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
表4-6：安徽安庆皖河口2003年6月-2005年9月水质污染情况
表4-7：江西南京林山2003年6月-2005年9月水质污染情况
表4-8：四川乐山岷江大桥2003年6月-2005年9月水质污染情况
表4-9：四川宜宾姜沟2003年6月-2005年9月水质污染情况
表4-10：四川泸州沱江二桥2003年6月-2005年9月水质污染情况
表4-11：湖北丹江胡家岭2003年6月-2005年9月水质污染情况
表4-12：湖南长沙新港2003年6月-2005年9月水质污染情况
表4-13：湖南岳阳岳阳楼2003年6月-2005年9月水质污染情况
表4-14：湖北武汉宗关2003年6月-2005年9月水质污染情况
表4-15：江西南昌2003年6月-2005年9月水质污染情况
表4-16：江西九江蛤蟆石2003年6月-2005年9月水质污染情况
表4-17：江苏扬州三江营2003年6月-2005年9
月水质污染情况
针对问题二，要研究分析长江干流近一年多高锰酸盐指数和氨氮的主要污染源地区，可考虑分两步的策略——
第一步：确定七个观测站之间受污染最严重的江段。污染物在河流中符合一级反应动力学，可以建立稳定一维均匀河流水质模型，分别求出长江干流上六个江段高锰酸盐和氨氮的污染量（包含了该江段支流所汇入的污染、该江段沿岸产生的污染、上游污染经自然净化后剩余的污染）；
第二步：对于上一步中求得的污染严重的江段，进一步缩小范围确定主要污染源地区。再结合支流、湖泊的地理位置及支流观测站的污染浓度数据，作出相关图象，进行分析。
表4-18： 长江干流七个受污染最严重的测站近一年多高锰酸盐指数和氨氮的情况
四川攀枝花水质柱形图
1234567
2003年6月2003年8月2003年10月2003年12月2004年2月2004年4月2004年6月2004年8月2004年10月2004年12月2005年2月2005年4月2005年6月2005年8月
时间
检测含量
CODMn NH3-N
四川朱沱水质柱形图
0123452003年
6月20
03年8月2003年10月2003年12月2004年2月2004年4月2004年6月2004年8月2004年10月2004年12月2005年2月2005年4月2005年6月2005年8月时间
检测含量
CODMn NH3-N
湖北宜昌南津关水质柱形图
12345672003年6月2003年8月2003年10月2003年12月2004年2月2004年4月2004年6月2004年8月2004年10月2004年12月2005年2月2005年4月2005年6月2005年8月
时间
检测含量CODMn NH3-N
湖南岳阳城陵矶水质柱形图
12345672003年6月2003年8月2003年10月2003年12月2004年2月2004年4月2004年6月2004年8月2004年10月2004年12月2005年2月2005年4月2005年6月2005年8月
时间
检测含量CODMn NH3-N
江西九江河西水厂水质柱形图
00.511.522.533.52003年6月20
03年8月2003年10月2003年12月2004年2月2004年4月2004年6月2004年8月2004年10月2004年12月2005年2月2005年4月2005年6月2005年8月时间
检测含量
CODMn NH3-N
安徽安庆皖河口水质柱形图
1234562003年6月2003年8月2003年10月2003年12月2004年2月2004年4月2004年6月2004年8月2004年10月2004年12月2005年2月2005年4月2005年6月2005年8月
时间
检测含量
CODMn NH3-N
江苏南京林山水质柱形图
0.511.522.533.542003年6月2003年8月2003年10月2003年12月2004年2月2004年4月2004年6月2004年8月2004年10月2004年12月2005年2月2005年4月2005年6月2005年8月
时间
检测含量CODMn NH3-N
五、模型的建立及求解
针对问题一，水质污染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[1]。模糊综合评价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。水质污染程度是一个模糊概念，在进行评价时很难给出确切的表达，应用模糊理论处理问题，评价结果比较合理、更加接近客观实际。下面建立模糊综合评价模型来解决两年多的水质综合评价问题。 1. 建立模糊评判矩阵
记模糊评判矩阵为n m ij r R ?=)(，其中)(x a r ij ij =表示在第i 个观测站测得的处于第j 级污染程度的隶属度，隶属度是通过对隶属函数的计算来确定的，隶属函数一般采用“降半梯形”的函数。由于劣V 类污染物指标较极端，我们根据标准将水质分成5级。
以溶解氧）（DO 为例，即溶解氧应有对应于5个级别的隶属函数。
以DO 的监测值为自变量x ,对第j 级别的隶属度为（水质标准见附录5）。
??
?
??>≤-<=5.7,15.76,5.1).6(6,0)(1x x x x DO
μ ??
?
??≥≤<<--<<-=5.7,5,05.76,5.1/)5.7(65,5)(2x x x x x x x DO
μ ??
?
??≥≤<<--<<-=6,3,065),6(53,2/)3()(3x x x x x x x DO
μ ??
?
??≥≤<<--≤<-=5,2,053,2/)5(32,2)(4x x x x x x x DO
μ ??
?
??≥<<--≤=3,032),3(2,1)(5x x x x x DO
μ , 将各监测断面的监测数据代入前面确定的隶属函数中，就可以计算其隶属度，进而建立每个断面的单因子模糊评价矩阵。
2. 确定评价指标的权系数向量
当对多个（m 个）目标进行综合模糊评价时，还要对各个目标分别加权。权重是衡量因子集中某一因子对水质污染程度影响相对大小的量,权重系数越大,则该因子对水质的影响程度越大。设第i 个目标权系数为W i ，则可得权系数向量
),....,,(21n W W W A =，满足
0,11
≥=∑=i m
i i
W W
。这里仅需要考虑
N NH CODMn DO -3,、这三种污染物对水质的影响，对它们赋予不同的权重W i 。
我们以污染物的超标情况决定权重，各因素的监测值相对于水质标准的超标越大,对污染的贡献越大,从而权重越大，可用下面的公式求权重系数：
①对于CODMn 和N NH -3指标：
i l =
i
i
S C ②对于DO 指标，因为于DO 与其它因素性质相反,实测DO 浓度大,说明水质污染不严重,水质好。所以DO 的权重赋值取i i S C / 的倒数，即
i
i
i C S I =
其中，i l （3,2,1=i ）表示第i 种污染物的权重；i C 表示第i 种污染物的浓度实测均值；i S 为第i 种污染物的六个级别浓度标准限值的均值。为了进行模糊复合运算，还必须对各因子权重进行归一化处理,即:
∑==
3
1
i i
i
i I
I W
根据各观测站中三种污染因素的实测浓度i C 和平均浓度i S ，得到了因素权重分配集X 的归一处理化结果（程序见附录3）,如下表：
表5-1： 三种因素权重的的归一化结果
观测站 溶解氧DO
高锰酸盐指数
CODMn
氨氮
N NH -3
1
0.5035
0.3223
0.1741
2 0.4650 0.250
3 0.2846 3 0.461
4 0.3244 0.2142 4 0.3942 0.372
5 0.2333 5 0.5561 0.3011 0.1428
6 0.5251 0.2898 0.1851
7 0.6066 0.2734 0.1200
8 0.344
9 0.2890 0.3661 9 0.3994 0.2820 0.3187 10 0.3558 0.2345 0.4096 11 0.5887 0.3072 0.1041 12 0.3504 0.1780 0.4716 13 0.3752 0.3761 0.2486 14 0.4971 0.3526 0.1505 15 0.1463 0.0557 0.7980 16 0.4312 0.3670 0.2018 17
0.4567
0.3229
0.2204
3.求模糊综合评判矩阵B
利用矩阵的模糊乘法得到模糊综合评判矩阵B ：
),,,(),,,(2121222
211121121n
mn
m m n n m b b b r r r r r r r r r W W W R A B
=????
?
??
???????=?=
经过归一化处理后得：
),...,
,
(
1
1
2
1
1
1∑∑∑====m
i i
n
m
i i m
i i b
b b b b b B
同理可以得出剩余16个观测站水质数据经归一化处理后所得的模糊综合评判矩阵172B B -,见下表：
表5-2： 17个观测站的归一化处理结果
1类2类3类 4 5所属类别四川攀枝花（干流）0.3803 0.2438 0.2438 0.1317 0 1
重庆朱沱（干流）0.4496 0.2752 0.2752 0 0 1
湖北宜昌（干流）0.3699 0.3699 0.2601 0 0 2
湖南岳阳（干流）0.3395 0.3395 0.3209 0 0 2
江西九江（干流）0.5000 0.5000 0 0 0 2
安徽安庆（干流）0.4061 0.4061 0.1878 0 0 2
江苏南京（干流）0.4447 0.4947 0.0606 0 0 2
四川乐山（支流）0.1120 0.2149 0.2234 0.2254 0.2244 4
四川宜宾（支流）0.2429 0.2429 0.1938 0.1938 0.1265 2
四川泸州（支流）0.2070 0.2090 0.1953 0.1807 0.2080 2
湖北丹江口（支流）0.6571 0.3429 0 0 0 1
湖南长沙（支流）0.2131 0.2131 0.2869 0.2869 0 3
湖南岳阳（支流）0.2714 0.2720 0.2720 0.1846 0 3
湖北武汉（支流）0.3049 0.3049 0.3049 0.0853 0 3
江西南昌（支流）0.0917 0.0917 0.1872 0.1293 0.5001 5
江西九江（支流）0.2701 0.2701 0.2299 0.2299 0 2
江苏扬州（支流）0.3071 0.3071 0.3071 0.0787 0 3 注：类别中的1—5级分别表示水质标准中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类
4. 评价结果
图5-1：长江全流域水质比例
表5-3：长江全流域水质
1类 2类 3类 4类 5类 水质比例
17.65%
47.06%
23.53%
5.88%
5.88%
针对问题二，我们可以根据附件1的数据了解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含量的多少。
由问题模型分析和上表展现出7个测段污染最严重的情况，我们可以在污染源地区的确定分两步走：
1．确定七个观测站之间受污染最严重的江段 ① 稳态一维河流水质模型
由于江河自身对污染物都有一定的自然净化能力，所以污染物在江河中迁移时，随着迁移距离的增大，浓度会不断下降。其次水流速度对污染物的浓度也有明显的影响。例如：水流速度很大时，许多污染物到下游时还不及降解，浓度变化缓慢。基于上述分析，可利用污染物质在河流中运动变化的基本模型——“稳态一维对流扩散模型” [2]：
2122s s x
c
E x c u t c ++??=??+??（1） 其中，c 为整个断面的平均浓度
u 为流速，
E 为离散系数
x 为河道长度
t 为时间
21s s 、分别反映内部降解变化和外部影响
由于长江水流状态一般为稳定、均匀流动状态，与江长相比，水面宽度很小，可认为污染物浓度在横断面上分布比较均匀，即对同一地点进行水质采样在无外界环境的影响下，可认为污染物浓度不随时间变化。其次，因为长江水流状态稳定、均匀，可认为污染物浓度随迁移距离线性变化，且不受外部影响。1s 与江水
的自然降解和污染物浓度有关。所以一维对流扩散的水质模型可简化得到这里的稳定一维河流水质模型：
kc dx
dc
u
-=（2） 其中x 为河段长度 u 为河段平均流速 c 为污染物浓度 k 为降解解数 对（2）式分离变量积分得：
u
x k
e
c c -=0 （3）
其中0c 为初始位置的污染物浓度。
② 利用（3）式，建立反映六江段污染物总量的模型
考查干流上相邻两点间的污染情况，即在考虑自然降解的情况下这段流域上支流和干流的污染状况。干流上各江段污染物总量可以表达为：
1
,)
()1()()()1()1(++--++-=i i i i u x x k
i i i i i e
C Q C Q L （4）
其中，)1()1(++i i C Q 表示干流上第1+i 个观察站（地区）的污染量，Q 表示水流量，C 为污染物浓度。
1
,)
()1()()(++--i i i i u x x k
i i e
C Q 表示干流第i 个观察站（地区）的污染经过自然降解到下一
个观测站（地区）时的剩余污染量。
由于所给数据为13个月的各观测点（干流上）的离散数据，考虑用13个月的污染物总合来表征各江段的污染状况。利用（4）式分别对高锰酸盐指数和氨氮进行计算，结果：
表5-5： 长江六个江段的污染总量（单位：万吨）
江段 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7
CODMn 109.5481 118.8481 155.0080 100.6016 56.5220 105.8197 江段 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 NH3-N
9.5109
10.7537
15.0006
8.6236
4.0140
0.5338
由上表的数据可知：对于高锰酸盐）
（n CODM 和氨氮）（N NH -3两种污染，湖北宜昌南津关至湖南岳阳城陵矶江段的污染最严重，其次为重庆朱沱至湖北宜昌南津关，和四川攀枝花重庆朱沱。
2．缩小范围确定污染源
上文已经确定了长江上高锰酸盐）
（n CODM 和氨氮）（N NH -3两种污染最严重的江段。为了确定具体的污染源地区，我们采用作图法： ① 两湖区进出口处污染比较
n CODM 浓度比较：
图5-2：两湖进出口n CODM 污染浓度比较
结论：
a. 洞庭湖出口处n CODM 浓度增大，从Ⅱ类水变成了Ⅲ类水。但比照《地表水
环境质量标准》）（20023833-GB 可知，其仍属于可饮用水范围。可见洞庭湖
湖畔工厂对洞庭湖水质中的n CODM 指标有清度污染。由上文结果可分析得知——污染最严重的湖北宜昌南津关至湖南岳阳城陵矶江段的n CODM 主要污染源为该江段沿岸地区，而不是洞庭湖。
b. 鄱阳湖出入口的水质按照国家质量标准，均属于Ⅱ类，为可饮用水。即鄱阳
湖湖畔基本无n CODM 污染。
水质在线分析仪检测原理
