1、2005 高教社杯全国大学生数学建模竞赛承 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。我们参赛的题目是： 长江水质的评价和预测 我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）：
2、2105277 所属学校（请填写完整的全名）： 江苏大学 参赛队员 (打印并签名) ：1. 滕成龙 2. 周振华 3. 黄旭升 指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名)： 教练组 日期： 2005 年 9 月 19 日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：2005 高教社杯全国大学生数学建模竞赛编 号 专 用 页赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：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）：1长江水质的评价和预测摘要本文分别对长江水质建立了评价预测模型和污水治理模型，提出了合理化建议。针对问题一，应用标准指数评价法对单项水质进行参数评
3、价，在此基础上建立综合评价指数，给出了多项水质的综合评价检验，并利用统计数据合理地分析了各地区的水质污染状况。评价结果显示长江综合水质等级为三类，并通过建立退出标准系数，求得了主要污染因素。该模型既对水质进行了综合评价，又指出主要污染因素，全面合理，重点突出。针对问题二，利用质量守恒定律，对长江干流观测点水域进行物料衡算，并建立假想水段模型。根据自身污染物排放量找出主要污染物高锰酸盐指数和氨氮指数的污染源所在地区，结论是主要污染源为湖南、湖北、江西（排名有先后）三省地区，同时，江苏省的高锰酸盐污染也较为显著。针对问题三，通过建立废水排放量随年度变化的曲线拟合函数和各类水百分比与废水单位浓度的对
4、数拟合模型，进而对长江未来水质污染的发展趋势做出预测分析，可知非饮用水所占比率逐年增加，如果不加以控制，到 2014 年非饮用水所占比率将超过 57.9%，其中 IV 类水和 V 类水之和将达到 30.8%，长江流域面临生存危机。针对问题四，根据预测模型，通过一维搜索算法，求得长江干流在未来 10 年内，每年都满足“IV 类和 V 类水的比例控制在 20%以内，且没有劣 V 类水”的要求下的年污水处理量如下表：表 1-1 各年份的年处理废水量（单位：亿吨）年份 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014处理量 122 145 169 19
5、6 224 253 284 317 352 388针对问题五，应用扩展费用-效益分析法论述了长江污染的利益驱动因素，以及将造成的社会和生态不良后果，建立改进的治污费用最小化优化模型。为解决长江水质污染问题，提出充分利用现有设备重点治污、循环利用和动态监测等合理化建议。在问题中运用相似度判断法、反推法对模型进行了检验，证明以上模型和计算结果的合理性、准确性和可行性。2一 问题重述长江是我国第一、世界第三大河流，长江水质的污染程度日趋严重。相关政府部门和专家们高度重视，由全国政协与中国发展研究院联合组成“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
6、一幅长江严重污染的真实画面。为了对长江水质进行科学合理的评价预测，题目附件给出了长江沿线 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）和“19952004 年长江流域水质报告”的主要统计数据。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
7、氨氮的降解系数通常介于 0.10.5 之间，可以考虑取 0.2 (单位：1/天) 。根据国标(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，可将地表水分为六类，其中、类为可饮用水，IV、V 类和劣 V 类水为非饮用水。我们要对下列问题进行研究分析：（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，对长江未来水质污染的发展趋势做出预测分析，研究未来 10 年的情况。（4）根据上述的预测分
8、析，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,每年需要处理的污水量。 （5）对解决长江水质污染问题提出切实可行的建议和意见。二 问题假设1长江水质平稳变化，检测数据真实可靠；2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；3认为污水集中在观测点集中排放，不考虑沿途排污问题；4影响地表水质量的主要项目个数取 4，分别为溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(CODMn) 、氨氮（NH3-N）和 PH 值（无量纲） ；5溶解氧(DO)为 7.5mg/L 时，认为其饱和率为 90%；6主要污染物高锰酸盐指数和氨氮的降
9、解系数取 0.2(单位：1/ 天)；7污染物降解后不会造成二次污染；三 符号说明3溶解氧在第 个观测点的标准指数；jDOS, j饱和溶解氧的浓度，单位：mg/L；f溶解氧的评价标准，单位：mg/L；s溶解氧在第 个观测点的浓度，单位：mg/L；j j 在第 个观测点的标准指数；jpHS, p评价标准中规定的 值下限；sd pH评价标准中规定的 值上限；su单项水质参数 在第 点的标准指数；jiS, ij 污染物在第 个观测点的浓度，单位：mg/L ；jiC,i 污染物的水质评价标准，单位：mg/L；js, 点的综合评价指数；jSj影响地表水质量的主要项目个数， =4；mm近一年多 污染物在第
10、个观测点的自身排放总质量，单位：jiA, ij mg近一年多第 个观测点的水流量，单位： ；jQj s/3近一年多第 个观测点的与源点（攀枝花）的距离，单位：jD k近一年多第 个观测点的水流速，单位： ；jUj sm/第 年长江总流量，单位： ；)(nQn3810第 年沿江经济体排放污水总质量，单位：亿吨；W第 年国内生产总值（GDP） ，单位：亿元；)(G第 年长江沿岸 GDP 占当年全国 GDP 的百分数；nXn第 年每亿吨污水所带来经济收益，单位：亿元；)(D第 年每亿吨污水处理到第 级合格水所需要的费用，单位：亿元；,1Bi i4第 年地下合格水的价格，单位：元/ 吨；)(2nBn第
11、 年国家税收收入占全年 GDP 的比率；T第 i 个评价因子对水污染的权重；iW四 模型建立与求解41 问题一的模型建立和求解要对长江水质作出定量的综合评价，先要选取合适的评价因子，建立合理的评价标准。根据本题的特点，选择国标(GB3838-2002) 给出的地表水环境质量标准中 4个主要项目溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(CODMn) 、氨氮（NH3-N）和 PH 值（无量纲）作为水质评价因子，构建各个评价因子的标准指数和综合评价指数，分别进行总体评价和地区评价。411 评价模型的建立因为 4 个水质评价因子物理化学性质各有区别，水质等级评价的标准限值也有很大差别，其检测数据的绝对值之间不具有
12、可比性，所以需要在检测值与标准限值之间相对联系，建立统一的，具有相互可比性的标准指数。由文献1可以得到：高锰酸盐指数(CODMn)和氨氮（NH3-N）的标准指数为：jsijiCS,溶解氧的标准指数为：sfjjDO, )(sjDOsjjS910,)(sjLmgf /3.85.7的标准指数为：pHsdjjpS0.7, )0.7(jpH.,sujjpH ).(j5参照地表水环境质量标准(GB3838-2002) 中的标准限值，对近两年来各检测点检测值取算术平均作为长江对各评价因子的总体检测值，分别求取各因子的标准指数。标准指数越大，说明检测值与假定水级的标准限值相差越大，水质越坏。若某个单项水质因子
13、的标准指数大于 1，则表明该水质参数超过了假定水质等级标准限值，不满足该类等级。由各指数的计算公式可以看出，单项水质参数评价能清楚地指示出单个污染因子对水质变化的影响程度，判断主要污染因子的污染时段和水域范围，有助于直接了解水质状况与评价标准之间的关系。各评价因子对水质的影响是不均衡的，这种差别可以在某个评价因子引发水质重要污染事故发生的频率上得到体现，根据频率的不同赋予各评价因子以相应的水质影响权数，对于水质的综合评价具有重要意义。单项水质评价标准指数的增加和评价因子权重的增加都将对水质综合评价带来不利影响，综上分析，给出水质综合评价指数：mijijSW1,mii1近两年多检测结果显示长江发
14、生重度污染 73 次，因溶解氧(DO)造成 17 次，高锰酸盐指数(CODMn)造成 12 次，氨氮（NH3-N）造成 43 次， 造成 1 次，所以可得：pH= ， = ， ，NH58.0CO16.023.0DO03.pHW用 确定水的等级，根据 的值与 1 的接近程度确定水质的检测结果与某一等级水jiS, jS的接近程度， 和 共同作为长江水质综合评价的量化指数，对长江水质做出定量jji,的综合评价。单项水质参数评价，能清楚地指示出单个污染因子对水质变化的影响程度，判断主要污染因子的污染时段和水域范围，有助于直接了解水质状况与评价标准之间的关系。二者互相协调，能对水质做出全面合理的评价。4
15、12 评价模型的求解求解原则：先假定水质符某一类水相应标准，进行单项水质参数评价，当各评价因子标准指数均小于 1 时，认为假设成立，否则向下退一个等级（到 V 类结束） ，直到所有指数均小于 1 为止。如果 V 类水标准都不符合，就认为是劣 V 类水。最后求取水质综合评价指数 ，结合单项水质评价指数综合评价水质等级。jS由此编制程序，求解可得下表推证过程：表 4-1假设 PH 值标准指数 溶解氧标准指数 高锰酸盐标准指数 氨氮标准指数I 0.3748 1.8029 1 1.4897 1 4.1534 16类 =3.0732，综合指数不符合 I 类水标准jS0.3748 0.7969 0.744
16、8 1.2460 1II类=1.0364，综合指数也不符合 II 类水标准j0.3748 0.5297 0.4966 0.6230III类=0.5739，各标准指数小于 1，故综合指数符合 III 类水标准，jS为判断主要污染因素，引入“退出标准指数”概念：退出标准指数：推证过程中，最大标准指数刚达到小于 1 的目标时，全部标准指数的值。由此值可以清楚判断主要污染因素，标准指数最接近 1 的即为最主要污染因素。由上表可知，长江近两年的综合水质情况符合 III 类地表水标准，且最主要的污染指数为氨氮指数（因为其为最接近 1 的退出标准指数） 。当假定水质为 II 类时，求得相应的 值为 1.03
17、64，接近 1，故可认为长江综合水jS质虽然为 III 类，尚偏向 II 类水。但是如果任由污染进行下去将会使长江的全流域综合水质完全进入 III 类，甚至预测等级变为不可饮用水，这是十分危险的。因为长江流域极广，全流域综合值如此，局部地区的污染状况将更惊人。长江治理，刻不容缓。下面分析各地区水质的污染状况，仍然采用标准指数判别法，求解判断过程参照整个长江流域的综合评价过程。通过 MATLAB 编程并求解可得：表 4-2 各地区水质污染等级及退出标准指数表（平均值）退出标准指数 PH 值标准指数 溶解氧标 准指数 高锰酸盐标准指数 氨氮标准 指数 年水质等级四川攀枝花龙洞 0.3000 0.6
18、571 0.0500 0.2000 II重庆朱沱 0.3150 0.0329 0.7000 0.6800 II湖北宜昌南津关 0.0350 0.1570 0.9667 0.5500 III湖南岳阳城陵矶 0.2900 0.7986 0.7250 0.6800 II江西九江河西水厂 0.1700 0.9186 0.4250 0.2600 II安徽安庆皖河口 0.2600 0.7686 0.8000 0.4400 II江苏南京林山 0.3900 0.6143 0.7750 0.2200 II四川乐山岷江大桥 0.3300 0.7750 0.5800 0.3533 IV四川宜宾凉姜沟 0.5050
19、0.3014 0.6000 0.5000 II四川泸州沱江二桥 0.3150 0.8088 0.3600 0.7067 IV湖北丹江口胡家岭 0.8150 0.8000 0.4500 0.2000 II湖南长沙新港 0.2100 0.5650 0.7167 0.9900 III湖南岳阳岳阳楼 0.3650 0.8886 0.3500 0.4200 II湖北武汉宗关 0.5000 0.8157 0.6000 0.3400 II江西南昌滁槎 0.3600 0.9460 0.1833 0.9200 III江西九江蛤蟆石 0.1400 0.6271 0.6750 0.3000 II7江苏扬州三江营 0
