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基于MATLAB的小清河非感潮(濟(jì)南)段水質(zhì)數(shù)學(xué)模型與水污染控制規(guī)劃

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基于MATLAB的小清河非感潮(濟(jì)南)段水質(zhì)數(shù)學(xué)模型與水污染控制規(guī)劃【摘要】:河流水質(zhì)模型是一個(gè)用于描述水體中污染物隨時(shí)間和空間遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的數(shù)學(xué)方程(微分的、差分的、代數(shù)的等)。

【摘要】: 河流水質(zhì)模型是一個(gè)用于描述水體中污染物隨時(shí)間和空間遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的數(shù)學(xué)方程(微分的、差分的、代數(shù)的等)。水質(zhì)模型提供了一種預(yù)測(cè)自然過(guò)程和人類活動(dòng)對(duì)河流水庫(kù)系統(tǒng)中水的物理特性、化學(xué)特性和生物特性影響的手段,廣泛應(yīng)用于評(píng)價(jià)來(lái)自廢水處理的廢水負(fù)荷的影響,或者來(lái)自其它各種點(diǎn)源和非點(diǎn)源污染物負(fù)荷的影響。水質(zhì)模型可以與水質(zhì)監(jiān)測(cè)聯(lián)合使用,以便把采樣的數(shù)據(jù)內(nèi)插或外延到其它的時(shí)間和地點(diǎn)。水質(zhì)模型還可以當(dāng)作研究工具來(lái)開(kāi)拓對(duì)影響水質(zhì)的各種過(guò)程及其相互作用的認(rèn)識(shí)。 水質(zhì)模型可分為江河模型、河口模型、湖泊與水庫(kù)模型、海洋模型等。一般河流模型較能反應(yīng)實(shí)際,湖、海模型比較復(fù)雜。水質(zhì)的組分可分為有機(jī)的、無(wú)機(jī)的、放射性的、熱的和生物的幾種。已經(jīng)能夠模擬的水質(zhì)參數(shù)有:溫度、溶解固體總量或無(wú)機(jī)鹽總量、無(wú)機(jī)鹽懸移質(zhì)泥沙、溶解氧、生化營(yíng)養(yǎng)素(磷、氮、硅)、無(wú)機(jī)碳、生物體和食物鏈(葉綠素a和浮游生物等)、金屬(鉛、汞、鎘等)、有機(jī)合成化合物(聚氯聯(lián)苯)、放射性物質(zhì)(鐳、钚)以及除草劑和殺蟲(chóng)劑(DDT)。從水質(zhì)組份來(lái)說(shuō),主要模擬的水質(zhì)對(duì)象是有機(jī)污染物,綜合反應(yīng)耗氧有機(jī)物的BOD—DO水質(zhì)模型具有普遍的重要價(jià)值,也是比較成熟的模型。各種較為簡(jiǎn)單的一般可降解有機(jī)物、無(wú)機(jī)鹽、懸浮物等的單組分水質(zhì)模型也都達(dá)到了實(shí)用化的程度。 最早的河流水質(zhì)數(shù)學(xué)模型是1925年Streeter和Phelps研究美國(guó)Ohio河污染問(wèn)題時(shí)所建立的。典型的確定性模型有Streeter-Phelps模型、Thomas模型、O'Conner模型、Dobbins-Camp模型等。早在50年代,國(guó)外開(kāi)始把水質(zhì)模型應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際時(shí)就有一些研究者開(kāi)始探討河流水質(zhì)數(shù)學(xué)模型,以后隨著研究的進(jìn)一步深入及電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用,越來(lái)越多的隨機(jī)模型被提出并逐步被重視??偨Y(jié)起來(lái),目前的河流隨機(jī)水質(zhì)數(shù)學(xué)模型大致可分為離散隨機(jī)過(guò)程、隨機(jī)微分方程及實(shí)時(shí)估計(jì)與預(yù)報(bào)這三類。 國(guó)際上著名的河流如美國(guó)的特拉華河(Delaware)、威拉米特河(Willamette)、??怂购?Fox)、英國(guó)的泰晤士河(Times)和特倫特河(Trent)、加拿大的圣約翰河(Saint John)、德國(guó)的乃卡河(Neckar)、法國(guó)的圣諾曼底河(Seiene Normandy)等在其治理的過(guò)程中都研究和應(yīng)用了水質(zhì)的數(shù)學(xué)模型來(lái)摸擬、評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)污染的現(xiàn)狀及各種治理方案,并運(yùn)用優(yōu)化的方法尋求最好的治理方法,近年來(lái)水質(zhì)有大幅度的提高。我國(guó)利用河流水質(zhì)模型對(duì)蘇州河進(jìn)行綜合整治,另外大汶河水質(zhì)規(guī)劃、太湖流域河網(wǎng)水環(huán)境治理以及東江惠州段分布滯后模型的建立、浦東運(yùn)河水質(zhì)模型研究、湘江航運(yùn)大源渡樞紐工程彎曲河道水質(zhì)模擬等等不僅具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值而且都為管理和規(guī)劃提供了比較系統(tǒng)的信息,并在此基礎(chǔ)上作出了比較切合實(shí)際的決策。 小清河是山東省的一條主要河流。到了80年代,隨著流域內(nèi)工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展,其水體污染日益嚴(yán)重,魚(yú)蝦絕跡,水旱災(zāi)害頻繁,航運(yùn)功能萎縮,干流排洪行洪功能低下,水體功能日趨喪失。 