基于变差系数法的水污染物总量分配模型

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最新湖水污染分析模型

最新湖水污染分析模型

摘要在两种情况下分析湖水中的污染物,分别建立模型即理论模型和实际模型。

理论模型是根据伊利湖和安大略湖各自的污染物流入流出的关系建立污染物量关于时间的差分方程:伊利湖的污染物总量n+1n a 0.62a =,安大略湖的污染物总量n n n b 6129.03230.627020.33600.87192.3077=-⨯+⨯+,n b 在n →∞时趋于一个定值192.3077,这个定值就是安大略湖系统的平衡值;当35n =时245.95n b =安大略湖的污染程度减少到目前水平的10%;当31n ≥≥是系统的污染物的量是一直增加的,当203n ≥≥系统的污染物量急剧减少,大约从40n ≥开始系统的污染物量几乎保持不变。

实际模型中首先根据湖水的实际更新情况重新确定湖水流入和流出占湖水总量的百分数,又由于湖水中污染物的浓度时刻变化,所以用时间微元的方法对实际污染物流出的比例进行修正。

分析铝厂排放的污染物时,铝厂排放的污染物是赤泥,根据赤泥的物化性质利用重力沉降原理求得赤泥颗粒从湖面沉降到湖底的时间t ,把一年分成多份t ,同时将铝厂每年向湖水中排放的污染物量25单位按t 分成多份,每一个单位时间铝厂排放到湖里的污染物量是0.3q ∆=单位,则安大略湖的湖水中将始终保持有0.3单位的赤泥,其余的赤泥都将在湖底沉积。

综合安大略湖中赤泥和伊利湖流入的污染物的情况预测了未来十年内的情况。

模型中重力沉降原理指出颗粒的直径影响沉降速度间接影响赤泥的排出量直径越小排出量越大,同时直径是最可能实现改进的因素。

在直径小于20um 时赤泥的排出量急剧增加。

为减少安大略湖的污染尽量把颗粒直径做小。

二、问题分析伊利湖的湖水每年有38%的更新,湖水的更新引起湖内污染物量的变化。

假设流入伊利湖的湖水是不含有污染物的,而流出伊利湖的湖水又将携带污染物,那么伊利湖是一个没有污染物注入只有污染物排除的系统,污染物的量逐渐减少,根据污染物排除的情况获得伊利湖污染物量随时间变化的关系。

基于变差系数法的水污染物总量分配模型

基于变差系数法的水污染物总量分配模型

基于变差系数法的水污染物总量分配模型刘杰;达列雄【摘要】在考虑排污权公平准则的基础上,将数学领域的变差系数概念引入环境领域,选取与水污染物排放量紧密相关的各项指标,并利用各项指标的变差系数来度量各个区域的社会、经济和环境等客观因素发展的不平衡,同时应用相关系数法确定各项指标权重,建立了一种新的基于变差系数加权和的水污染物总量优化分配模型,并将该模型应用于汉江水源地汉中市的水污染物COD总量分配中。

实验结果表明:该优化模型能够考虑各区域之间的差异,缩小各区域间总量分配的不均衡,是一种更具公平性和可行性的分配方法。

%Based on the principle of equity of emission rights ,this paper introduces the concept of coef-ficient of variation in mathematics into environmental science .This article chooses and quantizes some indexes that are closely tied to the emission of the water pollutant .At the same time,the coefficient of variation is used to measure the imbalance of development of society ,economy and environment in different areas .The correla-tion coefficient method is applied to determine the weight of each index and the new model basedon the sum of weighted coefficient of variation is established .This paper takes the total allocation of the water pollutant COD of Hanzhong , the birthplace of Han River , for an example .The experimental results showthat the optimization model can narrow the gap of imbalance in total allocation whit considering the difference of areas ,and it is a reasonable method of allocation with more fairness and feasibility .【期刊名称】《陕西理工学院学报(自然科学版)》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】5页(P74-78)【关键词】变差系数;相关系数;水污染物;总量分配;公平性【作者】刘杰;达列雄【作者单位】陕西理工学院数学与计算机科学学院,陕西汉中723000;陕西理工学院数学与计算机科学学院,陕西汉中723000【正文语种】中文【中图分类】X5220 引言在水环境污染日趋严重的现阶段,如何实现在充分合理利用水资源发展经济的同时还能保护水生态环境的平衡成为研究的热点问题。