20、.1450 0.6143 0.4000 0.3000 II各地区年综合水质等级可以很好反映总体情况，但是另一方面也会掩盖某些特定月份的水质恶化情况，比如攀枝花的年综合水质等级为 II，但是波动明显（见下图） 。这一般与排污企业的季节性工作有关，单纯求其全年平均值会忽略某些地点的季节性排污。譬如造纸厂，其原材料的供给是局限在某几个月的，因而可能会造成某些地点只有在一年中的某几个月份才会造成较大污染，如果年年如此，那么那个地点也应该算作污染源，全年平均就会忽略掉这一因素。为避免这一情况，需对全部数据进行审阅。经审阅结果发现，并不存在季节性排污的地点，因次本文的处理方法是合理的。图 4-1 攀枝花月
21、水质等级变化条形图42 问题二的模型建立与求解一个地区的水质污染主要来自本地区的排污和上游的污水，在判断污染源的时候，必须排除上游未被降解污水的影响，所以判断以高锰酸盐指数和氨氮为主要污染物的主要污染源的依据是当前观测点的自身排污总量 的值。jiA,421 模型建立选择上游第二个观测点为 计算的起始基点，依次建立假设水段，水段中污水持jiA,8续时间为上一观测点到计算观测点经过的时间 ，t1)(2jjUDt各水段总净化系数为： （ 为 将单位变换到天的四舍五入值） 。td).01(t通过计算观测点前的污染物总量经过了前段距离的净化。由于支流的引入，流量越往下游是呈递增关系的，考虑地域广阔的因素
22、，可以认为其符合均匀分布，因而流入的计算流量可由上游和下游的流量取均值得到，由本观测点数据可得到观测污染总量。二者之差即为本地区自身污染量（即污染源量） 。如下图所示：图 4-2对长江干流各检测点近一年多的检测数据分类处理，进行水段物料衡算。由分析可知第 个观测点总检测污染量为 ，净化后的上游污染量为j jijitQC,310，自身净排污量=总检测污染量-净化后的上游污染量，所以可rdavjitQC)2.01(10,3得物料衡算的假想水段模型为： rdavjijijiji ttA)2.01(101,3,3, 对每月求得该观测点的自身污染总量之后，再求其全年的平均值。通过 MATLAB 编程并求
23、解可得：表 4-3 污染源净排污总量（单位：吨）重庆朱沱 湖北宜昌南 津关 湖南岳阳城 陵矶 江西九江河西 水厂 安徽安庆皖 河口 江苏南京林山CODMn 7998 19240 19860 14724 1992 11141NH3-N 879.7 1688.3 1823.5 1264.5 155.9 28.29由此表可以看出湖南岳阳城陵矶、江西九江河西水厂、湖北宜昌南津关（排名有先后）是主要的污染源观测点。由此可以得知，这两种污染物的污染源主要是在湖南、湖北、江西三省地区。但是江苏省的 CODMn 污染也较为显著。对“非饮用水百分比矩阵”与“VI,V 类、劣 V 类和矩阵 ”进行相似性检验，即求
24、得每对元素的方差，方差值越小，相似度越高。由此可推证问题三模型是一个精确模型，误差很小。 。43 问题三的模型建立与求解为通过近十年的废水排放情况来预测未来十年的水质情况，应考虑到各量间的关系。通过观察附表 4 所给各项数据可发现，除了少数奇点的影响外，各类数据都呈规律性变化，故可采用曲线拟合模型。虽然奇点的影响会明显降低拟合精度，但是采用Matlab 内置的曲线拟合工具箱 cftool 可以较好地剔除无关项，或进行散点平滑处理，可以有效的减小误差。曲线拟合有很多种类型，对于一般情况常采用多项式拟合，通过对比其各项误差系数判断优劣。而一些有上限值的特殊量则需要采用参数拟合，譬如百分比就可采用对
25、数拟合模型。通常判断拟合结果是否可信的原则是：保证均方差尽量小的情况下使得各项回归系数尽量接近 1，误差平方和系数尽量接近 0。为了能够建立好的预测模型，需做如下几点说明：1由于预测是以全年平均值为基准的，故在对未来十年状况预测时采用水文年的数据。2定义单位流量的污水排放总量（即污水单位浓度） （单位：吨）pM)(nQWp3. 由于 1998 年是百年难遇的特大汛期，导致其水流量急剧增长，因此，该年的数据是一个奇异点。明显影响到拟合过程，故在拟合分析中予以剔除。4除 1998 年以外，可认为年总流量近似符合均匀分布（可用 Matlab 概率统计工具箱函数检验） ，故采用除 1998 年流量以外
26、的流量算术平均值作为预测年总流量。为了清楚地反映模型，故先建立模型的建立步骤：1. 利用最近十年的废水排放总量向量，曲线拟合预测未来十年的废水排放总量。2. 求得平均的年总流量，进而求出未来十年的废水浓度。3. 利用过去十年的废水浓度向量，曲线拟合各类水的百分比。104由已经预测的未来十年浓度代入第三步的拟合式，以预测未来十年的各类水百分比。模型的建立：步骤一：由于曲线多项式拟合包含线性和不同次数的非线性拟合，故需要对不同次数的曲线拟合进行比较，通过误差分析选择更优者。线性拟合结果： 14986.2)(xf对于拟合结果进行误差分析可知：回归系数: 0.9407拟合度回归系数: 0.9332均方