本文對(duì)小清河非感潮濟(jì)南段污染現(xiàn)狀作了大量調(diào)查,并針對(duì)小清河的水文和水質(zhì)特點(diǎn)建立了BOD-DO—維水質(zhì)數(shù)學(xué)模型,采用Dobbins-Camp修正式,充分考慮了水體中各種耗氧及復(fù)氧因素,對(duì)多維參數(shù)同時(shí)估值,提高了水質(zhì)模型的可靠性;由于大 部分河段污染非常嚴(yán)重,在測(cè)定BOD的同時(shí)難以得到同步的溶解氧資料,在沒(méi)有詳 盡的DO監(jiān)測(cè)資料的情況下,本文中復(fù)氧系數(shù)kZ通過(guò)河流的物理?xiàng)l件確定。 小清河非感潮濟(jì)南段的數(shù)學(xué)模型可以簡(jiǎn)化為: !dL__ …干=一h 十R Ide IdO.-_。 …干=一k;L十kZ(八一m [e”“” 小清河濟(jì)南段水質(zhì)摸型參數(shù)估值結(jié)果列表 飛 二回回x=I 習(xí)川 且q可I 回J回ffsl匾l回l 回岡卜l見(jiàn)甩’回回回11 回岡卜7飛巨’干且11 問(wèn)11oIlll 本文在水質(zhì)模型的基礎(chǔ)上對(duì)小清河非感潮濟(jì)南段水質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)仿真,運(yùn)用時(shí) 下較為流行的MATLAB的矩陣運(yùn)算進(jìn)行仿真計(jì)算和并用MATLAB優(yōu)化工具箱進(jìn)行 線性規(guī)劃,以整體費(fèi)用最低且滿足水體水質(zhì)要求為目標(biāo)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,考慮了各 排污系統(tǒng)的污染負(fù)荷和削減量的協(xié)調(diào)分配,對(duì)小清河非感潮濟(jì)南段進(jìn)行了水污染控制 規(guī)劃。 規(guī)劃2010年建成城市污水處理廠四座:蓋家溝污水處理廠、興濟(jì)河污水處理廠、 灘頭污水處理廠、大金污水處理廠。 規(guī)劃結(jié)果顯示:建設(shè)城市污水處理廠對(duì)全市污水進(jìn)行處理可以有效控制小清河 濟(jì)南段的水質(zhì),但為達(dá)到目標(biāo)要求要付出相當(dāng)成本,建議在興建污水處理廠的同時(shí)適 當(dāng)考慮引入客水,恢復(fù)小清河的水體功能。 【關(guān)鍵詞】:MATLAB 數(shù)學(xué)模型 水污染控制
【學(xué)位授予單位】:山東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2002
【分類號(hào)】:X824
【目錄】:
  • 前言2-3
  • 中文摘要3-5
  • 英文摘要5-9
  • 第一節(jié) 小清河非感潮濟(jì)南段流域簡(jiǎn)介9-26
  • 一、 自然概況9-11
  • (一) 地理位置9
  • (二) 氣象條件9-10
  • (三) 地形地貌與地質(zhì)構(gòu)造10
  • (四) 水文及水系特征10-11
  • (五) 河道現(xiàn)狀11
  • 二、 小清河非感潮濟(jì)南段污水排放情況11-20
  • (一) 濟(jì)南市污水排放總量11-12
  • (二) 工業(yè)污水量分析12-15
  • (三) 濟(jì)南市污水排放管網(wǎng)系統(tǒng)15-16
  • (四) 污水處理系統(tǒng)16-17
  • (五) 污水量預(yù)測(cè)17-20
  • 三、 小清河非感潮濟(jì)南段水質(zhì)評(píng)價(jià)20-26
  • (一) 布點(diǎn)位置與采樣時(shí)間20-21
  • (二) 采樣方法和時(shí)間21
  • (三) 水質(zhì)評(píng)價(jià)方法與結(jié)論21-22
  • (四) 小清河非感潮濟(jì)南段歷年來(lái)各斷面BOD濃度22-26
  • 第二節(jié) 水質(zhì)模型發(fā)展簡(jiǎn)介26-34
  • 一、 水質(zhì)模型的分類26-27
  • 二、 河流水質(zhì)模型簡(jiǎn)介27-32
  • (一) 河流確定性模型原理27-28
  • 1、 零維河流水質(zhì)數(shù)學(xué)模型27-28
  • 2、 一維河流水質(zhì)數(shù)學(xué)模型28
  • (二) 經(jīng)典確定性水質(zhì)數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)介28-31
  • 1、 Streeter-Phelps模型28-30
  • 2、 Thomas模型30
  • 3、 O'Connor模型30-31
  • 4、 Dobbins-Camp修正式31
  • (三) 不確定數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)介31-32
  • 三、 河流水質(zhì)模型通用軟件簡(jiǎn)介32-33
  • 四、 國(guó)內(nèi)外水質(zhì)數(shù)學(xué)模型研究及應(yīng)用簡(jiǎn)介33-34
  • 第三節(jié) 小清河非感潮濟(jì)南段水質(zhì)數(shù)學(xué)模型的建立34-42
  • 一、 水質(zhì)模型建立框圖34
  • 二、 水質(zhì)模型的確定34-42
  • (一) 建立模型的假定34-36
  • (二) 建立模型36
  • (三) 模型參數(shù)估值36-41
  • (四) 模型校驗(yàn)41-42
  • 第四節(jié) 小清河非感潮濟(jì)南段水質(zhì)模擬與水污染控制規(guī)劃42-60
  • 一、 引言42
  • 二、 規(guī)劃目標(biāo)42
  • 三、 MATLAB簡(jiǎn)介42-44
  • 四、 流域基本資料44-45
  • 五、 流域BOD、DO響應(yīng)矩陣與水質(zhì)模擬45-52
  • 六、 區(qū)域規(guī)劃52-60
  • (一) 環(huán)境經(jīng)濟(jì)費(fèi)用模型52-53
  • (二) 排放口最優(yōu)化處理53-60
  • 第五節(jié) 小結(jié)60-61
  • 參考文獻(xiàn)61-63
  • 后記63