水质污染处理数学模型

水质污染处理数学模型

水质污染处理数学模型水质污染处理数学模型摘要随着市场经济和现代工业的飞速发展,人类面临了直接危害人类生存的新问题――环境污染。

为了治理污染,提出治理污染的新方案,必须建立合理的数学模型来解决现实问题。

这是1个关于湖泊、河流水质污染处理的`数学模型,通过模型的建立与问题解决,能够较准确地分析并解决实际生活中的水质污染问题。

如何合理地解决湖泊、河流污染问题是1个非常切合实际的问题,本问题是目前1个热门的研究课题。

把此模型看成是1个单流入、单流出的系统,流入、流出的水流速度相同。

利用质量守恒定律可列出关于浓度变化的微分方程,通过求解此微分方程可得到模型所要求的某1时刻污染物的浓度。

本模型较好地解决了湖水污染处理问题,具有1定的经济效用和价值,能比较恰当地解决实际问题。

通过对问题的分析,得出湖水污染浓度的变化的结果。

在模型建设中采用了比较理想的求解方法,在实际中还是比较有指导意义的。

关键词微分方程;质量守恒定律;污染浓度AbstractAlong with the market economy and the present industry rapid development, the new question of the humanity facing - environmental pollution has directly harmed the human survival. In order to control the pollution and propose a new plan, we have to establish the reasonable model to solve the realistic problem.This is a mathematical model about processing water pollution of the lake and the rivers. Through the establishment of the mathematical model and the solution of the question, we can accurately analyze and solve the question of water pollution in practical life. This question is an extremely realistic question, how to reasonably solve the question of contamination about the lake and the rivers is a lively researched topic today. We regard as this model as the system with a sole entrance and a sole exportation. And the velocity of the inflow and the outflow are same. Using the law of conservation about the changing density we can list a differential equation, through solving this differential equation we can obtain a certain time pollutant density which the model requests . This model has solved the problem well, and it has certain economic utility and value. The model can quite appropriately solve the actual problem.Through the analysis of the question, we can obtain the result of changing concentration of the contaminant. We have used the quite ideal solution method in the construction of model, and the model has a certain guiding sense in practice.Key words Differential equation; Law of conservation of mass; Concentration of contaminant。

水污染经济损失数学模型

水污染经济损失数学模型

2011数学建模B卷摘要本文对日本核辐射水污染现状,建立了水污染计量模型来研究了水污染经济损失。

模型有两种:直接损失模型和间接损失模型。

直接模型是利用分解求和思路,在充分考虑了水污染对工业、农业、渔业、人体健康、生态景观的影响,同时也考虑了突发性水污染造成的经济损失的基础上,利用环境经济评价方法建立了水污染经济损失计量模型,并利用该模型对福岛县的水污染经济损失进行计算,并对计算结果进行分析。

间接模型是通过污染物在水中迁移模型,来计算污染范围,进而算出损失。

通过模型估计出福岛县核辐射损失,并提出对核辐射水污染的一些措施和建议。

关键词日本福岛县核辐射水污染工业、农业、渔业、人体健康、生态景观的影响分解求和思路污染物在水中迁移模型水污染经济损失直接损失间接损失一、问题重述北京时间2011年3月11日日本附件海域发生9.0级地震,截至当地时间17日18时,日本大地震及其引发的海啸已确认造成13802人死亡、14129人失踪。

