城市地质环境的演变模式
基于表层土壤重金属污染分析的数学模型
基于表层土壤重金属污染分析的数学模型摘要：随着全球经济化的迅速发展，含重金属的污染物通过各种途径进入土壤，造成土壤严重污染，而且土壤重金属污染可能导致大气和地下水质量的进一步恶化。
针对城市表层土壤重金属污染问题的研究，分析出重金属污染物的空间分布特征，并结合其传播特征建立数学模型，运用matlab等软件进行求解。
通过模型可以对城市土壤地质环境异常查证，并根据查证得到的数据资料进行城市环境质量评价，测定各区域重金属含量等，具有较强的实际应用价值。
关键词：主成分分析内梅罗指数 muller指数 spss中图分类号：o242 文献标识码：a 文章编号：1007-3973（2013）007-132-021 引言近些年，人类活动对城市环境影响越来越严重。
对由人类活动影响造成的城市地质环境的演变模式进行研究，逐渐成为人们关注的焦点。
通过文献[1]提供的某城市城区土壤地质环境进行调查，根据测的的数据，假设样品采集在充分考虑污染源前提下，兼顾空间分布均匀性，同时考虑地形、气候因素影响；数据的处理计算时均采用四舍五入法保留小数点后两位，与原数据保持一致；污染源的重金属浓度不再增加；取样点的数据较好的反映了该地区的污染物浓度，对城市表层土壤重金属的污染进行分析研究。
2 8种主要重金属元素的空间分布根据测得数据，采用8种元素在五个地区各自的作用单独考虑，采用excel软件绘制标准曲线，对原始数据进行标准化处理，并带入标准曲线求得各采样点的重金属浓度，然后求出平均浓度，再用muller指数进行各项计算与分析。
除此外还采用了地积累指数法和内梅罗综合指数法进行全面的分析。
muller指数法是对各重金属元素因子的单独作用在各地区进行分析，目前国内外普遍采用单因子指数法和内梅罗综合指数法等进行土壤重金属污染评价，这两种方法都能对被研究区域的土壤重金属污染程度进行较为全面的评价，但不能从自然异常中分离人为异常，判断表生过程中重金属元素的人为污染情况，但地累积指数法弥补了其他评价方法的不足。
城市表层土壤重金属污染分析
一 、问题重述土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。
然而随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加以及人类随着经济和社会及科学的发展逐渐向原始生态环境的扩进，土壤重金属污染日益严重。
目前，全世界各类重金属的排放量居高不下，其中Ni 的排放量大约100万吨、Mn 的排放量约在1500万吨、Pb 大约500万吨、Cu 约340万吨、Hg 大约在1.5万吨。
另据我国农业部进行的全国污灌区调查显示，土壤重金属污染具有污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解的特点，并可经水、植物等介质最终影响人类的健康，总体上治理和恢复的难度较大。
随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日显突出。
对城市土壤地质环境异常的查证，以及如何应用查证获得的海量数据资料开展城市环境质量评价，研究人类活动影响下城市地质环境的演变模式，日益成为人们关注的焦点。
本文针对题目提出的几个问题，就以下四个方面展开讨论：（1） 应用点模式空间分析概念给出8种主要重金属元素在该城区的空间分布，这里不仅考虑每种重金属元素在该城区的空间分布，还考虑了不同区域中8中不同重金属元素的空间分布，从而结合不同的视角分析该城区内不同区域重金属的污染程度；（2） 重金属污染源主要来自随着大气沉降进入土壤的重金属、随污水进入土壤的重金属、随固体废弃物进入土壤的重金属和随农用物资进入土壤的重金属4个主要方面，本文结合主成分分析，给出该城区主要的污染源以及不同类型区域的污染源，进而结合实际讨论重金属污染的主要原因；（3） 针对现有数据的分布特征，包括该城区8种重金属空间分布和不同类型区域的重金属空间分布，建立数学规划模型，讨论了重金属扩散的中心位置和扩散方向，确定了污染源的位置；（4） 讨论了模型的优缺点，并分析了各类重金属污染对地质变化的前瞻性后果预测，具体给出了不同重金属对于环境污染的危害程度，提出了可能的解决方案，主要是针对预测结果的土壤重金属污染修复的可能性规划方案。
2019数学建模国赛a题答案
随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日益突出。
