水资源短缺综合风险评价摘要近些年来,由于气候变化和经济社会不断发展,我国,特别是北方地区水资源短缺问题日趋严重,成了被人们关注的焦点。对水资源短缺进行综合评价,识别影响水资源短缺的主要风险因子,对风险造成的危害进行等级划分,对不同的风险因子采取相应有效的措施,对社会经济稳定、可持续战略发展情具有重要意义。本文对北京水资源短缺问题进行了详细的研究。对问题一,将影响北京水资源短缺的风险因素分为减少水资源短缺风险和增加水资源短缺风险。减少水资源短缺风险的因子有降水量、地表水资源量、地下水资源量、再生水资源量、污水处理能力和水源涵养(以植被覆盖率表示),增加水资源短缺风险的因子有农业用水、工业用水、生活用水、环境用水、人均生活用水量和万元 GDP 水耗, 共十二风险因子。然后利用主成分分析方法找出影响水资源短缺风险的主要风险因子, 从而得出影响北京市水资源短缺风险的主要风险因子有降水量,污水处理能力,工业用水,环境用水,人均年生活用水量和万元 GDP 水耗六个指标。对于问题二,我们根据问题一所得到的主要风险因子为自变量,风险度量(风险度量=全年水资源总量-用水量)为因变量,建立多元线性回归模型,对北京市水资源短缺风险进行综合评价,并做出相应的等级划分,利用残差分析方法对主要风险因子进行调控,使得风险降低。对于问题三,我们利用风险度量和年份采用曲线拟合的方法,预测出未来两年北京市水资源的风险度量,再根据问题二中得到的等级划分对北京市未来两年的水资源短缺风险进行相应的预测。对于问题四,根据前三个问题的相关结论,特别是影响水资源短缺的主要风险因子, 以此给水利部门写一篇建议报告。关键词: 主成分析法多元线性回归数据拟合风险因子 1 、问题重述水资源,是指可供人类直接利用,能够不断更新的天然水体。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。以北京市为例,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? 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。 2 、模型假设 1、数据来源准确 2、每年的数据之间相互无关 3、确定的各风险因子之间相互无关 4、确定的风险因子包括主要风险因子 5、数据计算均采用标准化后的数据 3、符号说明(1) ijx :第 i年第 j个指标的值(2) jx :第 j个指标的样本均值(3) js :为第 j个指标的样本标准差(4) ijY :标准化后的数据表 3 (5)R :数据表 ijY 的相关矩阵(6) j?:特征值( j=1:12 ) (7) je :特征向量( j=1:12 )(8)E :主成分的累计贡献率(9) jz :各个主成分的载荷(10)p :主成分的载荷矩阵(11) iy :风险度量(12) : ix :主要风险因子标准化后的值(13) ib :回归系数(14) ?:回归方程中的误差(15) a :风险度量的均值(15) b :风险度量的标准差 4、模型建立与求解 问题一的模型建立与求解 问题分析: 北京,地理位置:北纬 39”26’至41”03’,东经 115 ”25’至117 ”30’。气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候,夏季炎热多雨,冬寒冷干燥,春、秋短促。作为缺水城市的北京,近几十年来,一方面降水量减少,一方面又面临由于城市规模不断扩大、人口不断增加、城市工业和生活用水量急剧增加,使得北京的水资源呈现出严峻形势。 影响北京市水资源短缺的因素影响北京市水资源短缺的因素很多,总的分为减少水资源短缺风险和增加水资源短缺风险。综合各方面的数据和资料,确定以下因子为风险因子。减少水资源短缺风险增加水资源短缺(1)降水量(2)地表水资源量(3)地下水资源量(4)再生水资源量(6)水源涵养指标(
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