27、差: 10.37拟合图像如下：图 4-3二次非线性拟合结果： 4.167.3852.0)(xxf对于拟合结果进行误差分析可知：回归系数: 0.966拟合度回归系数: 0.9563均方差: 8.3911通过对两种拟合结果的误差分析可知，二次非线性拟合明显优于线性拟合。拟合图像如下：图 4-4步骤二：由步骤一可得：表 4-4 未来十年的废水排放总量（单位：亿吨）年份 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014排放量 308.9 331.78 356.34 382.56 410.46 440.03 471.26 504.17 538.75 57
28、5对近十年年流量剔除 1998 年后的矩阵求算术平均，可得到流量预测值（即均值）为 9534.9由此可求得：表 4-5 未来十年废水浓度值（单位：吨/立方米）年份 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014浓度 0.032396 0.034796 0.037372 0.040122 0.043048 0.046149 0.049425 0.052877 0.056503 0.060305由于各类水的比率分布具有较大的随机性，为了获得稳定性数据，将水类指标划分为可饮用水和非饮用水两类分析。为下文参照考虑和进行数据比较，再将非饮用水分为“IV
29、,V”类水和“劣 V”类水两类进行拟合分析。12步骤三：预测非饮用水的百分比，用废水单位浓度向量与非饮用水百分比向量进行拟合分析：如果进行线性拟合，非饮用水的线性拟合结果为： 由此可得：表 4-6 线性拟合数据（不可取）预测值 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014非饮用水百分比 35.6 39.4 43.5 47.9 52.6 57.5 62.7 68.2 74.0 80.1可饮用水百分比 64.4 60.6 56.5 52.1 47.4 42.5 37.3 31.8 26.0 19.9由此表可以看出非饮用水的增长速率非常快，如果继
30、续预测甚至会出现负值，显然不符合事实。因为本质上非饮用水百分比不可能无限制增长，所以线性拟合模型是不可取的。考虑到百分比在增长到一定值之后会趋于一个极限值，因此对数据进行对数关系拟合。对数拟合模型为： bxaf)ln()(非饮用水的对数拟合结果为： 2.165)ln(.38xf对拟合结果进行误差分析可得：回归系数: 0.7505均方差: 3.888由此可知，拟合结果是可接受的。拟合曲线如下图所示：13图 4-5同理，V,I 类水的对数拟合结果为： 52.76)ln(2.1)(xxf劣 V 类水的对数拟合结果为： 893步骤四：由此拟合结果可得，问题三的模型结果为：表 4-7 未来十年污染趋势表
31、（水文年，全流域）预测值 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014不可饮用水百分比 34.1 36.9 39.5 42.3 45.0 47.7 50.3 52.9 55.4 57.9可饮用水百分比 65.8 63.1 60.4 57.7 55.0 52.3 49.7 47.1 44.6 42.1IV,V 类水百分比 20.7 21.9 23.0 24.2 25.3 26.5 27.6 28.7 29.8 30.8劣 V 类水百分比 13.4 15.0 16.5 18.1 19.7 21.2 22.7 24.2 25.6 27.1很显然，
32、对数拟合的结果是比较符合事实状况的。44 问题四的模型建立与求解14首先采用与问题三相同的分析方法可得干流的水文年污染趋势预测。（同理，需要剔除 1998 年项）由此可得：IV,V 类水百分比对数拟合结果： 3.15)ln(76.3)(xxf劣 V 类水百分比对数拟合结果： 41进而由程序可以得到：表 4-8 未处理时的预测百分比值预测值（干流） 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014IV,V 类水百分比 26.4 28.6 30.9 33.2 35.4 37.6 39.8 41.9 44.0 46.1劣 V 类水百分比 8.2 9.
