长江水质污染-数学建模.doc

2005高教社杯全国大学生数学建模竞赛

承 诺 书

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我们参赛的题目是： 长江水质的评价和预测
我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）： 2105277
所属学校（请填写完整的全名）： 江苏大学
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2. 周振华
3. 黄旭升
指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名)： 教练组

日期： 2005 年 9 月 19日

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19

2005高教社杯全国大学生数学建模竞赛

编 号 专 用 页

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长江水质的评价和预测

摘要

本文分别对长江水质建立了评价预测模型和污水治理模型，提出了合理化建议。

针对问题一，应用标准指数评价法对单项水质进行参数评价，在此基础上建立综合评价指数，给出了多项水质的综合评价检验，并利用统计数据合理地分析了各地区的水质污染状况。评价结果显示长江综合水质等级为三类，并通过建立退出标准系数，求得了主要污染因素。该模型既对水质进行了综合评价，又指出主要污染因素，全面合理，重点突出。

针对问题二，利用质量守恒定律，对长江干流观测点水域进行物料衡算，并建立假想水段模型。根据自身污染物排放量找出主要污染物高锰酸盐指数和氨氮指数的污染源所在地区，结论是主要污染源为湖南、湖北、江西（排名有先后）三省地区，同时，江苏省的高锰酸盐污染也较为显著。

针对问题三，通过建立废水排放量随年度变化的曲线拟合函数和各类水百分比与废水单位浓度的对数拟合模型，进而对长江未来水质污染的发展趋势做出预测分析，可知非饮用水所占比率逐年增加，如果不加以控制，到2014年非饮用水所占比率将超过57.9%，其中IV类水和V类水之和将达到30.8%，长江流域面临生存危机。

针对问题四，根据预测模型，通过一维搜索算法，求得长江干流在未来10年内，每年都满足“IV类和V类水的比例控制在20%以内，且没有劣V类水”的要求下的年污水处理量如下表：
表1-1各年份的年处理废水量（单位：亿吨）
年份
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
处理量
122
145
169
196
224
253
284
317
352
388

针对问题五，应用扩展费用-效益分析法论述了长江污染的利益驱动因素，以及将造成的社会和生态不良后果，建立改进的治污费用最小化优化模型。为解决长江水质污染问题，提出充分利用现有设备重点治污、循环利用和动态监测等合理化建议。

在问题中运用相似度判断法、反推法对模型进行了检验，证明以上模型和计算结果的合理性、准确性和可行性。

一 问题重述

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。相关政府部门和专家们高度重视，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，揭示了一幅长江严重污染的真实画面。为了对长江水质进行科学合理的评价预测，题目附件给出了长江沿线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）和“1995~2004年长江流域水质报告”的主要统计数据。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，主要污染物高锰酸盐指数和氨氮的降解系数通常介于0.1~0.5之间，可以考虑取0.2　(单位：1/天)。根据国标(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，可将地表水分为六类，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类为可饮用水，IV、V类和劣V类水为非饮用水。
我们要对下列问题进行研究分析：
（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，研究未来10年的情况。
（4）根据上述的预测分析，计算出如果未来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,每年需要处理的污水量。
（5）对解决长江水质污染问题提出切实可行的建议和意见。

二 问题假设

1．长江水质平稳变化，检测数据真实可靠；
2．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；
3．认为污水集中在观测点集中排放，不考虑沿途排污问题；
4．影响地表水质量的主要项目个数取4，分别为溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(CODMn) 、氨氮（NH3-N）和 PH值（无量纲）；
5．溶解氧(DO)为7.5mg/L时，认为其饱和率为90%；
6．主要污染物高锰酸盐指数和氨氮的降解系数取0.2(单位：1/天)；
7．污染物降解后不会造成二次污染；

