1、PAGE PAGE 1水資源短短缺風險險評價體體系摘要：目目前,水水資源短短缺的問問題越來來越突出出,而且且成為制制約我國國社會經經濟可持持續發展展和水資資源可持持續利用用的主要要障礙,關于如如何對水水資源的的短缺風風險進行行綜合評評價,目前沒有有統一定定義和標標準評價價方法.如何建建立科學學的評價價方法、建立一一個規范范化并和和國際接接軌的評評價體系系已成為為一個亟亟待解決決的重要要課題.基于對水水資源短短缺風險險評價的的需要,本文以以北京市市為例,我們在在原模糊糊綜合評評判模型型的基礎礎上改進進模型.首先用層層次分析析法構建建了北京市市水資源源短缺風風險因子子分析模型型,通過過計算,最終確

2、確定出導導致風險險的主要要因子,為進一一步進行行風險評評價奠定定了基礎礎.隨后運用用改進的的模糊綜綜合評判判模型, 對北北京市的的水資源源短缺程程度、短短缺原因因及變化化趨勢進進行了比比較全面面的分析析,對風險險等級進進行了劃劃分.同時,選取了短缺性性、危險險性、易易損性、承險性性作為水水資源短短缺風險險的評價價指標,通過建建立隸屬屬函數和和評價矩矩陣,對水資資源短缺缺風險進進行了定定量評價價,以最最大隸屬屬原則為為依據,得出北北京市水水資源短短缺處于于較高風風險，同時也也為制訂訂風險的的防范措措施和對對策提供供了理論論依據.在應用用模糊綜綜合評判判模型的的同時,我們為了了準確的的確定短短缺性

3、、危險性性、易損損性、承承險性的的權重,通過發發放調查查問卷,采用確確定權重重的統計計方法,即加權權統計方方法,得得到了其其權重.在用該模模型分析析水資源源短缺風風險的分分析過程程中,通過計計算發現現該方法法克服了了以往假假設模型型中條件件的限制制,在目前前信息收收集不完完整、數數據質量量不高的的情況下下有著獨獨特的優優勢.該模型型能使評評估更加加客觀、準確、系統、有效.然后用用MATTLABB軟件對對北京市市水資源源狀況的的相關數數據進行行擬合,從用水水量、用用水結構構、水資資源總量量幾個方方面對北北京市未未來五年年水資源源進行了了預測,得到了了可靠的的預測結結果.最最后,在我們們研究結結論

4、的基基礎上,提出了了緩解北北京市水水資源短短缺的對對策和措措施.關鍵詞：水資源源短缺風風險；模模糊綜合合評判模模型；層層次分析析法；預預測問題重述述水資源是是城市形形成、發發展的必必要條件件,在自自然和人人類活動動影響下下, 城城市旱澇澇、缺水水及水環環境污染染現象時時有發生生, 水水資源問問題已嚴嚴重阻礙礙了當今今城市發發展水資資源短缺缺、供需需的失衡衡始終是是我國社社會經濟濟可持續續發展、水資源源可持續續開發利利用和管管理保護護所面臨臨的重大大問題和和難題.那么如何何對水資資源短缺缺風險的的主要因因子進行行識別,以及在在這些水水資源短短缺的風風險因子子中,哪些因子子是主要要的,這對于于研究

5、水水資源短短缺風險險將是十分分必要的的,因此,對以上幾幾個問題題的分析析將是必必不可少少的.那么能能不能建建立一個個水資源源短缺風風險評價價的數學學模型？由此分分析,對于從用用水量、用水結結構、水水資源存存量幾個個方面對對北京市市未來幾幾年的水水資源進進行預測測也是必必要的.這樣,可以給給有關部部門寫一一份研究究報告,提出水水資源短短缺成因因、水資資源風險險控制以以及水資資源保護護等方面面提出一一點建議議,來降低低水資源源短缺風風險.二、問題題分析由于的數數據屬離離散型,它們無無法直接接為數學學模型所所用.在在統計數數據中存存在的人人為誤差差,其屬性性變量的的取值必必然存在在誤差.基于上上述原

6、因因,我們必須須對數據據進行處處理；鑒于風險險各層面面的指標標差異問問題,我們必必須對數數據比較較分析,得到統統一的評評價標準準,最后進行行評估.因此我我們需要要解決以以下關鍵鍵問題：1.如何何對水資資源風險險的主要要因子進進行識別別,然后對分分險因子子進行重重要性分分析2.搜集集數據,然后對對數據進進行分析析和計算算.3.在原原有模糊糊綜合評評價模型型的基礎礎上,如何進進行改進進和變化化,建立一一個更好好的數學學評價模模型,使其更更好地適適應水資資源短缺缺風險的的評價.三、基本本假設假設一:我們對對水資源源短缺風風險因子子指標分分層是合合理的假設二:我們所所列的水水資源短短缺風險險因子指指標

