水库湖泊水质分析、模拟与预测的综合数学方法及其应用

论文摘要

本文在对各种水质模型与方法总结分析的基础上,针对以水库、湖泊为主的大范围、复杂地理结构区域上地表水污染的过程及规律分析、分布状态模拟、变化趋势预测给出了相应的三维数学模型和求解算法,提出了两种新的统计分析方法用于污染分布的关系分析和规律分析,并给出这些研究在密云水库水质分析中的应用实例。 1.剖析了不同类型径向基函数的性质,系统阐述了无单元配点法及其在解微分方程时的控制技巧,给出水污染质运移模型无单元配点法求解的详细过程。 2.建立了用于评价不同样本组数据分布间单调关系和协调关系的两种统计方法,给出其在湖泊水库水体、底泥、孔隙中水污染质分布分析的具体应用。 3.建立了水库湖泊BOD、DO、总氮、总磷、重金属等主要污染质迁移转化的三维水质模型,讨论了其无单元法求解技术。 4.给出了上述数值算法和统计分析工作的软件实现方法以及水污染分布的几种图形表现技术。 5.给出上述研究方法与技术在密云水库水质分析中的详细应用。获得了有关密云水库水质富营养化的成因、机理、规律、趋势及其防治措施的有指导意义的认识和结论。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 水质分析的历史、现状及其局限
• 1.2 本文研究的技术方案及其依据
• 1.2.1 技术背景
• 1.2.2 工作需求
• 1.2.3 技术方案
• 1.3 本文主要工作及创新点
• 第二章 水质模型与方法研究概述
• 2.1 水质模型概述
• 2.2 确定性模型
• 2.3 随机模型
• 2.4 灰色模型
• 2.5 水质模型的参数反演
• 2.6 神经网络、模糊模型、遗传算法
• 2.7 本章小结
• 第三章 求解水质模型的径向基函数方法
• 3.1 径向基函数方法简介
• 3.1.1 径向基方法的基本概念
• 3.1.2 径向基函数的主要类型
• 3.1.3 函数的径向基插值法
• 3.1.4 微分方程的径向基函数解法
• 3.2 径向基函数性质分析及其在解微分方程时的控制技巧
• 3.2.1 径向基函数性质分析
• 3.2.2 径向基函数解空间分析
• 3.2.3 初始、边界条件与适宜的径向基函数
• 3.2.4 针对无网格散点数据问题的处理技巧
• 3.3 水污染质运移模型的径向基函数解法
• 第四章 统计方法及其应用
• 4.1 数学基础命题
• 4.1.1 基本命题
• 4.1.2 命题的几何证明
• 4.1.3 几点注记
• 4.1.4 命题的推广
• 4.2 样本数据组间的相关性分析及其应用
• 4.2.1 样本数据组分布间的两种相关性分析
• 4.2.2 应用概述
• 4.3 相关性分析在密云水库水质分析中的应用
• 4.3.1 水体中污染质分布规律的统计分析
• 4.3.2 底泥、孔隙水中污染质分布规律的统计分析
• 第五章 湖泊水库三维水质模型及其径向基函数方法求解
• 5.1 总磷、总氮三维模型及其求解
• 5.2 三氮三维模型及其求解
• 5.3 重金属三维模型及其求解
• 5.4 BOD、DO三维模型及其求解
• 5.5 参数识别技术
• 第六章 通用水质分析模拟预测程序的研制
• 6.1 程序研制原理及功能
• 6.2 程序开发的几个技术方法
• 6.2.1 软件的独立性与完整性
• 6.2.2 大型线性方程组的求解
• 6.2.3 函数指针与基函数选择
• 6.2.4 通用数据格式与数据交换接口
• 6.3 水质模拟的几点创新型设计
• 第七章 水质分析、模拟与预测的综合数学方法在密云水库水质分析中的应用
• 7.1 密云水库概况及相关资料
• 7.2 数据的技术处理与模型检验
• 7.2.1 数据的技术处理
• 7.2.2 模型及参数检验
• 7.3 影响密云水库水质因素的比较分析
• 7.3.1 不同影响因子的定量化比较分析
• 7.3.2 相关的结论
• 7.4 参数识别分析结果
• 7.5 密云水库总磷、总氮分布的分析与预测
• 7.6 本章小结
• 第八章 遗留问题与展望
• 8.1 有待解决的遗留问题
• 8.2 水质模型技术展望
• 参考文献
• 攻读博士期间发表的学术论文及参加的主要科研项目
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT