文档介绍：竞赛队编号(参赛学生不填写):__________
西北师范大学2011年数学建模竞赛
参赛队员
姓名
学号
所在学院
唐小玲
201072010255
物理与电子工程学院
苏明智
201072010251
物理与电子工程学院
史倩倩
201072010249
物理与电子工程学院
指导教师:
竞赛题目(在AB上打勾): A B
城市水资源的保护与利用
摘要
“水资源短缺风险综合评价”数学模型是通过建立水资源短缺风险评价模型来探讨如何有效调控主要风险因子,使得风险降低。这里我们利用模糊概率理论建立了水资源短缺风险评价模型, 对水资源短缺风险发生的概率和缺水影响程度给予综合评价。具体模型步骤如下:先构造隶属函数,用来评价水资源系统的模糊性;再利用 Logistic 回归模型模拟和预测水资源短缺风险发生的概率;而后建立了基于模糊概率的水资源短缺风险评价模型; 最后利用判别分析识别出水资源短缺风险敏感因子。问题的关键就是从随机模型或模糊模型的角度分别探讨水资源短缺风险问题。通过对北京市 1979-2005 年的水资源短缺风险研究,我们了解到了水资源总量、污水排放总量、农业用水量以及生活用水量是北京市水资源短缺的主要风险因子。通过采用再生水回用和南水北调工程都可使北京地区在未来两年各种情景下的水资源短缺均降至低风险水平, 以此规避风险并减少了其造成的危害,对社会经济的稳定、可持续发展战略的实施都有重要的意义。
关键词:模糊概率;Logistic 回归模型;水资源短缺风险;敏感因子;北京
问题的叙述
水资源,是指可供人类直接利用,能够不断更新的天然水体。主要包括陆地上的地表水和地下水。风险, 是指某一特定危险情况发生的可能性和后果的组合。水资源短缺风险,泛指在特定的时空环境条件下,由于来水和用水两方面存在不确定性,使区域水资源系统发生供水短缺的可能性以及由此产生的损失。
近年来,我国、特别是北方地区水资源短缺问题日趋严重,水资源成为焦点话题。2010年西南地区百年一遇的特大旱灾刚刚过去,一场五十年或百年一遇的旱灾正在袭击长江中下游地区的湖北、湖南、江西、安徽、江苏五省。截止到五月三十一日,仅湖北省受灾人数就超过一千万人,长江中下游的洪湖、洞庭湖、鄱阳湖正在集体饱受史无前例的浩劫,其中的生物链也正在经受毁灭性的打击。接连不断的旱情进一步加剧了全国特别是北方地区本来存在的水资源短缺,水资源已经成为制约经济社会经济可持续发展的重要瓶颈。据国务院权威部门的消息:我国655个城市中近400个缺水,近200个严重缺水。以北京市为例,北京是世界上水资源严重缺乏的大都市之一,其人均水资源占有量不足 300m ,为全国人均的 1/8,世界人均的 1/30,属重度缺水地区, 附表中所列的数据给出了 1979 年至 2000 年北京市水资源短缺的状况。
北京市水资源短缺已经成为影响和制约首都社会和经济发展的主要因素。
政府采取了一系列措施, 如南水北调工程建设, 建立污水处理厂,产业结构调整等,相信这些举措在一定程度上能够缓解北京水资源短缺的问题。但是,气候变化和经济社会不断发展,水资源短缺风险始终存在。如何对水资源风险的主要因子进行识别,对风险造成的危害等级进行划分,对不同风险因子采取相应的有效措施规避风险或减少其造成的危害,这对社会经济的稳定、可持续发展战略的实施具有重要的意义。
利用《北京统计年鉴》所给的数据和合法获得的一切信息,讨论下列问题:
以北京市水资源资源为例,分析水资源短缺的风险因子,并对这些风
险因子进行重要性分析。
建立水资源短缺风险评价的数学模型。
从用水量、用水结构、水资源存量几个方面对北京市未来五年水资源
进行预测。
4. 给有关部门提供一份研究报告,至少从水资源短缺成因、水资源风险控制以及水资源保护几方面提出建议和对策。
问题及背景分析
近年来,随着全球气候变化和经济社会不断发展,水资源短缺越来越成为一个日趋严重的社会问题,引起了人们广泛的关注,并取得不少研究成果。根据相关文献及网络资源, 可了解到研究的大部分共同特点是从随机模型或模糊模型的角度分别探讨水资源短缺风险问题。水资源系统是一个复杂的大系统,广泛存在着随机性和模糊性,由于随机性是因果律的破缺、模糊性是排中率的破缺,所以在水资源短缺风险评价模型的设计中同时考虑这两种因素的影响。
近年来,随着全球气候变化和经济社会不断发展,水资源短缺越来越成为一个日趋严重的社会问题,引起了人们广泛的关注,并取得不少研究成果。
模型的假设
1、降雨量、地下水量等一切水资源来源都看成可利用水资源,定义为可利用水总量;
2、污水排放、生活用水量、农业用水量等一切可以是水资源流失的因素都归类为用