三 符号说明

————溶解氧在第个观测点的标准指数；
————饱和溶解氧的浓度，单位：mg/L；
————溶解氧的评价标准，单位：mg/L；
————溶解氧在第个观测点的浓度，单位：mg/L；
————在第个观测点的标准指数；
————评价标准中规定的值下限；
————评价标准中规定的值上限；
————单项水质参数在第点的标准指数；
————污染物在第个观测点的浓度，单位：mg/L；
————污染物的水质评价标准，单位：mg/L；
————点的综合评价指数；
————影响地表水质量的主要项目个数，=4；
————近一年多污染物在第个观测点的自身排放总质量，单位：
————近一年多第个观测点的水流量，单位：；
————近一年多第个观测点的与源点（攀枝花）的距离，单位：
————近一年多第个观测点的水流速，单位：；
————第年长江总流量，单位：；
————第年沿江经济体排放污水总质量，单位：亿吨；
————第年国内生产总值（GDP），单位：亿元；
————第年长江沿岸GDP占当年全国GDP的百分数；
————第年每亿吨污水所带来经济收益，单位：亿元；
————第年每亿吨污水处理到第级合格水所需要的费用，单位：亿元；
————第年地下合格水的价格，单位：元/吨；
————第年国家税收收入占全年GDP的比率；
————第i个评价因子对水污染的权重；

四 模型建立与求解

4．1 问题一的模型建立和求解

要对长江水质作出定量的综合评价，先要选取合适的评价因子，建立合理的评价标准。根据本题的特点，选择国标(GB3838-2002) 给出的《地表水环境质量标准》中4个主要项目溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(CODMn) 、氨氮（NH3-N）和 PH值（无量纲）作为水质评价因子，构建各个评价因子的标准指数和综合评价指数，分别进行总体评价和地区评价。

4．1．1 评价模型的建立

因为4个水质评价因子物理化学性质各有区别，水质等级评价的标准限值也有很大差别，其检测数据的绝对值之间不具有可比性，所以需要在检测值与标准限值之间相对联系，建立统一的，具有相互可比性的标准指数。由文献[1]可以得到：
高锰酸盐指数(CODMn)和氨氮（NH3-N）的标准指数为：

溶解氧的标准指数为：

的标准指数为：

参照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的标准限值，对近两年来各检测点检测值取算术平均作为长江对各评价因子的总体检测值，分别求取各因子的标准指数。标准指数越大，说明检测值与假定水级的标准限值相差越大，水质越坏。若某个单项水质因子的标准指数大于1，则表明该水质参数超过了假定水质等级标准限值，不满足该类等级。由各指数的计算公式可以看出，单项水质参数评价能清楚地指示出单个污染因子对水质变化的影响程度，判断主要污染因子的污染时段和水域范围，有助于直接了解水质状况与评价标准之间的关系。

各评价因子对水质的影响是不均衡的，这种差别可以在某个评价因子引发水质重要污染事故发生的频率上得到体现，根据频率的不同赋予各评价因子以相应的水质影响权数，对于水质的综合评价具有重要意义。单项水质评价标准指数的增加和评价因子权重的增加都将对水质综合评价带来不利影响，综上分析，给出水质综合评价指数：

近两年多检测结果显示长江发生重度污染73次，因溶解氧(DO)造成17次，高锰酸盐指数(CODMn)造成12次，氨氮（NH3-N）造成43次，造成1次，所以可得：
=，=，，
用确定水的等级，根据的值与1的接近程度确定水质的检测结果与某一等级水的接近程度，和共同作为长江水质综合评价的量化指数，对长江水质做出定量的综合评价。单项水质参数评价，能清楚地指示出单个污染因子对水质变化的影响程度，判断主要污染因子的污染时段和水域范围，有助于直接了解水质状况与评价标准之间的关系。二者互相协调，能对水质做出全面合理的评价。

4．1．2 评价模型的求解
求解原则：先假定水质符某一类水相应标准，进行单项水质参数评价，当各评价因子标准指数均小于1时，认为假设成立，否则向下退一个等级（到V类结束），直到所有指数均小于1为止。如果V类水标准都不符合，就认为是劣V类水。最后求取水质综合评价指数，结合单项水质评价指数综合评价水质等级。

