本科毕业设计论文--长江水质的评价和预测.doc

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1、长江水质的评价和预测摘要 本问题属于河流水质分析问题。我们从微观、宏观两个层面对长江水质进行分析、评价。微观层面，在BOD-DO (S-P)模型的基础上，通过查阅大量支流数据资料，充分考虑到支流对干流的影响，提出虚拟节点的概念，将原长江流域图抽象为一个加权有向图，并考虑河段中的隐性污染源,以及时间轴上的变化，得到改进型BOD-DO方法(S-P)。通过改进型BOD-DO方法对溶氧量、高锰酸盐指数、氮氨含量的内在关系进行研究，利用反馈迭代的方法逐步逼近得到江水中各类污染物的含量，并以此反演出长江主要污染源的分布主要集中于长江下游的南京、岳阳、宜昌等地，完成了第二问的解答。宏观层面，我们以中国环境监

2、测局的评价标准为基础建立了以不同水质等级比例为依据的模糊综合评价和动态评价函数，并通过论证得到该函数良好的评价效果从而为第三第四问服务，然后用这两个函数分析了两年以来长江的综合水质和各地区污染状况的动态变化。对于第三问预测未来年的水质趋势，我们首先根据Douglas理论拟合了年废水量的指数增长函数，再把得到的废水量预测值和前面提到的量化评价函数进行线性回归并进行了显著性检验，成功的预测了：若不加治理，长江未来年的水质将逐年恶化直至降至V类甚至劣V类。若要制止这一切的发生，必须严格治理污水。采取第三问同样的回归方法预测得到长江干流未来的污水排量，量化得今后每年治理后的排污量必须控制在215亿吨以

3、内才能满足题干要求的水质等级比例。最后我们根据前四问提出的宏观和微观模型，提出我们认为切实可行的治理措施，如：整治重点污染城市，重点防控下游污染，治理水土流失。并更深一层定性和定量地分析了这些措施对模型参数的影响。关键词：BOD-DO模型；虚拟节点；隐性污染源；模糊综合评价函数；指数增长预测；线性回归预测一、问题重述本题要求对长江流域水质污染现状进行分析并对发展趋势作出预测。题目给出了长江沿线17个观测站（地区）近两年多主要水质指标的检测数据，以及干流上个观测站近一年多的基本数据（站点距离、水流量和水流速）。结合长江自然净化能力的相关信息，依照地表水环境质量标准中4个主要项目标准限值，对（1）

4、对长江近两年多的水质情况做出定量的综合评价（2）建立模型找出长江污染源的主要所在（3）在无治理措施的假设前提下，对长江未来水质污染的发展趋势做出预测分析，（4）根据预测分析，提出针对未来10年内每年长江干流的类和类水的比例控制在20%以内，且没有劣类水要求的污水处理方案 （5）对解决长江水质污染问题切实可行的建议和意见。二、问题分析 本问题属于河流水质分析问题。研究此类问题的基本方法是从微观、宏观两方面同时入手；宏观上整体把握，微观上细致分析，为宏观决策提供理论依据。本题的分析亦依据这种思路。宏观上，我们仅对水质综合评价指标，污水排放总量以及治理量等宏观量感兴趣，并希望研究它们内在的联系；微观

5、上，我们希望得到长江干流、支流上的每个城市和观测站具体的污染物的种类及其含量，并根据题目附表标准，得到所研究江段范围内，每一点的水质等级。而预测需要对宏观、微观分析的得到的结果进行综合处理。首先，我们从微观上进行分析。在学术界，业已形成针对解决此类问题的河流水质模型的较为成熟的算法。其中，S-P（Streeter-Pheles）的BODDO耦合模型可以较好的描述大江大河的水质性状。基于此方程，我们可建立一个用于描述长江干流水质随标准时间、空间变化的函数关系，即改进型BODDO耦合模型（SP）。其次，在宏观上，模糊理论可以帮助我们建立综合评价函数进行水质分析。同样，长江污染预测以及治理措施的选取

