城市表层土壤重金属污染分析数学建模国家二等奖_第1页
城市表层土壤重金属污染分析数学建模国家二等奖_第2页
城市表层土壤重金属污染分析数学建模国家二等奖_第3页
城市表层土壤重金属污染分析数学建模国家二等奖_第4页
城市表层土壤重金属污染分析数学建模国家二等奖_第5页
已阅读5页,还剩30页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

1、2011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

2、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2011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):赛区评阅记录(可供赛区评阅时使用):评阅人评分备注全国统一编号(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)城市表层土壤重金属污染分析摘要本文以某城区为例,对其土壤地质环境重金属含量进行取样分析, 找出取样 点被污染的主要原因并寻找到取样点的污染源。为此,对于第(1)和第(2)小 题我们对取样点的数据统计分析,用 MATLA歆件画出8

3、张元素的分布图,各代 表同一重金属元素在不同功能区不同含量范围内的分布点,统计出点的数目,对均值和方差进行对比得出该城区内不同区域重金属的污染程度和主要污染原因。针对第(3)小题,我们建立了 2个模型来研究,干尘扩散模型一一模型一, 高斯水流扩散模型一一模型二。模型一是为了求解重金属元素附着在干尘粒上的扩散方式和范围,运用烟雾扩散模型,结论是根据取样点的某金属含量程度来判断该点距污染源的距离,则污染源在以该距离为半径的圆的圆周上,在根据取样点的金属含量高低分布情 况,找到污染源。模型二是研究重金属在土壤中的扩散情况,在相间物质交换为平衡的条件 下,可用阻滞系数来表示其影响,可得到一个微分方程2

4、2C3 t(a x) (b y)带入参数,可以找到某金属的污染源坐标关键词:烟雾扩散模型 图例统计污染物运移物质交换MATLAB321 问题的提出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。按照功能划分,城区一般可分为生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区等,分别记为1类区、2类区、5类区,不同的区域环境受人类活 动影响的程度不同。本文根据某个城市的 5个区域的采样数据分析出 8种主要重金属元

5、素在该城区的空间分布, 并分析该城区内不同区域重金属的污染程度。 通过数据分析, 说明重金属污染的主要原因。 分析重金属污染物的传播特征, 由此建立模型, 确定污染源的位置。附件 1 列出了采样点的位置、 海拔高度及其所属功能区等信息, 附件 2 列出了 8 种主要重金属元素在采样点处的浓度, 附件 3 列出了 8 种主要重金属元素的背景值。现要求通过数学建模来完成以下任务:(1) 给出 8 种主要重金属元素在该城区的空间分布,并分析该城区内不同区域重金属的污染程度。(2) 通过数据分析,说明重金属污染的主要原因。(3) 分析重金属污染物的传播特征,由此建立模型,确定污染源的位置。(4) 分析

6、你所建立模型的优缺点,为更好地研究城市地质环境的演变模式,还应收集什么信息?有了这些信息,如何建立模型解决问题?2 问题的分析对于问题 (1) 和问题 (2) ,主要采用图形对照法,根据附件中的数据使用MATLAB8形处理软件图形化(图(1)图(11),分析出同一重金属元素在不同功能 区及不同金属元素在同一功能区的含量分布情况,找出污染的主要原因;而对于问题 (3) ,为了更好的研究重金属传播特性和确定污染源位置,我们建立了两种模型:模拟重金属在空气中的传播,建立干尘扩散模型模型一;考虑到金属在土壤里的传播,建立土壤扩散模型模型二。在问题(4)中,对模型的优缺点进行了评价,提出了其它在模型中没

7、有考虑 到的一些会影响重金属污染程度的因素,并在模型一和模型二基础上进一步优 化。问题一:金属元素符号说明:AsCdCrCuHgNiPbZn神镉铭铜汞锲铅锌重金属含量分段说明:As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn含量安全范围分别为:1.8 5.4 > 70190、1349、6.020.4、1951、4.719.9、19 43、 41 97 ,我们分段时从均值开始到安全范围上限, 以后的范围断是人为分段(由 于相关数据难以查到),具体分布可以参照表1经过参考附录中的坐标点及海拔我们用 matlab软件实现了该城区的三维模拟 图1图1再根据已知数据用matlab画出俯瞰的功能区分布