而由地震造成的核泄漏事故已提至7级,日本福岛第一核电站因冷却袭击全部失灵而陷入“过热”危机后,救援人员不断使用海水来为其降温。

大量含有放射性污染物的海水随之流入海洋,高核辐射浓度的污染水出现了向北漂的现象,这意味着核污水将对北海道和北方四岛(俄罗斯名为“南千岛群岛”)构成威胁。

问题:1.建立水污染经济损失计算的数学模型;2.估计核污染所造成的经济损失;3.给环保部门提一些具体措施。

二、问题分析辐射水污染对于人类社会生活是有影响的,这是总所周知的事情,但是其危害性却是随着社会科技的发展而逐步为人类所认识的。

本次建模共用两种方法,一是直接估算:即从6方面对水污染对社会的影响进行论述并建立水污染经济损失计算的数学模型。

二是间接估算:运用污染物在水中迁移模型估算污染范围,再求出水污染经济损失。

①直接估算I.水污染对工业的影响工业生产离不开水资源,水资源在工业生产中充当原材料,冷却剂等角色。

工业是水污染的主要制造者之一,但大量含有放射性污染物的海水随之流入海洋导致工业也是水污染的主要受害者之一。

我国水污染负荷总量分配模型研究进展及分析

我国水污染负荷总量分配模型研究进展及分析

分配方法 , 建立合 理的模 型 , 引用 常规 的数学方 法 , 以 起 到水污染物削减量或允许 排放量 的优 化分 配 。
总量 分配 指在 控 制总 量 的基础 上 ,对 可利 用 的
收 稿 日期 :0 0 1- 5修 订 日期 :0 0 1— 9 21—1 1; 21—20 。
水环 境 保 护 是 一个 典 型 而 复 杂 的 多 目标 问题 ,
仅仅 依 靠 技术 手 段 只 能局 部 减 轻 已有 污 染 状 况 , 而 对水 污染 物进 行 总量控 制 则能 够从 宏 观上 控制 一定 时段 、 一定 区域 内排污 者 的污染 物 排放 量 , 以此 成 为 遏制 环境 恶化 、 实现 可持续 发展 的根本 保证 [2 目 1] -。 前, 总量 控制 作 为我 国环 境管 理 的基 本制 度 之一 E , 3 ] 对 治 理和 改善 水环 境质 量起 到 了关 键 的作 用 ,而总 量 控制 的起 点 与核 心便 是 总量分 配 。这 是 因为 总量
控 制 下 的允许 排 污 量 是 有 限度 的 , 的 分配 将 直 接 它
制系 统 内的允 许排 污 总量 等 比例地 分 配到 源 。各污
染 源 等 比例分 担排 放 责任 ,这 是一 种在 承认 排 污现 状 基础 上较 简单 易行 的分 配方法 。
21 费用 最小 分配方 法 .. 2
配 方 案 , 学 、 理地 分 配 允许 排 放 污 染 物量 , 实 科 合 是 施 水 污染 物 总量 控 制 的技 术关 键 |。 因此 , 必 要 9 ] 有
按 各个 污染 源对 总量 控 制 区域 内水质 影 响程 度
的大小 , 即污染 物 贡献率 大小 来 削减 污染 负荷 , 对水

水污染物总量综合权重系数分配方法研究

水污染物总量综合权重系数分配方法研究

作者简介 : 孙娟(9 1 , ,江苏苏州人 , 18 一)女 硕士生 , 主要从事水 污染物总量控制技术及政策研 究。E ma : nun ap。g n — is ja@ce . . lu rc
第4 期
孙 娟 等 : 污 染 物 总 量 综合 权 重 系数 分 配 方 法 研究 水
4 1
以满 足管 理需 求 。在 整 个分 配 技术 路 线 过程 中 , 元 单 综 合分 配 权 重 是影 响分 配 结 果 的关 键 环节 ,因此 将 其 设 计 为一 个 循 环 回路 ,不 断调 整 循 环 计算 直 至 结
果 满 足要 求 。
“ O ) 01 2x1 , 2 0 C D” 约 .3 0t 比 0 5年 减少 约 66 ” .%t 。然 而. 总量控 制 目标制定 更 多地体 现行政 意愿 目标 , 污染
( . 境保 护部 环境规 划 院 , 1环 北京 10 1 ;2 0 0 2 .北京 化工 大学 , 京 10 2 ; 北 0 0 9
3 .北 京 节能环保 中心 , 京 1 0 2 ) 北 0 0 9
摘 要 : 区域 污 染 物排 放 总量 分 配 是 水 污 染 总 量控 制 的重 要 内容 , 配 合 理 与 否 将 直接 影 响 总 量控 分
图 1 水 污 染 物 总 量综 合 权 重 系 数 分 配 技 术 路线
Fg 1 Te h ia rc s fdsrb t n fttl wae oltns b i. c nc lp o es o itiui o oa trp l a t y o u
cm r es ew i l ce ie t o pe ni e l ofc n h v gt f i s
第 3 卷 第4 1 期