. . 铬：在酸性溶液和一定的温度及压力下，试样中各种价态和形态的铬被过硫酸钾或高锰 酸钾氧化成六价铬。六价铬与二苯碳酰二肼(DPC)反应生成紫红色 Cr-苯基偶氮碳酰肼配合物，于波长 540nm 处进行分光光度测定。在一定浓度范围内符合 Lambert-Beer 定律，吸光度是和水样中 Cr(VI)的浓度成正比。 铅：在碱性条件下，水样中的的铅与显色剂生成橙黄色络合物，该颜色的变化与样液中的铅含量成正比，仪器在466nm波长处检测其吸光度，从而计算出样液中的铅浓度。 镉：在碱性条件下，水样中的的镉与显色剂生成橙黄色络合物，该颜色的变化与样液中的镉含量成正比，仪器在434nm波长处检测其吸光度，从而计算出样液中的镉浓度。 铜：在弱碱性条件下，水样中的铜和双环己酮草酰二腙反应生成蓝色化合物，于波长600nm处检测反应后混合液的吸光度，通过朗伯—比尔定律换算得出水样中铜的含量。加上相应的消解装置，可以测量总铜的浓度。 锌：在碱性溶液中，水样中的锌与锌试剂生成蓝色的络合物，其颜色深度与水样中锌的浓度成正比，在波长620nm处检测反应后溶液的吸光度从而换算出水样中锌的浓度。 砷：先用过硫酸钾在加热条件下还原水或废水中的砷，冷却后加入显色剂会形成蓝色化合物，分析仪检测此颜色变化，通过程序换算得到其浓度值。 镍：在氨溶液中碘存在下，镍与丁二酮肟作用形成酒红色可溶性络合物，于波长530nm 处进行分光光度检测，通过程序运算得出镍的浓度值。 汞：在乙醇存在条件下，汞离子与汞试剂反应生成橙红色螯和物，在558nm波长处有最大吸收，可以定量检测。 总氮：在60℃以上的水溶液中过硫酸钾按如下反应式分解，生成氢离子和氧。 K2S2O8+H2O == 2KHSO4+1/2O2 KHSO4 == K++HSO4- HSO4- == H++SO42- 加入氢氧化钠以中和氢离子，使过硫酸钾分解完全。 在120℃~124℃的碱性介质条件下，用过硫酸钾作氧化剂，不仅可将水样中的氨氮和亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐，同时将水样中大部分有机氮化合物氧化为硝酸盐，之后加入硫酸肼将硝酸盐还原为亚硝酸盐的形式，后与盐酸萘乙二胺反应生成紫红色络合物，在540nm波长下进行检测。 氯化物：氯离子与硫酸氰贡反应，交换出硫酸氢根离子与三价铁离子反应生成红色硫氰酸铁络合物，于波长460nm处进行分光光度测定。
长江水质的评价和预测一等奖
2005高教社杯全国大学生数学建模竞赛 承诺书 我们仔细阅读了《全国大学生数学建模竞赛章程》和《全国大学生数学建模竞赛参赛规则》（以下简称为“竞赛章程和参赛规则”，可从全国大学生数学建模竞赛网站下载）。 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章程和参赛规则的，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，严格遵守竞赛章程和参赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛章程和参赛规则的行为，我们将受到严肃处理。 我们授权全国大学生数学建模竞赛组委会，可将我们的论文以任何形式进行公开展示（包括进行网上公示，在书籍、期刊和其他媒体进行正式或非正式发表等）。 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）： 参赛队员 (打印并签名) ：1. 2. 3. 指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名)： （论文纸质版与电子版中的以上信息必须一致，只是电子版中无需签名。以上内容请仔细核对，提交后将不再允许做任何修改。如填写错误，论文可能被取消评奖资格。） 日期：年月日 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：
2005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）： 全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：
长江水质的评价和预测一等奖资料
承诺书 我们仔细阅读了《全国大学生数学建模竞赛章程》和《全国大学生数学建模竞赛参赛规则》（以下简称为“竞赛章程和参赛规则”，可从全国大学生数学建模竞赛网站下载）。 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章程和参赛规则的，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，严格遵守竞赛章程和参赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛章程和参赛规则的行为，我们将受到严肃处理。 我们授权全国大学生数学建模竞赛组委会，可将我们的论文以任何形式进行公开展示（包括进行网上公示，在书籍、期刊和其他媒体进行正式或非正式发表等）。 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）： 参赛队员(打印并签名) ：1. 2. 3. 指导教师或指导教师组负责人(打印并签名)： （论文纸质版与电子版中的以上信息必须一致，只是电子版中无需签名。以上内容请仔细核对，提交后将不再允许做任何修改。如填写错误，论文可能被取消评奖资格。） 日期：年月日 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：
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长江水质的评价和预测 摘要 本文主要针对长江干流各监测点的污染程度定量分析，基于过去十年的水质报告资，应用不同的理论建立不同的模型，为环保机构制订长江治污措施提供决策依据。 针对问题一：考虑到污染物浓度这一评价指标的“质的差异”和“量的差异”，采用动态加权综合评价方法建立评价模型。首先对评价指标数据进行归一化处理，选取偏大型正态分布函数作为动态加权函数建立评价模型，对评价指标每天的观测值进行排序，然后用决策分析中的Borda数方法对17个点位的水质综合排序。分析得出结果为：水质最差的是观测城市江西南昌滁槎，最好的城市是湖北丹江口胡家岭；干流水质最差的是湖南岳阳城陵矶，干流水质最好的区段是江西九江河西水厂。 针对问题二：根据长江的降解系数，可得到污染物随时间的变化量。由于污染源的污染物排放量等于本地区污染物的流量与上游流下的污染物流量之差。因此，建立污染物流量随时间变化的微分方程模型。最后求得：高锰酸钾指数和氨氮的污染源主要集中在宜昌至岳阳之间。 针对问题三：根据已知的过去10年的主要统计数据，建立了灰色预测模型。同时，利用已知值对模型进行检验，在相对误差较小的情况下对未来10年的水质情况作出了预测，分析得出结论：未来10年可饮用水所占的比例越来越低，排污量有明显的上升趋势。 针对问题四：通过建立废水排放量与各类水百分比之间的二元线性回归模型，对未来十年的废水排放量进行预测，并确定其与各类水所占百分比之间的函数关系式。在满足问题要求的前提下，可得到废水允许的最大排放量为：210.92亿吨。结合问题三的预测数据，可得到未来十年需要处理的污水数量（见表6） 针对问题五：分析总结前几个问题的结果，找出水质污染的根本原因。结合考察团的调查结果，给出合理的建议和意见。 最后，对模型中运用的方法进行了优、缺点评价，在模型的推广中提出了可以建立类似模型解决生活中的一类问题。 关键词：动态加权；微分方程；灰色预测理论；线性回归
