基于改进灰色马尔可夫模型的城市污水量和cod总量预测

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1、基于改进灰色马尔可夫模型的城市污水量和COD总量预测ForecastofUrbanWastewaterDischargeandCODEmissionBasedonModifiedGrayandMarkovModel学科专业：环境工程研究生：李小芳指导教师：孙宝盛副教授天津大学环境科学与工程学院二零一二年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育

2、机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月

3、日签字日期：年月日摘要城市污水排放量和化学需氧量（COD）排放量的预测工作十分重要，本文在了解城市污水排放量和污染物总量控制的研究进展的基础上，分析常规模型在预测中所存在的问题，建立了一种改进的灰色马尔可夫模型，然后将其应用到城市污水排放量和COD排放量的预测中。在灰色模型、马尔可夫模型的基础上，针对传统灰色马尔可夫模型的优缺点，本文建立了一种改进的灰色马尔可夫模型。改进的灰色马尔可夫模型是通过对马尔可夫预测结果进行优化来提高预测结果的准确度，它的实质是在充分考虑各种状态的基础上加大了高概率

4、状态的权重。改进的模型既具有灰色马尔可夫模型建模数据少、计算方法简单、适用于随机波动的数据处理等特点，又能避免单个灰色马尔可夫模型可能出现的最差预测结果。根据2001年到2009年的天津市城市污水排放量数据，应用本文建立的改进灰色马尔可夫模型进行预测。结果表明：改进的灰色马尔可夫模型的预测精度远高于灰色模型，且能避免传统灰色马尔可夫预测结果的最差情况；根据改进的模型预测结果，到2015年，天津市生活污水排放量达到65412.41万吨，工业废水排放量为18707.69万吨，城市污水排放总量为84120.

5、10万吨，生活污水排放量在城市污水排放总量中的比例为77.76%。根据2001年到2009年天津市COD排放总量的数据，应用本文建立的改进灰色马尔可夫模型进行预测。结果表明：改进的灰色马尔可夫模型与传统的灰色马尔可夫模型预测结果一致，都有较高的预测精度；2010年到2015年间，天津市COD排放总量大致呈指数减小趋势，于2015年达到11.04万吨，可以实现天津市“十二五”规划中削减COD排放总量的目标。在“十一五”期间，天津市生活污水中COD排放量呈缓慢增长趋势，工业废水中COD排放量呈逐年减小趋势

6、，城市污水中COD排放量呈现缓慢减小趋势，它们在2010年的数值较2005年分别减小了-2.28万吨、3.69万吨和1.41万吨，因此“十一五”期间天津市COD减排工作主要依靠工业减排来实现。关键词：城市污水排放量；COD排放量；灰色模型；马尔可夫模型；改进；生活污水排放量；工业废水排放量ABSTRACTTheforecastworkofurbanwastewaterdischargeandchemicaloxygendemandemissionwasimportant.Basedtheinvesti

7、gationonresearchprogressofurbanwastewaterdischargeandpollutiongrosscontrol,thispaperanalysedthedisadvantagesofconventionalmodelandestablishedamodifiedGrayMarkovModelwhichthenappliedtotheforecastworkofurbanwastewatedischargeandchemicaloxygendemandemissio

8、n.AfteranalysingtheadvantagesanddisadvantagesoftraditionalGrayMarkovModelbasedtheGrayModelandMarkovModelknowledge,thispaperestablishedamodifiedGrayMarkovModel.ThemodifiedmodelhadhighaccuacyasitoptimizedtheMarkovprocess,itincresed