1、水資源短缺風(fēng)險綜合評價目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc14578 摘 要 PAGEREF _Toc14578 1 HYPERLINK l _Toc18294 一、問題重述 PAGEREF _Toc18294 2 HYPERLINK l _Toc20552 二、問題分析 PAGEREF _Toc20552 2 HYPERLINK l _Toc2278 三、模型假設(shè) PAGEREF _Toc2278 2 HYPERLINK l _Toc21819 四、符號說明 PAGEREF _Toc21819 2 HYPERLINK l _Toc32603 五、模型的建立及風(fēng)險因

2、子的確定 PAGEREF _Toc32603 3 HYPERLINK l _Toc16018 5.1影響水資源風(fēng)險指標(biāo)的選擇 PAGEREF _Toc16018 3 HYPERLINK l _Toc18265 5.1.1模型的分析與建立 PAGEREF _Toc18265 3 HYPERLINK l _Toc7211 5.1.2運用相關(guān)分析確定主要風(fēng)險指標(biāo) PAGEREF _Toc7211 4 HYPERLINK l _Toc18674 5.1.3運用逐步回歸篩選主要的風(fēng)險指標(biāo) PAGEREF _Toc18674 4 HYPERLINK l _Toc5846 5.2北京市水資源短缺風(fēng)險的綜合評

3、價 PAGEREF _Toc5846 6 HYPERLINK l _Toc28333 5.2.1尋找因子結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc28333 6 HYPERLINK l _Toc10257 5.2.2估計因子得分 PAGEREF _Toc10257 8 HYPERLINK l _Toc26846 5.2.3用因子建立坐標(biāo)系，評價逐年水資源短缺風(fēng)險 PAGEREF _Toc26846 8 HYPERLINK l _Toc4224 5.2.4風(fēng)險的分級 PAGEREF _Toc4224 10 HYPERLINK l _Toc2220 5.3北京市水資源短缺風(fēng)險預(yù)測 PAGEREF _Toc22

4、20 10 HYPERLINK l _Toc2911 5.3.1對三個主要風(fēng)險因子的預(yù)測 PAGEREF _Toc2911 10 HYPERLINK l _Toc22612 5.3.2 20102013年北京市水資源短缺風(fēng)險等級預(yù)測 PAGEREF _Toc22612 13 HYPERLINK l _Toc28218 5.3.3 應(yīng)對措施 PAGEREF _Toc28218 14 HYPERLINK l _Toc615 5.4對北京水資源短缺的建議 PAGEREF _Toc615 14 HYPERLINK l _Toc8112 六、模型的評價與推廣 PAGEREF _Toc8112 16 HY

5、PERLINK l _Toc26647 參考文獻 PAGEREF _Toc26647 16 HYPERLINK l _Toc25872 附錄 PAGEREF _Toc25872 17 摘要本文通過對北京市30多年來的水資源狀況的分析，運用相關(guān)分析法和逐步回歸分析法，在從北京市統(tǒng)計年鑒中查得的眾多指標(biāo)中找出了影響北京市水資源短缺風(fēng)險的主要指標(biāo)；具體思路如下：1.我們希望可以通過對便于觀測的量進行分析，得到水資源短缺風(fēng)險情況，所以，我們首先要合理地選出對水資源短缺風(fēng)險影響較大的指標(biāo)，作為備選的風(fēng)險指標(biāo)。2.運用相關(guān)分析，逐步回歸分析等方法，從我們選出的備選風(fēng)險指標(biāo)中選出對水資源短缺風(fēng)險影響最大的主

6、要風(fēng)險指標(biāo)。3.用因子分析法對主要風(fēng)險指標(biāo)進行提煉，得到新的因子，并建立評價北京市的水資源短缺風(fēng)險的模型。4.對風(fēng)險指標(biāo)用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM行預(yù)測，應(yīng)用所建立的水資源短缺風(fēng)險模型，預(yù)測北京市未來的水資源短缺風(fēng)險。根據(jù)以上規(guī)則，我們選出了10項反映北京市缺水風(fēng)險情況的備選風(fēng)險指標(biāo)（均以北京市為范圍，時限為年），它們分別是：污水處理量、生產(chǎn)總值、年降水量、平均氣溫、年工業(yè)用水量、第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水量、總?cè)丝跀?shù)、水資源總量、年農(nóng)業(yè)用水量。我們通過相關(guān)分析法和逐步回歸法篩選出了3個主要風(fēng)險指標(biāo)：第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水，人口數(shù)，水資源總量為影響北京市水資源短缺的主要風(fēng)險指標(biāo)。運用因子分析法建立了北京市

7、水資源短缺風(fēng)險的綜合評價模型，即設(shè)計了用水風(fēng)險因子和供水風(fēng)險因子這兩個新變量，將其作為北京市水資源短缺的主要風(fēng)險因子，并運用這兩個變量建立二維坐標(biāo)系，在坐標(biāo)系上劃分出了風(fēng)險等級區(qū)域。通過判斷各年計算所得的這兩個變量的值在坐標(biāo)系上的位置，我們確定了北京市各年的水資源短缺風(fēng)險等級。據(jù)此，我們對北京市未來兩年水資源的短缺風(fēng)險進行了預(yù)測，我們得出結(jié)論：從2011年起的兩年內(nèi)，北京市仍存在水資源短缺的風(fēng)險，其中2012年可能為二級風(fēng)險，2013年為一級風(fēng)險，并提出了應(yīng)對措施。此模型對水資源短缺問題的解釋十分精確，運用此模型得到的綜合評價結(jié)果具有相當(dāng)高的可信程度。此模型可以廣泛運用于各個地區(qū)的水資源短缺綜