长江水质的评价和预测模型确定版
《经济数学模型》结业论文 学 院： 计算机工程学院 班 级： 14级计算机科学与技术2班 学生姓名： 余安琪 学 号： 2014404010218 课程题目： 长江水质的综合评价与预测 完成日期： 2015 年 12 月 12 日 指导教师评语: 成 绩: 教师签名: JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
目录 1、问题的提出 (1) 2、问题的分析 (1) 3、模型假设 (2) 4、符号说明 (2) 5、模型建立 (3) 5.1污染物分指数的计算 (3) 5.2各污染物权重计算 (3) 5.3水质综合污染物指数计算 (5) 5.4污染物浓度计算 (5) 6、模型求解 (7) 7、模型有缺点和改进方向 (15) 8、建议意见.............................................. 错误！未定义书签。 9、总结.................................................. 错误！未定义书签。参考文献................................................. 错误！未定义书签。附录（表1、表2）........................................ 错误！未定义书签。
长江水质的综合评价与预测 摘要 本文针对“长江水质评价和预测”问题,首先概括地介绍了这个问题的立意与背景,建立了一个综合评价模型，提出了水质质量指数概念,把影响水质的因素量化，并利用了模糊数学的层次分析法分析各因素权重,通过做加权平均,得出水质质量分指数量化值，从而对长江水质作出了定量的综合评价,并分析各地区的污染状况。巧妙的建立了一个流速、流量、河长与浓度的关系,从而得出没有污染时,观测点的理想值,并作出对比图像,简单明了的分析出长江主要污染物高锰酸盐和氨氮污染源所在地区。根据灰色系统理论,建立GM(1,1)预测模型,利用长江前十年各等级水质所占河长及百分,预测出各等级水质未来十年所占河长。另外，在模型三的基础上，建立了多元线形回归模型，较好的解决了若未来十年长江干流第IV类和第V类水的比例控制在20%以上，且没有劣V类水，每年需要处理的污水量的问题。 【关键词】:长江水质；水质类型;综合评价与预测;水质模型分类；综合评价灰色预测
全国数学建模竞赛获奖论文-长江水质的评价和预测
长江水质的评价和预测 摘要 水是生命之源，保护水就是保护我们自己，保护水的重中之重就是保护大江大河。本文对近两年的水质分析，综合评价，得出了部分地区的水质污染情况，并根据十年的数据，对未来十年水质污染发展趋势做了预测，本文可以得出结论：保护母亲河的行动迫在眉睫！ 对于问题一，为了便于综合评价，本文设出了综合水质标识指数i P 和单因子水质标识指数ik p （具体公式计算见模型建立与求解），我们通过对单个城市28个月的综合的评价标识指数求平均值,数据如下（1.9522 2.116 2.2301 2.4184 2.1019 2.2515 2.0448 3.5469 2.2509 2.7541 1.7803 2.868 2.5628 2.392 3.5888 2.4435 2.3802），综合的评价标识指数平均值越大，表示污染越严重。 对于问题二，为了判断主要污染源分布地区，本文采取判断本地排放主要污染物k 的量ijk Q ，十三个月的ijk Q 求和取平均值来断定主要污染源。计算数据用数列表示如下：当为高锰酸盐指数时，（8.986，37.1748，50.907，70.4526，58.196，59.9114，58.259）当为氨氮时，（0.4816，3.0496，4.1418，6.3864，5.0473，5.0276，2.4794） 取该数据较大的几个为污染源，为主要污染源分布地区，结果如下：高锰酸盐指数和氨氮的污染源主要所在地分别为：湖南岳阳城陵矶 ，江西九江河西水厂， 安徽安庆皖河口, 江苏南京林山四地；湖南岳阳城陵矶 ，江西九江河西水厂， 安徽安庆皖河口三地。 对与问题三，对为来十年的排污量进行预测时，建立了灰色系统模型。对这十年的预测值如下：（322．5221 343．2881 365.3912 388.9175 413.9585 440.6118 468.9812 303．123 499.1772 531.3174） 对于问题四，本文根据第三问对将来十年废水排放的预测值建立了废水排放与IV 、V 类水的百分比之间的关系，Ⅳ，我们建立了百分比y 与废水派放量x 之间的关系y=f(x),令y ≤20,求出x 的上限，则预测的废水排放量与x 的上限的差值即为需要处理的污水，从而将IV 、V 类水的百分比控制在20%，劣V 类为0，求出了每年需要处理的污水量。 对于问题五，本文参考以上问题得出的数据，并参考一些文献资料，呼吁保护长江人人有责，保护长江一定要采取行之有效的行动！
在线水质分析仪器应用技术的发展
返回 在线水质分析仪器应用技术的发展 — ——程立 哈希公司 北京 100004 摘要：监测型和过程型在线水质分析仪器具有不同的技术特点和应用要求，对应的在线水质分析仪器应用技术也有着不同发展方向的技术特点；具有自学习功能和专家型的在线水质分析仪器系统及应用技术开始得到了市场的重视 一、 前言 进入21世纪以来，面对日益严重的水资源短缺、水环境污染等问题，水工业行业迎来了水资源费上涨、饮用水水质标准提高、废水排放标准更加严格，以及用水量与用水人口增加、水价上涨等诸多的挑战和机会；在法规的压力和市场的推动下，加强对水环境的监测以及废水排放的监管，淘汰粗放式的水处理及用水模式，采用更加先进的过程控制系统以提高水处理效率、降低水处理及用水成本就成为了水环境监管部门及水工业行业的必然选择；在这种情况下，水处理工业过程控制系统中的关键设备—在线水质分析仪器及其应用技术得到了快速发展，仪器的稳定性与可靠性有了很大提高、可以实现在线监测的水质参数越来越多、在线水质分析仪器的功能也越来越强大。国际标准化组织（ISO）在2003年制定了代号为ISO15839－2003的标准《水质在线传感器/分析设备-水质规范和性能测试》,标准定义了在线水质分析仪器的性能特征，建立了评估及测定性能特征参数的测试程序，这个通用性标准给在线水质分析仪器的研发、生产及验收提供了依据，从而为水工业行业，以在线水质分析仪器为基础的过程控制系统的进一步充分应用提供了技术上的可靠保证。 在仪器研发和制造技术迅速发展的同时，在线水质分析仪器应用技术也获得了高速发展的机会：一方面需要满足不断出现的各种新型水处理技术对水质监测技术的多种不同需求；另一方面需要满足各种不同特点的水质状况对在线水质分析仪器的要求。包括海水、废水等特殊水源在内的多样化水源的广泛采用，以及各种新型水处理技术的普遍应用推动了在线水质分析仪器应用技术的快速发展。 二、在线水质分析仪器应用技术的发展趋势 任何一项应用技术的发展都离不开市场需求的推动。在线分析仪器应用技术发展的早期，主要是解决在某种特定水质和工艺条件下，如何选择最适宜的在线水质分析仪器的问题；目前,应用技术主要研究通过哪些合适的方法(预处理,系统集成等)能获得更长的正常运行