6、要在分析统计数据的基础上，结合此综合评价函数进行预测。所以，我们将从宏观和微观两个层面建立适用于不同方面的模型对问题进行分析。三、基本假设 图1题目中所提供的17个观测站几乎涵盖了长江流域的所有主要工业城市，而两大类污染来源-工业污染和城市污染均主要出自这些城市如图1所示，我们将所有观测点城市分为三类：干流主点，支流汇入点，支流外点；基于二、问题分析中对本问题的分析，我们引入以下假设：1. 在全流域内，江的宽度、深度可忽略。2干流水流量的变化只源于支流汇入，而不考虑降水、外渗、蓄洪。污染源污水汇入干流的流量忽略不计。3. 只考虑由污水汇入引起的江水污染，而不考虑因降雨等带入的污染。4污染主要发

7、生在图示城市附近的流域，以，等干流节点将长江分段，以段为单位进行考虑。5江段内因支流汇入引起的水流量均匀增长 四、符号约定（一）符号约定综合如下： 干流主点 i=1,2,7 支流汇入点 j=1,2,3,4 支流外点 k=1,2,3 干流溶解氧浓度（全流域）(mg/L) 干流溶解氧饱和浓度 (mg/L) 与当地大气压强，温度有关，这里取，所以 干流高锰酸盐指数(mg/L) 干流氨氮含量(mg/L) 干流水流速(km/day) 干流水流量(m3/s)干流排污量 指代弥散系数，描述污水入江后同降水的混合程度 铵盐，高锰酸盐指数降解系数，复氧系数（二）节点标号约定按照假设4，将长江分为若干段，我们首先

8、以段为单位进行研究，故需要对干流上的节点及段标号。节点标号存在以下三种情况：（1） 干流主点此类节点只有一个标号。 图2（2） 支流介入点 支流汇入点涉及两水体，故需要用两个点来描述汇合前后的流量Q，流速u。如图3所示，12为汇入前，13为汇入后，1213用虚线连接，地理距离为零，称后者为虚拟节点。 图3（3） 干流主点、支流汇入点重合处同（2），此类点也存在虚拟点；并且由于本身即为干流主点，虚拟节点21同干流主点6间同样存在虚拟距离0。 图4经如上阐述，原流域图可以抽象为一张带权有向图。 图5带“”为虚拟节点节点标号一览地理序号地名节点分类标号干流节点标号归属段数1长江源12攀枝花23乐山3

9、4宜宾35泸州46朱沱（重庆）57宜昌68长沙79岳阳710武汉811南昌912九江913安庆1014南京1115扬州12 表1注：1.以下若不加说明，则节点指干流节点编号。2.关于水文参数表示第i段内的溶解氧浓度。表示段首干流节点城市-第j个干流节点，干流主点；表示段首干流节点城市-第n个干流节点，支流汇入点；表示段首干流节点城市-第n+1个干流节点，虚拟节点；表示流入段尾干流节点城市的河水溶解氧浓度。 五、模型建立与求解（一） 微观描述首先，从微观上，建立水质污染的改进型BODDO耦合模型（SP）。1 BODDO耦合模型（SP）以下简称B-D模型的引入 B-D模型用以描述一维稳态水流的污染

10、物分布情况。它只考虑污染物在水中发生的化学变化，而不考虑污染物沉降，以及与泥土作用等物理过程。对整条河流而言，污染源仅存在于源头。 故这种模型适合处理空间大尺度、时间长尺度（稳态）、单一污染源，污染物较为单一，物理过程较简单的河流模型建模问题。2 改进型B-D模型 尽管B-D模型对被处理对象的要求较高，但该模型基本把握了河流水质污染问题的核心，以最精炼的形式，表达了最基本的内容。故我们选择它作为我们模型的雏形，并发展出适合本问题的B-D改进型。B-D模型在描述本问题时遇到以下问题：1干流全流域具有若干显性污染源，以及隐性污染源2隐性污染源的分布未知，所有污染源污染物的显式含量未知3污染物存在多

