淡水养殖池塘水华发生及池水净化处
理
参赛队员：黄华鸿
参赛队员：陈强
参赛队员：王玉婷
带队指导老师：管强
2016年06月07日
目录
摘要 (1)
一、问题重述 (2)
1.1问题背景 (2)
1.2问题提出 (2)
二、问题分析 (2)
2.1问题一的分析 (2)
2.2问题二的分析 (2)
2.3问题三的分析 (3)
2.4问题四的分析 (3)
2.5问题五的分析 (3)
三、问题假设 (3)
四、模型建立 (3)
4.1问题一的解答 (3)
4.1.1数据处理 (3)
4.1.2数据分析 (3)
4.2问题二的解答 (6)
4.2.1模型建立 (6)
4.3问题三的解答 (9)
4.4问题四的解答 (10)
4.5问题五的解答 (12)
五、模型评价 (12)
5.1模型的优点 (12)
5.2模型的缺点 (12)
六、参考文献 (12)
附录 (13)
淡水养殖池塘水华发生及池水净化处理
摘要
目前在我国水产养殖中，池塘养殖产量约占淡水养殖的绝大部分。但是，随着淡水生态系统水体污染和富营养化进程的加剧，经常导致浮游生物高密度发生，诱发大面积水华。水华的发生不仅仅直接影响了养殖对象的正常生长发育，而且在严重时大量排泄废水还会造成淡水资源污染，并破坏养殖生态系统的平衡，导致养殖对象的不同程度死亡，造成巨大经济损失。为此我们通过研究淡水养殖池塘相关主要理化因子，主要浮游生物数据及鱼虾生成等数据分析水华发生的原因，控制并预测水华的发生，从而提高养殖产量，减小环境污染等。通过对水华发生的了解，加强大家环保意识。
首先，针对问题一，我们将各池中两个样本点数据的平均值代表整个池塘的数据，通过Excel进行数据处理并绘制柱形图，从而得出水体、底泥与间隙水中常见主要理化因子之间的关系，并分析原因。针对问题二，我们主要选取溶氧、COD、盐度、透明度、总磷和总氮为主要指标。运用spss的主成分分析与聚类分析，我们得出了四个池塘水体质量的优劣排序与分类，同时分析出虾池鱼池对水体的影响。针对问题三，我们通过偏最小二乘法建立浮游生物致害密度模型，并求出1号池发生轻微水华时各个主要理化因子的置信区间，从而预测出发生重度水华与不发生水华时，各个主要理化因子的范围。针对问题四，我们根据附件6的数据通过matlab拟合求出两种鱼类的生长函数，从而建立模型。针对问题五，主要通过查阅资料所得。
关键词：Excel、spss、matlab、柱形图、主成分分析、置信区间
一、问题重述
1.1 问题背景
池塘养殖产量的上升，伴随着水体污染与富营养化进程的加剧，进而容易诱发水华。水华的发生不仅影响着养殖业的发展，同时还带来淡水资源的污染以及养殖生态系统的平衡，导致养殖对象的不同程度死亡，造成巨大经济损失。
1.2 问题提出
问题一：分析水体、底泥与间隙水中常见主要理化因子之间的关系，并分析原因；问题二：对四个池塘水体质量进行评价及分类，分析虾池与鱼池对水体的影响；问题三：建立主要理化因子和常见浮游生物致害密度发生关系的模型，给出水华发生时主要理化因子的范围，预测淡水养殖池塘水华发生 (1号池发生轻微水华)；
问题四：结合以上问题分析，建立鱼类生长与体重相关模型。在养殖鲢鱼、鳙鱼等的生长过程中可以摄食浮游生物，净化某些藻类，构造一个与1号池相同大小的净化池，通过水循环，并放养鲢鱼或鳙鱼，放养多少才能净化1号池中的藻类，净化效果如何；
问题五：构建一种生态养殖模式，有利于池水养殖池塘水体的自净化。通过以上养殖从而使淡水养殖减少向江河湖海养殖废水排放。
二、问题分析
2.1 问题一的分析
通过计算出各池中两个样本点数据的平均值得到各池中常见主要理化因子在池水、间隙水、底泥中的含量。运用Excel求出各池中主要理化因子的总量及在池水、间隙水、底泥中的所占比例。绘制柱形图，通过对比，发现主要理化因子在4个池塘中的分布大致相同，得出水体、底泥与间隙水中常见主要理化因子之间的关系，查阅资料得出原因。
2.2 问题二的分析
通过求出各类池15周里平均每周的相关数据，并运用spss的主成分分析，得出四个池塘的综合得分，按得分高到低的顺序为，4号池，3号池，1号池，2
号池，我们认为得分越高的代表水体质量越差。再者通过聚类分析得出四个池塘的分类，即2号与3号池为第一类，1号池为第二类，4号池为第三类。通过水体质量评价得到虾池对水体的影响比鱼池小。
2.3 问题三的分析
通过偏最小二乘法建立浮游生物致害密度模型，并求出各个理化因子的总量在15周中的均值及标准差，并得到在1号池发生轻微水华时，各个主要理化因子的置信区间，从而预测在主要理化因子含量在该区间内为发生轻微水华，大于该区间为发生重度水华，小于该区间为不发生水华现象。
2.4 问题四的分析
由附件6提供的数据，通过matlab拟合得到两种鱼类的生长函数，并画图得出模型，从而得到结论：鱼类生长与体重呈正相关关系。
2.5 问题五的分析
针对问题五，主要通过查阅资料所得。
三、问题假设
1、假设附件中的数据真实有效且无任何错误
2、假设没有发生重大灾难影响养殖业发展
四、模型建立
4.1 问题一的解答
4.1.1数据处理
在问题一中我们先对每个池的两个样本点数据求平均值，从而整合成4份数据代表四个池塘。通过数据处理得出在池水、间隙水、底泥中各常见主要理化因子的含量比例，并绘制柱形图。
4.1.2数据分析
由数据处理后，得出以下6图，并作出相应分析如下：
