“互联网+”时代下的土质污染研究

韩瑞祥，裴　倩，胡梦辉，龚佃选

(华北理工大学数学建模实验室，河北 唐山　063000)

“互联网+”时代下的土质污染研究

韩瑞祥，裴倩，胡梦辉，龚佃选

(华北理工大学数学建模实验室，河北 唐山063000)

本文通过搜集近年来居民每年的用水量，每年工厂污水的排放量以及车辆污染物的排放量等数据进行研究。运用灰度预测的方法，建立土质演变模型，结合拟合图像得到函数。从函数关系可以看出，此函数呈现增长趋势，所以也就说明土质演变的趋势大致是这样的：随着时间的推移，国家工业尤其是重工业的快速发展及人们消费水平的提高，使得土质污染程度愈演愈烈，所以政府国民应该加强治理意识，保护环境，防止土壤恶化。最后通过此模型建立计算机系统，应用到互联网技术，准确便捷的进行土质演变情况的推算。

土质污染；灰度预测；土质演变；互联网

本文著录格式：韩瑞祥，裴倩，胡梦辉，等. “互联网+”时代下的土质污染研究[J]. 软件，2016，37（9）：21-23

0　引言

随着国家经济的发展，工业发展迅速，人类消费急剧增加，我们也迈进了互联网下的高科技信息时代。如今，人们对地质污染的讨论及演变愈加重视，汽车尾气排放，工业废水和工业气体排放导致的大气中固体颗粒以及有毒气体的排放，居民的用电量以及近年煤矿的开采和居民用水量都会影响地质的演变，为了更好的预测今后城区地质环境演变模式，我们找到近年城市居民耗水量，污水的排放量及近年来汽车尾气的排放与治理方方面来研究本地区地质的演变趋势。结合计算机仿真模拟理论，将此模型推广，运用互联网进行土质污染的深入分析，并依据此信息，通过计算机的并行计算处理相关数据，进一步准确预测土质污染的演变规律，为人们预防土质污染做出相应对策。

1　建立地质演变模型

已知每年城市汽车尾气排放量、汽车保有量，各年份用户用水量[1-2]与污水总量，数据如表1。

根据这些数据进行拟合分析知污染物的排放是逐年增加的，且呈一次函数不断上升，而车辆的保有量也在不断上升。

如图1，将年份与污水总量用MATLAB进行线性拟合，得出函数是：

表1　数据统计表

图1　污染排放量、机动车保有量与年份关系

将年份与用总量用MATLAB进行线性拟合，得出函数是：

如图2，由两条直线函数方程式可以得出污水和居民用水量都呈直线增长。

几年来国家对污水以及汽车尾气的排放做了一系列的努力，所以很多因素会影响城市地质环境的演变模式，用灰度相关来预测以后地质演变的情况。

图2　污水、居民用水量与年份的关系

2　灰色预测模型的建立

2.1数列预测GM(1,1)模型

灰色预测系统里的微分方程为Gm模型[3]，G表示灰色，m表示model，Gm（1,1）表示一阶的一个变量的微分方程，Gm（1，1）建模[8]过程如下：

记录原始序列x为非负序列

生成相应的序列x(n)；

2.2通过建模求解A

确定模型：

所以根据x1（k+1）模型推测：如果政府和公民不加以维护和治理，今后污染将演变得越来越糟糕。

2.3验证灰色预测模型

检验方法：将1998年的污水量以及居民用水量带入方程式，检验1999年污水及用水的量就可以检验此函数模型是否正确。已知1998年污水量为：5435，居民用水量为：5453将来数代入方程式中可知1999年的土质污染程度，与当年的土质污染程度近似相符，所以此模型是合理的。

3　互联网组织结构与功能

3.1组织结构

以Windows xp系统为操作平台，对单独的执行程序界面进行执行[4]，此时填写下拉菜单和对话框所需内容，点击相应按钮系统就会输出结果，实现人机对话；本系统模型库即引入土质演变模型，整合土壤重金属元素受人类影响的动态变化，依据多元线性回归编译[5]相应程序块，当运算时可快速调用；数据库利用VB的文件管理功能，为用户创建数据文件。

3.2系统功能

依据此模型，通过输入各项影响土质演变的因素，可大致推算出以后的土质演变规则。

[1] 曹志洪. 解译土壤质量演变规律, 确保土壤资源持续利用[J]. 世界科技研究与发展, 2001, 23(3): 28-32.

[2] 张甘霖, 朱永官, 傅伯杰. 城市土壤质量演变及其生态环境效应[J]. 生态学报, 2003, 23(3): 539-546.

[3] 谢乃明, 刘思峰. 离散 GM(1, 1) 模型与灰色预测模型建模机理[J]. 系统工程理论与实践, 2005, 25(1): 93-99.

[4] 吴建平, 刘莹, 吴茜. 新一代互联网体系结构理论研究进展[J]. 中国科学: E 辑, 2008, 38(10): 1540-1564.

[5] 刘迪, 翟季冬, 陈文光. 基于回归模型的高端容错计算机犜犘犆性能估算研究[J]. 计算机学报, 2013.

Study on Soil Contamination During In Ternet Plus Era

HAN Rui-xiang, PEI Qian, HU Meng-hui, GONG Dian-xuan
(Mathematical modeling laboratory ,North China University of Science and Technology, Tangshan, 063000)

In this paper, the study is conducted by collecting data of the annual consumption of domestic water, the annual emissions of factory sewage and vehicle emissions of pollutants and other factors. By using the method of gray prediction, the soil evolution model is established and the function is obtained by fitting the image. The graph demonstrates a growth trend, and the trend of soil evolution is basically like this: with time going by, the national industry, especially the rapid development of heavy industry and the improvement of people's consumption level, making soil pollution even worse, so the government should strengthen national governance awareness, protect the environment and prevent soil deterioration. Finally, the computer system is established by this model, which is applied to the Internet technology, and the calculation of soil evolution is accurate and convenient.

Soil pollution; Gray prediction; Evolution of soil; Internet

O212

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2016.09.005

国家自然科学基金项目(No.11301120, No.11601151)，河北省自然科学基金项目(A2015209189)，河北省青年拔尖人才支持项目。

通讯联系人：龚佃选(1981-)，副教授，北京大学访问学者，主要研究方向为计算几何。