中国水资源综合利用效率变化的结构因素和效率因素——基于Laspeyres指数分解模型的分析

中国水资源综合利用效率变化的结构因素和效率因素——基于Laspeyres指数分解模型的分析

中国水资源综合利用效率变化的结构因素和效率因素——基于Laspeyres指数分解模型的分析李鹏飞;张艳芳【摘要】This paper describes the characteristics of sequential variation of China's comprehensive utilization efficiency of water,and investigates the structure and efficiency effects resulting in the decline of water utilization efficiency of China's industry and agriculture by using the Laspeyres index decomposition model.The results show as follows:in general,structural adjustment and technological progress have played positive roles in improving water utilization efficiency; on average,the contribution of efficiency effect to the decline of water consumption intensity is more than that of structure effect ; by stages,structure effect and efficiency effect vary in the contribution to water consumption intensity greatly in different periods.Therefore,it puts forward the proposal for improving comprehensive utilization efficiency of water.%在描述1980-2011年中国水资源综合利用效率的时序变化特点的基础上,运用拉氏指数分解模型,考察了导致中国工农业总体水资源利用效率降低的结构因素和效率因素.分析结果显示:总体而言,1980-2011年期间,结构调整和技术进步在提高用工农业水资源利用效率方面都发挥了积极作用;平均而言,效率因素对水资源消耗强度降低的贡献更大;分阶段看,结构因素与效率因素对水资源消耗强度下降的贡献在不同时期存在较大差异.基于此,提出提高中国水资源综合利用效率的政策建议.【期刊名称】《技术经济》【年(卷),期】2013(032)006【总页数】7页(P85-91)【关键词】水资源;利用效率;结构因素;效率因素【作者】李鹏飞;张艳芳【作者单位】中国社会科学院工业经济研究所,北京100836;中国社会科学院工业经济研究所,北京100836【正文语种】中文【中图分类】F062.11 研究背景受制于特殊的自然地理条件,在经济快速发展和人口总量不断增加的背景下,中国在水资源利用方面面临越来越大的挑战。