8、图如图2示,图2经过图形处理,得到该市大概的地区分布图形如 图3示:由种As的相关数据画出各个区种 As含量分布图4:的分布laODO1&JQD14JDD1XDDUlJUU3O0Q 9000' «annXIDDO.1污4Ax叫Ri日6肥 4ASi:yrfl:r<=l5|O0.5由图3和图4知种As在部分工业区含量在15 g/g以上,属于重度污染,还有部分工业区种 As含量在5.4 g / g 15 g / g ,交通区种 As含量普遍在3.6 g/g 5.4 g/g内,属于轻度污染;由镉Cd的相关数据得出该城市镉 Cd的含量分布图5图5用图5图3比,可以得出该城

9、市在山区镉Cd 含量为 130ng/g 190ng/g,属于轻度污染;在公园和生活区污染相对要严重,含镉量在190ng/g 500ng/g ;在 交通区含镉量在500ng/g 1000ng / g ;而工业区含镉量则在 1000ng/g 2000ng/g之间,污染相当严重。由铭Cr元素的数据可以得到铭 Cr元素的分布图6:图6通过图6和图3对比,该城市普遍铭 Cr元素含量在32 g/g 49 g/g,在生活区含量在49 g/g 100 g/g,而工业区和交通区污染则更严重,含量在 100 g/g 1000 g/g之间;由附件中铜Cu元素的数据可以画出铜 Cu元素在该城市的分布 图7 :通过图7

10、和图3的对比,发现在工业区和交通区铜 Cu元素含量在500 g/g 2600 g/g之间,其它功能区含量普遍低于 500 g/g;根据附件中汞Hg元素的分布数据得出 图8:IMOC阳00loaoDA - "I y.r,«ss_i 一 Ek, 与-1*-rv 9 闫1 52HI. nil-> 中 MXll -"1 1 口与图3对比后可以看出工业区、交通区以及地处工业区附近的公园绿地区含量偏高,在500ng/g 1600ng/g之间,生活区和山区汞 Hg含量则低于500ng / g ;从附件中锲Ni元素的数据得到了锲 Ni元素在该城区的分布 图9:图9通过和图3

11、比较,工业区和交通区以及生活区锲 Ni含量偏高,在50 g/g 150 g/g之间,而其它功能区则普遍低于 50 g/g;同样的,由附件中的数据可以得到铅Pb和锌Zn元素在城市的分布 图10和图11 :图10图11通过和图3对比铅Pb以及锌Zn在交通区、业区以及生活区含量高,铅 Pb含量在80仙g/g480仙g/g之间,锌含量则是500仙g/g3800仙g/g的范围内; 上述图对比为宏观上的判断,针对此,我们列出了同一重金属元素在不同含量段在整个城区的分布,并统计出每个含量段的取样点数,如表1As ( g g/g)Cd (ng/g)Cr ( g g/g)Cu ( g g/g)含量范围样点数含量

12、范围样点数含量范围样点数含量范围样点数3.6-5.488130-1906431-4914813.2-20.4585.4-1513190-50015949-1009920.4-15021115-30.135500-100039100-2005150-500101000-20007200-5003500-10000500-100021000-26002Hg (ng/g)Ni (Rg/g)Pb ( g g/g)Zn (ug/g)含量范围样点数含量范围样点数含量范围样点数含量范围样点数35-516112.3-19.916831-438669-977151-1509719.9-507043-801099

13、7-16068150-5004150-100180-15053160-50094500-10007100-1501150-2509500-1500131000-16003250-48031500-38005表1通过表1的分析,Cu、Zn、Hg、Cd、Pb在该城区属于重度污染;Cr、Ni达到污染;分析,Cu、Zn、Hg、Cd、Pb在该城区属于重度污染;Cr、Ni达到污染;As 属于轻度污染综上,得出重金属分布情况:八种重金属元素在工业区、 交通区含量较高, 污染较严重; 在生活区和公园绿地区含量相对要少, 属于轻度污染; 而山区各种金属元素含量除了接近工业区和交通区的区域,重金属含量都在安全范围

14、内。问题 2:主要思路:分别对五个功能区重金属元素的分布情况进行分析, 找出该区某重金属含量超过安全范围的主要原因。通过均值和偏差的对比得 表2 讨论如下:均值功能区神镉铭铜汞锲铅锌(As)(Cd)(Cr)(Cu)(Hg)(Ni)(Pb)(Zn)生活区7.48502.97118.16174.8953.6623.37116.22501.39工业区4.21323.8350.7950.4778.9814.6960.96264.86山区5.11224.9539.5925.0890.5214.9444.81104.51交通区5.83286.7243.9641.61312.8117.7157.92162.