由此编制程序，求解可得下表推证过程：
表4-1
假设
PH值标准指数
溶解氧标准指数
高锰酸盐标准指数
氨氮标准指数
I
类
0.3748
1.8029 >1
1.4897 >1
4.1534 >1
=3.0732，综合指数不符合I类水标准
II类
0.3748
0.7969
0.7448
1.2460 >1
=1.0364，综合指数也不符合II类水标准
III类
0.3748
0.5297
0.4966
0.6230
=0.5739，各标准指数小于1，故综合指数符合III类水标准，

为判断主要污染因素，引入“退出标准指数”概念：
退出标准指数：推证过程中，最大标准指数刚达到小于1的目标时，全部标准指数的值。由此值可以清楚判断主要污染因素，标准指数最接近1的即为最主要污染因素。
由上表可知，长江近两年的综合水质情况符合III类地表水标准，且最主要的污染指数为氨氮指数（因为其为最接近1的退出标准指数）。
当假定水质为II类时，求得相应的值为1.0364，接近1，故可认为长江综合水质虽然为III类，尚偏向II类水。但是如果任由污染进行下去将会使长江的全流域综合水质完全进入III类，甚至预测等级变为不可饮用水，这是十分危险的。因为长江流域极广，全流域综合值如此，局部地区的污染状况将更惊人。长江治理，刻不容缓。
下面分析各地区水质的污染状况，仍然采用标准指数判别法，求解判断过程参照整个长江流域的综合评价过程。
通过MATLAB编程并求解可得：
表4-2 各地区水质污染等级及退出标准指数表（平均值）
退出标准指数
PH值标准指数
溶解氧标准指数
高锰酸盐标准指数
氨氮标准指数
年水质等级
四川攀枝花龙洞
0.3000
0.6571
0.0500
0.2000
II
重庆朱沱
0.3150
0.0329
0.7000
0.6800
II
湖北宜昌南津关
0.0350
0.1570
0.9667
0.5500
III
湖南岳阳城陵矶
0.2900
0.7986
0.7250
0.6800
II
江西九江河西水厂
0.1700
0.9186
0.4250
0.2600
II
安徽安庆皖河口
0.2600
0.7686
0.8000
0.4400
II
江苏南京林山
0.3900
0.6143
0.7750
0.2200
II
四川乐山岷江大桥
0.3300
0.7750
0.5800
0.3533
IV
四川宜宾凉姜沟
0.5050
0.3014
0.6000
0.5000
II
四川泸州沱江二桥
0.3150
0.8088
0.3600
0.7067
IV
湖北丹江口胡家岭
0.8150
0.8000
0.4500
0.2000
II
湖南长沙新港
0.2100
0.5650
0.7167
0.9900
III
湖南岳阳岳阳楼
0.3650
0.8886
0.3500
0.4200
II
湖北武汉宗关
0.5000
0.8157
0.6000
0.3400
II
江西南昌滁槎
0.3600
0.9460
0.1833
0.9200
III
江西九江蛤蟆石
0.1400
0.6271
0.6750
0.3000
II
江苏扬州三江营
0.1450
0.6143
0.4000
0.3000
II

各地区年综合水质等级可以很好反映总体情况，但是另一方面也会掩盖某些特定月份的水质恶化情况，比如攀枝花的年综合水质等级为II，但是波动明显（见下图）。这一般与排污企业的季节性工作有关，单纯求其全年平均值会忽略某些地点的季节性排污。譬如造纸厂，其原材料的供给是局限在某几个月的，因而可能会造成某些地点只有在一年中的某几个月份才会造成较大污染，如果年年如此，那么那个地点也应该算作污染源，全年平均就会忽略掉这一因素。为避免这一情况，需对全部数据进行审阅。经审阅结果发现，并不存在季节性排污的地点，因次本文的处理方法是合理的。

