(gzhu-012 3867)城市表层土壤重金属污染分析new

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1、2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛承诺书我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的，如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选

2、择一项填写）：A我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）：3867所属学校（请填写完整的全名）：广州大学参赛队员(打印并签名)：1.林星宇2.程曦3.张强指导教师或指导教师组负责人(打印并签名)：罗羡华日期：2011年9月12日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：842011高教社杯全国大学生数学建模竞赛编号专用页赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用）：评阅人评分备注全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：84城市表层土壤重金属污染分析一

3、、摘要本文主要对城市表层土壤中各种主要重金属是否造成环境污染进行分析。首先讨论8种主要重金属元素在城市表层土壤中的空间分布，并分析城区内不同区域重金属的污染程度；然后通过数形结合分析，说明重金属污染的主要原因。最后根据重金属污染物在笛卡尔坐标方向上传播特征，建立非饱和土壤中重金属污染物迁移模型，确定污染源的位置。基于地理信息系统的半变异模型。本文通过重金属在城市5个功能区的土壤中的浓度指标，建立半变异模型，来讨论8种重金属在城市土壤重金属中的空间分布。首先把重金属在采样点的横纵向坐标、土壤中重金属浓度作为变量，令变量满足二阶平稳假设，运

4、用ArcGIS软件建立半变异函数，查阅数据给出两采样点的空间分隔距离，计算其南北方向及东西方向的半变异函数值，绘制出半变异函数曲线，从各金属的半变异函数曲线图中分别得到3个参数，即块金值，基台值，块金基台比，分析出Cu、Pb、Zn具有较强的空间相关性。然后在地累积指数法评价的基础上，得出结论As、Cr、Ni在整个区域无污染，剩余其他元素为轻度或较轻度污染。基于非饱和土壤中重金属污染物迁移模型。本文以重金属在土壤中的浓度为指标，通过分析重金属土壤中的蒸发、对流、吸附规律，结合能量守恒定理，推导出非饱和土壤中重金属污染物迁移模型，并确定污染

5、源的位置。首先分析重金属在非饱和土壤中的传播特征，研究表明，非饱和土壤中的传播是多种迁移场量耦和的热质传递过程。该过程包括重金属在土壤中的蒸发、对流和吸附，同时受到各种外力的影响。然后由能量守恒定律建立非饱和土壤中重金属污染物迁移模型。最后简化模型中无法查出数据的参数，再把浓度指标带入模型，计算出污染源的坐标。关键词：半变异函数、地理信息系统ArcGIS、空间数据分析、非饱和土壤中重金属污染物迁移模型、克里格插值、地累积指数法、重金属污染。84二、问题重述随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日显突出

6、。对城市土壤地质环境异常的查证，以及如何应用查证获得的海量数据资料开展城市环境质量评价，研究人类活动影响下城市地质环境的演变模式，日益成为人们关注的焦点。现对某城市城区土壤地质环境进行调查，即对该城市表层土壤重金属污染进行分析。主要有以下几个问题：(1)通过分析得到8种主要重金属元素在该城区的空间分布，并分析该城区内不同区域重金属的污染程度。(2)通过数据分析，说明重金属污染的主要原因。(3)分析重金属污染物的传播特征，由此建立模型，确定污染源的位置。(4)分析建立的模型的优缺点，为更好地研究城市地质环境的演变模式，还应收集什么信息？有

7、了这些信息，应如何建立模型解决问题？三．模型假设1.假设GPS记录采样点的位置均准确无误2.假设采样的样本容量满足确定半变异函数的最低容量3.假设在半变异函数中Z(x)-Z(x+h)只依赖于在某方向上分隔它们的向量h，而与具体位置无关。4.假设重金属浓度指标满足二阶平稳假设。5.假设重金属污染主要在土壤中传播，在其他介质中的传播不会影响本文的模型。6.假设该城区土壤地质的背景值适用于不同的功能区，且正确可靠。四．问题分析第一问：附录中给出了不同采样点8种重金属污染物的各项指标，包括空间位置，各金属在土壤中的浓度。首先需要确定8种金属在土

8、壤中的含量分布特征，对此进行统计分析。再研究区域突然土壤重金属的相关关系，运用地理信息系统中的空间数据分别和地统计分析，其中用到半方差函数，并采用克里格插值法得到该城市各功能区的表层土壤金属浓度分布图，最后