15、75公园绿地 区5.39236.0538.9118.4147.4614.8741.0592.31标准偏差神镉铭铜汞锲铅锌(As)(Cd)(Cr)(Cu)(Hg)(Ni)(Pb)(Zn)生活区3.93281.54166.97415.523081.3519.4996.14547.46工业区1.48162.9745.2452.79146.886.1225.11607.79山区3.71249.7422.1321.75261.599.7933.31165.03交通区2.46173.1614.7829.891719.685.3531.21159.96公园绿地 区2.39189.9 016.338.0448

16、.645.8812.4267.64表2对照图和表所列数据,得以下的结论:1、生活区 铅Pb和锌Zn的含量相对其他重金属含量较高,考虑到人们 的生活环境,如人们所用到的家具和房间的涂料,以及家用汽车的增加导致尾气 的排放、生活垃圾等都含有大量的铅;含锌 Zn化合物主要用作油漆、油墨、 塑料、广告颜料、化妆品、蓄电池的原料或填充剂。所以可以看出该市的人们在 生活区使用的涂料、化妆品、电池和相关商品较多并且处理不的不完善, 导致含 锌Zn量较高。2、工业区 所有重金属的含量都很高。长期以来我国由于科技和经济欠发达, 居民的环境保护意识薄弱,工业生产过程中产生的废水、 废气、废渣未经处理直 接排放。其

17、中含有大量的重金属,经过自然的沉降雨水的淋溶等途径进入土壤导 致Hg、Pb Cu、Cr、As、Ni、Zn、Cd含量逐年增加导致工业区所有重金属含 量都很高。3、山区 各重金属含量大部分都在正常范围内, 部分地区属于轻度污染。主要原因是受到工业区和生活区的影响。 工业区通过空气传播和水流传播以及生活 区的生活垃圾污染导致部分山区的轻度污染。4、交通区 铅Pb和镉Cd、铜Cu、锌Zn的含量较高。交通区汽车燃油、润滑油和镀金部分的燃烧或磨损释放出大量重金属元素。一般以道路为中心成带状分布,导致路边土壤中这几种重金属元素明显高于非交通线路两侧的土 壤。5、公园绿地区 汞Hg、锌Zn、铅Pb的含量相对较

18、高。首先考虑到该区所处的地理位置,地处生活区、工业区、交通区附近。所以公园较严重的重金 属污染可能来源于交通、工业污染和居民生活废弃物等污染。问题3:一模型的假设模型一干尘扩散模型1、假设无风情况下,重金属看作在地面某一点向四周等强度的在无穷空间扩 散,不计地形影响。2、重金属物质附着在干沉上的扩散服从扩散定律,即单位时间通过单位法平 面面积的流量与它的浓度梯度成正比。3、重金属物质在穿过降雨时,其强度由于雨水的吸收而减少,减少比率为常 数。4、风的影响只考虑重金属污染源的某一风向、某一风速的影响。风的影响范围,随着时间而减小。模型二 土壤水流扩散模型1、重金属在土壤多孔介质中有三种存在形式,

19、假设相间物质交换为平衡2、延滞系数唯一。二、模型的建立1.模型概述重金属扩散的范围和强度主要受到污染源的自然扩散、风以及降雨的影响。自然扩散符合烟雾扩散模型,在给定污染源总含量等数据时,可以求出静态扩散 范围。风力具有加大扩散面积的作用,而降雨具有吸收稀释重金属元素含量的作 用。2.参数示意P0污染源浓度s污染源重金属扩散的速度C表示某点的浓度W污染源重金属扩散的总量t扩散的时间x飞津雨对重金属的吸收率Wv有风时候的速度We有风时候的方向Wj风力影响随时间减小量H泄漏点。距后效地面的图度(m)x, y, z分别为用浓度标准差表示的x, y, z轴上的扩散参数3.模型的求解求解主要思想:在无降雨