图4-1 攀枝花月水质等级变化条形图

4．2 问题二的模型建立与求解

一个地区的水质污染主要来自本地区的排污和上游的污水，在判断污染源的时候，必须排除上游未被降解污水的影响，所以判断以高锰酸盐指数和氨氮为主要污染物的主要污染源的依据是当前观测点的自身排污总量的值。

4．2．1 模型建立
选择上游第二个观测点为计算的起始基点，依次建立假设水段，水段中污水持续时间为上一观测点到计算观测点经过的时间，

各水段总净化系数为：（为将单位变换到天的四舍五入值）。
通过计算观测点前的污染物总量经过了前段距离的净化。由于支流的引入，流量越往下游是呈递增关系的，考虑地域广阔的因素，可以认为其符合均匀分布，因而流入的计算流量可由上游和下游的流量取均值得到，由本观测点数据可得到观测污染总量。二者之差即为本地区自身污染量（即污染源量）。如下图所示：

图4-2

对长江干流各检测点近一年多的检测数据分类处理，进行水段物料衡算。由分析可知第个观测点总检测污染量为，净化后的上游污染量为，自身净排污量=总检测污染量-净化后的上游污染量，所以可得物料衡算的假想水段模型为：

对每月求得该观测点的自身污染总量之后，再求其全年的平均值。
通过MATLAB编程并求解可得：
表4-3 污染源净排污总量（单位：吨）

重庆朱沱
湖北宜昌南津关
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
CODMn
7998
19240
19860
14724
1992
11141
NH3-N
879.7
1688.3
1823.5
1264.5
155.9
28.2

由此表可以看出湖南岳阳城陵矶、江西九江河西水厂、湖北宜昌南津关（排名有先后）是主要的污染源观测点。由此可以得知，这两种污染物的污染源主要是在湖南、湖北、江西三省地区。但是江苏省的CODMn污染也较为显著。

对“非饮用水百分比矩阵”与“VI,V类、劣V类和矩阵”进行相似性检验，即求得每对元素的方差，方差值越小，相似度越高。由此可推证问题三模型是一个精确模型，误差很小。。

4．3 问题三的模型建立与求解

为通过近十年的废水排放情况来预测未来十年的水质情况，应考虑到各量间的关系。通过观察附表4所给各项数据可发现，除了少数奇点的影响外，各类数据都呈规律性变化，故可采用曲线拟合模型。虽然奇点的影响会明显降低拟合精度，但是采用Matlab内置的曲线拟合工具箱cftool可以较好地剔除无关项，或进行散点平滑处理，可以有效的减小误差。
曲线拟合有很多种类型，对于一般情况常采用多项式拟合，通过对比其各项误差系数判断优劣。而一些有上限值的特殊量则需要采用参数拟合，譬如百分比就可采用对数拟合模型。

通常判断拟合结果是否可信的原则是：保证均方差尽量小的情况下使得各项回归系数尽量接近1，误差平方和系数尽量接近0。

为了能够建立好的预测模型，需做如下几点说明：
1． 由于预测是以全年平均值为基准的，故在对未来十年状况预测时采用水文年的数据。
2．定义单位流量的污水排放总量（即污水单位浓度）（单位：吨）

3. 由于1998年是百年难遇的特大汛期，导致其水流量急剧增长，因此，该年的数据是一个奇异点。明显影响到拟合过程，故在拟合分析中予以剔除。
4．除1998年以外，可认为年总流量近似符合均匀分布（可用Matlab概率统计工具箱函数检验），故采用除1998年流量以外的流量算术平均值作为预测年总流量。

为了清楚地反映模型，故先建立模型的建立步骤：
1. 利用最近十年的废水排放总量向量，曲线拟合预测未来十年的废水排放总量。
2. 求得平均的年总流量，进而求出未来十年的废水浓度。
3. 利用过去十年的废水浓度向量，曲线拟合各类水的百分比。
4．由已经预测的未来十年浓度代入第三步的拟合式，以预测未来十年的各类水百分比。

