巢湖水环境评价及趋势分析模型1.doc

巢湖水环境评价和趋势分析模型

摘要
本文对巢湖近三年的相关数据进行分析，建立了对巢湖水体环境的评价和趋势分析模型。
首先运用对比研究法对巢湖水质近几年的相关数据进行综合，找出了巢湖的主要污染源的来源及其发展趋势。从而分析巢湖及其环湖河流的保护现状，并进一步分析巢湖整体水体环境的发展趋势及其保护措施。通过对比研究得到如下结果：目前巢湖水环境保护形势严峻，九大环湖河流中有四个依然处于重污染状态，这是对巢湖水环境的重大威胁。对十九个水环境监测断面中的监测结果显示，I---III类可饮用水占得百分比平均为30%，虽然近六个月有微弱的上升趋势，但这是对我市可饮用水资源的潜在威胁，因此我们认为巢湖目前的水环境保护力度不够，需进一步采取措施，对未来巢湖的淡水资源作进一步的保护，为我市及我省的淡水饮用资源提供有力保障。
然后分析2011年前六个月巢湖各条环湖河流的水质状况，采用指数平滑法对巢湖未来六个月的水质污染情况进行预测。该方法假定未来预测值与过去已知数据存在一定关系：近期数据对预测值的影响较大，远期数据对预测值的影响较小，影响力呈几何级数减少。该法以本期实际值和上期指数平滑值的加权平均值作为本期指数平滑值，并作为下一期预测值。同时通过均方根误差和定义预测精度评判该模型的精度。通过分析计算得到如下结果：可饮用水（I---III类水）百分比未来呈现上升趋势。具体见下表。

2011年7月~12月I~III类水百分比预测值
月份
7
8
9
10
11
12
预测值
0.5604
0.5881
0.5882
0.6321
0.6452
0.7347

2011年7月~12月IV~V类水百分比预测值
月份
7
8
9
10
11
12
预测值
0.2730
0.2452
0.2451
0.2012
0.1837
0.1121

2011年7月~12月劣V类水百分比预测值
月份
7
8
9
10
11
12
预测值
0.1667
0.1667
0.1667
0.1701
0.1711
0.1532

最后基于以上对巢湖水质的评价和趋势分析模型结果，给出合肥有关部门几点建议： 1.要支持巢湖流域的环境经济政策创新，积极协调有关部门开展巢湖生态补偿试点，鼓励多元化融资，引导金融机构对巢湖污染治理实行信贷倾斜，积极创造条件引进外资，鼓励绿色信贷、绿色保险等环境经济政策率先在巢湖流域开展试点工作。2. 建设污水处理厂。3. 民众环保、法制意识。

关键字：巢湖水环境； 对比研究； 指数平滑；
1问题重述
环境保护问题是当前的一个重要社会课题。位于我市之郊的巢湖是我国五大淡水湖之一，关爱巢湖、保护巢湖，我们责无旁贷。早在若干年前，我市就提出了保护巢湖水环境的重要目标。
请你根据附件所给材料，并查阅有关资料。用数学建模的方法解决如下问题：
（1） 就所给材料，评价当前巢湖的水环境保护情况；
（2） 就你的评价给出巢湖水环境的进一步保护方案；
（3） 就你的方案形成一份给有关部门的报告。

2问题假设
假设1： 污水排入河流后，从排污口到河流中心的距离，污水和原河水的融合过程的时间这些因素不考虑，即污水一排入河流就处于均匀分布状态；
假设2：污染物排放到河流中，在水中可以迅速地均匀分散开来，同时不产生凝聚、沉淀和挥发等现象；
假设3：假设巢湖的自然净化能力是均匀的；
假设4：假设支流和污染源对巢湖的污染是一直存在的，不会因为某种原因暂停；
假设5：附件1中的巢湖环湖河流主要观测站点的基本数据表中的站点间距离，我们假设为各个站点相对于观测点裕溪河的距离；
假设6：未来3年巢湖不发生严重干涸或泛滥现象，也不发生重大污染事故或者发生很少。

3符号说明
问题二中变量
：第t周期的p次平滑指数。
：第t周期的实测值。
：第t周期的预测值。
T ：由基准的周期数到需要预测的周期数。
：预测系数。
AP ：预测精度。
、、 ：待定系数。
：第t周期预测的误差。
：第t周期预测的百分比误差。
：置信概率1-a下自由度为f的t分布数值。
：预测百分比。
ＲＭＳＥ　　：均方根误差。
U ：残差平方和。