11、样性4引入水体污染的方式具有多样性5长江的各项水文参数随时间起伏较大，具有明显的季节性。针对4，我们提出了假设3，去除了这一因素的干扰；针对1，我们提出了假设4，将长江按显性污染源分段处理，逐段运用B-D模型。由于即使在每段内，也仅仅知道节点处的水文资料（，），我们在处理和段内水流时，采用层次推进，逐步反馈迭代的方法。此方法分两步走：STEP1: 先假定（*）除每段两端的节点城市外，整段河流内没有新的污染源（即隐性污染源）加入。在这个假定下，得到干流主点的排污量。STEP2:除去假设（*），将污水量分配到前一段沿江地带，即重新引入隐性污染源，再次求解的排污量。两步走同时解决了2。5要求我们重新

12、将时间变化考虑在内,即加入时间导数项。至此，我们将可以描述1-5要求的B-D称为改进型B-D模型。算法流程图如下：3运用改进型B-D求解问题STEP1:不考虑段内隐性污染，可得到如下方程：式（1）式（1）中涉及三个量对时间、空间变化，考虑到附件3，附件4中所给数据时间间隔均为月，而我们在处理微分方程时的时间间隔较之短得多；所以，当我们时间分段考虑时，在所考虑的时间段内，可以达到稳态，即满足 式（2）所以式（1）可以化简为式（3）由假设5，段内流速满足式（4）我们用近似代替，得到式（5）结合初始条件可以解（5）；而当段端点有支流、污水汇入时，可用下式得到初始条件：（式6）分别指代,意义同前。这样

13、，在假设（*）的情况下，我们可以得到干流主点的排污量 =节点后排污量 -节点前排量 =(假设2)式（7）STEP2:事实上，是前一流域所有污染源的总排放量，而非只是的排放量。所以，我们除去假设（*），将污水量分配到前一段沿江地带，即引入隐性污染源，再次求解。新的方程为：式（8）式中为沿江污染源。由此得到结果如下。干流节点CODMnNH3-N攀枝花78510.35695.4朱沱79364.517328.1宜昌35802227081.4岳阳23528528962.9 九江22112014309.8安庆17804117569.5南京29224411217.6 表2图6图74结果分析由文献2，长江流域

14、的污水中，工业污水占有很大的比例；而污水排放量的分布同工业分布应大致相同。长江流域的工业主要集中于南京、岳阳、宜昌等几个大城市，换言之，污水排放量也应集中于这些城市的流域附近。这同表2的结果是相一致的。 具体分析如下： 4.1 图7反映氮氨含量。根据文献2，氮氨主要来自农业用水。宜昌、岳阳分别位于两个沿江的主要农业省，其氮氨含量高与事实相符。 4.2 文献2表明：长江污染最为严重的是中下游区段。习惯上，下游从宜昌算起，图6中，下游城市占了5席，可见下游污染严重。尤以南京为甚，这与当地石油化工产业兴盛不无关系。 4.3 由于改进B-D方法自身不可克服的“漂移性”，不可避免地会反映临近的上游城市的

15、污染量。所以，宜昌的“一枝独秀”同它临近污染大户重庆有着很大的关系；朱沱作为重庆的一部分，数值反而小，因其处于重庆市中心的上游，无法完全反映重庆市的污染状况。（二）宏观分析5 长江干流水质的综合评价 评价长江整体水质状况时，我们首先根据中国环境监测网地表水环境质量评价有关问题的技术规定1，以下表的标准进行评价：水质类别水质状况类水质比例90%优75类水质比例90良好类水质比例75%，且劣类比例20%轻度污染类水质比例75%，且20劣类比例40中度污染类水质比例75，且劣类比例40重度污染 表3令为类的比例，为劣类的比例，为IVV类的比例在引入评价函数之前，我们考虑到水质的优劣是一个模糊的概念。

16、因此，我们根据模糊数学的概念和相关知识以及水质评价的标准，建立了能够反映水质优劣的模糊隶属函数。定义1 水质评价隶属函数表征论域U中的模糊子集A，。对A的隶属度表达的含义是由类的比例和劣类的比例反映的水质优劣的程度。模糊集A用向量表示为，分别对应上表中的五种水质状况（优、良、轻度污染）。隶属函数的形式为： 式（9）根据附件3长江主要城市水质检测报告所提供的信息，我们通过编程从该表格获取各个城市28个月的监测指标，并求取pH，DO，CODMn，NH3-N含量的平均值。依照附表中的类别评价标准，得出28个月平均监测指标对应的水质等级和主要污染物（见附录2）。结合两年的综合统计，计算出各水质类别所占