模型的建立：

步骤一：
由于曲线多项式拟合包含线性和不同次数的非线性拟合，故需要对不同次数的曲线拟合进行比较，通过误差分析选择更优者。
线性拟合结果：
对于拟合结果进行误差分析可知：
回归系数: 0.9407
拟合度回归系数: 0.9332
均方差: 10.37

拟合图像如下：

图4-3
二次非线性拟合结果：
对于拟合结果进行误差分析可知：
回归系数: 0.966
拟合度回归系数: 0.9563
均方差: 8.39

通过对两种拟合结果的误差分析可知，二次非线性拟合明显优于线性拟合。

拟合图像如下：

图4-4
步骤二：

由步骤一可得：
表4-4 未来十年的废水排放总量（单位：亿吨）
年份
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
排放量
308.9
331.78
356.34
382.56
410.46
440.03
471.26
504.17
538.75
575

对近十年年流量剔除1998年后的矩阵求算术平均，
可得到流量预测值（即均值）为9534.9

由此可求得：
表4-5 未来十年废水浓度值（单位：吨/立方米）
年份
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
浓度
0.032396
0.034796
0.037372
0.040122
0.043048
0.046149
0.049425
0.052877
0.056503
0.060305

由于各类水的比率分布具有较大的随机性，为了获得稳定性数据，将水类指标划分为可饮用水和非饮用水两类分析。为下文参照考虑和进行数据比较，再将非饮用水分为“IV,V”类水和“劣V”类水两类进行拟合分析。

步骤三：

预测非饮用水的百分比，
用废水单位浓度向量与非饮用水百分比向量进行拟合分析：
如果进行线性拟合，非饮用水的线性拟合结果为：

由此可得：

表4-6 线性拟合数据（不可取）
预测值
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
非饮用水百分比
35.6
39.4
43.5
47.9
52.6
57.5
62.7
68.2
74.0
80.1
可饮用水百分比
64.4
60.6
56.5
52.1
47.4
42.5
37.3
31.8
26.0
19.9

由此表可以看出非饮用水的增长速率非常快，如果继续预测甚至会出现负值，显然不符合事实。因为本质上非饮用水百分比不可能无限制增长，所以线性拟合模型是不可取的。

考虑到百分比在增长到一定值之后会趋于一个极限值，因此对数据进行对数关系拟合。
对数拟合模型为：
非饮用水的对数拟合结果为：
对拟合结果进行误差分析可得：
回归系数: 0.7505
均方差: 3.888
由此可知，拟合结果是可接受的。

拟合曲线如下图所示：

图4-5
同理，V,I类水的对数拟合结果为：
劣V类水的对数拟合结果为：

步骤四：

由此拟合结果可得，问题三的模型结果为：

表4-7 未来十年污染趋势表（水文年，全流域）
预测值
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
不可饮用水百分比
34.1
36.9
39.5
42.3
45.0
47.7
50.3
52.9
55.4
57.9
可饮用水百分比
65.8
63.1
60.4
57.7
55.0
52.3
49.7
47.1
44.6
42.1
IV,V类水百分比
20.7
21.9
23.0
24.2
25.3
26.5
27.6
28.7
29.8
30.8
劣V类水百分比
13.4
15.0
16.5
18.1
19.7
21.2
22.7
24.2
25.6
27.1

很显然，对数拟合的结果是比较符合事实状况的。

4．4 问题四的模型建立与求解

首先采用与问题三相同的分析方法可得干流的水文年污染趋势预测。
（同理，需要剔除1998年项）

由此可得：
IV,V类水百分比对数拟合结果：
劣V类水百分比对数拟合结果：

进而由程序可以得到：
表4-8 未处理时的预测百分比值
预测值（干流）
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
IV,V类水百分比
26.4
28.6
30.9
33.2
35.4
37.6
39.8
41.9
44.0
46.1
劣V类水百分比
8.2
9.4
10.6
11.7
12.9
14.0
15.2
16.3
17.4
18.4