4问题分析与建模
4.1就所给材料，评价当前巢湖的水环境保护情况

（一）问题分析
本题要求我们根据附件1 给的材料对巢湖的水环境近三年来的水质进行综合评价，然后分析近三年来巢湖及其环湖河流的水质状况，最后进一步分析巢湖当前的水环境的保护情况。通过附件1的文字记载和数字记载可以看出巢湖的东半湖水环境和西半湖水环境的污染程度及富营养化程度有一定的差别，环巢湖的九大河流的水质污染状况也不一样。因此我们对巢湖的东半湖和西半湖的水质状况做了对比性研究，同时对环湖的九大河流的水质状况做了对比性的研究。

（二）模型建立
1.对2009---2010年间巢湖的东西半湖水质状况做对比研究。（如表1）

表1 巢湖东西半湖水质状况对比表

2009年
月份
东半湖区水质污染程度
东半湖区水体富营养程度
西半湖区水质污染程度
西半湖区水体富营养程度
1
轻度污染
轻度富营养状态
中度污染
中度富营养状态
2
轻度污染
中度富营养状态
重度污染
轻度富营养状态
3
轻度污染
中度富营养状态
重度污染
轻度富营养状态
4
中度污染
轻度富营养状态
重度污染
中度富营养状态
5
中度污染
轻度富营养状态
轻度污染
轻度富营养状态
6
中度污染
轻度富营养状态
重度污染
中度富营养状态
7
轻度污染
轻度富营养状态
重度污染
中度富营养状态
8
轻度污染
轻度富营养状态
重度污染
中度富营养状态
9
轻度污染
轻度富营养状态
中度污染
中度富营养状态
10
轻度污染
轻度富营养状态
中度污染
轻度富营养状态
11
轻度污染
中度富营养状态
重度污染
中度富营养状态
12
轻度污染
中度富营养状态
重度污染
中度富营养状态

2010年
1
轻度污染
中度富营养状态
重度污染
轻度富营养状态
2
轻度污染
中度富营养状态
重度污染
轻度富营养状态
3
轻度污染
轻度富营养状态
重度污染
轻度富营养状态
4
轻度污染
轻度富营养状态
重度污染
中度富营养状态
5
轻度污染
轻度富营养状态
重度污染
中度富营养状态
6
中度污染
轻度富营养状态
重度污染
中度富营养状态
7
轻度污染
轻度富营养状态
重度污染
中度富营养状态
8
轻度污染
中度富营养状态
重度污染
重度富营养状态
9
轻度污染
中度富营养状态
中度污染
中度富营养状态
10
轻度污染
轻度富营养状态
重度污染
中度富营养状态
11
轻度污染
中度富营养状态
重度污染
中度富营养状态
12
轻度污染
中度富营养状态
重度污染
轻度富营养状态

由上表可得巢湖东半湖水质在2009----2010年间基本处于轻度污染和中度富营养化状态。西半湖水质在2009---2010年间处于重度污染和中轻度富营养化状态。有表格和对比研究可知目前巢湖水体保护力度不够，水体污染和富营养化形势严峻，特别是西半湖水质的污染和富营养化程度十分严峻，如不尽快采取措施加以保护将会造成巢湖整体水质的进一步恶化。

