20xx數(shù)學建模a題優(yōu)秀論文-城市表層土壤重金屬污染分析-資料下載頁
2024-11-06 04:13本頁面
【導讀】我們仔細閱讀了中國大學生數(shù)學建模競賽的競賽規(guī)則.上咨詢等）與隊外的任何人研究、討論與賽題有關(guān)的問題。考文獻中明確列出。我們鄭重承諾，嚴格遵守競賽規(guī)則，以保證競賽的公正、公平性。則的行為，我們將受到嚴肅處理。確定五個城區(qū)的金屬污染程度。據(jù)累計貢獻率得出三個主成分，由此確定工業(yè)區(qū)Hg、Cu，交通區(qū)As、Hg，生活區(qū)Cu為重金屬污染的主要原因。利用Geiger方法迭代校正，確定Cu污染源位置在245400??氣相和PH值以及重金屬元素的毒理性的相關(guān)信息。、5類區(qū)，不同的區(qū)域環(huán)境受人類活動影響的程度?，F(xiàn)對某城市城區(qū)土壤地質(zhì)環(huán)境進行調(diào)查。自然區(qū)取樣，將其作為該城區(qū)表層土壤中元素的背景值。主要重金屬元素在采樣點處的濃度，附件3列出了8種主要重金屬元素的背景值。質(zhì)環(huán)境的演變模式，從而有效地解決環(huán)境污染問題?？紤]重金屬在該城區(qū)的空間分布情況。法進行污染程度的分析。Geiger定位法，并且還運用Inglada方法進行初值的計算。
【正文】 金屬污染評價標準（標準對比法） 評價標準 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn 一類 ≤ 15 ≤ ≤ 90 ≤ 35 ≤ ≤ 40 ≤ 35 ≤ 100 二類 1525 90250 35100 4060 35350 100300 三類 2540 250300 100400 60200 350500 300500 超三類 ＞ 40 ＞ ＞ 300 ＞ 400 ＞ ＞ 200 ＞ 500 ＞ 500 問題四 分析優(yōu)缺點 模型三中，我們大膽引進地震源的位置確定，采用的 Geiger 定位法是目前比較準確先進的定位方法。 但是計算比較復雜。 收集信息 基于以上問題的分析，除了題目給出的四個變量：樣方橫坐標，樣方縱坐標，海拔和采樣點的濃度值，我們將條件理想化，建立了以上三個模型，為了更好的研究城市地質(zhì)環(huán)境的演變模式，還要豐富很多信息和相關(guān)專業(yè)知識。我們知道，更加全面客觀的評價某地區(qū)的土壤污染程度，還需要掌握該區(qū)域土壤特質(zhì)即土壤的物理結(jié)構(gòu)和化學結(jié)構(gòu)，包括土壤由固相、液相、氣相和 PH 值以及重 金屬元素的毒理性。 在模型二中我們采用主成分分析法對主要原因的分析，還應該收集該區(qū)域的地形地貌，每個區(qū)域的地理分布狀況，土壤特性以及氣候影響。當然也不能忽視每個區(qū)域日常活動狀況，其中包括動物植物微生物。 在確定污染源的位置時，除了模型三所考慮的因素以外，重金屬元素與化合物的相關(guān)性也應該納入模型的計算， 此外還應該考慮污染物 與 時間的關(guān)系，隨著時間的推移，污染源的位置將隨之變化，這樣，靜態(tài)模型就變?yōu)閯討B(tài)模型。 建立模型 我們會基于上述城市信息，采用城市的地質(zhì)環(huán)境的數(shù)據(jù)，運用時間序列分析中的自回歸方法建立 城市地質(zhì)綜合環(huán)境質(zhì)量演變差分趨勢預測模型。 當預測對象隨著時間呈現(xiàn)某種水平、上升或下降的趨勢，并且無明顯的季節(jié)波動，又能找到一條合適的曲線反映這種變化趨勢時，就可用時間 t 為自變量，時序數(shù)值 y 為因變量，建立趨勢模型： ??tfy? ； 正確識別并選擇趨勢模型是首要工作，基本方法有兩種：圖形識別法、差分計算 [7]。在這里我們使用 差分法 ， 所謂差分，是變量的微小變化 ， 根據(jù)歷史數(shù)據(jù)計算差分把數(shù)據(jù)修勻，將非平穩(wěn)時間序列轉(zhuǎn)換為平穩(wěn)序列，通過該平穩(wěn)序 列的表現(xiàn)，來發(fā)現(xiàn)該套用那個模型。 假設(shè)時間序列為 ? ?ntyt ,3,2,1 ??? 一階向后差分為： 139。 ??? ttt yyy 二階向后差分為： 39。