未处理污水前显然不符合标准，因而需要通过搜索算法确定各年的处理污水量。

由此编制一维搜索程序，可得问题四的模型结果为：

表4-9 各年份的年处理废水量（单位：亿吨）
年份
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
废水量
308.9
331.78
356.34
382.56
410.46
440.03
471.26
504.17
538.75
575
处理量
122
145
169
196
224
253
284
317
352
388

（百分比的值为负数即表示实际百分比为零）
根据模型四的求解结果，可求得：
表4-10 治理后各类水预测百分比：
处理后
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
IV,V类水百分比
10.4
10.4
10.4
10.5
10.5
10.4
10.5
10.5
10.4
10.4
劣V类水百分比
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0

由上表可见经过模型给定水量的治理之后，水质已经完全符合“Ⅳ类和Ⅴ类水的比例控制在20%以内，且没有劣Ⅴ类水”标准，故认为本模型是准确、可行的。

4．5 问题五的模型建立与求解

长江水污染与经济效应、社会效应和生态效用联系密切，为了全面科学评价长江水污染的原因及影响，建立长江水污染扩展费用-效益分析（扩展BCA）的评价模型，利用治污费用最小化原则建立长江水污染治理的优化模型。

4．5．1 可货币化费用-效益分析

设沿江经济体第年排放污水，当年每亿吨污水所带来经济收益，沿江经济体第年GDP占当年全国GDP（设为）百比分，当年税收收入占GDP的比率为，用当年沿江经济体的GDP的税收收入表征对政府的排污收益可得：
=
每亿吨污水处理到第级合格水所需要的费用，污水直排必将抽取地下水补充使用，地下合格水的价格，则排放污水对政府引起的费用：
=，
总收益函数：
=
每亿吨污水的单位收益：

上式中，和在污水排放逐年增加、地下水逐年枯竭的情况下将迅速增加，而，在相对稳定增长和相对稳定的情况下将随着的迅速增加而降低，从而导致单位收益下降，在不加控制的情况下甚至可能出现负增长。参考文献[3]，代入2004年的相关数据：
=54%，=，，
，，，
解得：
；
元；
政府收入中的部分是地方政府收入，可见这是地方政府的巨大利益驱动所在。

4．5．2 不可货币化的费用-效益分析
不可货币化的长江污染效益：
(1)．因国民经济增长带来的投资信心；
(2)．对其它地区的经济输出带来的经济繁荣；
不可货币化的长江污染费用：
(1)．水源枯竭，危及产业发展；
(2)．江水污染无法饮用，地下水污染加剧，危及城乡饮用水；
(3)．水质污染对人体伤害造成疾病发生率增长，危及人类健康；
(4)．湿地面积日益缩减，水的自洁功能日益丧失；
(5)．物种受到威胁，珍稀水生物日益灭绝；

4．5．3 对长江污染的综合评价
以污染长江为代价换来的短期经济繁荣是一种短视行为，将对长江造成很难恢复的伤害，危及长江的长远综合利用。

4．5．4 对长江治污费用的最小化优化模型

参考文献[1]的优化模型并加以改进得到：

————治理费用的总和，单位：元；
————第个污染源某个治理方案的费用，单位：元；
————第个污染源某个治理方案的权重；
————第个污染源某个治理方案后在某个控制点上的浓度，单位：
————第个控制点上的环境目标值，单位：
用上述方法进行治理方案的选取可以反映整个水域的经济合理性，有很好的经济效益、社会效益和环境效益，同时赋予污染源以决策权重，有利于排污单位在平等的市场经济条件下，开展竞争，提高了排污单位自身的生产效率和挖潜改造的积极性。