2.对2009---2010年间巢湖环湖九大河流的水质状况进行对比研究。（如表2）

表2 巢湖环湖九大河流的水质状况对比表

2009年
月份
杭埠河
兆河
白石天河
裕溪河
柘皋河
双桥河
南淝河
十五里河
派河
1
优
优
良好
良好
轻度污染
轻度污染
重度污染
重度污染
重度污染
2
优
轻度污染
轻度污染
良好
优
重度污染
重度污染
重度污染
重度污染
3
轻度污染
中度污染
良好
良好
重度污染
重度污染
重度污染
重度污染
重度污染
4
轻度污染
良好
良好
良好
优
重度污染
重度污染
重度污染
重度污染
5
良好
轻度污染
优
良好
优
重度污染
重度污染
重度污染
重度污染
6
轻度污染
良好
中度污染
良好
轻度污染
重度污染
重度污染
重度污染
中度污染
7
轻度污染
中度污染
重度污染
良好
轻度污染
轻度污染
重度污染
重度污染
重度污染
8
良好
轻度污染
轻度污染
良好
中度污染
轻度污染
重度污染
重度污染
重度污染
9
轻度污染
中度污染
中度污染
轻度污染
重度污染
中度污染
重度污染
重度污染
轻度污染
10
轻度污染
良好
良好
良好
轻度污染
轻度污染
重度污染
重度污染
重度污染
11
中度污染
轻度污染
中度污染
良好
中度污染
中度污染
重度污染
重度污染
重度污染
12
优
优
良好
良好
优
优
重度污染
重度污染
重度污染

2010年
1
优
良好
良好
优
良好
重度污染
重度污染
重度污染
重度污染
2
良好
优
良好
优

重度污染
重度污染
重度污染
重度污染
3
轻度污染
良好
良好
优
良好
重度污染
重度污染
重度污染
重度污染
4
优
优
良好
优
良好
重度污染
重度污染
重度污染
良好
5
优
良好
轻度污染
轻度污染
良好
重度污染
重度污染
重度污染
重度污染
6
良好
轻度污染
良好
轻度污染
良好
重度污染
重度污染
重度污染
重度污染
7
轻度污染
轻度污染
轻度污染
良好
中度污染
轻度污染
重度污染
中度污染
轻度污染
8
轻度污染
轻度污染
轻度污染
良好
良好
中度污染
重度污染
重度污染
轻度污染
9
优
轻度污染
轻度污染
良好
轻度污染
良好
重度污染
重度污染
中度污染
10
优
轻度污染
良好
良好
轻度污染
重度污染
重度污染
重度污染
重度污染
11
轻度污染
良好
中度污染
轻度污染
中度污染
重度污染
重度污染
重度污染
重度污染
12
良好
优
优
轻度污染
良好
重度污染
重度污染
重度污染
重度污染

由上表可知在2009---2010年间杭埠河、柘皋河、裕溪河、白石天河和兆河水质处于良好状态，并且没有大的水质质量波动。双桥河、南淝河、十五里河和派河水质质量处于重污染状态。可见巢湖环湖河流中有四大河流处于重污染状态，反应了对巢湖支流的保护力度薄弱，支流的重污染必将导致巢湖的水体环境破坏，从一侧面反应出对巢湖的水体环境保护力度薄弱。

3.对2011年1---6月巢湖环湖河流中19个监测断面的水质类型所占的百分比进行对比研究。把水质分为I—III类、IV---V类和劣V类。（如表3）

表3 巢湖环湖河流水体断面水质类型所占的百分比表

由上表可知I---III类水所占的百分比处于波动状态，平均处于30%。IV---V类水百分比略呈下降趋势。劣V类水百分比基本处于稳定状态，平均在35%。对比可知巢湖环湖水体I---III类可饮用水所占的百分比较低，反应出巢湖环湖水体环境受到污染，进一步反应巢湖水体环境污染形势严峻，需加大对巢湖的水体环境保护力度。
综合以上对巢湖水体环境的对比研究可知，巢湖近三年一直遭受着不断的污染，由分析形势可见这种污染状况没有明显的好转的迹象，说明巢湖的水体环境保护没有取得太好的成效，仍需对巢湖及其环湖水体采取进一步保护措施。

