水污染物顆粒凈化問(wèn)題分析數(shù)學(xué)模型問(wèn)題的提出

楊鴻忠

摘要：水的污染有兩類(lèi)： 一類(lèi)是自然污染；另一類(lèi)是人為污染。根據(jù)污染雜質(zhì)的不同分為化學(xué)性污染、物理性污染和生物性污染三大類(lèi)。水中雜質(zhì)按尺寸分，可分為溶解物、膠體顆粒和懸浮物3種。

關(guān)鍵詞：化學(xué)性污染；物理性污染；生物性污染；膠體顆粒；懸浮物

中圖分類(lèi)號(hào)：O13文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671—1580（2015）10—0148—02

一、問(wèn)題提出

眾所周知，水是地球上所有生命賴(lài)以生存的基礎(chǔ)。沒(méi)有水，一切生命創(chuàng)造的精彩都將不復(fù)存在。當(dāng)今世界，經(jīng)濟(jì)在高速發(fā)展，我們對(duì)于水的需求更大，然而我們卻在面臨前所未有的水危機(jī)，水污染的惡化更使水資源短缺雪上加霜。我們的水資源正在遭受各種污染的侵襲，水污染嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境、影響人類(lèi)生存，要想實(shí)現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，首先要解決水污染問(wèn)題。

由有害化學(xué)物質(zhì)造成水的使用價(jià)值降低或喪失稱(chēng)之為水污染。水的污染有兩類(lèi)：一類(lèi)是自然污染；另一類(lèi)是人為污染。而后者是主要的。水污染可根據(jù)污染雜質(zhì)的不同而主要分為化學(xué)性污染、物理性污染和生物性污染三大類(lèi)。水中雜質(zhì)按尺寸分，可分為溶解物、膠體顆粒和懸浮物3種。有些雜質(zhì)可以用基于高濃度、外加計(jì)量反應(yīng)試劑為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)的物化方法（如沉降、吸附、濕式氧化等） 以及生化技術(shù)等進(jìn)行處理。而對(duì)于天然水體和飲用水中低濃度、高毒性、難降解污染物 ，如多溴聯(lián)苯醚、全氟辛酸（磺酸）、消毒副產(chǎn)物、內(nèi)分泌干擾物、PPCPs（抗生素）等。 很難用前述傳統(tǒng)的物化方法和生化技術(shù)等技術(shù)進(jìn)行處理，迫切需要提出建立新型的高效選擇性檢測(cè)和消除的原理和方法。

1.利用動(dòng)態(tài)光反射儀器測(cè)量出水中某污染物粒徑隨時(shí)間的變化值（見(jiàn)表1），請(qǐng)就給定的數(shù)據(jù)擬合出粒徑隨時(shí)間變化的曲線和分布。

2.就測(cè)量出的數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)該測(cè)量方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

3.試建立模型說(shuō)明如何對(duì)這類(lèi)的污染物進(jìn)行處理，達(dá)到凈化污水的目的。

二、模型假設(shè)

1.假設(shè)污染物顆粒一直處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中，沉降顆粒數(shù)量較少，對(duì)測(cè)定結(jié)果不產(chǎn)生影響。

2.假設(shè)溫度對(duì)污染物顆粒的粒徑影響可以忽略。

3.假設(shè)光照對(duì)污染物顆粒的粒徑影響可以忽略。

4.樣本方差σ2已知時(shí)，顆粒粒徑為均值。

三、變量說(shuō)明

對(duì)本文對(duì)所用到的變量做如下定義：

w：權(quán)值，b：偏置項(xiàng)，ε：不敏感損失函數(shù)，ξi：松弛因子，C：正則常數(shù)，αi：拉格朗日乘子，α*i：拉格朗日乘子，F(xiàn)：高維空間，λi：拉格朗日乘子，λ*i：拉格朗日乘子，γ：核參數(shù)，n：樣本容量，m：水質(zhì)指標(biāo)數(shù)目，N：最高水質(zhì)等級(jí)，Ex（j）：原第j個(gè)水質(zhì)指標(biāo){x*（i，j）|i=1，2，…，n，}的均值，Sx（j）：原第j個(gè)水質(zhì)指標(biāo){x*（i，j）|i=1，2，…，n，}的標(biāo)準(zhǔn)差，di：為第i個(gè)樣本的水質(zhì)指標(biāo)與研究水體水質(zhì)指標(biāo)之間的距離，wi：為權(quán)重，x：沿河距離，t：時(shí)間，A：過(guò)水段面面積，Q：流量，C：謝才Chezy系數(shù)，R：水力半徑，g：重力加速度，C：模擬物質(zhì)的濃度，u：河流平均流速，Ex：對(duì)流擴(kuò)散系數(shù)，K：模擬物質(zhì)的一級(jí)衰減系數(shù)，V：流速，a，b：用戶(hù)設(shè)定參數(shù)。

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