4．5．5 建议和意见
(1) 建立长江水质的动态监测网，跟踪监测主要污染物的变化，重点监测重污染区，重点治理重度污染区。
(2) 改善环保立法，加大执法力度，保证污水处理设备开工率，保证废水排放的合格排放，从根源上减轻污染。沿江共有351座污水处理厂，合理的设备开工率，可以从源头上减轻污染。
(3) 开发先进污水处理工艺，借鉴国外先进经验，大力推行水循环经济，将污水处理后供应工农业生产使用，如灌溉农田，工业再利用等。
(4) 对长江的污染状况进行定期的科学全面的评估分析，实施长期的水污染防治战略。
(5) 在江边设置监管委员会。实行公从参与，其会员最好是由民间的志愿者，或者是大学里与环保有关系的学生，同时把自来水、矿泉水公司和食品选制企业都组织起来（他们对水质最敏感），全面高效率的监督有水污染的企业。
(6) 做好绿化及其管理工作。尤其是对上游的绿化及管理，规定离江边一定距离为禁止放牧区，禁止砍伐区。
(7) 积极做好垃圾处理工作。垃圾是放错地方的资源，分类是垃圾无害化处置的前提，应从源头（企业和居民）加强对垃圾的分类投放和收集运输。对长江边垃圾场，应切实做好迁址后的善后工作，高质量填埋已堆积的垃圾，不留隐患。需要填埋的垃圾，必须认真填埋，高质量覆土、造林，不留丝毫隐患，不浪费土地。

五 进一步讨论

6． 1关于的计算
经验计算公式： ——水温，单位：℃
按假设计算：
当时，按经验公式反算得：
=℃，符合各检测站点的全年平均温度，证明了假设的合理性。

6．2 关于各水段的物料衡算

在水段的物料衡算中，忽略了长江的大气水循环过程和地下水循环过程，从长江全年约的巨大总流量和年流量相对稳定角度来看，可以认为其存在内部平衡机理，进行简化计算是合理的，根据每月检测的数据分别进行物料衡算再取全年污染物平均排放总量的方法是可行的，问题二中获得物料衡算数据是可信的。

6．3 降解系数的变化对预测模型的影响

反映长江自净能力的降解系数在短期内可认为是近似均匀的，可是随着污染情况的加重，降解系数必然会降低，所以将来污染情况比预测模型要更为严重，需要处理的污水量比预测值将稍为偏多。

六 模型评价
7．1 模型的优点及适用范围

本文采用了大量统计数据，剔除了奇异值，建立了合理、可信、具体的模型，并且通过模型检验证明了其准确性。通过改进时对模型变量的修正和实质性建议使得本模型的实用性较高。
经检验，本模型的稳定性好，受异常数据的波动影响较小，使本模型拥有足够的信度应用于生产实践。

7．2 模型的缺点及改进方向

1．水质评价因子不够全面
长江水质的评价不仅应该考虑论文中讨论4个评价因子，还应考虑、、、、、等指标，从中再选取有代表性的参数作为评价因子。

2． 没有考虑污染季节性波动问题
一方面沿江污染源中存在有季节性排污企业，另一方面长江在一年中也存在枯水期、丰水期、平水期的季节性流量不均现象，这些情况将导致长江的污染情况呈现季节性波动。而本模型是以水文年数据计算的，会导致做全年期望时忽略某一季节的突发污染。由于枯水期的流量减小，将会导致枯水期的水质污染更为严重，因而治理时应当在枯水期投入更多资金。

3．有些数据采用了均值近似，虽然可以接受，但无疑会造成一定误差。

七 参考文献
[1] 郑铭 《环境影响评价导论》 北京：化学工业出版社环境科学与工程出版中心 2003年第1版（P81-P82）（P324）

[2] [美]伦纳德-奥托兰诺 《环境管理与影响评价》 郭怀成 梅凤乔 译
北京：化学工业出版社 2004年第1版

[3] 中华人民共和国国家统计局 《中华人民共和国2004年国民经济和社会发展统计公报》 （中国经济网 ） 2005年9月18日访问

[4] 《垃圾堆积长江边危害大》 （上海环境热线，环境新闻，

八 附录

1．长江干流各观测点年流量变化图

附图1
2．长江干流各观测点年流速变化图

附图2