总银水质在线分析仪
系统概述： T8000—Ag总银水质在线分析仪是技术上基于中国国家标准方法而研制的新一代全自动水中银在线分析仪，该产品是慕迪科技在多年水质分析类产品研究基础上推出的一款免维护在线监测仪。经过预处理的水样由注射泵注入到一特殊反应器中进行水样的前期预处理，反应后的水样通过高选择性的合成物质及特殊传感器检测具有与水中银含量成线性关系的电学信号，根据电学变化的程度，就可以计算出水样中银的含量。 系统特点： 水样预处理装置采用免维护设计，可确保预处理装置维护周期超过半年时间。 总银水质在线分析仪测定过程及结果即可满足国家标准和环保行业要求。 微量进样技术保证了试剂的低消耗。 全进口器件及分析流路设计和试剂配方保证了极高的测量重现性，目前测量重现性可达到3% 全自动运行，无需人员值守，可实现自动调零、自动校准、自动测量、自动清洗、自动维护、自我保护、自动恢复等智能化功能。 在线监测方式多样化，可实现人工随时测量、自动定时测量、自动周期性测量等测定方式。 技术参数： 测试量程：0—0.5\1\2\5mg/L； 检测下限：0.05mg/L； 准确度：<10%读数； 重现性：<3%读数； 响应时间（>90%）：约20min； 测试方法：定时测量、等间隔测量、手动随时测量； 校正方式：自动定时校正； 预处理维护：自动反冲清洗； 日常维护：自动维护，用户维护间隔>1个月； 自检系统：自我监测泄漏；仪器状态自我诊断； 模拟输出：4---20mA模拟输出； 继电器控制：2路24V 1A继电器高低点控制； 数据传输方式：RS232，RS485，GPRS； 显示：8.0寸大屏彩色LCD显示，触摸屏，分辨率88*600； 数据存储：一年有效数据； 工作温度：+5～40°C； 电源：220 ±10% VAC；50-60Hz； 功耗：约50 VA； 尺寸：500mm×750mm×300mm； 重量：约70Kg。
[环境影响评价技术导则地下水环境]专家研讨会意见
[环境影响评价技术导则地下水环境]专家研讨会意见《环境影响评价技术导则地下水环境》专家研讨会意见 发布日期：2019-11-03 《环境影响评价技术导则地下水环境》 专家研讨会意见 2019年10月16日，环保部环境工程评估中心在北京组织召开了《环境影响评价技术导则地下水环境》（HJ610-2019）（以下简称“《导则》”）专家研讨会。会议由评估中心梁鹏总工程师主持，特邀了9位水文地质专家及评估中心项目负责人近60位代表参加。与会专家和代表对《导则》执行过程中反映出的主要问题进行了讨论与交流，形成了如下共识： 一、在现状调查时，是否调查范围内的所有已有污染源和污染因子都需要调查？ 《导则》8.3.3.4明确：地下水污染源调查因子应根据拟建项目的污染特征选定。 《导则》8.3.3.1要求：“调查原则 a）对已有污染源调查资料的地区，一般可通过搜集现有资料解决。b）对于没有污染源调查资料，或已有部分调查资料，尚需补充调查的地区，可与环境水文地质问题调查同步进行”。 二、进行地下水现状监测时，勘探井已达到相当的深度，如仍未达到含水层，是否可不再进行更深的钻探？ 对于建设项目，《导则》“8.3.4.3现状监测井点的布设原则：a）当现有监测井不能满足监测位置和监测深度要求时，应布设新的地下水现状监测井。b）监测井点的层位应以潜水和可能受建设项目影响的有开发利用价值的含水层为主”。 当勘探井已达到相当的深度，如仍未达到目的含水层，应分析当地的水文地质条件和建设项目类别判定。对于地面Ⅰ类建设项目，应重点关注包气带（地面至潜水面）防污性能。对于项目评价区的潜水含水层，必须采集水样；对于项目评价区的承压含水层，若已有的水文地质资料或钻孔资料可以证明项目评价区为承压含水层，上部隔水层厚度巨大，且分布连续、稳定，具备足够的防污性能，则可以不用进行更深的钻探；对于岩溶区，则应按照地下水系统布设地下水采样点。 三、一级评价是否必须做水文地质试验（抽/注水试验、渗水试验、淋滤试验、弥散试验）？ 《导则》7.1规定“一级评价要根据建设项目污染源特点及具体的环境水文地质条件有针对性地开展勘察试验”。为详细掌握建设项目场地环境水文地质参数提供依据。
水质在线监测系统
水质在线监测系统，通过建立无人值守实时监控的水质自动监测站，可以及时获得连续在线的水质监测数据( 常规五参数、COD、氨氮、重金属、生物毒性等)，利用现代信息技术进行数据采集并将有关水质数据传送至环保信息中心，实现环保信息中心对自动监测站的远程监控，有利于全面、科学、真实地反映各监测点的水质情况，及时、准确地掌握水质状况和动态变化趋势。水质在线监测系统由水质在线分析仪、采样系统、辅助参数监测系统等组成。 其中水质在线分析仪是基于紫外全光谱技术的连续在线式水中有机物浓度分析仪，在水质的在线监测方面与传统的COD化学法和现有的紫外单/双波长法相比均具有非常明显的技术优势，同时给用户的使用带来了明显的经济效益，具体表现如下： 与传统的COD化学法在线监测设备想比，在技术上具有结构简单、可靠性高、响应速度快（1秒钟一个数据）实时性高、不存在二次污染等特点，从经济效益上讲水质在线分析仪具有运行费用低、维护周期特别长（一般可达到半年之久）、维护量小等显著特点。 与现有的紫外单/双波长法（利用污水在254nm处的吸光度与污水中COD之间的线性关系测定COD浓度）相比具有测试准确度高、检测范围宽、维护周期特别长（一般可达到半年之久）、维护量小等显著特点。这是因为单波长法仅能对有机污染物组分较为单一的污水或者污水中所含有机污染物组分相对固定的污水进行COD的测定，而对于污染物组分复杂多变的样品由于吸光度与COD之间的相关性较差直接导致测试结果的误差增大。紫外全谱扫描技术则通过污水的紫外光谱数据与有机污染物浓度之间所建立的数学模型来预测水中有机污染物的浓度，由于模型本身的外推能力会使测试准确度随着用户的使用时间增长而愈来愈高。在检测范围上采用专利型在线稀释装置，可以满足在不更换或调整比色皿的
水质分析报告化验方法(钙镁碱度)
水质分析化验方法 （一）总硬度的测定 1、原理 钙离子和镁离子都能与EDTA形成稳定的络合物，其络合稳定常数分别为1010.7和108.7.考虑到EDTA受酸效应的影响,将溶液PH值控制为10时,钙、镁离子都与EDTA完全络合，因此在此条件下测定的应是两者的总量，即总硬度。 2、主要试剂 （1）氨一氯化铵缓冲溶液（PH=10）称取67.5g氯化铵溶于200ml水中，加入570ml氨水，用水稀释至1000Ml； （2）三乙醇胺 1+1水溶液； （3）酸性铬蓝K-萘酚绿B（简称K-B）混合指示剂称取1g酸性铬蓝K 和2.5g萘酸绿B置于研钵中，加50g干燥的分析纯硝酸钾磨细混匀。 (4)EDTA标准溶液 C(EDTA)=0.01mol/L或C(1/2EDTA)=0.02mol/L. 3、测定步骤 取50.00ml水样(必要时先用中速滤纸过滤后再取样)于250ml锥形瓶中,加10mlPH=10的缓冲溶液，加入少许K-B指示剂,用EDTA标准溶液滴定至溶液由红色变为蓝色时即为终点，记下所消耗的EDTA标准溶液的体积.水样的总硬度X 为 式中 C(1/2EDTA)——取1/2EDTA为基本单元时的浓度，mlo/L; V1——滴定时消耗的EDTA溶液体积，ml; V——所取水样体积，ml。 总硬度以CaCO 3 计时 式中 M(CaCO 3)——COCO 3 的摩尔质量，g/mol;