城市土壤地质环境异常的验证以及如何利用验证获得的海量数据进行城市环境质量评价，以及在人类活动的影响下研究城市地质环境的演变模式，已成为人们关注的焦点。
按功能划分，市区一般可分为生活区，工业区，山区，主干道区和公园绿地，分别记为类别区。
不同的区域环境在不同程度上受到人类活动的影响。
调查了一个城市的地质环境。
因此，被调查的城市区域被划分为间隔约km的网格区域。
根据每平方公里的采样点对表土（0〜10厘米深）进行采样和编号，并通过GPS记录采样点的位置。
使用专用仪器获得每个样品中各种化学元素的浓度数据。
另一方面，根据公里间隔，在远离人类和工业活动的自然区域中采集样本，将其作为市区表层土壤中元素的背景值。
附属物种中主要重金属元素的背景值。
现在，您需要通过数学建模来完成以下任务：市区中主要重金属元素的空间分布以及城市中不同地区的重金属污染分析。
分析您的模型的优缺点，应收集哪些信息以更好地研究城市地质环境的演变模式？有了这些信息，如何建立模型来解决问题？本文研究了市区警车配置与巡逻方案的问题，建立了求解警车巡逻方案的模型，并在满足D1的条件下给出了最佳方案。
在整个区域最小巡逻车的设计中，本文设计算法1：首先，将道路离散化为近似均匀分布的节点，两个相邻节点之间的距离约为1分钟巡逻距离。
根据警车的数量，整个区域分为m个统一区域。
从每个分区的中心点开始，找到最近的道路节点作为警车的初始位置。
通过Floyd算法计算每辆警车的行驶分钟数范围内的节点。
考虑到区域调整概率的大小和方向会影响调整结果，本文采用模拟退火算法构造迁移概率函数，并利用迁移方向函数确定分区的调整方向。
满足D1的最小车辆数是应在此区域配置的最小警车数。
局部最优解为13在选择巡逻显着性指标时，考虑了两个方面的指标：一是综合性，即所有警车通过的街道节点数与街道节点总数的比。
，由两者之比评估；第二个是均匀性，即，通过方差值来评估所有通过每个节点的警车的次数与平均通过次数的偏差程度。
城市地质环境
是研究人类经济活动与地质环境之间相互作用、相互影响的学科。
研究的主要内容
主要由自然地质作用引起的原生地质环境（ original geological environment），称第一 地质环境。 主要由人类活动造成的次生地质环境（ secondary geological environment），称第二地 质环境。
城市地质环境
一、一般概念
环境与地质环境
环境（ environment）
是指人类赖以生存的事物—大气，水，土地，岩石，矿产，森林，Байду номын сангаас脉，动植物等总称。
地质环境（Geological environment）
是指科学技术研究可及的大气圈，水圈，生物圈和岩石圈之总称，又称为自然环境。
一、一般概念
环境地质学的研究内容
THANK YOU
二、城市地质环境
玛纳斯第四系中活动逆断层
二、城市地质环境
虎丘斜塔（959-961） 7层8面，重6000t，残高47.7m， NE斜2.34m 2°49′到3°49′
比萨斜塔（1174-1283） 8层圆形，塔高56.705m 8层底48.552m处，塔东偏4.545m（5°21′） 8层顶56.705m处，东偏6.785m（6°49′）
随地质环境演变而变迁的城市（楼兰古国、北川）
二、城市地质环境 城市的兴衰与地质环境密切相关
随地质环境变化多次兴衰并重建的城市（唐山）
二、城市地质环境 城市的兴衰与地质环境密切相关
因丰富的地质资源而诞生的城市（克拉玛依、大庆、攀枝花）
新城选址要考虑区域地质稳定性，资源供给和地形地貌
二、城市地质环境
一、一般概念
新疆富蕴县可可托海 露天伟晶铍矿（绿柱石） 新疆哈密市三道岭 露天煤矿侏罗系背斜 新疆库车“布达拉宫”—雅丹地貌
城市表层土壤重金属污染分析-2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛全国一等奖A题
2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛城市表层土壤重金属污染分析摘要本文主要研究重金属对城市表层土壤污染的问题,我们根据题目所给定的一些数据和信息分析并建立了扩散传播模型、权重分配模型、对比模型和转换模型解决问题。
首先，我们利用Matlab 软件拟出该城区地势图（图1），根据所给数据绘出该地区的三维地势及采样点在其上的综合空间分布图。
之后将8种重金属的浓度等高线投影到该地区三维地形图曲面上，接着分别计算8种重金属在五个区域的平均值，立体图和平面图（图1附件）相结合便可得出8种重金属元素在该城区的空间分布。