20、情况下污染源重金属总量等于扩散后的总量,所以有W1 W2,当有降雨的情况下,扩散后金属含量有变化,吸收后剩余量为(1 x)W .3.1 模型一建立过程建立空间坐标系:将重金属开始扩散时设为to 0 ,以污染源为坐标原点,建立以正东为x正方向,正北为y正方向,建立三维直角坐标系,如下:图12y (正北方向)*正东方向)3.1.1 推导重金属随干沉扩散范围半径(无风无降雨的扩散模型)时刻t无穷空间中任意一点(x, y, z)的重金属含量记为P。根据假设2,单位时间通过单位法相面的流量为:w s grad(C) (1)s是扩散系数,grad表示梯度,负号表示由浓度高向浓度低的地方扩散。 考察空 问域

21、Q,。的体积为V,包围。的曲面为S, S的外法线向量为n,则在也t+ At 内通过Q的流量为:W1t(t t) s wnd dt (2)而。内重金属物质含量的增量为:W2V (C(t) C(t t)dv (3)由扩散前后金属总量不变得:W1 W2 (4)根据曲面面积分的奥氏公式:s wnd v divwdv (5)其中div是散度记号由(1)(5)可得:无界区域的抛物型偏微分方程dCdts div(grad(C)s(吗axa2Ca2C2ay2az)(tx,y,z )(6)根据假设1,初始条件为作用在坐标原点的点源函数,可以记作:C(0) W(7)带入(6)得:W3(4 st)2(x2e22、y

22、 z )4st(8)这个结果表明。对于任意时刻t,重金属物质浓度 并且随着球面半径R的增加C的只是连续减少的; 通过将。+/+9=4代入方程(8)可以解出RC的等值面是球面x2+y2+z2=R,当 R >0°或 t>°°时,C >0R24st ln( W34 st)2R为在给定扩散系数s,影响时间t,重金属含量为C,以及污染源总含量W的情 况下的受自然扩散影响范围的半径,即在不考虑风力、降雨情况下的影响范围。 通过matlab,可以实现该模型的图像生成,如图一。在此假定:s=0.00001(扩散系数),W=3000( pg/g (污染源总量,假定

23、),C=103.20 (重金属在检测点物质浓度,这里取铅(Pb), t=1000000(秒)(扩散时间)r=0.5(假设雨水对于重金属吸收率为 50%)ws=0.04(公里每小时)(假设作用在扩散源的风速为 40米/小时)wa=0.785 (假设风向与x0y面平行,且与x轴成正45度角)wd=0.3 (假设风力影响范围从 R开始,每天减弱300米)我们调用函数ZJ_Shu(k,Q,C,t,r,wv,we,wj) (函数本身可参考附录),加入参数为 ZJ_Shu(0.0001,3000,103.2,1000000,0.5,0.04,0.785,0.3),符号意思看参图13经过去不同重金属的均值,

24、我们得到 表3儿系取值(平均值)半径RAs3.624.9564 X 10A3Cd13015.3267 X 10A3Cr3118.1306 X 10A3Cu13.220.4128 X 10A3Hg3517.8477 X 10A3Ni12.320.6261 X 10A3Pb3118.1306 X 10A3Zn6916.4310X 10A3表33.1.2考虑风和降雨影响的模型建立降雨因素:假设降雨对于放射性物质的吸收率为r,则方程(9)变为:(10)C3R24st ln() (4 st)2(1 x)W风力因素:只考虑产生在辐射原点某一角度 Wv,某一强度We的风力影响。风力的影响范围从R开始每天减少

25、Wj ,并且对于影响范围内每一点的作用相同3.2 模型结果分析模型的分析结果说明在给定的条件下,扩散的最远距离为 24.95公里。由 于现实中风向的不确定性,出于安全考虑,在污染源周边 24.95公里范围的地域 内都有污染,而根据距离,可以判断出污染源在以距离为半径的圆周上, 寻找到 工业区或者是生活区。模型二:重金属元素在土壤中的传播模型分析:重金属元素在土壤多孔介质中有三种可能的存在形式:溶于水中、挥发为气 体及吸附于固体颗粒。挥发性有机污染物在水、气、固体颗粒三相间的物质交换 与分配是决定其运移的重要因素,在相间物质交换为平衡的条件下 ,可用阻滞系 数来表示其影响。污染物与土壤固体颗粒间