8、合評價，還可運用到空氣質(zhì)量的風(fēng)險測評，水污染風(fēng)險測評等各個領(lǐng)域，具有廣泛的推廣價值。關(guān)鍵詞：水資源短缺風(fēng)險 人均缺水量 逐步回歸 因子分析 一、問題重述水資源，是指可供人類直接利用，能夠不斷更新的天然水體。主要包括陸地上的地表水和地下水。風(fēng)險，是指某一特定危險情況發(fā)生的可能性和后果的組合。水資源短缺風(fēng)險，泛指在特定的時空環(huán)境條件下，由于來水和用水兩方面存在不確定性，使區(qū)域水資源系統(tǒng)發(fā)生供水短缺的可能性以及由此產(chǎn)生的損失。近年來，我國、特別是北方地區(qū)水資源短缺問題日趨嚴重，水資源成為焦點話題。以北京市為例，北京是世界上水資源嚴重缺乏的大都市之一，其人均水資源占有量不足300m3，為全國人均的1/

9、8，世界人均的1/30，屬重度缺水地區(qū)，附表中所列的數(shù)據(jù)給出了1979年至2000年北京市水資源短缺的狀況。北京市水資源短缺已經(jīng)成為影響和制約首都社會和經(jīng)濟發(fā)展的主要因素。政府采取了一系列措施, 如南水北調(diào)工程建設(shè), 建立污水處理廠,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等。但是，氣候變化和經(jīng)濟社會不斷發(fā)展，水資源短缺風(fēng)險始終存在。如何對水資源風(fēng)險的主要因子進行識別，對風(fēng)險造成的危害等級進行劃分，對不同風(fēng)險因子采取相應(yīng)的有效措施規(guī)避風(fēng)險或減少其造成的危害，這對社會經(jīng)濟的穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施具有重要的意義。二、問題分析從本題題目分析，我們希望通過對過去北京市的用水情況找出影響北京市水資源短缺的主要因子，題目中給的數(shù)

10、據(jù)比較清晰但是不是十分充足，我們要解決問題的關(guān)鍵點是：1、查閱相關(guān)資料得到正確數(shù)據(jù)以利于我們分析；2、如何確定風(fēng)險因子，并預(yù)測未來幾年北京市的水資源情況，根據(jù)研究結(jié)果提出解決水資源短缺問題的建議，以應(yīng)對未來水資源短缺的風(fēng)險，保證北京市的平穩(wěn)發(fā)展。因而我們對風(fēng)險理論及水資源風(fēng)險研究進展回顧和展望的基礎(chǔ)上，探討了水資源短缺風(fēng)險主導(dǎo)因子的辨識方式，提出了采用缺水率、人均缺水量和缺水邊際損失3個指標(biāo)的缺水風(fēng)險評價指標(biāo)體系，采用模糊層次分析評價方法對北京水資源分區(qū)的缺水風(fēng)險進行了綜合評價，因而我們采用運用相關(guān)分析，逐步回歸分析相結(jié)合的方法構(gòu)架模型，來解決各個問題。三、模型假設(shè)1) 我們以附件中的數(shù)據(jù)作為

11、研究的對象；2) 假設(shè)收集到的數(shù)據(jù)與理論根據(jù)是準(zhǔn)確合理的；3) 不考慮重大自然災(zāi)害、重大變故等情形；4) 查閱資料得1979年北京市人口總數(shù)為897.1萬,假設(shè)為每年增長20萬；5）預(yù)測未來時假設(shè)北京暫不舉行重大國際活動如奧運會等；6）考慮到北京市的水資源情況、人口情況和水資源相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)，引入了一個新變量：北京市人均缺水量Y，該變量是指國際人均水資源占有量標(biāo)準(zhǔn)底線與北京市人均水資源占有量的差值。假設(shè)此變量可以準(zhǔn)確反應(yīng)北京市的缺水情況。7）北京市居民對水資源的需求與世界水平相當(dāng)。四、符號說明 在我們的模型中，涉及到的各變量用符號表示如下： QUOTE 年污水處理量(萬立方米) QUOTE 生

12、產(chǎn)總值(億元) QUOTE 年降水量(mm) QUOTE 平均氣溫(攝氏度) QUOTE 年工業(yè)用水量(億立方米) QUOTE 第三產(chǎn)業(yè)及生活用水等其他用水量(億立方米) QUOTE 總?cè)丝跀?shù)(萬人) QUOTE 水資源總量(億立方米) QUOTE 年農(nóng)業(yè)用水量(億立方米) QUOTE 年用水總量(億立方米) QUOTE 人均缺水量(立方米/人) QUOTE 國際人均水資源占有量標(biāo)準(zhǔn)底線(1000立方米/人)t：年份n：總年數(shù) QUOTE 年污水處理量(萬立方米) QUOTE 生產(chǎn)總值(億元)五、模型的建立及風(fēng)險因子的確定5.1影響水資源風(fēng)險指標(biāo)的選擇5.1.1模型的分析與建立首先，我們需要一

13、個變量來準(zhǔn)確衡量北京市的缺水風(fēng)險情況。那么什么是缺水的風(fēng)險？我們認為，缺水的風(fēng)險應(yīng)該體現(xiàn)為民眾對水資源的需求與他們得到的實際的水資源供應(yīng)量的缺口。考慮到中國人均水資源占有量在國際上處于較低水平，我們根據(jù)國際人均水資源占有量標(biāo)準(zhǔn)正常范圍的底線，將北京市居民的人均水資源年需求量確定為1000立方米/人。然后，我們用北京市的水資源總量除以北京市的總?cè)丝跀?shù)，得到了北京市人均水資源的年供給量。最后，將這兩個變量做差，便可以得到一個新的變量，我們將其定義為北京市的人均缺水量，其計算公式如下：人均缺水量的計算結(jié)果見附表1.接下來，我們將把北京市人均缺水量作為衡量北京市缺水風(fēng)險情況的標(biāo)準(zhǔn)。為了使我們的風(fēng)險評價