7、是全全面的,其他因因素對水水資源的的短缺風風險的影影響忽略略不計假設三:南水北北調及其其它工程程正常運運行假設四:沒有重重大的自自然災害害發生如如干旱等等其他因因素假設五:在數據據的計算算過程中中,加設誤誤差在合合理的范范圍之內內,對數據據結果的的影響可可以忽略略不計假設六:所有收收集到的的數據均均有效,即不考考慮人為為因素造造成的無無效數據據假設七:北京地地區人口口流動正正常假設八:風險等等級是主主要致險險因子決決定的四、符號號說明：表示項項目Cii與Cj對目標標的影響響之比：權重：隨機性性指標：一致性性指標：分類指指標：一致性性比率:影響力力評價指指標值:分項指指標值: 綜合評評判因素素:

8、 評判等等級: 等級對對綜合評評定所得得模糊子子集的隸隸屬度: 單因素素在總評評定因素素中所起起作用的的大小:上的模模糊子集集: 隸屬屬函數五、模型型建立水資源短短缺風險險,泛指在在特定的的時空環環境條件件下,由于來來水和用用水兩方方面存在在不確定定性,使區域域水資源源系統發發生供水水短缺的的可能性性以及由由此產生生的損失失.為了較較好地評評價水資資源短缺缺風險,首先,我們需需要分析析水資源源短缺的的風險因因子,即分析析水資源源短缺的的成因.5.1判判定水資資源短缺缺的主要要風險因因子 根據北京京市水資資源資料料,首先通通過系統統定性分分析,列出了了可能造造成北京京市水資資源短缺缺風險的的各方

9、面面因素,比如說說降雨量量、灌溉溉面積、水的價價格等,然后在在這些因因素中選選出一些些主要的的因素,其他一一些次要要因素則則認為對對北京市市水資源源短缺的的影響較較小可以以忽略不不計.概括來來說,這些因因素主要要源于以以下四方面:11.環境境因素;22.工業業因素;3.農業因因素,44.社會會經濟因因素.通過對水水資源短短缺風險險因素的的分析,我們建建立起相相應的風風險指標標體系.該指標標體系分分為3 個層次次,共由155個指標標組成.如表11所示,表1：水水資源短短缺風險險因子的的評價指指標一級指標標二級指標標指標含義義單位指標量水資源短短缺風險險因子環境因素素A降水量AA1mm463地下水

10、資資源量AA2億立方米米16.22植被覆蓋蓋面積AA3公頃52.66蒸發量AA4mm421.1工業因素素B水庫容量量B1億立方米米28.66工業用水水量B22億立方米米7.1工業污水水排放量量B3億立方米米12.55工業污水水處理量量B4億立方米米9.8農業因素素C灌溉面積積C1萬平方公公頃4.866渠系水利利覆蓋率率C2%80高產值農農戶耗水水量C44%43.22社會經濟濟因素DD人口密度度D1每平方公公里9.377第三年產產業占全全市比重重D2%67.55生活用水水定額DD3億立方米米13.003GDP水水耗下降降率D44%58.44根據對問問題的分分析,為了定量量分析水水資源短短缺因子子

11、的重要要性,我們參參考已有有的層次次分析法法8,這種方方法是一一種將定定性分析析與定量量分析相相結合的的系統分分析方法法.層次分析析法處理理問題的的基本步驟簡簡述如下下：(11)確定定評價目目標,再明確確方案評評價的準準則.根根據評價價目標、評價準準則構造造遞階層層次結構構模型.遞階層層次結構構模型一一般分為為3 層：目標層層、準則則層和方方案層；(2)應用兩兩兩比較較法構造造所有的的判斷矩矩陣. 下表是建建立判斷斷矩陣的的方法.表2.兩兩兩比較較法的標標度判斷尺度度具體含義義975312、4、6、8因素比因因素絕對對重要因素比因因素重要要得多因素比因因素重要要因素比因因素稍微微重要因素比因因

12、素一樣樣重要因素因素素的重要要程度介介于上述述各數值值之間對本級的的要素進進行兩兩兩比較來來確定判判斷矩陣陣A 的元素,是要素素對的相對對重要性性其值是是由專家家根據資資料數據據以及自自己的經經驗和價價值觀用用判斷尺尺度來確確定判斷斷尺度表表示要素素對相對重重要性的的數量尺尺度.采采用的判判斷尺度度見（表1）根據判斷斷尺度建建立n 階的判判斷矩陣陣：其中：, =11 ,（,）然后確定定各要素素的相對對重要程程度：(1)計計算判斷斷矩陣的的特征向向量,然后進進行歸一一化處理理即得到到相對重重要程度度向量：,（5.1）（2）一一致性判判斷.為為了檢驗驗判斷矩矩陣的一一致性,根據原理理,可以利利用與