26、的非平衡吸附解吸是相间交换中影响 污染物运移的最重要的机制,由于天然土壤具有固有的不均质性 ,必须用多个反 应系数才能准确描述污染物与固体颗粒间的非平衡吸附解吸。在土壤环境中 一系列的机制控制着污染物的运移:一、地下水流决定了污染物的运动方向和速 率;二、扩散使污染物产生纵向及横向的转移 ;三、污染物与土壤颗粒中有机质 及矿物质之间的吸附解吸、污染物在土壤包气带中的水气界面处的物质交换使污 染物的运移受到阻滞作用;四、由于具有挥发性,污染物还随气体迁移、扩散 五、土壤中的生物与化学作用使污染物降解,生成无害物质或其他有害物质。要预测污染物的运移和其归宿,必须对土壤一污染物一空气一水这一复杂的相

27、 互作用的系统及污染物在其中的诸多迁移机制有充分理解,并把该系统模型化从而得到污染源的位置。模型的建立符号说明Ca气体中的污染物浓度mg cm 3H亨利系数Cw水中的污染物浓度mg cm 3qs颗粒表面的污染物浓度mg g 1kd污染物在水与固体颗粒间的分配系数 cm3 g 1kFFreundlich 分配系数 mg1 1/ng 1cm3/nw土壤含水率a土壤含气率土壤T,容重g cmVx孔隙水流速度cm min 1x水平距离cmDw扩散系数cm2 min 1C1C2C3比例系数s距离V传播速度t时间a某已知点的横坐标b某已知点的纵坐标Xi污染源的横坐标y污染源的纵坐标1气一水一周三相间的物质

28、交换在有水气共存的土壤中,即土壤非饱和带中污染物随水运移时,水中的污染物会与气体及土壤颗粒发生物质交换。水气两相 间的物质交换平衡可用亨利定律来表示Ca HCw11式中,Ca为气体中的污染物浓度 mg cm 3 , Cw为水中的污染物浓度 mg cm 3 ,H为亨利系数。不同物质的H值可在文献中查到。对于水中污染物与固体颗粒间 的物质交换,经常用到以下这一简单的线性方程:qs= KdCw12式中,qs为固体颗粒表面的污染物浓度 mg g 1 , Kd为污染物在水与固体颗粒,而在天然土壤中,土壤的这间的分配系数cm3 g 1。有机物质在水与固体颗粒间的分配与土壤颗粒中的有 机质含量、土壤颗粒的大

29、小与表面积等因素直接相关些性质往往不是均一的,用线性的方程来描述水一周间的物质分配与实测数据往 往不很吻合,而非线性方程则更好地表示了其间的物质交换。Freundlich方程是 一个经常被使用的非线性吸附等温线方程,其表达式为:1/nqsKfCw13式中,KF为Freundlich分配系数mg1 1/ng 1cm3/n , 1/n表示水一周吸附非线性指数。方程12、13都属经验公式,其中的参数值可通过专门的实验测出。污 染物由气相吸附在固体颗粒表面的量一般很小,可以忽略不计3 o假设气相为静止,且不考虑污染物在气相中的扩散,污染物在非饱和带中随水运移可由下列一 对对流一扩散方程来表示:Cwqs

30、 _CaTa-TCw wvx x2CD ww w 2x14式中,w, a分别为土壤含水率与含气率,为土壤干容重g cm 3 , Vx为孔隙水流速度cm min 1 , x为水平距离cm , Dw为扩散系数cm2 min 1 。方程4左边第二、第三项分别表示污染物在固相与气相中的分配。在水一气、水一固之间的物质分配为平衡的条件下,可把方程11、12 (或13 )代入14 ,且方程两边同除以w得:八八2cRt-CwVx-Cw Dw-Cw15txxR为延滞系数,R 1 -d -H16ww延滞系数Rt代表污染物运移时由于发生了水一气及水一固体颗粒之间的物质交 换而产生的延滞作用。在不同的土壤含水率条件