其次，在确定该城区内不同区域重金属的污染程度时，我们运用两种方法进行解答。
先假设各重金属毒性及其它性质相同，运用公式ijij P C P ='求出各区域各金属相对于背景平均值的比值作为金属污染程度，再运用1ji ij j C C ==∑求出各区域重金属污染程度，并将各区进行比较。
之后，我们加上各重金属的毒性，对各重金属求出权数，再结合国标重金属污染等级和已知的各组数据来确定金属的污染程度。
由上述两种方法的对比，更准确地得出重金属对各区的影响程度。
即： 工业区>交通区>生活区>公园绿地区>山区 并根据第一个模型的数据来说明重金属污染的主要原因。
再次，对重金属污染物的传播特征进行了分析，判断出重金属污染物主要是通过大气、土壤和水流进行传播。
在分析之中，我们得出这三种状态的传播并不是孤立存在的，而是可以相互影响和叠加的，因此，我们分别建立三个传播模型，再对这三个传播模型进行了时间和空间上的拟合，得出重金属浓度最高的区域图，并结合各重金属的分布图（图6）来确定各污染源的位置。
最后，本题中只给出了重金属对土壤的污染，对于研究城市地质环境的演变模式，还需要搜集一些信息（图7）。
根据每种因素对地质环境的影响程度进行由定性到定量的转化。
建立同一地质时期地质环境中各因素的正影响和负影响的权重分配模型，再对这些权重进行验算和修正。
数学建模优秀优秀论文A题
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）：________________________________________________________ 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）：____________________________日期：—年—月—日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：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）：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）：基于系统综合评价的城市表层土壤重金属污染分析摘要本文针对城市表层土壤重金属污染问题，首先对各重金属元素进行分析，然后对各种重金属元素的基本数据进行统计分析及无量纲化处理，再对各金属元素进行相关性分析，最后针对各个问题建立模型并求解。
2011数学建模A题神经网络优秀论文,带代码
图 1 该城区的地形分布图
首先，我们根据样本点的位置和海拔绘制出该城区的地貌，见图 1。我们运 用 matlab 软件，根据各个网格区域中的重金属含量，用三角形线性插值的方法 得到各种重金属含量在空间上分布的等值线图。
1 图 2-1
2
1 图 2-2
2
图 2-1 给出了 As 在该区域的空间分布：图中可以观察到 As 有两个明显的高 值中心，我们标记为区域 1 和 2。这两个区域都处于工业区分布范围内，并以该 两个区域作为中心向外延伸， 浓度逐渐减少，同时我们注意到在山区的很多区域
Ni
(3211,5686) (24001,12366)
Pb
(1991,3329) (4508,5412)
Zn
(1699,2867) (3725,5487) (9583,4512) (13653,9655)
综合分析所得污染源所在位置，发现不同金属的污染源有同源现象，依据 同源性汇聚污染源，绘制了八种重金属的污染源汇总图。 问题四：神经网络模型的优点是具有较强的自组织、自学习能力、泛化能 力和充分利用了海拔高度的信息；缺点是训练要求样本点容量较大。可以通过搜 集前几年该城区八种重金属浓度的采样数据和近几年工厂分布多少位置的变化、 交通路段车流量的变化、 人口及生活区分布变化与植被分布多少位置的变化等数 据，进一步拓展神经网络模型，得到该城市地质环境的演变模式。
符号
意义
k i j
x ij
xi
表示不同功能区 表示金属的种类 表示不同的样本 表示样本 j 中金属 i 的浓度 表示金属 i 背景值的平均值 表示金属 i 背景值的标准差
表示 x i j 标准化后的值
i
Y ij
i
Ik
克里金插值法测土壤污染源
A题城市表层土壤重金属污染分析摘要本文研究的是某城区土壤重金属污染分析问题，建立了重金属污染物传播的模型，并依据污染物传播模型确定了污染源位置。
