立了各类水比重的多元回归模型,然后利用spss软件的逐步筛选法,剔除次要因素,得到简化的回归模型,得到各类水比重与排污量之间的回归方程。
然后由已知的排污量序列,运用灰色预测方法,建立GM(1,1)模型,预测出未来十年的排污量,代入回归方程,求得未来十年三类水的比重。 3.2 模型建立
3.2.1 水质的回归模型
考虑到影响长江水质的因素有废水排放量、总流量、前一年水质状况,建立如下多元回归模型:
? fij?ai?bQi?(?1i)cf?, e j j=1,2,3
其中i表示第i年(记1995年为第1年),j表示第j类水(j=1,表示可饮用水,即第Ⅰ类、Ⅱ
类和Ⅲ类水;j=2,表示轻度污染水,即第Ⅳ类和Ⅴ类水;j=3,表示重度污染水,即劣Ⅴ类水)。
fij表示第
i年第j类水所占比重(单位:%),?i表示第i年的废水排放量,Qi表示第i年的
总流量。
a,b,c,e为回归系数。
将数据录入spss并建立数据集,通过对r方值,各项系数的显著性分析,舍去显著性不明显的项,重新进行回归分析,直到各项指标满意为止,得到水文年fij的回归方程:
(1)可饮用水的线性回归方程为:
fi1?113.381-0.153?i (5)
经检验,R方值为0.670,回归显著性0.004,常量显著性为0,?i显著性为0.004,回归模型合理。
(2)重度污染水的线性回归方程为:
fi3??14.780?0.093?i
(6)
经检验,R方值为0.916,?i、常量的显著性都为0,显著性高,回归模型合理。
(3)轻度污染水的线性回归方程为:
fi2?100?fi1?fi3 (7)
同理可得枯水期和丰水期的线性回归方程:
枯水期:fi1?107.05?0.145?i,fi3??15.535?0.104?i 丰水期:fi1?121.804?0.193?i,fi3?0.048?i?5.832 3.2.2 废水排放量的GM(1,1)模型
为由过去十年的废水排放总量预测未来废水排放量,建立灰色预测GM(1,1)模型:
1)原始废水排放量序列:
?(0)?(?(0)(1),?(0)(2),??(0)(n)),对本题n=10.
对原始序列作1-AGO(一次累加生成)得:
k ?(1)?(?(1)(1)?,(1)(?2),?n(1,其中())?(k)?(1)??i?1(0)(i),k?1,2,?n。
2)对?(1)做紧邻均值生成,Z(1)(k)?0.5?(1)(k)?0.5?(1)(k?1),k?1,2,?n
??Z(1)(2)?(1)?Z(3)?构造B??????Z(1)(n)?1???(0)(2)???(0)?1??(3)? ;yN???????????(0)(n)??1??????(BTB)?1BTy?最小二乘法估计参数列aN??,其中?a:发展系数,u:灰色作用量
?u??a?3)白化微分方程:
d?(1)dt?a?(1)?u
uua 时间响应式:?(1)(t)?(?(0)(1)?)?e?at?a (8)
继而求得?(1)的模拟值:
??(1)?(??(1)??(1),(0)(1)(?2?),?n(1)(1) ())(0)得到?3.3 模型求解
(0)?的模拟值:??(1)???(1),??(k?1)??(1)?(k?1)??(1)(k),k?1,2,?n (9)
以十年为例,进行长江水质预测:
3.3.1 求未来十年废水排放量
原始废水排放量序列:?(0)?(174,179,1