长江水质的评价与预测数据处理.doc

长江水质的评价与预测数据处理.doc长江水质的评价和预测数据处理
田烨 20111349
马曼苏尔 20111352
孙坤元 20111348
一、
1)构建n个观测站的m个评价指标的判断矩阵
R=(i=1,2…n, j=1,2…m)
2)将判断矩阵R归一化处理,得到矩阵

(i=1,2,3…n, j=1,2,…m)
在上式中,有

计算评价指标的熵权矩阵公式W:

其中矩阵元素的计算公式为,且满足
相对差:

对相对差的求和:


定义衡量标准:

定义程度系数:

表示水质某时期内长江总体污染的程度;
k表示要调查的月份数(本题k=28);
表示第q个月的综合评测指数;
处理数据可得下图:
,,;
纵坐标代表值;直线是值
二、建立目标函数为:
 (i=1,2;n=1,2,3…7)
其中为n观测站污染源的排污量;为n观测站观测到的i污染物的质量;
为来自n观测站上一个观测站的排污量。
对于长江干流上的七个主要观测站:攀枝花、重庆、 宜昌、岳阳、九江、安庆、南京,可分别称其为、、、、、、。
对于攀枝花至重庆、重庆至宜昌、宜昌至岳阳、岳阳至九江、九江至安庆、安庆至南京的长江干流流域段,可分别定义为:、、、、、。
污染物的浓度为:
其中c为上游起点的污染物浓度;k为污染物的降解系数;x为两站点间的距离;v为该河段的平均流速。
由质量与浓度、体积的关系式:,可得下游x处的污染物质量:
质量变为:
其中x为两观测站的距离,v为该河段的流速。
污染物质量

其中为n站点i污染物的浓度,为观测站的水流量。
本地区的污染物源产量为:

其中为两站点之间的平均距离; 式中i=1,2;n=1,2,3…,7 。
长江干流的江水做匀加速运动(a≤0或a≥0)。定义、、、、、这6段干流流域段的平均流速矩阵如下:

注:1)其中为流域段上游的观测站在i时段的水流速。
2)其中为流域段下游的观测站在i时段的水流速。
3)其中i为从2004年4月至2005年4月的13个时段。
由原始数据经分析处理,结合公式,运用MATLAB编程(程序见附录)得到速度矩阵如下表:
流域段
时段











1



3























2

























1

























速度矩阵表单位:m/s
定义、、、、、的流域段长度分别为:、、、、、,
由问题原始数据累积差可得:
通过L与矩阵的计算( 过程见附录MATLAB程序)可以得到时间矩阵:

其中为i时刻,江水完全流过水区域段所需的时间(单位:天)。

时间矩阵表
流域段
时段