为了对研究区内各个重金属元素的污染程度，本文采用内梅罗单因子指数法对研究区土壤重金属污染进行评价，其中Hg、Cu、Zn是研究区最主要的污染元素，且Hg、Cu生态危害较大，主要分布在工业区；为了全面地反映土壤污染情况，本文采用内梅罗综合指数法对研究区重金属污染进行评价，其中工业区达到轻度污染程度，交通区达到了污染的警戒线；由于要充分考虑人为活动对重金属污染的影响，本文最后采用地累积指数法对重金属污染进行再度评价，并使用GS+9.0软件对地累积指数法的评价结果进行kriging插值得到污染分布图，这些图直观的表明部分区域尤其是工业区Hg、Cu、Cr达到中污染程度，Ni、Pb、Zn污染程度在中度以下。
为建立重金属污染传播模型，本文对研究区内各个重金属元素进行半方差分析，根据半方差分析结果选择合适的模型进行克里金插值。
由于克里金插值法对极值位置的预测并不准确，因此采取对采样点加入人为的扰动方法进行多次克里金插值，将统计结果较为稳定的极值点作为预测的污染源。
关键词：土壤重金属，内梅罗指数法，地累积指数法，kriging插值一、问题重述改革开放以来，随着经济的高速发展，环境污染问题也随之而来，其中水污染和大气污染是重中之重。
由于土壤污染具有滞后性、隐蔽性和长期性，土壤污染所带来的食物安全问题和生态安全问题往往不能引起人们足够的重视。
随着近代工农业的发展，重金属己成为当今世界倍受关注的一类公害。
随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤重金属污染日益严重，污染程度加剧，面积逐年扩大。
由于重金属污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解，并可经水、植物等介质最终影响人类健康。
因此，土壤重金属污染问题己经成为当今环境科学研究的重要内容。
现对某城市城区土壤地质进行调查。
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制约城市发展的地质环境条件主要有, 一是场地的稳定性考虑地震~ 火山及地震效应作用在城市
建设规划时选择稳定性条件好的场地; 二是地基稳定性评价研究建筑物地基岩土体的质量及空间分
布主要是地基的强度和变形问题; 三是地形地貌条件地貌受地质构造控制现代地貌是地球内外地质
营力长期作用的结果所以地基土层分布~ 外力地质作用< 现象> 的类型和强度都取决于地貌条件; 四是
自然资源情况水是城市生存~ 发展最基本和必要的保证[4] 如矿产资源~ 景观资源和水陆港口资源的开发利用诞生和繁荣了我国的钢城马鞍山\ 铜都铜陵市\ 煤城淮南和淮北市\ 石油城玉门和大庆市\ 风景旅
游城市黄山\ 港口城市天津\ 青岛和美国的新奥尔良市等O 城市地质研究包括城市选址\ 规划和建设所遇
到的工程地质环境问题9以及城市建设和发展过程中由于地质环境反馈作用而产生的问题当今时代9随着各国城市化进程的不断加快9城市化建设导致了越来越多的环境地质问题9例如由
于过量开采地下水引起地面沉降和建筑物开裂9深埋地下污染源因迁徙弥散引起地下水水质恶化而直
接威胁着城市水资源[ ]O 大规模基础工程建设导致大面积植被破坏而引起水文地质条件恶化9此外9废
物堆放\ 路基工程\ 基坑工程\ 地下洞室及结构工程等还涉及边坡与围岩稳定性问题以及对周围地质环
境的影响等[6-7]O
目前9我国城市化进程中引发的环境地质问题突出表现在地表水环境恶化问题\ 地下水污染与污染
源迁移问题\ 地下水开采引起地面变形与沉降及其治理问题[S]\ 地下结构工程施工安全性问题\ 高层建
筑基坑开挖问题\ 打入式桩和强夯问题\ 桩基与土体共同作用及深基坑抗震问题等几方面O 1. 地表水环境恶化问题
随着城市化不断发展9我国城市地表水环境问题日益突出9主要表现在, 一是城市水灾害问题9由于
防洪体系不健全9许多城市在遭受暴雨\ 台风袭击后常常造成巨大的经济损失和灾难; 二是水资源短缺
问题9我国水资源的特点是大气降水时间上分布不均匀9如降水量年际的差异和一年中各季节的变化
大9常常造成旱涝灾害9并且诱发其它的自然灾害或地质灾害O 水资源在地域上分布不均匀9且年际\ 年
内的变化大9蓄调能力弱9因此水资源更紧缺9我国干旱\ 半干旱和沿海地区的水资源短缺问题已成为制约城市发展的因素之一0 水环境污染~ 水质恶化使部分水资源失去了可利用价值更加剧了用水矛盾0
随着经济的发展沿海各大中城市都存在着水量不足的情况0 例如深圳市现有人口258. 53 万人按人
均0. 25m3/c 计算深圳年需水量6. 6 亿m3 但深圳目前供水能力仅为2. 3 亿m3 ; 且经济的高速发展
一方
面造成水资源严重不足另一方面也造成水资源的污染0据统计深圳各大水源均受到不同程度的污染个别水库的有关指标已超过国家规定的标准0。