14、結(jié)果準(zhǔn)確有效，我們需要全面可靠指標(biāo)數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)。所以，我們需要選出多項對北京市的缺水風(fēng)險情況有著重大影響的指標(biāo)作為備選風(fēng)險指標(biāo)。為了保證模型的準(zhǔn)確性和可靠性，我們選擇備選風(fēng)險指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)是：a.備選指標(biāo)應(yīng)該對北京市的水資源短缺情況有明顯的影響；b.備選指標(biāo)的來源應(yīng)真實可靠；c.備選指標(biāo)應(yīng)便于觀測；d.備選指標(biāo)應(yīng)有足夠久的歷史資料，以支持我們接下來將要進行的相關(guān)分析等運算。比如，北京市的年降水量，該變量明顯會對北京市的人均水資源占有情況造成影響從而影響北京市的人均缺水情況，氣象局會定期用科學(xué)的方法對該指標(biāo)進行觀測，而且，在北京市統(tǒng)計局發(fā)布的統(tǒng)計年鑒中，我們可以找到30余年來北京市的降水量的精確數(shù)值

15、，所以，北京市年降水量符合我們規(guī)定的備選風(fēng)險指標(biāo)的要求，我們可以將其選為備選風(fēng)險指標(biāo)。根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)，我們選出了10項反映北京市缺水風(fēng)險情況的備選風(fēng)險指標(biāo)（均以北京市為范圍，時限為年），它們分別是：污水處理量、生產(chǎn)總值、年降水量、平均氣溫、年工業(yè)用水量、第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水量、總?cè)丝跀?shù)、水資源總量、年農(nóng)業(yè)用水量。5.1.2運用相關(guān)分析確定主要風(fēng)險指標(biāo)根據(jù)北京市19792009年的水資源狀況及其影響因素的相關(guān)數(shù)據(jù)（見附表1），可以計算各指標(biāo) QUOTE (t=1,2,3,n)與人均缺水量的相關(guān)系數(shù)，以判斷各缺水風(fēng)險指標(biāo)與人均缺水量之間的關(guān)系密切程度,相關(guān)系數(shù)的計算公式為： （4.1）相關(guān)系數(shù)計

16、算結(jié)果如表4.1所示。表4.1 相關(guān)系數(shù)輸出結(jié)果10.630310.62930.9691-0.7457-0.3686-0.311610.53230.54260.5796-0.19941-0.6594-0.9021-0.88340.4133-0.555010.75290.83450.8875-0.30600.7211-0.790610.73740.92040.9383-0.339690.6887-0.86780.95921-0.9210-0.3885-0.36550.8439-0.28540.4352-0.4644-0.44451-0.4304-0.6245-0.6319-0.0227-0.37

17、380.4719-0.692-0.71950.18421-0.3054-0.6214-0.5746-0.0144-0.19890.5402-0.4942-0.60840.11080.90481按照相關(guān)系數(shù)常用的四級劃分標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)系數(shù)的絕對值大于0.5表明兩變量存在顯著線性相關(guān)，從表4.1可以看出， QUOTE ， QUOTE ， QUOTE ， QUOTE ， QUOTE ， QUOTE ， QUOTE ， QUOTE 與均存在顯著線性相關(guān)關(guān)系，說明這些變量對北京市水資源的短缺風(fēng)險存在顯著影響。 5.1.3運用逐步回歸篩選主要的風(fēng)險指標(biāo) 根據(jù)相關(guān)分析結(jié)果，盡管 QUOTE ， QUOTE ，

18、QUOTE ， QUOTE ， QUOTE ， QUOTE ， QUOTE ， QUOTE 與 QUOTE 之間存在顯著相關(guān)關(guān)系，但是它們與 QUOTE 表現(xiàn)出何種規(guī)律，還需要通過回歸方程來解決。這里考慮到解釋變量之間存在共線關(guān)系，我們利用SPSS逐步回歸功能，建立標(biāo)準(zhǔn)化后的回歸方程1。之所以采用標(biāo)準(zhǔn)化后的回歸方程，是由于各備選風(fēng)險指標(biāo)的量綱不同，為了比較各因子的重要性，故選擇標(biāo)準(zhǔn)化后的處理數(shù)據(jù)進行回歸。回歸分析結(jié)果如表4.2所示。表4.2 回歸分析輸出結(jié)果由表4.2可得回歸方程如下： 未標(biāo)準(zhǔn)化的回歸方程： QUOTE （4.2）標(biāo)準(zhǔn)化后的回歸方程： QUOTE （4.3）標(biāo)準(zhǔn)差： 2.037

19、 0.036 0.295 QUOTE 值(表示對回歸參數(shù)的顯著性)： 2.76 2.51 -28.661 QUOTE （R表示擬合優(yōu)度） F= 648.424(SIG.=0.000)由公式（4.2）可知，第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水 QUOTE 每增加1億立方米，人均缺水量 QUOTE 可將增加5.623億立方米；人口數(shù) QUOTE 每增加1萬人，人均缺水量 QUOTE 可將增加9萬立方米；水資源總量 QUOTE 每增加1億立方米，人均缺水量 QUOTE 可將減少8.451億立方米。我們從公式（4.3）可以看出，對人均缺水量影響最大的是水資源總量 QUOTE ，其次是第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水 QU

20、OTE ，最后是人口數(shù) QUOTE 。從模型估計的t統(tǒng)計量可以看出， QUOTE ， QUOTE ， QUOTE 對人均缺水量 QUOTE 的影響是十分顯著的。 QUOTE ， QUOTE ， QUOTE 的線性變化已經(jīng)可以解釋人均缺水量 QUOTE 的98.6%。也就是說，將這三個量作為主要風(fēng)險指標(biāo)來評價北京市的水資源短缺情況，可以得到相當(dāng)準(zhǔn)確可靠的結(jié)果，其準(zhǔn)確度已經(jīng)逼近100%。所以，將這三個指標(biāo)作為風(fēng)險變量，我們可以得到讓人信服的評價結(jié)果。結(jié)論：通過以上分析,可以得出影響北京市水資源短缺的主要風(fēng)險變量為：第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水 QUOTE ，人口數(shù) QUOTE 和水資源總量 QUOTE

