况。
(2)研究、分析长江干流近一年多主要污染物高锰酸盐指数和氨氮的污染源主要在哪些地区?
(3)假如不采取更有效的治理措施,依照过去10年的主要统计数据,对长江未来水质污染的发展趋势做出预测分析,比如研究未来10年的情况。
(4)根据你的预测分析,如果未来10年内每年都要求长江干流的Ⅳ类和Ⅴ类水的比例控制在20%以内,且没有劣Ⅴ类水,那么每年需要处理多少污水?
(5)你对解决长江水质污染问题有什么切实可行的建议和意见。
附表: 《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中4个主要项目标准限值单位:mg/L(略)
二、模型假设
1、附录3长江流域的17个检测点的数据能代表