33、4 10.6 11.7 12.9 14.0 15.2 16.3 17.4 18.4未处理污水前显然不符合标准，因而需要通过搜索算法确定各年的处理污水量。由此编制一维搜索程序，可得问题四的模型结果为：表 4-9 各年份的年处理废水量（单位：亿吨）年份 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014废水量 308.9 331.78 356.34 382.56 410.46 440.03 471.26 504.17 538.75 575处理量 122 145 169 196 224 253 284 317 352 388（百分比的值为负数即表示实际
34、百分比为零）根据模型四的求解结果，可求得：表 4-10 治理后各类水预测百分比：处理后 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014IV,V 类水百分比 10.4 10.4 10.4 10.5 10.5 10.4 10.5 10.5 10.4 10.4劣 V 类水百分比 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0由上表可见经过模型给定水量的治理之后，水质已经完全符合“类和类水的比例控制在 20%以内，且没有劣类水”标准，故认为本模型是准确、可行的。45 问题五的模型建立与求解长江水污染与经济效应、社会效应和生态效用联系密切，为了全面科学评价长江
35、水污染的原因及影响，建立长江水污染扩展费用-效益分析（扩展 BCA）的评价模型，15利用治污费用最小化原则建立长江水污染治理的优化模型。451 可货币化费用-效益分析设沿江经济体第 年排放污水 ，当年每亿吨污水所带来经济收益 ，沿江n)(nW)(nD经济体第 年 GDP 占当年全国 GDP（设为 ）百比分 ，当年税收收入占 GDP)(G)(nX的比率为 ，用当年沿江经济体的 GDP 的税收收入表征对政府的排污收益可得：)(T=)(nWDXG)(n每亿吨污水处理到第 级合格水所需要的费用 ，污水直排必将抽取地下水补i )(,1nBi充使用，地下合格水的价格 ，则排放 污水对政府引起的费用：)(2
36、B吨元 /W= ，)(nB)(2,1ni总收益函数：=)(R)(TWD)()(2,1ni)(XG)()(2,1nWBni每亿吨污水的单位收益： )()()( 2,1Bnni上式中， 和 在污水排放逐年增加、地下水逐年枯竭的情况下将迅速增加，,1Bi2而 ，在 相对稳定增长和 相对稳定的情况下将随着)(nWTXGDn)(nG)(nX的迅速增加而降低，从而导致单位收益下降，在不加控制的情况下甚至可能出现)(负增长。参考文献3，代入 2004 年的相关数据：=54%， = ， ，)(nX)(,1nBi吨元 /3.0%19)(nT， ， ，吨元 /.2元3056.G吨1085.2)(nW解得：；吨元
37、/2.473.184)(nWR元；205.政府收入中的部分是地方政府收入，可见这是地方政府的巨大利益驱动所在。16452 不可货币化的费用-效益分析不可货币化的长江污染效益：(1)因国民经济增长带来的投资信心；(2)对其它地区的经济输出带来的经济繁荣；不可货币化的长江污染费用：(1)水源枯竭，危及产业发展；(2)江水污染无法饮用，地下水污染加剧，危及城乡饮用水；(3)水质污染对人体伤害造成疾病发生率增长，危及人类健康；(4)湿地面积日益缩减，水的自洁功能日益丧失；(5)物种受到威胁，珍稀水生物日益灭绝；453 对长江污染的综合评价以污染长江为代价换来的短期经济繁荣是一种短视行为，将对长江造成很
38、难恢复的伤害，危及长江的长远综合利用。454 对长江治污费用的最小化优化模型参考文献1的优化模型并加以改进得到： jljlXFminjl ijliljbC,10jl治理费用的总和，单位：元；F第 个污染源某 个治理方案的费用，单位：元；jl jl第 个污染源某 个治理方案的权重；jlX第 个污染源某 个治理方案后在某 个控制点上的浓度，单位：jlCjli Lmg/第 个控制点上的环境目标值，单位： ibi Lmg/用上述方法进行治理方案的选取可以反映整个水域的经济合理性，有很好的经济效益、社会效益和环境效益，同时赋予污染源以决策权重，有利于排污单位在平等的市场经济条件下，开展竞争，提高了排污单