139。39。39。 ??? ttt yyy 三階向后差分為： 39。39。139。39。39。39。39。 ??? ttt yyy 多階以此類推 再根據(jù)差分特性確定使用的模型 。 表（ 9） 18 表 9 差分特性對應的模型 差分特性 使用模型 一階差分相等或大致相等 一次線性模型 二階差分相等或大致相等 二次線性模型 三階差分相等或大致相等 三次線性模型 一 階差分比率相等或大致相等 指數(shù)曲線模型 一階差分的一階比率相等或大致相等 修正指數(shù)曲線模型 其中，多次線性模型一般形式為： nn tatataay ????? ??2210 ， y 預測目標變量， t 為時間， b 為待定系數(shù)。當 1?n時，為 線性模型 ； 2?n ，為二次拋物線模型 ； 3?n ， 為三次多項式趨勢模型 。 估計標準誤差 SE: ? ?pn yyniii??? ??12?? ， 其中， n 為時間序列的長度， p 為限制條件，即利用最小二乘法時的所列方程數(shù)，可以簡單理解為直線模型為 2，拋物線模型為 3，三次曲線為 4，最高次數(shù)加 1。 指數(shù)曲線預測模型 一般形式為： ? ?0? ?? aaey bt ， a 為時間序列的初期水平，必須大于 0。 b 為時間序列的平均發(fā)展速度，可以為正，負值。 修正指數(shù)曲線預測模型 后，得 btt aeky ??? ，其中 t 為時間， 10,0 ??? bk ，一階差分的環(huán)比為常數(shù) b ， byy yy tt ttt t ?????? ?? ?? 21 11 ?? ??， 待定系數(shù) kba, 的求法采用 “ 三段和值法 ” 進行。 六、 模型評價 與推廣 模型的優(yōu)點 在問題一中，我們采 用目前學術(shù)界最常用的單因子指數(shù)法可以判斷出環(huán)境中的主要污染因子，是綜合評價指數(shù)的基礎(chǔ)。為了更加全面合理地進行污染程度分析，我們采用尼梅羅綜合指數(shù)法進行綜合評價。它不僅考慮了各重金屬對土壤作用的平均水平，更重要的是突出了較高濃度污染物對土壤環(huán)境質(zhì)量的影響，因此，高濃度污染物對評價結(jié)果具有較大影響。 這樣突出了污染指數(shù)最大的污染物對環(huán)境質(zhì)量的影響和作用，而且此方法操作簡單，容易實現(xiàn)，給問題分析和結(jié)論提供了很好的依據(jù)。 模型二中我們利用主成分分析法 進行精確計算，得出主成分。 模型三中我們大膽引進地震源的位置確定， 采用的 Geiger 定位法是目前比較準確先進的定位方法。 模型四中我們發(fā)散思維，綜合考慮了不同側(cè)面，對問題有一個全面客觀的預測。 模型的缺點 單因子指數(shù)法于尼梅羅指數(shù)法只能反映污染的程度而難于反映污染的質(zhì)變特征 [8]。 模型二中的主成分分析法沿用了模型一中的結(jié)論，這樣對模型一的依賴性就增強了，這會對模型造成使用的局限。 19 參考文獻 [1] 于小俸 唐嶷 胡玉，壺瓶山自然保護區(qū)土壤重金屬含量的空間分布及污染評價，中國農(nóng)學通報， 26(11)： 358361,2020。 [2] 閆欣榮，修正的內(nèi)梅羅指數(shù)法及其在 城市地下飲用水源地水質(zhì)評價中的應用，地下水， 32(1):67,2020。 [3] 邵學新 吳 明 蔣科毅 ， 土壤重金屬污染來源及其解析研究進展 ， [4] 牟磊育 趙仲和 張偉，用 INGLADA 與 GEIGER 方法實現(xiàn)近震精定位， 中國地震，22(3)： 294302,2020。 [5] 林峰 李庶林 薛云亮 徐宏斌，基于不同初值的微震源定位方法，巖石力學與工程學報， 29(5)： 9961002,2020。 [6] 楊賢智，李景錕，廖延梅，環(huán)境管理學，北京：高等教育出版社， 1990。 [7] 姜啟源 謝金星 葉俊，數(shù)學模型，北京：高等教育出版社， 2020。 [8] 徐燕 李淑芹 郭書海 李鳳梅 劉婉婷 ，土壤重金屬污染評價方法的比較， 安徽農(nóng)業(yè)科學， 36(11)： 46154617,2020。
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