17、比例，可以发现各类水质的分布如下：长江全段综合水质类别分布类别IIIIIIIVV劣V个数1114001百分比5.9%64.7%23.5%00%5.9% 表4 图8由模糊评价函数可以得到，长江两年来水质综合状况是：优。其主要水质以类为主。 6.各地区水质不同时段的对比分析及污染状况对某地区水质的分析除了体现在28个月内综合的水质等级，还可以从水体在某时间段某监测指标发生显著的变化，来追踪污染物的成因，从而为寻求治理的措施提供线索，所以指标的动态变化程度也是水体评价中一个比较重要的因素。我们在进行对比分析时，需要选择的相同的监测项目和断面以保证数据的可比性。其实，水质的好转和恶化程度也是一个模糊的

18、概念。同样的，我们建立了反映浓度和水质等级变化程度的模糊隶属函数。定义3 浓度变化程度隶属函数表征论域U中的模糊子集A，。对A1的隶属度表示的意义是浓度指标变化量x反映的好转或恶化的程度。隶属函数的形式为： 参数a反映了浓度变化的阈指，根据中国环境监测总站的指标，取a=0.2，即当指标浓度值升高或降低的幅度小于20时，属于水质无明显变化；指标浓度值升高或降低的幅度大于或等于20时则属于水质有所好转或有所恶化。函数图形如右图：定义4 等级变化程度隶属函数表征论域U中的模糊子集A2，。对A2的隶属度表示的意义是指水质等级变化量反映的好转或恶化的程度。隶属函数的形式为：其中x的区间为等级变化阈值区间

19、，当水质状况等级不变时，评价为无明显变化；当水质状况等级发生一级变化时，评价为有所好转或恶化； 当水质状况等级发生两级以上（含两级）变化时，则评价为显著好转或显著恶化。在上述工作的基础上，结合5的结果我们可以对各地区水质逐一地进行综合的动态的分析。以四川攀枝花为例：可以发现，DO浓度在04年8月有明显提高。CODMn和NH3-N浓度都有剧烈波动，其中CODMn浓度在03年9、10月，04年3，5，8月和05年5月发生显著恶化；在03年4，8月和04年10月发生显著好转。NH3-N浓度在04年1、2、8月发生剧烈恶化，而在同期的3月，9月得到了很大的缓和。从动态分析我们可以发现，四川政府对NH3

20、-N的危机反应处理能力较好，能在发生水质恶化时组织有效的治理使下一时期较好地缓解污染。而在CODMn的治理上却不甚理想，对污水的治理往往间断或者滞后。水质的优劣是由综合指标决定的，对任何一项污染的治理不力都会使水质恶化。所以各地区政府都应该对各项污染予以同等的重视才能让我们的赖以生存的长江保持优良的水质。可由确定水质等级变化程度，如左图所示攀枝花的变化图形。最后，我们参照各地两年的平均监测指标，采用定义3 和4 的动态评价方法给出对每个站点综合和动态的分析。结果如下：各地区水质的综合评定、不同时段的对比分析污染状况地点综合水质等级水质显著变化时间段污染因素恶化好转四川攀枝花II04020308

21、，0403，0408高锰酸钾、氨氮重庆朱沱II湖北宜昌II湖南岳阳城II江西九江II安徽安庆II江苏南京II四川乐山III05010503溶解氧，高锰酸钾，氨氮四川宜宾II0307，0312，04030308，0402，0404高锰酸钾、氨氮四川泸州III04020308，0405，0406，0408溶解氧，氨氮湖北丹江口I湖南长沙III0308溶解氧，氨氮湖南岳阳III0406高锰酸钾，氨氮湖北武汉II江西南昌劣V0308，0406，04100404，0407，0505溶解氧，氨氮江西九江II04100501高锰酸钾江苏扬州II03070308溶解氧 表5注：0402表示04年2月水质的评价