39、位自身的生产效率和挖潜改造的积极性。455 建议和意见(1) 建立长江水质的动态监测网，跟踪监测主要污染物的变化，重点监测重污染区，重点治理重度污染区。(2) 改善环保立法，加大执法力度，保证污水处理设备开工率，保证废水排放的合格17排放，从根源上减轻污染。沿江共有 351 座污水处理厂，合理的设备开工率，可以从源头上减轻污染。(3) 开发先进污水处理工艺，借鉴国外先进经验，大力推行水循环经济，将污水处理后供应工农业生产使用，如灌溉农田，工业再利用等。(4) 对长江的污染状况进行定期的科学全面的评估分析，实施长期的水污染防治战略。(5) 在江边设置监管委员会。实行公从参与，其会员最好是由民间的
40、志愿者，或者是大学里与环保有关系的学生，同时把自来水、矿泉水公司和食品选制企业都组织起来（他们对水质最敏感） ，全面高效率的监督有水污染的企业。(6) 做好绿化及其管理工作。尤其是对上游的绿化及管理，规定离江边一定距离为禁止放牧区，禁止砍伐区。(7) 积极做好垃圾处理工作。垃圾是放错地方的资源，分类是垃圾无害化处置的前提，应从源头（企业和居民）加强对垃圾的分类投放和收集运输。对长江边垃圾场，应切实做好迁址后的善后工作，高质量填埋已堆积的垃圾，不留隐患。需要填埋的垃圾，必须认真填埋，高质量覆土、造林，不留丝毫隐患，不浪费土地。五 进一步讨论61 关于 的计算fDO经验计算公式： 水温，单位：)6
41、.32/(48Tf 按假设计算： Lmgf /905.7当 时，按经验公式反算得：LmgDOf/3.8= ，符合各检测站点的全年平均温度，证明了假设的合理性。T5.262 关于各水段的物料衡算在水段的物料衡算中，忽略了长江的大气水循环过程和地下水循环过程，从长江全年约 的巨大总流量和年流量相对稳定角度来看，可以认为其存在内部平310.9m衡机理，进行简化计算是合理的，根据每月检测的数据分别进行物料衡算再取全年污染物平均排放总量的方法是可行的，问题二中获得物料衡算数据是可信的。63 降解系数的变化对预测模型的影响反映长江自净能力的降解系数在短期内可认为是近似均匀的，可是随着污染情况的加重，降解系
42、数必然会降低，所以将来污染情况比预测模型要更为严重，需要处理的污水量比预测值将稍为偏多。18六 模型评价71 模型的优点及适用范围本文采用了大量统计数据，剔除了奇异值，建立了合理、可信、具体的模型，并且通过模型检验证明了其准确性。通过改进时对模型变量的修正和实质性建议使得本模型的实用性较高。经检验，本模型的稳定性好，受异常数据的波动影响较小，使本模型拥有足够的信度应用于生产实践。72 模型的缺点及改进方向1水质评价因子不够全面长江水质的评价不仅应该考虑论文中讨论 4 个评价因子，还应考虑 、 、crCOD5B、 、 、 等指标，从中再选取有代表性的参数作为评价因子。STNPOC2没有考虑污染季
43、节性波动问题一方面沿江污染源中存在有季节性排污企业，另一方面长江在一年中也存在枯水期、丰水期、平水期的季节性流量不均现象，这些情况将导致长江的污染情况呈现季节性波动。而本模型是以水文年数据计算的，会导致做全年期望时忽略某一季节的突发污染。由于枯水期的流量减小，将会导致枯水期的水质污染更为严重，因而治理时应当在枯水期投入更多资金。3有些数据采用了均值近似，虽然可以接受，但无疑会造成一定误差。七 参考文献1 郑铭 环境影响评价导论 北京：化学工业出版社环境科学与工程出版中心 2003 年第 1 版（P81-P82） （P324 ）2 美 伦纳德-奥托兰诺 环境管理与影响评价 郭怀成 梅凤乔 译 北京：化学工业出版社 2004 年第 1 版3 中华人民共和国国家统计局 中华人民共和国 2004 年国民经济和社会发展统计公报 （中国经济网 ） 2005 年 9 月 18 日访问4 垃圾堆积长江边危害大 （上海环境热线，环境新闻， 年 9 月 18 日访问19八 附录1长江干流各观测点年流量变化图附图 12长江干流各观测点年流速变化图附图 2
