目前，我國(guó)水資源問(wèn)題日趨嚴(yán)重，中國(guó)水資源現(xiàn)狀是總量比較豐富，但分布不均且人均占有量低;旱澇災(zāi)害頻繁，水資源供需不平衡;水資源利用率不高，污染比較嚴(yán)重。COD 作為表征水質(zhì)污染程度的重要指標(biāo)，所以COD排放量一直被人們所重視。國(guó)家《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》中明確提出：到“十二五”末，全國(guó)的化學(xué)需氧量(COD)要比 2010年下降8%。因此，本文通過(guò)清河、凡河流域的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)“十二五”末的COD排放量進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，并根據(jù)預(yù)測(cè)的結(jié)果提出相應(yīng)的解決措施。

　　1 研究背景與方法

　　1.1 研究背景

　　COD排放量包括工業(yè)COD和生活COD2部分，根據(jù)2005～2010年《鐵嶺市環(huán)境狀況公報(bào)》數(shù)據(jù)分析，近些年來(lái)在鐵嶺社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的情況下，COD排放量得到很好的控制。在“十一五”期間對(duì)重點(diǎn)排污企業(yè)經(jīng)行關(guān)停并轉(zhuǎn)整治，COD排放總量從2007年起得到明顯的改善，工業(yè)及生活的COD排放量均有下降，全市通過(guò)工程治理、結(jié)構(gòu)調(diào)整和監(jiān)督管理3大措施，COD排放量實(shí)現(xiàn)“十一五”期間下降16.3%，2項(xiàng)減排指標(biāo)均完成“十一五”減排任務(wù)。

　　1.2 方法的選擇

　　對(duì)清河、凡河流域COD排放量的預(yù)測(cè)是環(huán)境績(jī)效評(píng)估和管理工作的基礎(chǔ)。流域COD減排量的預(yù)測(cè)，是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，采用適合的預(yù)測(cè)方法根據(jù)時(shí)間推斷出變化規(guī)律，由于各個(gè)方法的基礎(chǔ)理論的不同，預(yù)測(cè)方法可以分為5類：數(shù)理統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)法、灰色系統(tǒng)理論預(yù)測(cè)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)法、水質(zhì)模擬模型預(yù)測(cè)和混沌理論預(yù)測(cè)5種方法。表1從理論基礎(chǔ)、適用條件、對(duì)數(shù)據(jù)資料的要求以及方法應(yīng)用的難易程度4個(gè)方面對(duì)5類COD排放量預(yù)測(cè)方法進(jìn)行綜合分析比較。

　　每種預(yù)測(cè)方法都有其自身的優(yōu)點(diǎn)和不足，建立清河、凡河流域COD排放量預(yù)測(cè)模型時(shí)必須考慮年COD排放量和待預(yù)測(cè)的歷史數(shù)據(jù)的特點(diǎn)、預(yù)測(cè)目的和預(yù)測(cè)期的長(zhǎng)短，結(jié)合每年清河、凡河流域COD排放量的變化規(guī)律，篩選出適合該流域的預(yù)測(cè)方法。

　　清河、凡河流域的COD排放量系統(tǒng)就是一種灰色系統(tǒng)，它有已知信息部分，如2005～2010年的COD排放量，更有未知信息部分，如未來(lái)“十二五”期間2011～2015年的COD排放量。即使歷史的及未來(lái)的許多因素、變量，如經(jīng)濟(jì)、人口、污染源排放情況及污水處理廠建設(shè)情況等也是未知的或未確定的。于是在本文引入灰色系統(tǒng)常用的灰色GM(1，1)模型來(lái)對(duì)清河、凡河流域的十二五期間COD排放量進(jìn)行預(yù)測(cè)。

　　1.3 基于灰色系統(tǒng)的COD排放量預(yù)測(cè)方法

　　1.3.1 灰色系統(tǒng)理論

　　“灰色理論”是以“部分信息已知，部分信息未知”的“小樣本”、“少信息”的系統(tǒng)為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)已有信息的分析、建模以及控制和優(yōu)化，從中提取有價(jià)值的信息，以完成對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行演化及行為規(guī)律的準(zhǔn)確描述并實(shí)施有效的監(jiān)控。該方法還采取了從總體到部分再由部分到整體的思路，能夠把宏觀和微觀結(jié)合起來(lái)，并從不同角度、不同方位來(lái)深入研究問(wèn)題，有利于挖掘不確定系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律。GM(1，1)灰色系統(tǒng)理論認(rèn)為：灰色性極其具有廣泛性，系統(tǒng)的隨機(jī)性和模糊性是灰色性的2個(gè)不同方面的性質(zhì)，因此灰色系統(tǒng)理論能應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的研究。