4.2就你的评价给出巢湖水环境的进一步保护方案

（一）问题分析
题目假定不采取更有效的治理措施，依照过去３０个月的主要统计数据（附件4中２００９年１月~２０１０年６月巢湖各个检测站得水质报告），通过对未来巢湖水质污染的发展趋势做出预测分析，比如研究未来６月的情况。经过对数据的观察分析，我们发现到巢湖每各月各类水的百分比和月份之间存在一定的关系，但是，这种关系不是呈现一种线型关系，每一类水和月份的关系都不同，所以，拟合出来的曲线也是不同的。通过对一定数据的假设，我们发现每类水每月几乎是呈平滑上升或下降的，这样我们就不难想到用指数平滑法来做这题。　
通过观测数据，发现水文年既然是一月内所有检测数据的平均值，也就能很好的反映总体趋势，因此我们采用水文年全流域的各类水百分比数据进行处理。
本文中，我们对各类水的百分比通过计算加上MATLAB软件的应用，拟合它们之间的关系，拟合优度检验可以通过计算拟合度来实现，拟合度值越接近于1，则认为曲线的拟合效果越好。
（二）模型建立
指数平滑法在数学领域很常用的一种方法，它可以通过过去已有的数据值来预测以后的数据值。采用这种方法对巢湖未来六个月水质污染的情况进行预测，该方法假定未来预测值对过去已知数据数据有一定的关系，近期数据对预测值的影响比较大，远期数据对预测值的影响比较小，影响力呈几何级数减少。因此，该法以本期实际值和上期指数平滑值的加权平均值作为本期指数平滑值，并作为下期预测值。利用此法建立了以下数学模型，式子如下所示：
（4—1）
其中，式子中，、分别是第t、t-1周期的一次指数平滑值；
是第t周期的实测值
是平滑系数，即权系数（在0~1范围内）

对于上式我们叫做一次指数平滑，为了提高指数平滑对时间序列的吻合度，我们采用了多次平滑。多次平滑就是在上一次的基础上再进行平滑，其方法与上次平滑的方法一样，只是复杂度提高，吻合度也随之提高。多次平滑式子如下：
（4—2）
（4—3）
……….
（4—4）
其中，（4—2）、（4—3）、（4—4）分别称之为二次指数平滑，三次指数平滑和p次指数平滑。
是第t周期的p次指数平滑。
注：（1）为平滑系数。它代表了新旧数据的分配值，取值大小反映了不同时期的数据预测中的作用。当值较小时，时期变动倾向性影响小；反之，倾向性影响较大。
（2）从式（4—1）可以看出，当t为1时，出现了一个，其实可以取前三个周期的实测值的平均数，即t为1、2、3对应的的平均值，即
（4—5）

预测各类水质占检测所有水质的百分比的变化情况，从数据上看。该百分比情况与时间是非线性的关系。
（4—6）
其中，为第t周期的预测值。
为由基准的周期数到需要预测的周期数。
、、为待定系数。
注：由于所进行的预测回代为逐年进行的（即T=1），则（4—6）式又可以变为：
（4—7）
由残差平方和
（4—8）
用最小二乘法求：
（4—9）
整理得：

(4—10)

（三）对以上建立的模型精度的分析
记为第t周期预测的误差，为第t周期预测的百分比误差。
（4—11）
（4—12）

预测精度ＡＰ
　　　　　　　　　　　　　　　　　（4—13）
均方根误差RMSE为：
（4—14）
为置信概率1-a下自由度为f的t分布数值。可以通过查t分布表差得此数值。
置信区间为： （4—15）

实例分析
以I类水质为例，预测评价百分比的变化趋势。
注：本文中的a值我们取0.5。
由于各类水质所占百分比的预测是单独的，因此我们将百分比转化为系数，最终预测结果在将预测系数转化为预测百分比，具体方法如下：
（4—16）
其中，为预测百分比，为预测系数。
从4—1到4—16的式子和带入I~III类水质数据（如表4）以及I~III实测值（如表5，IV~V类水实测值见附录）

表4 I~III类水的实测值
月份
7
8
9
10
11
12
实测值
20
24.200
30.589
28.998
30.506
35.326

表5 2011年1月~6月I~III类水质百分比系数
月份
7
8
9
10
11
12
I—III实测
百分比
26.3
47.4
31.6
26.4
31.6
47.4

计算结果得到下面数据：（如表5）

表6 2011年1月~6月I~III类水质指数平滑各项参数
周期
指标
月份

0

17.7667
17.7667
17.7667
17.7667
0
0
0
0
0
1
7
17.383
17.575
17.651
17.195
-1.622
-0.000889
15.572
7.428
0.221
2
8
20.792
19.164
18.407
23.291
3.806
0.0484
27.145
-2.945
-0.122
3
9
25.691
22.427
20.417
30.209
6.396
0.0697
36.675
-2.086
-0.199
4
10
27.344
24.886
22.652
29.999
3.018
0.0124
33.029
-2.031
-0.139
5
11
28.925
26.905
24.778
30.838
1.753
-0.00594
32.585
-2.079
-0.0687
6
12
32.126
29.516
27.147
34.977
3.212
0.0134
38.202
-2.816
-0.0814
其他参数
AP=0.862 RMSE=0.462 置信区间=