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新疆主要湖泊、水庫(kù)的水質(zhì)綜合特征評(píng)價(jià)模式及營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)分析    李新賢;黨新成;李紅;高建芳;

伊犁地區(qū)部分河流的水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)    江敏;張巖;閻新書(shū);安世杰;彭自然;李娟英;吳昊;

廢水最小化的過(guò)程集成方法研究    李英

烏魯木齊河水污染現(xiàn)狀與防治對(duì)策研究    丁玲

遺傳算法在給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用    杜銳

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烏魯木齊河水環(huán)境污染特征及成因分析    李曉娜

水環(huán)境容量及其水質(zhì)模型研究進(jìn)展    唐海濱;吳振斌;梁威;

基于GA-BP模型的景觀小水體富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)方法    張維硯;沈蓓雷;童琰;胡雪芹;徐春燕;由文輝;薄芳芳;

QUAL-2K模型及其主要參數(shù)確定    戴凌全;李華;陳小燕;

基于量子遺傳算法的水下圖像增強(qiáng)    饒星星;盛惠興;李佳佳;

QUAL2E模型在城市河流納污能力計(jì)算的應(yīng)用    劉帥;

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光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率最優(yōu)化研究    唐敏

基于GIS流域水質(zhì)水量聯(lián)合調(diào)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用    郭正鑫

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淮河干流魯臺(tái)子至鳳臺(tái)段水質(zhì)模擬與預(yù)測(cè)    張升

寧波市皎口—周公宅水庫(kù)流域水質(zhì)模擬與水環(huán)境管理研究    徐春峰

淮河干流突發(fā)性污染物遷移運(yùn)輸過(guò)程模擬研究    陳文江

我國(guó)主要淡水經(jīng)濟(jì)貝類的種質(zhì)資源研究連云港海州灣水環(huán)境分析    路吉坤

小清河污灌水質(zhì)有機(jī)化合物污染及對(duì)地下水影響的研究    田家怡,張洪凱,周桂芬,陳永娥,王志剛,李峰

自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在水質(zhì)預(yù)測(cè)建模中的應(yīng)用    李瑩,鄒經(jīng)湘,張宇羽,蔡楠,張新政

有害廢棄物幾種固化方法    董福來(lái)

城市污泥和污泥垃圾堆肥作為肥源對(duì)作物重金屬積累的影響    郭蘭,田若濤,王雁卿,張青喜,趙逍紅

運(yùn)用系統(tǒng)工程方法對(duì)蘇州河進(jìn)行綜合整治    馬蔚純,陳燕

沙穎河流域降雨徑流污染預(yù)報(bào)模型的研究    王平,雒文生

地理信息系統(tǒng)及其在水文水資源中的應(yīng)用    張建云;A.Dowley;M.Bruen;