　　1.3.2 灰色系統(tǒng)理論研究的基本方法

　　系統(tǒng)分析法有，如方差分析法、回歸分析法、主成分分析法等。其中，回歸分析法是應(yīng)用比較多的。

　　GM(1，1)灰色模型是系統(tǒng)分析法理論中提出的一種新的預(yù)測(cè)模擬方法，也叫系統(tǒng)灰關(guān)聯(lián)度法。是通過(guò)對(duì)各個(gè)指標(biāo)因素間的發(fā)展趨勢(shì)的差異后相似程度進(jìn)行分析，最終求得各指標(biāo)因素間的關(guān)聯(lián)性?；谊P(guān)模型是分析發(fā)展態(tài)勢(shì)，對(duì)樣本的熟練要求較少，而且計(jì)算量較小，不會(huì)出現(xiàn)灰關(guān)聯(lián)度定量結(jié)果與定性分析不一致的情況。灰色理論將隨機(jī)變量當(dāng)作一定范圍內(nèi)變化的灰量，將隨機(jī)過(guò)程當(dāng)作是在一定時(shí)間及空間區(qū)域變化的灰色過(guò)程。

　　1.3.3 GM(1，1)灰色預(yù)測(cè)模型概述及建立

　　目前應(yīng)用灰色模型進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，的是GM(1，1)模型。GM(1，1)灰色預(yù)測(cè)模型實(shí)際上是一種對(duì)單因素趨勢(shì)進(jìn)行推斷的一種預(yù)測(cè)方法。以微分方程的形式表達(dá)出來(lái)，所揭示的是隨時(shí)間變化的COD排放量的連續(xù)過(guò)程。其基本思路是直接在歷史數(shù)據(jù)中尋找統(tǒng)計(jì)規(guī)律和概率分布規(guī)律的統(tǒng)計(jì)方法。

　　從數(shù)學(xué)的角度上看灰色預(yù)測(cè)的解，相當(dāng)于冪級(jí)數(shù)疊加，其中包含了一般線性回歸和冪級(jí)數(shù)回歸內(nèi)容，故灰色預(yù)測(cè)模型要比一般的線性回歸預(yù)測(cè)模型準(zhǔn)確，將非線性回顧和指數(shù)曲線之間擬合，也較確定性時(shí)間序列預(yù)測(cè)技術(shù)優(yōu)秀。但是此模型在進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)也存在一些不足之處，用這種模型進(jìn)行預(yù)測(cè)的結(jié)果，精度較高的只有最近幾年的數(shù)據(jù)，越往后面幾年預(yù)測(cè)發(fā)展，結(jié)果的誤差就越大，該模型的預(yù)測(cè)意義就不存在了，其不適合于長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)。對(duì)此，在實(shí)際建模過(guò)程中，對(duì)此模型進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)該模型的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行殘差修正，并且結(jié)合殘差序列的周期性分析來(lái)修正模型， 從而將改模型的預(yù)測(cè)的精確度大大提高。

　　選用灰色預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)2011～2015年COD排放量，那么以對(duì)COD排放量的預(yù)測(cè)，建立了預(yù)測(cè)模型。

　　1.3.3.1 原始數(shù)列

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　應(yīng)用GM(1，1)模型對(duì)2005～2010年“十一五”期間清河、凡河流域COD排放總量數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)分析以檢驗(yàn)方法的準(zhǔn)確性，得到的檢驗(yàn)結(jié)果誤差均在允許范圍內(nèi)，而后又對(duì)清河、凡河流域2011～2015年“十二五”期間COD排放總量進(jìn)行了定量預(yù)測(cè)，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果可知，至2015年清河流域COD排放總量6014.7t，凡河流域COD排放總量436.72t，從預(yù)測(cè)出來(lái)的減排趨勢(shì)結(jié)果來(lái)看，COD減排量超額完成國(guó)家綱要中提出的在“十二五”期間COD排放總量削減8%的目標(biāo)。 　　參考文獻(xiàn)

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　　作者簡(jiǎn)介：謝軼(1982-)，女，碩士。研究方向：從事水環(huán)境質(zhì)量綜合分析研究。

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