31、及不同的污染物运移承载相(气或水)情况下,延滞系数的表达式是不同的,如考虑污染物随气相在非饱和带中 运移,则K .Rt 1 -d w17aH aH,实验测得的污染物在非饱和R可由污染物通过土柱的时间与不发生水一周或气一周吸附时非挥发性试剂通过土柱的时间的对比实验来求得。近来有实验表明土柱中随气相运移时的延滞系数大于由 17求得的预测值。这部分额外的延滞效应则应归于污染物在水一气界面上的积累。污染物在水一气界面上的积累不仅使 污染物运移受阻,而且其影响还相当大,如Brusseau等在实验中发现TCE (三 氯乙烯)29% 73%滞滞后是由于在水一气界面处的积累造成的。因此,挥发性有机污染物在水一

32、气一周三相的分配可能包括以下几个方面:污染物在水一气两相间的分配、有染物在水一固体颗粒两相间的分配及污染物在水一气界面处的累 积。同时考虑这三个方面后的污染物随气体运移的延滞系数为:18KdwKiAiaH aH a式中,Ki为污染物在水气界面处累积的吸附系数cm , Ai为有效水气界面面积 cm2 cm3 o由所求出的延滞系数 Rt可以看出Rt和 即浓度有关,我们可以假设Rt Ci(19)延滞系数即扩展系数,显然延滞系数和传播速度成正比v C2Rt(20)而从以污染源为起点延滞系数将逐渐降低,设污染源的位置为(x,y)任意一地点(采样的点)位置为(a,b)S Vt(21)2,、22s (a x

33、) (b y)(22)单位时间传播的距离的积分就是污染源到这点的距离s从而sk Rtt(23)由(19)(20)(21) (22) (23)得22c3 t (a x) (b y)(24)根据(24)和已知数据便可以求出污染源的位置(x, y) o用MATLAB求解并取代表性坐标如表3儿系坐标As ( Ng/g)r (5013, 7202)Cd (ng/g)(2724, 2576)(4034, 6005)Cr ( Ng/g)(4632, 4315)(3504, 6013)Cu ( a g/g)P (2367, 3443)(3845, 6012)Hg (ng/g)(4812, 1845)(4865

34、, 7011)Ni ( a g/g)(4055, 6089)Pb ( a g/g):(2002, 2951)(4990, 5310)Zn ( a g/g)(14024, 9529)(3970, 5978)(5372, 7537)表3经过数据分析,主要污染源在该城区的西南方向,集中了工业区,交通区,生活 区,海拔在48之间。问题44模型的评价对于干尘扩散模型一一模型一优点:考虑了无风无雨时候的理想情况和有风有雨的情况, 把现实生活中的大部分 情况都包括在内,并且得出了不同情况时候的传播关系。缺点:考虑的因素较少,忽略了人为,湿度,自然环境的吸收能力等因素。得到的 结果的准确性自然较低。对于土壤扩

35、散模型一一模型二优点:通过文献,得到了直观且简单的计算方法和关系式。缺点:也只简单的求出延滞系数,通过所求的式子得到各个量之间的关系, 得到浓 度和位置的一个关系式。对不同的重金属的传播途径的分析和利用不够透彻。为更好地研究城市地质环境的演变模式,还应收集的信息有 :本地区不同地 方的降水量、地基的复杂程度、人们的活动范围以及将来社会的发展趋向 (如哪 里新建住房等)等。有了以上这些信息。我们认为应综合的根据以下各方面的原因分析。(1)降雨一一降雨的多少必定影响这个地区的土壤和污染等;(2)地基的复杂程度地基的不同也对这个地区的承受能力和变化有影响;(3)人们的活动范围一一 人们的活动对这个地

36、方的演变起到重要的作用, 人多 的地方演变的必定更快。(4)将来社会的发展趋向一一社会的发展趋向对环境的影响更是至关重要,直 接影响人们活动的地域,从而影响环境。5模型的推广1、本模型可以扩展到其他污染物的污染,只需检测出相应相应的污染物在各个 区域的含量分布,就可以找出污染源;2、本模型对扩散型污染物都有一定的适用性,可以参照此解决一些扩散性污染的问题;3、本模型具有较强的应用价值。环境的污染容易破坏生态链,从而影响人类的生活, 重金属的污染, 甚至可以直接危害人类的健康。 该模型可以通过控制一些因素找出被污染城市的污染源,从而及时制定应急措施,减小损失。参考文献杨桂元,数学模型应用实例,合