21、 。5.2北京市水資源短缺風(fēng)險的綜合評價在上文中，我們通過相關(guān)分析法和逐步回歸法篩選出了3個主要風(fēng)險指標(biāo)：第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水，人口數(shù) QUOTE ，水資源總量 QUOTE 為影響北京市水資源短缺的主要風(fēng)險指標(biāo)。通過觀察，我們發(fā)現(xiàn)，這三個變量中，第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水和人口數(shù)，會對北京市的用水情況帶來直接影響，而水資源總量則直接影響北京市的供水情況。也就是說，變量主要體現(xiàn)了北京市的供水風(fēng)險，因為北京市的用水和供水情況的好壞會直接影響北京市供水和用水風(fēng)險的高低程度。接下來，我們將使用因子分析的方法，對三個主要風(fēng)險指標(biāo)進行提煉，從而得到更具代表性的北京市缺水風(fēng)險因子。因子分析是一種數(shù)據(jù)簡化的

22、技術(shù)。它通過研究眾多變量之間的內(nèi)部依賴關(guān)系，探求觀測數(shù)據(jù)中的基本結(jié)構(gòu)，并用少數(shù)幾個假想變量來表示其基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這幾個假想變量能夠反映原來眾多變量的主要信息。原始的變量是可觀測的顯在變量，而假想變量是不可觀測的潛在變量，稱為因子。因子分析的一般流程如下：收集觀測變量因子得分解釋因子結(jié)構(gòu)因子旋轉(zhuǎn)提取因子確定因子個數(shù)獲得協(xié)方差矩陣下面，我們開始對前文中得出的三個主要的風(fēng)險指標(biāo)做因子分析5.2.1尋找因子結(jié)構(gòu)(i=1,2,3,p) (4.4) QUOTE , QUOTE 是不可觀測的潛在因子。p個變量共享這m個因子，但是每個變量又有自己的個性，不被包含的部分 QUOTE ，稱為特殊因子。由于在因子

23、求解中，初始的因子結(jié)構(gòu)不利于因子命名，所以我們選擇了方差最大旋轉(zhuǎn)方法對因子進行旋轉(zhuǎn)。表4.3 因子分析總差異結(jié)果表4.4 主要因子分析共同度結(jié)果由表4.3表和4.4可以看出，兩個公共因子提取了3個風(fēng)險指標(biāo)的98.651%的方差。 QUOTE ， QUOTE 和 QUOTE 的共同度分別為0.98，0.98和1.00，說明因子分析的結(jié)果能夠提取風(fēng)險因子足夠多的信息。接下來，我們將因子進行方差最大旋轉(zhuǎn),所得結(jié)果如表4.5所示。表4.5 方差最大旋轉(zhuǎn)結(jié)果根據(jù)表4.5可知，旋轉(zhuǎn)后的因子模型為： 從因子載荷可以看出，第一個公共因子與 QUOTE 和 QUOTE 高度相關(guān)，相關(guān)性分別為0.959和0.96

24、5,我們認為 QUOTE 與用水風(fēng)險存在高度相關(guān)關(guān)系，所以定義 QUOTE 為用水風(fēng)險指標(biāo)。再通過對 QUOTE 的觀察可以看出，它與水資源總量 QUOTE 的相關(guān)性高達0.972，所以定義 QUOTE 為供水風(fēng)險指標(biāo)。可以通過F1和F2來綜合評價水資源短缺風(fēng)險。5.2.2估計因子得分 為了進一步量化這兩個潛在的因子，這里選擇了回歸分析法來估計因子得分情況，如表4.6所示：表4.6 回歸分析估計因子得分表根據(jù)表4.6可知，因子得分函數(shù)為： 5.2.3用因子建立坐標(biāo)系，評價逐年水資源短缺風(fēng)險通過因子得分函數(shù)，我們得到了31年間的 QUOTE 和 QUOTE 的觀測點，將 QUOTE 作為橫軸，

25、QUOTE 作為縱軸，繪制出各年耗水風(fēng)險指數(shù) QUOTE ，供水風(fēng)險指數(shù) QUOTE 的散點圖，如圖4.1所示： 圖4.1 19792009年 耗(供)水風(fēng)險指數(shù)散點圖從因子結(jié)構(gòu)可以看出，用水風(fēng)險指標(biāo) QUOTE 數(shù)值的大小表示用水風(fēng)險的高低， QUOTE 數(shù)值越大，用水需求導(dǎo)致的水資源短缺風(fēng)險越大；供水風(fēng)險指標(biāo) QUOTE 數(shù)值的大小代表了供水風(fēng)險的高低，其數(shù)值越小，即表示供水量越小，導(dǎo)致的水資源短缺風(fēng)險也越大。根據(jù)圖4.1的散點分布，我們可將其劃分為四個象限，下面以左上、左下、右上和右下來區(qū)別這四個象限。左上：實際供水量31年的供水平均值，用水需求量31年用水需求平均值，簡稱供多用少。左下

26、：實際供水量31年的供水平均值，用水需求量31年用水需求平均值，簡稱供少用少。右上：實際供水量31年的供水平均值，用水需求量31年用水需求平均值，簡稱供多用多。右下：實際供水量31年的供水平均值，用水需求量31年用水需求平均值，簡稱供少用多。同時，為了清晰表述每個象限的具體含義，我們分別在各個象限選擇一個典型年份進行對比分析，如表4.7所示。表4.7 主要因子典型年份風(fēng)險指數(shù)年份象限1982左上-1.120.564.52935.0036.601981左下-1.54-0.924.30919.2024.002008右上2.111.0817.901633.0034.201999右下0.03-1.62