2011-水污染物总量综合权重系数分配方法研究_孙娟

2011-水污染物总量综合权重系数分配方法研究_孙娟
假设指标层的各项指标的影响程度值为 Ci。 即通 过衡量该指标对分配结果的影响程度, 进行等级划 分,获取指标的标度。 影响程度等级划分可采用同类 型城市类比、与相关排放标准和区域平均值对比等方 法来判断指标项对分配结果的影响程度。
指标影响程度值采用 A.L.Sarry 的 1~9 比率标 度 法,即用 1、3、5、7、9 或 1、1/3、1/5、1/7、1/9 来表示某因 素相对于另一因素相对重要程度,对指标的重要性进 行 量 化 [7]。 5.3 求上层指标综合权重
15 北运河通州段
16 北运河大兴段 17 永定河大兴段 18 北运河城八区段
主要水体
潮河、白河 白河、天河、汤河 白河 怀柔水库、怀九河 官厅水库、妫水河 永定河 拒马河 潮白河 沙河水库、温榆河 大石河 蟒牛河、小清河 泃河、错河 金鸡河 小中河 北运河、凤港减河 运潮减河、潮白河 凤河 天堂河、大龙河 坝河、通惠河
假设当前层次上的指标项为 A1,A2,…An,根据各 指标项对削减任务分配结果的影响程度,采用专家咨 询、经验系数 等 方 法 ,确 定 其 权 重 初 始 值 ,分 别 为 a1、 a2,……an,∑aj=100%。 在实际应用中,可通过分配循环 回路改变权重 aj 值使分配结果满足要求。 5.2 确定指标层的影响程度值
如果 Wk ≤ Xk, 即某分配对象的现状排放量大于
分配的削减任务,则各行政区的削减任务即为所包含 的单元削减任务之和, 如得到各利益相关方认可,则 总量分配工作完成,否则继续调整指标权重或影响程 度值。
6 分配方法的应用
6.1 背景情况 将本分配方法应用于北京市。 北京市总面积约
16 800km2,共设 18 个区(县),境内有潮白河、永定河、 北运河、大清河、蓟运河五大水系,共有较大支流 100 余条,均发源于境外,自西向东流经北京[8]。 “十一五” 期间,全市 COD 净 削 减 任 务 为 17 000t,截 至 2008 年 年底,COD 排放量比 2005 年净削减了 12.9%[9]。 然而, 目 前 北 京 市 COD 和 氨 氮 排 放 量 仍 然 大 于 环 境 容 量 , 有必要进一步实施水污染物总量控制,促进水环境质 量不断改善。 6.2 分析计算
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2 0 1 4年 6月
陕西理 工学院学报 ( 自然科 学版 )
J o u ma l o f S h a a n x i U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y( N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n )
收 稿 日期 : 2 0 1 4 - 0 2 — 2 6
基金项 目: 陕西省教育厅科 学研 究计 划项 目( 2 0 1 3 J K 1 1 6 1 ) ; 陕西理工学院校级重点科 研项 目( S L G K Y 1 3 . 2 7 )
作者简介 : 刘杰( 1 9 8 2 一) , 女, 陕西省汉中市人 , 陕西理工学院讲师 , 硕士, 主要研究方 向为智能算法及应用。
[ 关

