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水资源短缺的综合评价——以北京为例
摘要:
本文通过对北京市1979-2009年期间的水资源短缺问题风险因子进行分析并建立相应的数学模型。在该过程中先综合考虑水资源短缺的各种风险因子,以及各风险指标的模糊性和不确定性,就北京市水资源短缺风险这一问题,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,建立一个比较科学的评价模型。首先利用主成分分析法判定水资源短缺风险的主要因子,再构造隶属函数以评价水资源系统的模糊性;其次利用Logistic回归模型模拟和预测水资源短缺风险发生的概率;而后建立了模糊数学模型对水资源短缺风险综合评价模型,以及对风险等级进行划分。期间会应用SPSS , Matlab 对模型所涉及的数据编程处理,最后分析误差及评价模型的合理性和科学性,并与实际结合预测北京未来的水资源情况。
对于问题一,我们首先利用数据统计法确定可能引起北京市水资源短缺风险的因子,并对其风险因子利用主成分分析法,分析出主要的风险因子。通过图表中的数据可知,森林覆盖率,工业用水,农业用水,人口规模等。并且对主要的风险因子采取了相应的对策,使得风险发生的概率降低。
对于问题二,首先我们利用隶属度函数法,从缺水量、人均缺水率、经济损失量、损失量四个指标考虑,得出每个指标的综合隶属度,并做出了风险等级的划分。其次我们利用logistic回归模型模拟和预测水资源短缺风险发生的概率,最后利用模糊数学模型对北京市水资源的短缺风险进行综合评价,如图表
对于问题三,我们在前面两个问题分析的基础上,综合考虑北京的现状,以及经济突发事件和气候变化,从风险等级和风险概率两方面,对北京未来两年的水资源短缺风险预测,并给出了应对这些问题的相应对策。
对于问题四,我们在对前三个问题解决,以及对模型的改进基础上,分析得出水资源短缺的影响因素,并对此因素进行剖析,找到正确的合理的解决措施,给北京市水行政主管部门写了份建议报告,希望对水资源短缺风险问题能真正得到解决,使得现有的水资源能更加合理的利用。
关键词:主成分分析法隶属度函数水资源短缺风险评价模型 Logistic回归模型模糊数学模型
一、问题的重述:
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300m3,为全国人均的1/8,世界人均的1/30,属重度缺水地区。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。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。
《北京2009统计年鉴》及市政统计资料提供了北京市水资源的有关信息。利用这些资料和你自己可获得的其他资料,讨论以下问题:
1评价判定北京市水资源短缺风险的主要风险因子是什么?
影响水资源的因素很多,例如:气候条件、水利工程设施、工业污染、农业用水、管理制度,人口规模等。
2建立一个数学模型对北京市水资源短缺风险进行综合评价, 作出风险等级划分并陈述理由。对主要风险因子,如何进行调控,使得风险降低?
3 对北京市未来两年水资源的短缺风险进行预测,并提出应对措施。
4 以北京市水行政主管部门为报告对象,写一份建议报告。
二、问题的分析:
对于水资源短缺问题,考虑多年影响水资源的各种因素,即各种风险因子。分析得出主要的风险因子,排除其他次要因子的干扰,得出一套最优的决策方案。进而做出对引起北京水资源短缺风险的决策。对于问题一,我们先找出影响水资源的各种因子,并且对各种因子进行归类,可大体分为:自然因素和社会经济环境因素。在这两类中确定出主要的风险因子;对于问题二,我们先分两步:首先对主要的风险因子进行等级划分,并且找出可消除风险的因子。其次对不能消除的风险因子进行调控,并且给出相应的措施使风险率降到最低;对于问题三,我们在解决前两个问题的基础上,综合考虑水资源短缺问题的模糊性和不确定性,对2012和2013年的水资源的短缺风险进行预测,并且结合北京的经济情况和气候条件,以及水利工程设施,提出合理的应对措施。最后结合我们所建立的模型,以及对北京市的水资源的综合考虑和我们自己的观点,给北京市水行政主管部门写份建议报告。
三、基本假设:
。
,不考虑一些突发的经济状况。
,忽略个别数字的影响,并且确定的各指标都能反映缺水地区的缺水风险,以及缺水风险的程度和水资源短缺风险发生后水资源系统的承受能力。