27、12.701257.2014.20從表中可以看出：1982年的水資源總量大，人口數(shù)和第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水量較小，散點位于左上。左下區(qū)域中； 1981年水資源總量較小，人口數(shù)和第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水量較小；2008年位于右上位置，表明北京市水資源處于供多用多的狀態(tài)，其主要原因是奧運期間北京水資源總量充足，需求量也較大。右下是構(gòu)成水資源短缺風(fēng)險的區(qū)域；1998年發(fā)生了長江特大洪水災(zāi)害，導(dǎo)致了1999年北京市水資源供給嚴重缺乏。從上述分析也可看出，近20年來北京市人口激增，導(dǎo)致了北京市水資源短缺問題的日益嚴重。 由此可以說明，真正存在水資源缺乏風(fēng)險的是右下象限。5.2.4風(fēng)險的分級上面，我們依

28、概率將方差區(qū)間分為三個區(qū)域，這三個區(qū)域表示的是在北京市水資源用多供少的情況下，不同的用水風(fēng)險等級。用水風(fēng)險體現(xiàn)的是北京市居民對水資源需求的風(fēng)險情況，這通常由人們對水的主觀需求決定，有關(guān)部門不便于進行調(diào)控；而供水風(fēng)險情況，有關(guān)部門可以靠南水北調(diào)等措施進行調(diào)控。所以，這里筆者選用了相對固定的北京市用水風(fēng)險，對右下區(qū)域，以3倍 QUOTE 的原則進行分隔，用這三個區(qū)域來表述風(fēng)險的等級。從左至右分別是：1倍 QUOTE 以內(nèi)，12倍 QUOTE 以內(nèi)，2倍 QUOTE 以上，定義的風(fēng)險等級如表4.8所示。表4.8 風(fēng)險等級評價標(biāo)準(zhǔn)區(qū) 間01倍標(biāo)準(zhǔn)差( QUOTE )以內(nèi)12倍標(biāo)準(zhǔn)差( QUOTE )以

29、內(nèi)2倍標(biāo)準(zhǔn)差( QUOTE )以上風(fēng)險等級三級二級一級5.3北京市水資源短缺風(fēng)險預(yù)測我們建立的這套模型，最重大的意義莫過于它能夠準(zhǔn)確地對北京市未來的缺水風(fēng)險情況做出預(yù)測。為了預(yù)測未來北京市的水資源短缺風(fēng)險，我們需要通過歷史數(shù)據(jù)，選用適當(dāng)?shù)姆椒▽θ齻€主要的風(fēng)險指標(biāo)做出預(yù)測，然后計算出用水風(fēng)險指數(shù)和供水風(fēng)險指數(shù)，以判斷當(dāng)年的數(shù)值在坐標(biāo)系上的位置。這樣，我們便可以得出未來北京市的水資源短缺風(fēng)險。5.3.1對三個主要風(fēng)險因子的預(yù)測1）對第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水量 QUOTE 的預(yù)測我們對19792009年第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水量做折線圖進行分析：圖5.1 1979 2009年第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水

30、量折線圖由圖5.1可知，第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水量 QUOTE 呈線性趨勢變動，因此采用線性回歸方程對2010年2013年的第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水量進行預(yù)測。線性回歸分析的結(jié)果如表5.1所示。表5.1 第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水量回歸分析結(jié)果由表5.1可得第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水量 QUOTE 的線性回歸方程為： QUOTE 905.233+0.459t （5.1）根據(jù)公式（5.1）計算出的20102013年各年的第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水量 QUOTE 分別為：17.357、17.816、18.275和18.734。(單位：億立方米)由表5.1的統(tǒng)計量可以看出，模型在統(tǒng)計上顯著。隨著時間的推移

31、，時間每增加一年，北京市第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水量可望增加0.459億立方米。2）預(yù)測北京市總?cè)丝跀?shù) QUOTE 19792009年北京市總?cè)丝跀?shù)折線圖如圖5.2所示。圖5.2 19792009年北京市總?cè)丝跀?shù)折線圖由圖5.2可知，北京市總?cè)丝跀?shù)呈明顯的線性變動趨勢，因此我們選用了線性回歸方程來對20102013年各年的北京市總?cè)丝跀?shù)進行預(yù)測。線性回歸分析結(jié)果如表5.2所示。表5.2 總?cè)丝跀?shù)回歸分析結(jié)果由表5.2可知，總?cè)丝跀?shù) QUOTE 的線性回歸方程為： QUOTE 50953.8+26.164t （5.2）由回歸方程（5.2）計算得出2010年、2011年、2012年和2013年的北京

32、市總?cè)丝跀?shù) QUOTE 分別為：1635.20、1661.37、1687.53、1713.69。(單位：萬人)由表5.2的統(tǒng)計量可以看出，模型在統(tǒng)計上顯著。隨著時間的推移，時間每增加一年，北京市總?cè)丝跀?shù)可望增加26.164萬人。3）預(yù)測北京市的水資源總量 QUOTE 北京市19792009年水資源總量 QUOTE 的折線圖如圖5.3所示。圖5.3 19792009年北京市水資源總量折線圖通過對圖5.3的觀察，我們可以看出，1999年北京市水資源總量受前一年的洪水災(zāi)害的影響，觀測值發(fā)生了非正常跳躍，為了使預(yù)測值更為準(zhǔn)確，我們引入了年度虛擬變量d。又因為歷年水資源總量的數(shù)據(jù)波動較大，所以我們采用自