词] 变差 系数 ; 相 关 系数 ; 水 污染 物 ; 总量 分配 ; 公 平性 [ 文献标 识 码 ] A
[ 中图分 类号 ] X 5 2 2
0 引 言
在水 环境 污染 日趋严 重 的现 阶段 , 如何实 现在 充分 合理 利 用水 资 源发 展 经济 的 同时还 能 保 护水 生 态 环境 的平衡 成 为研 究 的热 点问题 。水 环境 污染 的根本 原 因是水 污染物 的排 放量 超 出了水环 境 的承载
等 比例分配法 以及层次分析法和 D e l p h i 法。等 比例分配缺乏科学性和公平性 , 层次分析法和 D e l p h i 法 在获取数据时比较繁琐 , 分配指标的权重受主观因素影响较大 J 。之后学者们又基于效率或最小控制
成本 等 因素提 出 了一些 多 目标 分 配方案 , 例如 曹瑞 玉 等 以最小 治 理成 本 为 目标建 立 了污 染 物 总量 分 配模 型 ; 王有乐 _ 3 运 用多 目标规 划方 法建立 了一种最 小 治理 费 用 、 最 大 收益 的多 目标规 划 的数 学 模 型 。
由于区域间在经济 、 环境 、 资源和管理等方面存在差异 , 因此在充分考虑区域差异的基础上建立一套兼 顾公 平 和高效 且易 于量 化 、 易 于被各 污染 源普 遍接 受 的分 配 方案是 实现 总量分 配 的关键 。 变差系数能够客观地度量 区域 间各种因素的不平衡 程度 J 。因此本文首先 选取与水污染物排放
能力 , 造成排入水体的污染物不能通过水体 自净功能来消解。治理和改善水环境现状的最有效方式是
实现污染物总量控制 , 即在污染源间合理分配水污染物排放总量 , 根据确定的总量 目标进行污染物削
减, 使 水 环境得 到逐 步改 善 。因此 , 制定公 平合 理 的水污 染物 总量分 配方 案是 实现 国家 总量控 制 的关键 因素 。国 内外 的研究 者 们也对 此做 了很 多深入 的研 究 , 提 出 了一些 分 配 办法 。早 期 国 内的学 者 提 出 了
法在实际分配应用中被广泛采用 , 本着数据易采集 、 典型性、 可量化的原则 , 本研究选取与 C O D ( C h e m i — c a l O x y g e n D e m a n d , 化学 需氧 量 ) 排 放 量密切 相 关并 且具 有代 表性 的 区域水 资源量 、 区域水 环境容 量 、 区
[ 摘
要] 在考虑排 污权公平准则的基础上 , 将数学领域的变差 系数概 念引入环境领域 , 选
取 与 水污 染物排放 量 紧 密相 关 的各项 指标 , 并利 用各 项 指标 的 变差 系数 来度 量 各 个 区域 的社
会、 经济和 环境等客 观 因素发 展 的不 平衡 , 同 时应 用相 关 系数 法确 定 各 项指 标权 重 , 建立 了一
量 紧密 相关 的各项 指标 , 并利 用变 差 系数 来 度 量 各个 区域 的社会 、 经 济 和环 境 等 客 观 因素 发 展 的差 异 性, 同 时应用相 关 系数法 确定各 项 指标权 重 , 建立 了一种 新 的基于 变差 系数加 权和 的水 污染物 总量 优化
分配模型, 为水污染物总量分配中实现公平与效率有机结合提供了一种新的思路和方法 。
种 新 的基 于变差 系数加 权和 的水 污染 物总量优 化 分 配模 型 , 并 将该 模 型 应 用 于汉 江水 源地 汉
中市的水污染物 C O D总量分配中。实验结果表明: 该优化模型能够考虑各 区域之 间的差异 ,
缩 小各 区域 间总量分 配的 不均衡 , 是一 种更 具公 平性和 可行 性 的分配 方法 。
J u n e . 2 0 1 4
Vo 1 . 3 0 No . 3
第3 0卷 第 3期
[ 文章编 号 ] 1 6 7 3— 2 9 4 4 ( 2 0 1 4 ) 0 3— 0 0 7 4— 0 5
基于 变差 系数法的水污染物总量分配模型
刘 杰 , 达 列雄
( 陕西理工学院 数学与计算机科学学院 , 陕西 汉 中 7 2 3 0 0 0 )
域人 口 、 区域 生产 总值 ( G D P ) 作 为控 制指标 分 配依 据 , 如表 1 所示 。
表 1 指 标矩 阵
1 . 2 相 关 系数 法 确定 权重
各区域的水污染物 C O D排放量不仅跟多种指标密切相关 , 而且对不同指标的依赖程度不 同, 即每
项 指 标 的权重 不 同 。指 标权 重 的确 定是 多 目标决 策 中 的一个 重 要 环 节 。据 调研 结 果 , 在 目前 环保 部 门 的水 污染 物总 量分 配 中 , 大 多采取 根 据经 验或 者依 据政 府政 策 导 向 , 主观人 为地 确定 各项 指标权 重 。这 种 方 式虽 然简 单易 行 , 但 是 往往 因 为缺乏 公平 性 而造 成管理 者 和排污 单位 之 间的矛 盾 。 相关 系数 ( C o r r e l a t i o n C o e f i f c i e n t ) 是 著名 统计 学家 卡尔 ・ 皮 尔逊 提 出并设计 的 用 以反 映两 个变量 之 间相关关系密切程度的无量纲统计指标 ] 。可以通过计算每项指标与 C O D排放量 的相关 系数来量化 C O D排 放 量与 每项 指标 的相 关程 度 , 由于 相关 系 数 是 一个 无 量 纲 的度 量 指标 , 为 了消 除不 同参 量 间不
第 3期
刘杰, 达列雄
基 于变差系数法的水污染物总量分配模型
1 基于变差 系数加权 和的水 污染物总量分配模 型
1 . 1 控 制指 标 的选取
根据 相关 文 献 [ 5 _ l 5 ] , 并结 合各பைடு நூலகம்区域 的社 会 、 经济 及环 境等 因 素和污 染物 排放 情况 , 可 以发现 水污染 物 的排 放量 与人 口 、 资源 、 经 济发展 水 平和 水环 境承 载 能力等 因素密切 相关 。为 了使 提 出的这种 分配 方
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