37、肥:工业大学出版社, 2007 年 6 月第一版汪国强,数学建模优秀案例选编,华南:华南理工大学出版社, 2001 年 8 月第一版周博 谢东来,MATLA科学计算,三河市:机械工业出版社,2010年5月第一版附录:一、图形实现主代码A=;%此矩阵数据太多,在此省略bianhao=A(:,1); % 编号As=A(:,2);Cd=A(:,3);Cr=A(:,4);Cu=A(:,5);Hg=A(:,6);Ni=A(:,7);Pb=A(:,8);Zn=A(:,9);x=A(:,10);y=A(:,11);z=A(:,12);gnqu=A(:,13);X_hang=length(gnqu);%sca

38、tter(x,y,5,z)% 散点图X,Y,Z=griddata(x,y,z,linspace(0,28654)',linspace(0,18449),'v4');%插值%pcolor(X,Y,Z);%shading interp% 伪彩色图%所有监测点网络图fig1=figure(1);set(fig1,'menubar','none','position',255 100 1000 600);contourf(X,Y,Z); % 等高线图hold onplot(x,y,'-*')title('

39、检测点网络图 ');xlabel('x');ylabel('y');fig2=figure(2);set(fig2,'menubar','none','position',255 100 1000 600);contourf(X,Y,Z); % 等高线图hold on%Ask=0;for i=1:X_hangif 3.6<=As(i)&As(i)<=5.4 plot(x(i),y(i)+250*; hold onelse if 5.4<As(i)&A(i)<=15pl

40、ot(x(i)+250,y(i),'s','markerfacecolor','g');hold onelse if As(i)>15plot(x(i),y(i)-250,'d','markerfacecolor','r');text(x(i)+200,y(i)+200,sprintf('(%0.1f)',As(i),'color','r','fontsize ',10,'fontweight','bold

41、');hold onendendendend布a g/g)>15a g/g)<=5.45.4<As( 小title('As的分','backgroundcolor','y','color','b','fontsize',12,'fontweight','bold');xlabel('x');ylabel('y');text(1000,17900,'- 重 度 污 染 As(','back

42、groundcolor','k','color','w');text(1000,16900,'- 轻 度 污 染 3.6<=As(','backgroundcolor','k','color','w');text(1000,15900,'- 污 染g/g)<=15','backgroundcolor','k','color','w');%Cdfig3=figure(3)

43、;set(fig3,'menubar','none','position',255 100 1000 600);contourf(X,Y,Z); % 等高线图hold onfor i=1:X_hangif Cd(i)<130&Cd(i)<190plot(x(i),y(i),'v','markerfacecolor','k');%text(x(i)+200,y(i)+200,sprintf('(%0.1f)',Cd(i),'color', '

44、k','fontsize',10,'fontweight','bold');hold onelse if 190<=Cd(i)&Cd(i)<=500plot(x(i),y(i),'p','markerfacecolor','g','markersize',10);%text(x(i)+200,y(i)+200,sprintf('(%0.1f)',Cd(i),'col or','k','fontsize

45、',10,'fontweight','bold');hold onelse if 500<Cd(i)&Cd(i)<=1000plot(x(i),y(i),'o','markerfacecolor','r');%text(x(i)+200,y(i)+200,sprintf('(%0.1f)',Cd(i), 'color','r','fontsize',10,'fontweight','bold'

46、);hold onelse if 1000<Cd(i)&Cd(i)<2000plot(x(i),y(i),'d','markerfacecolor','r','markersize',12);text(x(i)+200,y(i)+200,sprintf('(%0.1f)',Cd(i),'color','r','fontsize ',10,'fontweight','bold');hold onendendendend

47、endtitle('Cd的分布','color','b','backgroundcolor','y','fontsize',12,'fontweight','bold' );xlabel('x');ylabel('y');text(100,17900,'-130<Cd(ng/g)<190','color','w','backgroundcolor','k

48、');text(100,16900,'-190<=Cd(ng/g)<=500','color','w','backgroundcolor','k');text(100,15900,'-500<Cd(ng/g)<=1000','color','w','backgroundcolor','k');text(100,14900,'-1000<Cd(ng/g)<2000','c