C(EDTA)——EDTA溶液的浓度，mol/L. (二)钙离子的测定 1、EDTA滴定法 ，这时用（1）原理溶液PH≥12时，水样中的镁离子沉淀为Mg（OH） 2 EDTA滴定，钙则被EDTA完全络合而镁离子则无干扰。滴定所消耗EDTA的物质的量即为钙离子的物质的量。 （2）主要试剂 ①氢氧化钾溶液 20%； ②EDTA标准溶液 C（EDTA）=0.01mol/L; ③钙黄绿素-酚酞混合指示剂 (3)测定步骤用移液管移取水样50ml(必要时过滤后再取样)于250ml锥形瓶中,加1+1盐酸数滴,混匀,加热至沸30s,冷却后加20%氢氧化钾溶液5ml,加少许混合指示剂,用EDTA标准溶液滴定至由黄绿色荧光突然消失并出现紫红色时即为终点,记下所消耗的EDTA标准溶液的体积。钙离子的含量X为 式中 C(EDTA)——EDTA溶液的浓度，mol/L; ——滴定时消耗EDTA溶液的体积，ml; V 2 V——所取水样的体积，ml; 40.08——钙离子的摩尔质量，g/mol.. (三)镁离子的测定 1、EDTA滴定法 （1）原理由硬度测定时得到的钙离子和镁离子的总量，减去由本节中测得的钙离子的含量即得镁离子的含量。 水样中镁离子的含量为
在线水质分析仪器发展现状及未来展望
在线水质分析仪器发展现状及未来展望 哈希公司 2014年11月25日-26日，由中国仪器仪表学会分析仪器分会、中国仪器仪表行业协会分析仪器分会联合主办的“第七届中国在线分析仪器应用及发展国际论坛暨展览会（简称CIOAE2014）”在国家会议中心举行。仪器信息网作为战略支持媒体参加了此次会议。 在本次会议的大会报告上，哈希公司程立做了《在线水质分析仪器发展现状及未来展望》的报告。 发展现状 在市场研究公司Researchand Markets 2013年发布的《2018年中国水质分析仪器市场展望与机遇》报告中，提到中国是全球最大的水质分析仪器市场之一，并已成为亚太地区的主导者。预计未来5年内，中国水质分析仪器市场增长速度惊人，2018年该市场将超过5.5亿美元。 如此巨大的市场一方面来自于严格的政策法规。我国目前已将发展在线监测作为政府控制水污染和保障水安全的重要技术路线，国控和地方控制的污染源排放口自动监测以及分布在各地的江河湖泊的水质自动监测站，提供了大量的水质分析仪器应用机会。 另一方面，中国作为一个制造大国，拥有全世界最为齐全的工业门类，工业的发展也促使着对于在线水质分析仪器的需求。目前无论是火电、石化、煤化工等传统的高耗水行业；还是在电子、医药等一些对于水质要求极为严格的新兴行业，都为在线水质分析仪器带来了普遍的应用机会。 程立表示根据应用目的的不同，在线水质分析仪器可以分为监测型和过程型两类。其中监测型主要用于单纯的水质监测，以判断水质是否达到法规的要求，以及环境水质和饮用水质的预警，不参与水处理工艺过程控制。它监测的水质参数主要是COD、氨氮、总磷、总氮和重金属等。而且对于数据的准确度要求更高，数据可以作为有关部门执法管理的衣服。 而过程型在线水质监测仪器主要用于水处理工艺或者用水过程中的水质监测，所测量的水质参数参与过程控制，以实现优化水处理工艺，提升水处理效率的目的。同时，在保证水质达标的前提下，实现水处理过程节能降耗的目的。同时根据不同的水处理工艺需要监测的水质参数各不相同，总计可以超过数十种水质参数。过程型在线水质监测仪对于仪器的可靠性和稳定性要求更高，它要求仪器能够可靠的反映水质变化趋势，为水处理过程控制提供依据。另外，对过程型分析仪器响应时间的要求也明显高于监测型仪器。 目前，在我国过程型在线水质分析仪在的典型应用有：石油化工行业，在线TOC分析仪已经成为凝结水回用所采用的标准配置；在自来水行业，采用氯及氯胺工艺的水厂采用在线消毒剂分析仪，如余氯、氯胺分析仪，从而实现节省水处理化学品，降低运行费用。制药工业，在线TOC分析仪的使用也成为了制药用水有机杂质监测和控制的重要手段；在市政污水处理行业及水产养殖行业，溶解氧的在线监测降低了能耗和运行费用，同时保证了水质的达标；目前营养盐在线分析仪器也逐步开始应用，以帮助污水处理厂实现除磷脱氯工艺的优化控制，提升污水排放标准；另外还有在线硬度、在线钠离子分析仪用于优化锅炉的进水处理工艺等。 程立表示，中国在线水质分析仪器市场发展迅速，政府的巨大投入使得监测型在线水质分析仪器得到了快速的发展。过程型在线水质分析仪器开始大量采用，为水工业的产业升级、水处理工艺优化控制、降低能耗提供技术支撑。但目前也存在不少问题，如：在线水质分析仪目前主要采用传统分析原理，新测量原理应用较少，监测型仪器所获得的数据是各自独立的，关联性不强；基础水质数据库的建立刚刚起步，数据的后处理和分析缺失，使得数据的价值没有得到充分体现，无法为水环境预测预警提供支持。单纯的依靠监测型分析技术，对数据造假缺乏更有效的手段，在线水质分析仪器的价值没有得到充分的体现。 未来展望 新测量原理、新材料、新算法等的出现也推动者水质分析仪器的发展。如新的测量原理：LIBS（激光诱导击穿光谱）、HMA（混合多光谱分析）、MWDXRF（单波长色散X射线荧光分析），生物技术等逐渐被在线水质分析仪器采用，因而将出现更多能够实现在线分析的水质参数。 石墨烯、纳米材料、生物芯片等新材料也为新测量原理在线水质分析仪器的应用提供了物质支撑。化学计量学将会在水质分析中得到越来越多的应用；各种新算法及水质模型的出现，也将提升各种新型在线水质分析仪器的功能及完善数据后处理，提供更多的有价值的水质信息和数据。 对于水质分析仪器未来的发展，程立表示主要有：智能化将成为在线水质分析仪控制器的主流，将具有网络功能，具有更多人机互动方式，如手势、语音控制；通过云计算可实现仪器间数据共享和数据再处理。 其传感器将主要朝小型化、低成本化发展，将可实现数据直接传输，更多的水质参数可以实现在线监测。软件方面，除了仪器本身的控制软件和数据分析软件，各种通讯、数据分析及处理的应用软件出现，水质识别软件将成为现实。 此外，在线水质分析仪器将具有自学习和自我管理、自适应功能，能够根据环境和操作者的变化，以及仪器自身状态做出主动调整或预警；仪器能够记录和提醒各种使用维护信息，引导仪器使用人员做好仪器主动维护、备品备件管理以及仪器使用寿命预测等工作，提高工作效率。 程立介绍说，不仅是仪器硬件和分析技术，软件和数据处理技术也将是在线水质分析仪器的重要组成部分。随着，大数据技术和云计算的出现，将改变以前分布在不同部门、不同个体的数据管理和信息的使用方式；来自于在线水质分析仪器的大量数据可以迅速得到处理和分析，建立区域或流域水质基线，建立目标地区的水质基础数据库；构建以水质预测以及安全预警为目的的算法和数学模型，指导政府水务管理和人们的用水行为。