22、符合“木桶原理”的描述，即它的性状是由评价标准中最低的一项决定的。从长江两年的情况可以看出，高锰酸盐指数和氨氮指标是制约水质的最大瓶颈。所以治理的时候应从薄弱环节入手，才能使长江水质得以较好的提升。7长江未来水质的发展趋势的预测7.1 评价函数对于表3的标准，我们同样可以使用形如作为评价函数。，分别代表类，劣类，、类。 。若作替换得到 水质评价函数，其中为权因子，反映对水质优劣的影响作用；为常数。判别评价函数是否为一个好的评价函数一方面取决于该函数是否能准确地从数值上体现水质的等级差别，另一方面在于函数是否能从数值推测出水质的等级分布。考虑到模糊评价函数的函数值（隶属度）是0，1间的5段阶梯函

23、数，我们假定衡量好坏的标准如下。标准1 对，若有 ，则称评价效果良好。标准2 若，恒有，其中为两种水质类别百分比的分级区间。根据标准1和2 ，我们采用计算机随机模拟的方法（Monte Carlo法 ） 确定参数。得到。根据附件四中的长江10年来水文年（全年平均）的数据（表6）进行检验 ，得到了理想的评价效果，见图 10。结论1：评价函数具有良好的评价性，适合用于对未来水质的预测评价。长江流域近10年水文年数据统计1995199619971998199920002001200220032004比例%93.185.380.788.480.27473.776.777.568劣比例%03.103.40

24、1.604.105.006.8010.1010.3011.30废水总量174179183189207234220.5256270285表67.2 长江未来十年水质及污染的预测经济增长和污染一直以来都是一把双刃剑的两面，随着我国社会主义经济建设的飞速发展和现代化水平的不断提高，必然会有越来越多的工厂出现，特别是在长江流域的许多工业重镇，高效生产的工厂在贡献GDP的同时也将对大自然环境恣意污染，排放大量的工业废水，所以倘若国家对污染没有相对有效的治理措施，各大工厂的污染程度将随时间与经济同比增长。根据C,Douglas的生产理论7，经济是以资金和劳力为变量的指数增长模型，所以污染量也应当符合指数增

25、长模型。表6中9504年每年的污染总量和时间符合的指数函数形式，使用软件Mathematica进行拟合，结果如下： 污染总量B的表达式为：式（10）进而，得到未来十年的年污染排放能力预测值：长江流域未来10年污染总量预测2005200620072008200920102011201220132014废水总量310336365398436478526579640709 结论2：若不采取有效的治理措施，长江的废水量将指数级上升，可能会对水质造成不可挽回的破坏。对未来水质的预测将结合预测污染量和7.1中确定的评价函数综合考虑。根据结论2，我们可以通过评价函数对未来的水质进行相对合理的预测和评估。由结

26、论2，得到年度评价函数的数值和废水量呈近似的线性关系：，对它进行最小二乘拟合（除去明显偏离的点），结果为：的表达式为：（11）对于拟合的效果，我们同时进行了线性回归显著性分析，采用t检验法5 。提出假设： ： ：在显著水平下，的拒绝域为。取=0.05，计算得，所以在显著水平=0.05下，拒绝，回归方程存在显著的线性关系。结合式（10）,式（11） 式(10) 式(11)我们可以得到未来10年水质综合评价的预测,如下：长江流域未来10年水质综合评价预测2005200620072008200920102011201220132014废水总量B3103363653984364785265796407

27、09评价值V0.700.670.620.580.520.460.400.320.230.13等级IIIIIIIIIIIIIIIVIVIVVV 表7 由数据及表格易知：污染如果不加治理，后果是不堪设想的。从2009年以后，长江的水质等级就将达到IV级，这意味着长江水将再也无法达到饮用水标准。到2015年长江的存在无异于一条废水池，甚至 危害周边人们及动植物的健康。所以，为使我们的社会能够实现可持续发展，治理长江水质污染问题是我们所有大学生应予以关注的问题、是所有中国人共同的职责。7.3 长江废水污染的控制建议根据中国环境监测网的分析，长江干流上主要城市的污水排放量占到了总排放量的50%以上，而南