以2011年6月的数据为基准，求得以后六个月I类水百分比预测值，（如表）：

表7 2011年7月~12月I~III类水百分比预测值
月份
7
8
9
10
11
12
预测值
0.5604
0.5881
0.5882
0.6321
0.6452
0.7347

由上表可以看出I类水的预测精度为0.862，其它各类水的精度也都高于0.800（具体数据见附录表）
因此，我们认为此模型是合理的。
基于统一模型，对其他两类水进行分析预测，得到以下预测值（指数平滑法的具体参数值计算结果可以见附录表）：
表8　　　2011年7月~12月IV~V类水百分比预测值
月份
7
8
9
10
11
12
预测值
0.2730
0.2452
0.2451
0.2012
0.1837
0.1121

表9 2011年7月~12月劣V类水百分比预测值
月份
7
8
9
10
11
12
预测值
0.1667
0.1667
0.1667
0.1701
0.1711
0.1532

对平滑指数和时间的分析和MATLAB的拟合（如图所示）

图1 对I～III类水的拟合（程序见附录）

图2 对IV~V类水的拟合（程序见附录）

图3 对劣V类水的拟合（程序见附录）

综合以上表和图可以看出，对于I~III类水在接下来的六个月里，它占总水域的百分比是不断增加的，不过随时间的推移，其增加的速度就比较缓慢；对于IV~V类水总体来说是处于下降趋势，并且很接近线型下降；对于劣V类水是处于波动状态，不稳定。
通过上述的分析，接下来巢湖水的保护方案中在对IV~V类水进行处理，并且还要稳定劣V类水。尽快在巢湖流域建立水源保护区，保护区沿岸尽可能的减少兴建排污量大地工厂，不能将污水直接排入河道。加强水检测，进行排污口，污染源及其环境现状调查，同时开展污染负荷预测方式，数值控制模型研究，为水资源保护管理提供科学依据。
（四）模型分析
采用指数平滑指数法对巢湖未来水的预测，以后的发展趋势分析，实现该模型时用2011年6月的数为基本值，因此利用平滑指数法，据基准点越近得到的预测值就越准确。关于此问题，考虑只考虑后六个月的污染水平，再进行第二个月的实测值从新计算，以第二个月的数据为基准预测第三个月，对此进行精度分析，该模型的预测精度均在0.8以上，所以得到相当大的预测准确度。