国赛赛题解析 四 A 长江水质的评价和预测 动态加权综合评价
全国数学建模竞赛经典赛题解析 第四讲 2005A 长江水质的评价和预测 （定量的综合评价方法） 中国矿业大学 赵国贞 htt//di t/th d2*******ht l 二○四年八月 https://www.wendangku.net/doc/9b5687609.html,/thread-219074-1-1.html 二○一四年八月 2014/8/161 版权所有，请勿传播
1、如何读题、解题、寻找题目的突破口？（大声读3遍，细细再读几遍，注意标记有用信息） 2、如何从题目和附件中挖掘有用的信息和思路，出题人、如何从题目和附件中挖掘有用的信息和思路出题人在出题的时候不自然的就把一些他的思路和意图加入到题目和附件中，对我们正确把握题目方向有很大的帮助。、并不是所有的数据都要用到（附件）、并不题目中给 3、并不是所有的数据都要用到（附件2）、并不题目中给出的数据就是我们所有的数据，有些数据需要我们自己查找丰富附件 找和丰富（附件3）。 4、微分方程模型并不难，而在于如何一步步的分析建立
5、数学建模不是套用模型，而是一步步寻找适合模型的过程，不一定非要追求名字好听、华丽和大气的模型，我 们需要追求的是模型的合理性； 6、不论你用了什么模型，记住一定要对模型进行检验，可以从两方面入手，一是改变模型重要参数的数值，评价 模型的稳定性；是寻找新的数据，代入到模型中，检验模型的稳定性；二是寻找新的数据，代入到模型中，检验 模型的普遍适用性； 7、写信、建议书、汇报等一定要认准对象，就像给女朋 信建议书报等定认准对象就像给女 友写情书一样，要用点心。
课程要点 ◆一般综合评价 ◆动态加权综合评价◆赛题解答 ◆赛题总结
北京水质分析
水质不容乐观，健康天方夜谈——健康从水开始 一、北京的水质状况及污染 在环境学领域，有一个重要名词叫“水体”，它包括我们平时所说的水，另外，还包括水中的悬物、溶解物、水生物和底泥都作为水体的组成部分来看。在环境学领域中，区分“水”和“水体”的概念非常重要。例如重金属污染物，由于本身重量，容易从水中转移到底泥中，水中的重金属一般并不高，若着眼于水，似未受到重金属污染，但从水体看，可能受较严重的污染。所以，我们平时说的水污染准确说是水体污染，即指排入水体的污染超过了水体的自净能力，破坏了水体原有的用途。 北京的地表水指的是北京的三大水库，即密云水库、怀柔水库和官厅水库。由于连续6年的干旱，库容量达44亿立方米的密云水库只剩下7亿立方米水量，其中还有亿立方米无法流出的库底。怀柔水库的情况跟密云水库相似。官厅水库储存的是发源于山西的洋河水，洋河上游环境污染严重，水中藻类含量显著增多。也就是说，密云水库和怀柔水库的水用得多、补得少，水体没能及时稀释，微生物数量直攀官厅水库，三大水库水质全部富营养化。 有资料表明，中国的地表水富营养化程度达到70％，远远排在欧洲、非洲甚至亚太地区的前面。由于三大水库水量严重不足，北京市于2003年开采怀柔、顺义应急地下水源，并将于2004年7月1日启动平谷应急水源。届时，怀柔、顺义、平谷三地每天将向北京输运优质地下水万立方米。目前已经开始启动的南水北调工程正是为解决北京巨大的用水压力而设的项目。 《北京地下水有机污染调查成果报告》由中国地质大学（北京）提交。调查主要目的为基本查明北京市城近郊区浅层地下水中有机污染状况。工作年限1999年-2003年，完成了689个地下水井调查并选取191个进行取样测试，共测试地下水样355组，地表水样12组，包气带土样73组，外检样品83组；施工钻孔剖面2个，进尺212m，观测取样测试6次，抽水试验4组；室内柱模拟试验2组，测试无机水样816组，有机水样212组。 通过该项目的实施，基本查明了北京市城近郊区地下水中有机污染状况，确定有机污染物主要为三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯（TCE）和四氯乙烯（PCE），单环芳烃、多环芳烃及有机农药有部分检出，浓度不高，污染呈点状分布；氯代烃高浓度点集中在丰台等地潜水含水层中，TCE和PCE在造甲街和二机床厂两个地区严重超标，污染呈面状。 北京的地下水的确像商家宣传的那样硬度较高，达到450mg/L（毫克／升），刚刚达到生活饮用水卫生标准的规定。北京水质偏硬是综合原因造成的，北京地层以碳酸盐为主，这一地质构造特点决定北京地下水中硝酸盐含量相对较高。长期的过量开采，北京地下水资源已经形成一个1000多平方公里的地下漏斗，再加上人为活动对环境的破环，都直接增加硝酸盐的含量，也就导致北京市居民生活饮用水中钙、镁含量偏高。 根据资料显示，北京城近郊区以城市自来水水质划分大致可以分为五个区域。 东区：建国门、双井、潘家园等地区，水质较硬。硬度一般在200-280mg/l；
水质在线监测 水质在线分析仪
河北润联科技开发有限公司 产品销售合同 供方（甲方）：河北润联科技开发有限公司合同编号：RL-2015年01月15日s 需方（乙方）： 一、产品详单 一、供方对质量负责的条件和期限：一年。 二、交（提）货方式：物流提货。 三、运输方式及到达站港和费用负担：物流 四、结算方式：银行转账。 五、结算期限：款到发货。 六、违约责任：按《合同法》执行。 七、本合同自双方签字盖章日起开始生效。 八、本合同传真件具有同等法律效应。 九、合同一式2份，甲乙各存一份。
签订时间：2015年01月15日 测高纯水电阻仪在线监测水质仪 性能特点 智能化非线性自动补偿，电阻率/电导率可切换显示； 纯白色背景光液晶显示，顶置各种提示符号便利设置操作； 具有当前变送电流随时查看功能，便利设备的调试； 单路、隔离的、可反向、完全可调（4～20）mA电流输出； 仪表/变送双模式，兼容所有的（4～20）mA接收模块连接； 平台化开发，DC12V、DC24V、AC110V、AC220V供电规范可选； 测量、变送、控制各通道之间完全隔离，工作更稳定； 适合潮湿环境的DC24V供电电源，可共享系统中集中供电； 增强型电磁兼容设计，可以应用于比较复杂的工业电磁环境。 电阻率测控仪RCT-3220 在RM-220原功能不变，增加隔离式4-20mA,ON/OFF双触点继电器输出
在线水质监测仪 可控制清水清?波爽加药器进行自动加药，它最重要的功能是，远程控制功能，通过电缆线将信号传输给 终端用户，终端用户可以在电脑上看到泳池的水质指标，而不必通过测试盒检测水质。该在线水质监测仪，有一个专设的网站，卫生防疫部门不必到泳池现场监测水质，可通过清水清网站看到其管辖地区所有泳池的水质状况。 在线水质监测仪共两种型号，HG202可监测温度、ORP和PH，HG302可监测温度、余氯和PH，如需其他监 测指标，如碱度、硬度、TDS、浊度等，可选择相应的控制模块。 水质在线监测水质在线分析仪
长江水质的评价和预测 (全国一等奖)