28、京、岳阳、重庆、镇江等大城市尤甚。要从根本上解决污染问题，唯有从这些污染源开始着手进行污水治理。在附件四中有长江干流近10年的数据，采用3.3中同样的方法，对干流评价函数的数值和废水量进行线性拟合，满足，结果为：的表达式为： 式（12）经假设检验，的线性关系明显。对未来10年干流水质综合评价的预测如下：长江干流未来10年水质综合评价预测2005200620072008200920102011201220132014评价值0.560.510.460.400.330.250.160.0600等级IIIIIIIVIVIVVV劣V劣V劣V（若不及时治理，长江干流流域在2012 年后将濒临崩溃）表8我们

29、要求对干流污水的定量处理措施所要达到的标准是：干流IV 类和V类水的比例在20%以内而且没有劣V水，即。倘若固定，函数是单增的，所以对标准进行量化可得治理后的评价值下限。又由 式的单值性， ，使，此时的称为污水处理量的下限。设今后每年最少需要处理的污水量为 ，则： 计算得，继而得到：长江干流未来10年污水处理量Gmin （min214.9）2005200620072008200920102011201220132014排放量B310336365398436478526579640709处理量G95121150184221263311365425494处理率%30.836.14146.150.7

30、55.159.162.966.569.7表9据人民网统计（ 到2003年，长江流域的工业废水和城市污水每年有90%未经处理直接排入长江，水资源和沿岸城市数量均占全国三分之一的长江在排污量上亦不甘落后。而长江流域的污水目前的处理率仅10%左右，低于全国平均水平，还远远不及我们预测的污水控制要求。提高废水的处理率将成为各大排污大户近期面对的严峻课题。（三）建议与措施 长江正面临着水污染的严峻挑战。长江流域水污染主要来源于面源、点源、流动源和固体废弃物等。为实现流域社会经济可持续发展，必须保护好长江水资源，加强水污染防治力度。81治理水土流失，农田废水-控制面源 正如题目中所叙述，BOD,氮氨是长江

31、污染源中的最主要污染物。这两者主要含于农田用水中，主要由水土流失，农田废水的直排所引起。由图 11 可见 图11位于农业大省的宜昌、岳阳两地的氮氨含量明显高于其他几个地区。同上图反映的信息是相符的。8.2整治重点污染城市-控制点源首先，考虑两种最为极端情况：上游单源污染，全程沿江平摊污染。按照我们的改进型BD模型，借助Mathmatica的符号证明（见附录6），我们得到结论：在保持相同排污量的前提下，则无论何种情况（水量、流速、自洁能力），上游单源污染所带来的下游危害都将大于全程沿江平摊污染。 所以，应该首先大力整治重点污染城市。8.3重点防控下游污染从我们的改进型B-D模型中，易得结论：在排

32、污量恒定的情况下，下游排放污水的危害更甚.并且，在实际得到的结果中（图12），下游城市的污水排量明显高于中游及上游，这与现实生活中下游长三角经济发达，企业众多的事实也是相符合的。 图12在长江流域各行政分区中，2001年单位水资源纳污量居前五位的是上海江苏浙江湖北河南；劣于类水河长占评价河长比例较高的是上海江苏河南浙江贵州，单位水资源纳污量较高的行政分区，水质相对较差，主要分布在三角洲平原和长江中上游水系。所以，我们建议：就流域而言，重点防止下游。8.4控制劣五类的含量根据我们推导的水质评价函数式中借用经济学的边际效应概念的思想，每增加一个百分比，评价函数的变化幅度的期望为同理，所以，说明对于

33、整体水质来讲，相比于提高、类的比例来讲，降低劣类比例同样重要。8.5实行排放水污染物许可证制度-严格控制总量.， 由我们的污水量水质模型,年度评价函数的数值和废水量呈近似的线性关系：，所以，要提高总体水质，必须严格控制污水排放总量。而各省市统计资料表明，沿江城市污水总构成中，工业废水量大于生活废水量。以四川为例，2003年，工业废水占53%，大于生活废水；长江全流域污水排放量已达亿，占全国工业废水总量的；生活污水量亿，占全国生活污水总量的。由此可见，治理污染的重中之重是控制工业废水。 在市场经济体制下，排放水污染物许可证制度是控制工业污水总量，进而控制污水总量的最有力手段。 综上所述，我们从总