4.3对解决巢湖水质污染问题给有关部门的切实可行的建议和意见：

1.治理的重点：
从前面对第一、第二问的分析研究得到的结论可以知道巢湖的主要污染源来自环湖河流中的双桥河、南淝河、十五里河和派河水体，巢湖是我国五大淡水湖之一，关爱巢湖、保护巢湖，我们责无旁贷。政府和环保部门应该集中精力治理这些主要的河流污染源，特别是重工业区和船舶停靠制造区。
2.法制方面：
由于对巢湖的水质保护没有统一全面的法律规范，对整个巢湖及其环湖河流流域的管理现还处于非常分散或无管理的状况，巢湖水源、水量、水质以及环湖河道问题日趋严重。我国目前没有专门的流域性及湖区性水污染防治法律、法规，使得依法管理和协调巢湖全水域的水污染防治工作困难，难以实施统一监督管理。因此，制定《巢湖保护法》已刻不容缓。应该依法治水，进一步完善和强化水资源保护立法工作，加强水资源保护监管力度，这是改善巢湖水质的关键所在，也是保护淡水资源、保障我市用水的有力武器。
3.腐败问题：
巢湖污染的一个重大原因就是体制不顺，政出多门。在长江流域，直接参与对长江水资源管理工作的部门和行业共有两块，即安徽省和地方。省一块，以巢湖水利委员会为主；地方一块，以市为单位。长期以来形成的这样一个机制，使得在巢湖水污染治理上条块分割，各自为政，似乎谁都可以管，谁又都可以不管。我们认为应该从根本上改变这种制度，以水资源优化配置为目标，建立巢湖区域管理与行政管理相结合的水资源保护管理模式，实行水量水质统一管理，健全湖区及其环湖河流水环境监测网络，实行动态监测、各河道联防的措施。
4.企业问题：
由于企业治理污染成本很高，有的企业在利益的驱动下，并没有把环保部门的要求当一回事，毫无顾忌地向巢湖排放严重超标达150多倍的废水。我们认为对于这些企业，应采取赏罚并施的政策，制定排放污染物的标准。如果企业没有按照要求采取措施治理减少污染物，以到达标准，就罚款惩戒，甚至吊销营业执照，停止其生产，更严重的话可以诉诸法律，依法惩办；而当企业积极整改并达到标准甚至比标准更佳时，则可采取适当措施以进行奖励：如政府适当补贴或者进行公布以提高企业知名度等。如此可以使经济发展与环境保护相协调，实行水资源的可持续发展和利用。
5.建设污水处理厂：
治理水污染，必须兴建污水处理厂，并确保稳定运行。仅靠水体自身的一张一弛，只能起到暂时的污染物销纳作用，要想长期发挥污染物削减作用，还得采取工程措施。污水处理费的收取要适度，收费太低，影响污水处理厂运行；收费太高，老百姓又承受不起。对不太发达的地区，在污水处理厂建成投运初期，应由财政补贴一点儿运行费用，逐步过渡到由居民承担生活污水处理成本。河流的形成，有一定的规律。我们不能与自然规律对着干，所以要沿河流两岸铺设大污水管，将沿线污水全部截入污水处理厂进行处理。
6. 给环境保护部门的五点建议：
一要支持巢湖流域环境影响评价，从正确处理环境保护和经济发展的关系入手，充分考虑现有环境容量，严格控制污染物排放，对污染物少排放乃至零排放的建设项目，要加大环评支持力度；二要支持巢湖流域环境基础设施建设，今后要加大资金倾斜，增加对安徽环境保护、生态建设的投资；三要支持巢湖环境监测能力建设，重点支持环境监察、监测、统计能力建设，争取用1～3年时间，使巢湖的环境监测能力从中上水平提高到全国先进水平；四要支持巢湖水污染防治技术研发，在“国家水体污染控制与治理重大科技专项”将给予巢湖重点支持的情况下，集中解决巢湖富营养化控制关键技术、淮河点源面源污染削减与控制技术，为巢湖休养生息提供强有力的技术支撑；五要支持巢湖流域的环境经济政策创新，积极协调有关部门开展巢湖生态补偿试点，鼓励多元化融资，引导金融机构对巢湖污染治理实行信贷倾斜，积极创造条件引进外资，鼓励绿色信贷、绿色保险等环境经济政策率先在巢湖流域开展试点工作。
7.民众环保、法制意识：
由社会实践调查报告可知，居住在巢湖水域附近的民众大多数缺乏环保和法制意识，例如老百姓对已经被严重污染的水产品视若无睹，认为那些并不损害身体健康；又例如大多数人对众多的污染源――重金属企业、船舶等的存在已经习惯，不会想到利用法律武器保护自身的健康等等现象。解决这类只能依靠政府加大水污染防治和环境保护的宣传力度，注重水环境监测人员素质的培养，提高民众自身的环保和法制意识。
8.民众的责任感：
保护环境，特别是保护巢湖全水域环境生态系统，人人有责。民众的眼睛是雪亮的，不能只靠政府施压，对一些污染长江的企业，民众可以集中起来，拿起法律武器，为自己的生活环境抗争，这就要求民众的责任感要大大提高。

参考文献

[1] 蔡锁章，《数学建模原理与方法》，北京：海洋出版社，2000。
[2] 姜启源，《数学模型》第2版， 北京： 高等教育出版社， 1993。
[3] 刘来福、曾文艺，《数学模型与数学建模》，北京：北京师范大学出版杜，1997。
[4] 王宏健，《全国大学生数学建模竞赛优秀论文汇编（1996－2004）》，福建，2004
[5] 孙靖南、邹志红、任广平，《模糊综合评价在天然水体水质评价中的应用研究》，环境污染治理技术与设备，2005年02期（万方数据库）
[6] 李志亮、罗红雨，《长江下游干流水环境现状及对策》，长江科学院院报，第19卷第5期：46－48页，2002。
[7] 王洠然，《MATLAB6.0与科学计算》，北京：电子工业出版社，2001。
[8] 陆书玉，《环境影响评价》，北京：高等教育出版社，2001
[9] 郑铭，《环境影响评价导论》，北京：化学工业出版社，2003
[10]胡振鹏、付春、金腊华，《水资源环境工程》，江西：江西高校出版社，2003