33、回歸的方法來預(yù)測北京市水資源總量，自回歸分析結(jié)果如表5.3所示。表5.3水資源總量自回歸分析結(jié)果由表5.3可得自回歸方程為： QUOTE 21.239+11.73d+ QUOTE (5.3) QUOTE =0.216+ (5.4)由北京市水資源總量 QUOTE 的自回歸方程可計算20102013年的北京市水資源總量 QUOTE 分別為：21.30525、21.41227、21.38912、21.39413。(單位：億立方米)由表5.3的統(tǒng)計量可以看出，模型在統(tǒng)計上顯著。5.3.2 20102013年北京市水資源短缺風(fēng)險等級預(yù)測根據(jù)公式(4.8)公式（4.9），可以計算2010、2011、201

34、2和2013年、值，預(yù)測數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后、的結(jié)果，及2010-2013年風(fēng)險等級的預(yù)測結(jié)果如表5.4所示。表5.4 北京市20102013年風(fēng)險預(yù)測結(jié)果年份標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測值 QUOTE 標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測值 QUOTE 標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測值 QUOTE F1F2象限等級20101.7241291.721093-0.822651.684638-0.43582右下二級20111.8307251.828688-0.81121.806032-0.39448右下二級20121.937321.936241-0.813671.923697-0.36837右下二級20132.0439152.043795-0.813142.042165-0

35、.33896右下一級 由表5.4我們可以得出結(jié)論：從2011年起的兩年內(nèi)，北京市仍存在水資源短缺的風(fēng)險，其中2012年可能為二級風(fēng)險，2013年為一級風(fēng)險。5.3.3 應(yīng)對措施根據(jù)以上預(yù)測結(jié)果，未來兩年內(nèi)北京市水資源短缺將持續(xù)處于高風(fēng)險狀態(tài)，為解決北京市的缺水問題，減小水資源短缺風(fēng)險，結(jié)合得到的三個最主要的風(fēng)險因子，我們建議采取以下措施。1.由于 QUOTE 水資源總量是造成缺水的因素之一，且與缺水量呈負相關(guān)，增加 QUOTE ，即減小y。因此可加大水資源的供給，如南水北調(diào)工程，加快工程的進展，經(jīng)濟支持或政策支持。再由模型預(yù)測可知，到2013年北京市將處于一級缺水狀態(tài)中。因此在2011年和20

36、12年就應(yīng)該做好對2013年將更為嚴重的缺水狀態(tài)的準(zhǔn)備，如保護地下水，開發(fā)利用再生水資源，并且出臺新政策嚴厲打擊水資源污染事件。首先，合理開發(fā)新水源。合理利用南水北調(diào)工程和從其他省市調(diào)運水資源等措施滿足北京市水資源需求，明確此類工程每年的需水量，水質(zhì)等。其次，建立污水處理廠和深度污水處理廠等工程治理水污染，增加能達到使用標(biāo)準(zhǔn)的再生水產(chǎn)量，加強對水資源的可持續(xù)利用。加大污染治理力度，投入充足資金與人力物力治理各類水污染。治理污染嚴重的企業(yè)（如皮革、造紙等企業(yè)），加強對農(nóng)藥、化肥等使用的管理，保證水源安全和水質(zhì)不斷提高。第三，實施水土保持、退耕還林等工程，建設(shè)水源保護的設(shè)施或工程保護水資源。同時科

37、學(xué)開發(fā)水源，深度開發(fā)雨洪資源，科學(xué)利用中小洪水。2.提高節(jié)約用水意識。不斷改進、完善現(xiàn)行的計劃生育政策，控制人口總量。除此之外，制定對外來人員入京的限制措施限制流動人口規(guī)模，從而控制對水資源的需求。加大節(jié)水力度，增強社會節(jié)水意識，對企業(yè)等的用水制定相關(guān)法律法規(guī)，減少不必要的用水，增加重復(fù)利用量。3.在不影響第三產(chǎn)業(yè)正常運行和人民正常生活的前提下，除提高節(jié)水意識外，制定相應(yīng)的節(jié)水鼓勵或優(yōu)惠政策，減少第三產(chǎn)業(yè)以及生活用水量從而控制北京市總用水量。4.加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整與升級，減少浪費，提高水資源利用率，減少污染。5.加快各項水資源工程與水利工程的建設(shè)，包括閘壩、水庫、田間入滲工程、包括控制性水利工

38、程在內(nèi)的各種水利工程等。同時合理開發(fā)雨洪、地表水、地下水。6.加強對各類水利工程的管理力度，形成統(tǒng)一的管理和規(guī)劃體系。政府在資金上應(yīng)予以充分支持，加大對水資源開發(fā)、使用、管理以及各項工程設(shè)施建設(shè)的資金投入,各類建設(shè)與管理資金要嚴格管理，專款專用。完善水資源管理體制，對水資源進行全面、綜合、統(tǒng)一的管理，建立統(tǒng)一水權(quán)、統(tǒng)一政策法規(guī)的新管理體制，水利法規(guī)建設(shè)要用實現(xiàn)水資源供需平衡相適應(yīng)，同水資源統(tǒng)一管理相適應(yīng)。7.調(diào)整水價，充分利用價格杠桿，加大水價調(diào)整力度促進節(jié)水。5.4對北京水資源短缺的建議由于城市化的快速發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴大，城市人口增加，工業(yè)迅速發(fā)展，城市需水量急劇增加，城市缺水正成為世

39、界性的問題。而北京也正面臨著這樣嚴峻的問題。由于北京地域狹小，集雨面積小，人口密度大，生產(chǎn)活動集中，取水也集中，所以容易出現(xiàn)資源性缺水；同時，排污集中，對水資源破壞力大，又容易出現(xiàn)水質(zhì)型缺水。北京市同時存在著這兩種缺水類型，成為水量、水質(zhì)雙重壓力的缺水地區(qū)。隨著城市規(guī)模的不斷擴大和城市化進程的不斷加快，城市缺水日益嚴重，加大了地下水的開采，導(dǎo)致規(guī)劃地區(qū)地下水超采，造成生態(tài)不可彌補的損失。在水資源短缺的情況下，城市的經(jīng)濟發(fā)展活動、居民的生活等等方面都會受到限制。據(jù)此，我有以下幾點建議：一，加強宣傳教育，提高公眾覺悟和參與意識。加強對有關(guān)水資源信息和義務(wù)準(zhǔn)則的傳播和交流，廣煩的開展對用水戶的教育，