34、量控制、内容控制、区域控制、水质标准控制、重点控制五个方面着手，提出了治理水土流失，重点整治重点城市，重点控制下游排放，实行排放水污染物许可证制度以及控制劣五类的含量五种切实可行的方法。整治方向相应措施效果总量控制实行排放水污染物许可证制度减少工业排放污水内容控制治理水土流失降低BOD,氮氨区域控制重点控制下游排放改善长三角现状水质标准控制控制劣五类的含量提高长江整体水质重点控制重点整治重点城市控制点源8.6科技、经济、环保动态模型 科技，经济，环保之间存在着密切的关系，我们可以在这基础上构建科技经济环保的系统动力学模型8，它有科技，经济和环保三个子系统。它们之间的关系主要表现为双重供求关系，

35、如左图所示。关系为科技成果的供求关系: 科技成果在经济的应用促进经济关系，而一定的经济发展水平又对科技成果提出要求。关系科技投入的供求关系: 经济为科技提供人力物力财力，而科技的存在发展也对经济的投入提出了资源的需求。关系为环保质量的供求关系：好的自然生态环境为经济发展提供了良好的外部环境。反之，环境的维护也需要经济手段的帮助。关系环境投入的供求关系：经济为环境保护提供了财力人力物力。反之，环境的变化也需要经济政策不断的调整。关系为环境资源的供求关系：环境为科技发展提供充足丰富资源。而同时科技部门也想环资源提出多样要求。关系为科技知识的供求关系：随着环保要求的提高，解决环保问题的新兴科技也不断

36、涌现，而环保也需要的新的科技知识进行预测和分析。以上是科技经济环保之间的相互作用关系和结构，各个关系的详细分析在此不做赘述。总之，对于长江水污染的治理和整个地表水生态系统的可持续发展需要每个人在宏观上立一个保护环境的长远和系统的思维意识。六、模型改进在建立改进型B-D模型之初，我们引入了如下假设：1 干流水流量变化只源于支流汇入，降水、外渗、蓄洪暂不考虑。2 江段内因支流汇入引起的水流量均匀增长。3 不考虑因降雨等带入水体的污染物。这些都是为了求解方便而将实际情况作了简化处理。 针对假设1，2，可以通过查阅资料譬如长江流域的降水、洪水，以及水网分布，综合她们得到一个补给函数，并将此函数的影响加

37、入到式（1）中。假设3依此方法可作类似的处理。预测模型的评价：采用指数和线性函数回归分析预测的优点在于简便、快速、实践性较好。缺点是由于数据量的匮乏，回归的精度并不高，而且只考虑单一因素，对于更多综合因素的讨论不足。在科研领域普遍使用，可以改进我们模型的方法有：1建立ARMA时间序列预测模型；2建立BP神经网络学习训练预测函数；3采用Kalman滤波器。由于时间的限制，我们无法对这些方法进一步研究。参考文献1 中国环境监测总站 地表水环境质量评价有关问题的技术规定（暂行） 2005.9.162中国水利杂志防治长江水污染现状及法律对策 2005.9.173 傅国伟 河流水质的数学模型及其模拟计算

38、北京 中国环境科学出版社 1987年 2005.9.174 张立成等 长江河源区水环境地球化学北京 中国环境科学出版社 1992年 2005.9.175 盛骤等 概率论与数理统计 北京 高等教育出版社 1979年 2005.9.176 胡文海等 多河段线性水质模型及其可视化仿真 系统方针学报 第13卷第5期 2001年9月 2005.9.177 Cobb C,Douglas P.A theory of production J.American Economic。Review, Supplement March，1928，18:2033-8 浙江大学管理科学研究室科学技术教育经济综合动态系统模型 1989.11七、附录清单：1 SP模型主要程序2 近两年长江各点位平均监测数据3 各支流水文信息4 沿江观测点距5 地表水环境质量评价有关问题的技术规定（暂行）6 建议8.2的机器证明。1 程序：sp.cppstruct RiverEdgesize_t i,j;double x;RiverEdge(void):i(0),j(0),x(0.0) RiverEdge(size_t i,size_t j,double x):i(i),j(j),x(x) ;CString MMTest3(void)CString Result,Temp;ifstream f(E:2005数模Data.t