附录1
图4 对I～III类水的拟合曲线以及程序

>> n=[7 8 9 10 11 12]';
>> M=[17.383 20.792 25.691 27.344 28.925 32.126]';
>> plot(n,M,'r*')
>> X=[ones(size(n)) exp(-n) n.*exp(-n)]

X =

1.0000 0.0009 0.0064
1.0000 0.0003 0.0027
1.0000 0.0001 0.0011
1.0000 0.0000 0.0005
1.0000 0.0000 0.0002
1.0000 0.0000 0.0001

>> A=X\M

A =

1.0e+005 *

0.0003
1.0097
-0.1659

>> T=(7:0.1:12)';
>> Y=[ones(size(T)) exp(-T) T.*exp(-T)]*A;
>> plot(T,Y,'-',n,M,'o'),grid on
图5 对IV~V类水的拟合以及程序

n=[7 8 9 10 11 12]';
>> M=[18.883 17.422 16.691 15.912 15.127 13.975]';
>> plot(n,M,'r*')
>> X=[ones(size(n)) n]

X =

1 7
1 8
1 9
1 10
1 11
1 12

>> A=X\M

A =

25.0761
-0.9201

>> T=(7:0.1:12)';
>> Y=[ones(size(T)) T]*A;
>> plot(T,Y,'-',n,M,'o'),grid on
图6 对劣V类水的拟合以及程序

n=[7 8 9 10 11 12]';M=[18.883 19.422 19.721 20.381 20.163 20.055]';
>> M=[18.883 19.422 19.721 20.381 20.163 20.055]'; plot(n,M,'r*')
>> X=[ones(size(n)) sin(n)]

X =

1.0000 0.6570
1.0000 0.9894
1.0000 0.4121
1.0000 -0.5440
1.0000 -1.0000
1.0000 -0.5366

>> A=X\M

A =

19.7687
-0.5770

>> T=(7:0.1:12)';
>> Y=[ones(size(T)) sin(T)]*A;
>> plot(T,Y,'-',n,M,'o'),grid on

附录2
表10 IV~V类水的实测值
月份
7
8
9
10
11
12
实测值
20.00
15.960
15.960
15.132
14.343
12.823

表11 2011年1月~6月IV~V类水质指数平滑各项参数

周期
指标
月份

0

17.7667
17.7667
17.7667
17.7667
0
0
0
0
0
1
7
18.883
18.325
18.046
19.738
-1.256
0.0155
21.010
-0.01
-0.0005
2
8
17.422
17.873
17.959
16.714
-1.364
-0.0203
15.330
0.63
0.0395
3
9
16.691
17.282
17.621
15.848
-1.221
-0.014
14.613
1.347
0.0844
4
10
15.912
16.597
17.073
15.648
-1.208
-0.0116
14.43
0.702
0.0464
5
11
15.127
15.826
16.481
14.276
-1.025
-0.00644
13.245
1.098
0.0766
6
12
13.975
14.919
15.699
12.867
-1.354
-0.00911
11.422
1.401
0.109
其他参数
AP=0.941 RMSE=0.989 置信区间=

表13 IV~V类水的实测值
月份
7
8
9
10
11
12
实测值
20
20
20
21.04
21.04
19.946

表12 2011年1月~6月劣V类水质指数平滑各项参数

周期
指标
月份

0

17.7667
17.7667
17.7667
17.7667
0
0
0
0
0
1
1
18.883
18.324
18.045
19.722
1.152
0.0132
20.887
-0.887
-0.0444
2
2
19.442
18.883
18.464
20.140
0.909
0.00778
21.057
-1.057
-0.0529
3
3
19.721
19.302
18.883
20.69
0.420
0
21.11
-1.11
-0.0555
4
4
20.381
19.842
19.363
21.034
0.690
0.00333
21.727
-0.687
-0.327
5
5
20.163
20.002
19.628
20.165
0.0885
-0.0883
20.165
0.875
0.416
6
6
20.055
20.028
19.855
21.221
-0.339
-0.0811
20.801
-0.855
-0.429
其他参数
AP=0.955 RMSE=0.922 置信区间=

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