40、加大宣傳節(jié)水意義和措施，宣傳水法和其他有關(guān)法律、政策。提高公眾對水資源的認識，應(yīng)該讓公民意識到：水資源是有限的，只有在其可承載的范圍內(nèi)利用，才能保證水資源的利用是可持續(xù)的；如果任意引用和污染，必然導(dǎo)致水資源的短缺。公眾的廣泛參與是實施水資源可持續(xù)利用戰(zhàn)略的群眾基礎(chǔ)。只有大家都參與進來，才會取得明顯的效果。二，制定和執(zhí)行水資源管理政策。為了管理好水資源，必須制定一套合理的管理政策。比如，水費和水資源費的征收政策、水污染保護與防治政策等。通過需求管理、價格機制和調(diào)控措施，實行對水資源合理分配的政策。因此，城市水資源管理工作具有制定水資源管理政策的義務(wù)和執(zhí)行管理政策的職責(zé)。三，盡量減少城市硬化地面，

41、增加下墊面的透水性。在急于追求建設(shè)現(xiàn)代化城市的過程中, 北京鋪設(shè)了大量不透水的硬化地面, 雨水無法下滲, 使水資源自然循環(huán)缺失了重要的一環(huán), 從而引發(fā)了城市環(huán)境連鎖負效應(yīng)。一方面, 大量的不透水表面阻斷了雨水下滲, 使得因過度抽取地下水而極度缺水的土地得不到水源的補充; 另一方面, 降水滲透損失率降低, 降水徑流量增大, 降雨的表面流出在短時間內(nèi)匯集, 極易引發(fā)城市洪災(zāi)。2004 年7 月北京暴雨積水成災(zāi)就是一個現(xiàn)實的例子,“渴”壞了的北京, 多喂點水又“嗆”壞了, 這種脆弱的“身體”折射出了現(xiàn)代城市建設(shè)中存在的問題, 不得不令人反思。北京市可采取在修建街道兩旁路面時，以透水性能大的地磚代替水

42、泥路面的方法，增加下滲量，減小路面徑流系數(shù)。另一種措施是在房屋周圍修建綠地草坪（平或低于地面），將屋頂徑流通過管道集中排入綠化地，轉(zhuǎn)變?yōu)榈叵聫搅鳎瑥亩鴾p少地面徑流。四，防治水污染，保護水環(huán)境。首先要減少污水排放量，實施達標(biāo)排放。同時，要提高城市污水處理能力，處理后的污水可用于雜用水、灌溉水和低要求的工業(yè)用水。宗旨，盡可能的防止各種污染物進入水體，以免造成水污染，不能走“先污染，再治理”的老路，樹立用水環(huán)境意識，最大程度的保護城市水資源和水環(huán)境，緩解水資源的供需矛盾，使城市建設(shè)走上可持續(xù)發(fā)展的道路。五，對強耗水的控制，對弱耗水的規(guī)劃。水經(jīng)過使用之后大量的損失掉被稱為強耗水。強耗水的情況下比如農(nóng)業(yè)

43、灌溉，通過大氣的蒸發(fā)作用，水灌溉到農(nóng)田以后全部蒸發(fā)掉，只有1的水量進行光合作用形成產(chǎn)品，水量大部分被消耗掉，不能回收。我們要調(diào)整農(nóng)業(yè)用水，而不應(yīng)該讓農(nóng)業(yè)用水浪費，要抓好水源、輸水渠道、以及田間的節(jié)水。弱耗水，比如生活與工業(yè)用水，我們每天大量的生活用水，如洗澡水、洗菜水、工業(yè)污水等，這些水的90以上的水都要排出去，這就要我們做到對水資源的循環(huán)利用，節(jié)約用水。繼續(xù)開展污水資源化、雨洪利用的研究和應(yīng)用。把城市污水排放規(guī)劃管理、污水處理廠建設(shè)、再生污水利用三個環(huán)節(jié)綜合起來，全面規(guī)劃考慮，實現(xiàn)污水資源化。六，南水北調(diào)水源進京后，應(yīng)該堅持水資源可持續(xù)利用，支持城市可持續(xù)發(fā)展。“南水北調(diào)”中線工程，是解決北

44、京乃至海河流域缺水問題的戰(zhàn)略設(shè)施，為了用好南水北調(diào)水源，仍有許多課題需要研究。南水北調(diào)中線工程的實施后，應(yīng)建立外來水源、本地水源相互協(xié)調(diào)的供水網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)本地地表水源與外來水源的聯(lián)合調(diào)蓄、地下水與地表水的聯(lián)合調(diào)蓄，提高北京城市供水安全保證程度，支持城市可持續(xù)發(fā)展。充分發(fā)揮南水北調(diào)外來水源的供水功能，調(diào)整地下水開采布局，減少地下水開采，全面恢復(fù)地下水超采區(qū)的生態(tài)環(huán)境，養(yǎng)蓄地下水，使地下水資源可持續(xù)利用。在永定河、潮白河沖洪積扇的中上部地區(qū)，利用洪水、水庫棄水和地表水進行人工回灌，恢復(fù)地下水環(huán)境。七，加強地下水環(huán)境保護，建立完善的地下水動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)在水資源短缺的今天，地下水作為北京的主要供水水源，其