49、olor','w','backgroundcolor','k');%Crfig4=figure(4);set(fig4,'menubar','none','position',255 100 1000 600);contourf(X,Y,Z); % 等高线图hold onfor i=1:X_hangif 31<=Cr(i)&Cr(i)<=49plot(x(i),y(i),'v','markerfacecolor','k');

50、hold onelse if 49<Cr(i)&Cr(i)<=100plot(x(i),y(i),'p','markerfacecolor','g');hold onelse if 100<Cr(i)&Cr(i)<=200plot(x(i),y(i),'o','markerfacecolor','b');hold onelse if 200<Cr(i)&Cr(i)<=500plot(x(i),y(i),'d','ma

51、rkerfacecolor','r','markersize',10); hold onelse if 500<Cr(i)&Cr(i)<=1000plot(x(i),y(i),'s','markerfacecolor','r','markersize',12);text(x(i)+200,y(i)+200,sprintf('(%0.1f)',Cr(i),'color','r','fontsize ',10,&

52、#39;fontweight','bold');hold onendendendendendendtext(100,17900,'g/g)<49','color','w','backgroundcolor','k');-32<Cr(text(100,16900,'g/g)<=100','color','w','backgroundcolor','k');-49<=Cr(text(100,1

53、5900,'g/g)<=200','color','w','backgroundcolor','k');-100<Cr(text(100,14900,'g/g)<500','color','w','backgroundcolor','k');-200<Cr(text(100,13900,'g/g)<1000','color','w','backgrou

54、ndcolor','k');-500<Cr(title('Cr的分布','color','b','backgroundcolor','y','fontsize',12,'fontweight','bold' );xlabel('x');ylabel('y');%Cufig5=figure(5);set(fig5,'menubar','none','position&#

55、39;,255 100 1000 600);contourf(X,Y,Z); % 等高线图hold onfor i=1:X_hangif 13.2<=Cu(i)&Cu(i)<=20.4plot(x(i),y(i),'v','markerfacecolor','k');hold onelse if 20.4<Cu(i)&Cu(i)<=150plot(x(i),y(i),'p','markerfacecolor','g');hold onelse if 150&l

56、t;Cu(i)&Cu(i)<=500plot(x(i),y(i),'o','markerfacecolor','b'); hold onelse if 500<Cu(i)&Cu(i)<=1000plot(x(i),y(i),'d','markerfacecolor','r','markersize',10); hold onelse if 1000<Cu(i)&Cu(i)<=2600plot(x(i),y(i),'s

57、9;,'markerfacecolor','r','markersize',12);text(x(i)+200,y(i)+200,sprintf('(%0.1f)',Cu(i),'color','r','fontsize ',10,'fontweight','bold');hold onendendendendendendtext(100,17900,'-13.2<Cu(g/g)<20.4','color',

58、'w','backgroundcolor','k');text(100,16900,'-20.4<=Cu(g/g)<=150','color','w','backgroundcolor','k');text(100,15900,'-150<Cu(g/g)<=500','color','w','backgroundcolor','k');text(100,14900,

59、'-500<Cu(g/g)<1000','color','w','backgroundcolor','k');text(100,13900,'-1000<Cu(g/g)<2600','color','w','backgroundcolor','k');title('Cu的分布','color','b','backgroundcolor','y

60、','fontsize',12,'fontweight','bold' );xlabel('x');ylabel('y');%Hgfig6=figure(6);set(fig6,'menubar','none','position',255 100 1000 600);contourf(X,Y,Z); % 等高线图hold onfor i=1:X_hangif 35<=Hg(i)&Hg(i)<=51plot(x(i),y(i),'v

61、','markerfacecolor','k'); hold onelse if 51<Hg(i)&Hg(i)<=150plot(x(i),y(i),'p','markerfacecolor','g'); hold onelse if 150<Hg(i)&Hg(i)<=500plot(x(i),y(i),'o','markerfacecolor','b'); hold onelse if 500<Hg(i)&

62、;Hg(i)<=1000plot(x(i),y(i),'d','markerfacecolor','r','markersize',10); hold onelse if 1000<Hg(i)&Hg(i)<=1600plot(x(i),y(i),'s','markerfacecolor','r','markersize',12);text(x(i)+200,y(i)+200,sprintf('(%0.1f)',Hg(i),'color','r','fontsize ',10,'fontweight&#

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论