长江水质的评价和预测 摘要 本文用模糊数学的方法，通过计算各评价因子的隶属度和权重，得到了长江近两年多的水质情况的综合评价结论：Ⅰ类水比例为25%、Ⅱ类水比例为23%、Ⅲ类水比例为20%、Ⅳ类水比例小于1%、Ⅴ类水比例为30%、劣Ⅴ类水比例小于2%，如下面饼图，其中可饮用水比例为68%，不可饮用水比例为32%。结果显示不可饮用水的比例很大，可以说明长江污染情况已经相当严重。 对于问题(2)，我们通过建立反映长江水质的一维稳态微分方程模型，并求解得到各观测站浓度的计算公式，用Matlab编程计算，计算结果显示,高锰酸盐污染源主要在：湖北宜昌南津关和湖南岳阳城陵矶。氨氮污染源主要在：重庆朱沱和湖南岳阳城陵矶。 对于问题(3)，根据近10年的水文年数据建立灰色系统预测模型,得到了未来10年长江全流域、干流、支流河长百分比的值，据此画出相应的走势图，由此确定水质污染的发展趋势，我们的结论是：长江未来10年的污染会越来越严重。 对于问题(4)，我们首先建立排污量的灰色系统预测模型，得出未来10年的排污总量，根据长江干流的Ⅳ类和Ⅴ类水的比例控制在20%以内，且没有劣Ⅴ类水的要求，建立了每年需要处理污水量的计算公式，得到了未来10年每年需要处理的污水量，见下表(单位：亿吨)： 关键词：模糊数学隶属度权重微分方程灰色系统
一、问题重述 自2004年10月“保护长江万里行”行动发起后，考察团对沿线21个重点城市做了实地考察，认识到了母亲河长江受到了严重的污染，为此，专家提出了拯救长江的呼唤，给出了下面这些有待解决的问题。 (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。 题目附件中给出了解决上述问题的各类数据。附件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);附件4是“1995~2004年长江流域水质报告”给出的主要统计数据;附表是《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。污染物高锰酸盐指数和氨氮的降解系数，考虑取0.2 (单位：1/天)。 已知条件：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；污染物都有一定的自然净化能力(指标称为降解系数)；自然净化能力可以认为是近似均匀的。 二、模型假设 1．污染物排放入长江后迅速混合在水中。 2. 把长江认为是一维的，不考虑河宽，水深，横断面。 3. 主要污染物高锰酸盐指数和氨氮的降解系数取为常数0.2。 4. 一个地区的污染只来自于上游的污水和本地区的排污。 5. 预测不考虑突变因素，如洪水、干旱等。 三、符号约定 ij S ： 第i 监测项目第j 类水的标准限值 (4,3,2,1=i ,6,5,4,3,2,1=j ) ik X ： 第k 观测站第i 监测项目在28个月中的平均值 (173,2,1 =k ) ijk Y ： 第k 观测站第i 监测项目对第j 类水的隶属度 ik W ： 第k 观测站第i 个监测项目的权重。 k B ： 第k 观测站模糊数学方法综合评价的结果 k A ： 第k 观测站各评价因子的权重向量 k R ： 第k 观测站隶属度的模糊关系矩阵 ik c ： 第k 观测站第i 个监测项目在近18个月中的平均浓度 (L mg /) 0c ： 各污染物的初始浓度 ik C ： 第k 观测站第i 个监测项目浓度的计算值 k ： 长江干流的降解系数 x ： 长江干流相邻观测站间的距离(m )
在线水质分析仪说明书
目录 1．操作说明 (3) 2．G::SYSTEM简介 (4) 3 常用术语 (5) 4．测量 (6) 4.1光谱测量原理 (6) 4.2 功能检查/参考测量 (6) 4.3 探头的安装 (7) 5.安装 (8) 5.1产品清单 (8) 5.2 组装 (8) 5.3连接压缩空气清洗装置 (8) 5.4探头的安装 (9) 6 操作 (10) 6.1 con::lyte的启动 (10) 6.2 探头的搜索和初始化 (11) 7 测量显示/主要菜单 (12) 7.1 各按键的功能 (12) 7.2读数和信息显示 (12) 7.3 主菜单/菜单项 (13) 8 测量/CON::L YTE操作 (15) 8.1自动 (15) 8.2 手动操作 (15) 8.3 运行日志和数据 (16) 8.4 settings（测量参数设置） (16) 8.4.1 Settings \ s::canpoint (16) 8.4.2 Settings \ Measurement (16) 8.4.3 Settings \ Cleaning (17) 8.4.4 In-/Output(电源和中继界面) (17) 8.4.5 In-/Outputs \ mA Output (18) 8.4.6 In-/Outputs \ Relays (Fault Relay) (18) 8.4.7 In-/Outputs \ Reset settings (19) 8.5 Calibration (19) 8.5.1 Calibration \ Global calibration (19) 8.5.2 Calibration \ Local cal.
水质检测机构能力等级评定申请书.
济宁市城市供水水质检测机构能力等级 评定实施细则 第一条为规范全省城市供水水质管理，保障供水安全，根据《城市供水水质管理规定》（建设部令第156号）、《山东省城市市政公用事业经营许可管理办法》等法规，结合我市实际，制定本细则。 第二条在本市行政区域内，从事城市供水生产经营的企业，应遵守本细则。 第三条济宁市住房和城乡建设委员会负责本行政区域内的城市供水企业水质检测机构能力等级评定管理工作。具体评定工作委托济宁中山公用水务水质检测中心（以下简称市中心）组织实施。 第四条城市供水企业水质检测机构能力等级分为三级，A级、B级由房和城乡建设厅考核定级，C级由济宁市住房和城乡建设委员会考核定级。济宁市住房和城乡建设委员会完成对C级检测机构现场评定结束后，应在30日内将将C级评定报告（包括供水企业及所有水厂基本情况、评审组的综合评定意见、现场考核表、检测能力项目确认表、授权签字人考核情况、评审组人员、整改情况等信息）报送至省中心，省中心审 — 1 —
核后报省住房和建设厅备案。评定报告完成一个报送一个。 所有证书由省住房和城乡建设厅统一编号、打印，C级证书由设区城市供水行政主管部门盖章。 第五条达到《山东省城市市政公用事业经营许可管理办法》中规定的一级标准（10万立方米及以上/日）的城市供水企业水质检测机构等级必须达到B级以上，其他城市供水企业水质检测机构等级必须达到C级以上。低级检测机构可按评定程序申请升级，不受时间限制。 第六条检测机构等级评定工作由评审员完成，评审员由地市推荐，省住房和城乡建设厅培训合格后纳入评审员专家库管理。 第七条评定程序。评定程序包括评审申请、材料预审、现场评定、整改评定和审核发证等。 （一）评审申请。供水企业提交《山东省城市供水企业水质检测机构能力等级评定申请书》一式四份及相关附件材料一套。附件材料包括：检测机构设备管理、药品管理、岗位职责、工作程序（工作流程）等管理制度汇编；检测机构所有有职称人员身份证、职称证复印件，检测人员持有的“山东省城市市政公用企业经营许可特殊工种技能考核合格证书”；生活饮用水检测报告一份（提供9项水质检测报告）和原始记录复印件；“山 — 2 —