小清河有機(jī)化合物污染及其對(duì)污灌區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的影響    田家怡,張洪凱,薄景美,王?;?,于榮云

大汶河水污染控制系統(tǒng)規(guī)劃研究    龐清江

黃河孟花段水質(zhì)模型的建立──多泥沙河流COD_(Mn)預(yù)測(cè)模型    李清浮,胡國(guó)華

南明河BOD—DO水質(zhì)數(shù)學(xué)模型的研究    劉光建;

河網(wǎng)水質(zhì)數(shù)學(xué)模型及其算法    胡曉林;

實(shí)驗(yàn)室模擬狀態(tài)下氨氮一維動(dòng)態(tài)水質(zhì)模型的研究    彭浩;馮秀娟;

ACF32處理西壩河水BOD_5的一維水質(zhì)數(shù)學(xué)模型研究    陳玉松;胡開(kāi)林;鄧柳;王麗風(fēng);黨艷;王浩;韓冰;

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中、小河流BOD—DO水質(zhì)數(shù)學(xué)模型    張逢甲;葉祖德;沈炳康;

遺傳梯度法在水質(zhì)數(shù)學(xué)模型參數(shù)估值的應(yīng)用    黃明海,齊鄂榮,吳劍

湖泊水質(zhì)數(shù)學(xué)模型的新探索    張逢甲;葉祖德;姚禎業(yè);江躍慈;

新疆河流的水質(zhì)數(shù)學(xué)模型及模擬治理規(guī)劃研究    楊繁遠(yuǎn);

南京市飲用水源地污染現(xiàn)狀及防治對(duì)策研究    袁潔;

福建省水庫(kù)水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化淺析與對(duì)策    陳守真;

長(zhǎng)江宜賓段總磷的遷移轉(zhuǎn)化特征分析    杜娟;潘婷;譚劍聰;陳軍;劉穎;

基于GIS的河流水環(huán)境污染模擬研究    李宏偉;柳佳佳;李成林;

突發(fā)性水污染事件監(jiān)測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)及應(yīng)急管理    劉曉茹;陸謹(jǐn);郝紅;萬(wàn)曉紅;袁浩;劉曉波;

污染質(zhì)在包氣帶和含水層中運(yùn)移規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究    "六五"國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目"38-1-4"課題組;尹寶瑞;王學(xué)儉;

工業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)水環(huán)境總量指標(biāo)分析研究——以武漢化工新城總體規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)為例    佘春嬌;陳偉亞;

江漢平原河網(wǎng)區(qū)河渠水環(huán)境容量研究——以湖北某市河網(wǎng)水環(huán)境容量計(jì)算為例    葉紫;陳偉亞;

三峽水庫(kù)建庫(kù)前后的管理水環(huán)境容量    黃真理;李錦秀;李崇明;

硝基苯環(huán)境歸趨模型建立與應(yīng)用    齊迪;彭虹;張萬(wàn)順;王艷;

撫仙湖生態(tài)保護(hù)科研項(xiàng)目穩(wěn)步推進(jìn)    記者 李昌友 通訊員 付云煥 成軍

紫金礦業(yè)污水入粵致漁業(yè)受損    張李源清 王玲

不確定性耦合水質(zhì)模型的研究與應(yīng)用    姜云超

河涌水質(zhì)非線性模型研究    宋華兵

魚(yú)類棲息遷徒習(xí)性及其監(jiān)測(cè)技術(shù)研究    李榮輝

三維水質(zhì)數(shù)學(xué)模型修正及其在浙東近海海域水質(zhì)模擬中的應(yīng)用    趙鑫

城市排水管道水質(zhì)數(shù)學(xué)模型及模擬    朱學(xué)兵

基于GIS技術(shù)的水環(huán)境污染模擬研究    李成林

基于GIS的區(qū)域水環(huán)境管理決策支持系統(tǒng)構(gòu)建理論及應(yīng)用    唐崇杰

基于MATLAB的小清河非感潮(濟(jì)南)段水質(zhì)數(shù)學(xué)模型與水污染控制規(guī)劃    馬向陽(yáng)

常州市新北區(qū)新港分區(qū)區(qū)域環(huán)境影響及保護(hù)對(duì)策研究    吳云波

基于分形理論的湍流擴(kuò)散模型研究與應(yīng)用    萬(wàn)杰

基于生態(tài)修復(fù)目標(biāo)的黃泛平原河道水流水質(zhì)數(shù)值模擬研究    張瑞青

重慶主城區(qū)兩江水環(huán)境容量研究    陳培帥

基于三維GIS的濱州市水污染擴(kuò)散仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    欒焱