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长江水质的评价和预测

何晓 李娜 陈浪

摘要：本文主要解决对长江水质的评价和预测问题。针对长江水质问题，我们首先用动态加权综合评价方法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。然后，我们采用平衡原理与机理模型对问题二进行求解：研究和分析出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是湖南岳阳城陵矶的污染物高锰酸盐指数的排污量最为严重，其次是江苏的南京林山、重庆朱沱。接着，我们运用时间序列预测法对长江未来水质污染的发展趋势做出预测分析。其次，我们根据第三问得出的对未来水质污染发展趋势的预测分析，我们计算出如果未来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，我们每年需要处理的污水量。最后，根据我们的模型求解结果我们提出了一些建议和意见。

关键字：长江水质、动态加权综合评价、平衡原理与机理模型、时间序列预测法

1、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

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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）。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，比如可以考虑取0.2 (单位：1/天)。附件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。

问题的提出：

（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

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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

序 号 项 目 分 类 标准值 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 Ⅳ类 Ⅴ类 劣Ⅴ类 溶1 解氧7.5 （或饱和率90%） 2 0.15 4 0.5 6 1.0 6---9 10 1.5 15 2.0 ∞ ∞ 6 5 3 2 0 (DO) ≥ 2 3 4 高锰酸盐指数(CODMn) 氨PH值（无量纲） 氮2、模型假设

1、假设评价水质的各指标间相互作用关系忽略不计； 2、假设长江的降解系数是均匀不变的；

3、假设在预测模型中，假设未来十年没有发生重大自然突变； 4、假设各干流站点之间的水流速是匀速；

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