45、水質(zhì)的好壞直接影響到城市的發(fā)展，因此，為從區(qū)域上保護地下水，防止水質(zhì)惡化，應(yīng)從源頭上即地下水補給區(qū)進行保護。建立一套完善的地下水監(jiān)測體系，逐步做到自動化監(jiān)測和地下水水質(zhì)、水位的統(tǒng)一監(jiān)測，資料要及時、準(zhǔn)確反映環(huán)境的現(xiàn)狀。動態(tài)監(jiān)測工作在滿足向社會發(fā)布公益性信息的同時，還要考慮能夠反映地下水的動態(tài)變化特征，為今后深入研究地下水環(huán)境系統(tǒng)的變化、演變規(guī)律提供基礎(chǔ)資料和數(shù)據(jù)。這是我們對水資源短缺的一些想法與建議，希望相關(guān)的政府部門與組織能夠仔細考慮我們的建議，對北京是未來的水資源問題做出些微薄的貢獻。六、模型的評價與推廣 此數(shù)學(xué)模型將抽象的數(shù)據(jù)圖像化，把各年的水資源短缺的風(fēng)險反映在了直角坐標(biāo)系上，直觀且易

46、于理解。用此數(shù)學(xué)模型做綜合評價所需要的數(shù)據(jù)易于收集，模型的可操作性很強。通過spss軟件的分析結(jié)果，此模型對水資源短缺問題的解釋十分精確，運用此模型得到的綜合評價結(jié)果具有相當(dāng)高的可信程度。 此模型可以廣泛運用到各個地區(qū)的水資源短缺綜合評價，各地的水行政主管部門可以運用此模型簡單準(zhǔn)確地評判該地區(qū)的水資源短缺情況。該數(shù)學(xué)模型的原理，還可以運用到空氣質(zhì)量風(fēng)險測評，水污染風(fēng)險測評等各個領(lǐng)域，具有廣泛的可推廣性。參考文獻1韓宇平,王勇兵,馮小明.基于最大熵原理的區(qū)域水資源短缺風(fēng)險綜合評價 J.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011,39(1):397-399.2王煥松,岳兵,王潔,雷坤,宗延燕,王亞偉,侯雅楠,佟明恒

47、.北京市水資源可持續(xù)利用綜合評價研究J.2011(1):69-73.3王耕,吳偉.遼寧海岸城市水資源緊缺程度量化評價方法研究 J.海洋開發(fā)與管理,2008(9):68-71.4 WHO. Water Sanitation and Health. HYPERLINK /water_sanitation_health/hygiene/en/ /water_sanitation_health/hygiene/en/. 2003.5 Falkenmark M, Lundquist J, Widstrand C. Macro scale water scarcity requires micro-sca

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50、135.12陳繼光.又到有序加權(quán)平均值算子在水資源狀況評估中的應(yīng)用.數(shù)學(xué)的實踐與認識，2010附錄 附表1 19792009年水資源狀況及其影響因素的相關(guān)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)來源于：北京統(tǒng)計年鑒中國統(tǒng)計年鑒1979573.84908468.0120.10718.4011.1014.37 4.37897.1038.23 24.1842.921980712.48478468.0139.10380.7011.0013.77 4.94904.3026.00 31.8350.541981738.90339198.0139.20393.2012.3012.21 4.30919.2024.00 31.648.11198

51、2608.55659198.0154.90544.4012.8013.89 4.52935.0036.60 28.8147.221983634.73689198.0183.10489.9013.0011.24 4.72950.0034.70 31.647.561984592.64249198.0216.60488.8011.9014.38 4.02965.0039.31 21.8440.051985612.64069198.0257.10721.0011.5017.20 4.39981.0038.00 10.1231.711986737.06229636.0284.90665.3012.109

52、.91 7.181028.0027.03 19.4636.551987630.75459636.0326.80683.9012.3014.01 7.261047.0038.66 9.6830.951988630.72539636.0410.20673.3012.7014.04 6.401061.0039.18 21.9942.431989799.53489636.0456.00442.2013.2013.77 6.451075.0021.55 24.4244.641990669.797411096.0500.80697.3012.7012.34 7.041086.0035.86 21.7441

53、.121991613.436311096.0598.90747.9012.5011.90 7.431094.0042.29 22.742.031992796.37021642.5709.10541.5012.8015.51 10.981102.0022.44 19.9446.431993823.11151642.5886.20506.7013.0015.28 9.591112.0019.67 20.3545.221994596.26668942.51145.30813.2013.7014.57 10.371125.0045.42 20.9345.871995757.493421352.5150

54、7.70572.5013.3013.78 11.771251.1030.34 19.3344.881996635.778921352.51789.20700.9012.7011.76 9.301259.4045.87 18.9540.011997820.564521352.52077.10430.9013.1011.10 11.101240.0022.25 18.1240.321998697.334621352.52377.20731.7013.1010.84 12.201245.6037.70 17.3940.431999886.891521352.52678.80266.9013.1010

55、.56 12.701257.2014.22 18.4541.712000876.356746902.53161.70371.1012.8010.52 13.391363.6016.86 16.4940.42001861.201452377.53708.00338.9012.909.20 12.301383.3019.20 17.438.92002886.874665919.04315.00370.4013.207.50 11.601423.2016.10 15.534.62003873.661078475.05007.20444.9012.908.40 13.601456.4018.40 13

56、.835.82004856.635693075.06033.20483.5013.507.70 13.401492.7021.40 13.534.62005849.15471182606969.50410.7013.206.80 14.501538.0023.20 13.234.52006842.24081208158117.80318.0013.406.20 15.301553.0024.50 12.834.32007849.46231288459846.80483.9014.005.80 16.601581.0023.80 12.434.82008790.569512023111115.0626.3013.405.20 17.901633.0034.20 1235.12009875.783412994012153.0480.6013.305.20 18.301755.0021.80 1235.5附表2 19792009年水資源狀況及其影響因素的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù) 表中數(shù)據(jù)由此公式計算的結(jié)果.1979-1.5833-0.6864-0.77181.2436-2.41430.9311-1.2900-1.313