13、之差來來檢驗一一致性,定義一一致性計計算指標標為：,（5.2）其中,（5.3）為判斷矩矩陣的最最大特征征值.為隨機性性指標,是通過過構造最最不一致致的情況況,對不同同的階比比較矩陣陣中的元元素,采取隨隨機取數數的方式式進行賦賦值,并且對對不同的的取多個個子樣,先計算算出的值值,再求得得其平均均值,記為,見表2.表3. 隨機性性指標數數值N1234567891011C.R.000.5880.91.1221.2441.3221.4111.4551.4991.511當矩陣AA滿足一一致性時,；當矩陣陣A不滿足一致致性時,一般有有,因此,故在一一般情況況下,當時就可可以認為為判斷矩矩陣具有有一致性性,

14、據此而而計算的的值是可可以接受受的；若若不滿足足,則認為為判斷矩矩陣不符符合一致致性要求求,需要專專家重新新按判斷斷尺度表表進行判判斷,建立判判斷矩陣陣進行相相應計算算,直到一一致性檢檢驗通過過.設環境因因素指標標、工業業因素指指標、農農業因素素指標、社會經經濟因素素指標權權重向量量分別為為,現在以以社會經經濟因素素為例,對其相相關二級級指標進進行求解解：表4：社社會經濟濟因素相相關指標標量相關指標標D1D2D3D4指標量9.37767.5513.00358.44求權重向向量它對應的的判斷矩矩陣=計算判斷斷矩陣的的特征向向量,然后進進行歸一一化處理理即得到到相對重重要程度度向量：,i11、2、

15、n ; （5.44）最后得到到的權重重向量為為：一致性檢檢驗的計算過過程如下下：列向量歸一化A1 = 歸一化按行求和 得得= =44.0113根據公式式可得此時,由公式式.可算得由由于則可可以認為為判斷矩矩陣具有有一致性性,據此而而計算的的值是可可以接受受的；綜合上面面的計算算,我們得到到環境因因素指標標、工業業因素指指標、農農業因素素指標、社會經經濟因素素指標的的4個權權重向量量：設環境因因素指標標、工業業因素指指標、社社會經濟濟因素指指標值分分別是,它們的的分項指指標的權權重為,（,）,分項指指標的值值分別為為,（,）,總值為為,所以有有公式 （55.5）根據這個個公式及及參考姜姜啟源編編

16、的數數學模型型第二二版11中的的概念及及計算原原理得目目標中的的組合權權重應該該為它們們相應的的權向量量和歸一一化的特特征向量量兩兩乘乘積之和和.則對于社社會經濟濟因素來來說,它的評評價指標標值為：同理,對對于水資資源分險險因子的的其他三三個層面面,可得其其評價指指標值為為：再根據它它們各自自的指標標值算出出權重向向量,最后,由公式式（5.5）得到到水資源源短缺風風險因子子的評價價向量：由此可以以看出,環境因因素指標標、工業業因素指指標、農農業因素素指標、社會經經濟因素素指標各各自的重重要性分分別為333.66%,13.7%,5.66%,48.2%,這說明明隨著北北京人口口的增多多和第三三產業

17、的的不斷發發展,社會經經濟因素素對水資資源造成成短缺的的作用越越來越大大.人口增增長, 居民生生活水平平的提高高帶來的的居民生生活用水水的迅速速增長, 城市市建設、環境質質量的提提高以及及服務業業的蓬勃勃發展造造成了公公共用水水的增加加, 共同同推動了了北京市市生活用用水迅速速增長.5.2水水資源短短缺風險險評價模模型的建建立基于上面面的分析析,我們已已經得到到了主要要的水資資源短缺缺風險因因子,由此我我們可以以分析得得出各風風險因子子與水資資源短缺缺風險的的關系,如圖（1）所所示.由此可以以看出,水資源源的短缺缺取決于于供水和和需水兩兩方面,而這兩兩方面都都具有隨隨機性和和不確定定性.因此,

18、水資源源短缺風風險也具具有隨機機性和不不確定性性.在進行行風險評評價時,要充分分考慮風風險的特特點以及及水資源源系統的的復雜性性,要把存存在風險險的概率率、風險出出現的時時間、風風險造成成的損失失、風險險解除的的時間、缺水量量的分布布等一系系列因素素考慮在在內.因此難難以用某某一種指指標對其其進行全全面描述述和評價價,必須從從多方面面的指標標綜合考考慮.評價指標標選擇的的原則是是： （1）能能集中反反映缺水水地區的的缺水風風險； （2）能能集中反反映缺水水風險的的程度； 圖1.北北京市水水資源短短缺風險險因素分分析（3）能能反映水水資源短短缺風險險發生后后水資源源系統的的承受能能力； （4）代

19、代表性好好,針對對性強,易于量量化.依據上述述原則,并參考考文獻,選取了了短缺性性、危險性性、易損性性、承險性性作為水水資源系系統水資資源短缺缺風險的的評價指指標.由此我我們建立立基于模模糊綜合合評判方方法的水水資源短短缺風險險的評價價模型.水資源短短缺風險險評價是是在短缺缺風險分分析的基基礎上,把短缺缺性、危危險性、易損性性、承險險性綜合合起來考考慮.借助調調查問卷卷,以層次次分析法法為工具具,采用模模糊綜合合評判模模型對水水資源短短缺風險險進行評評價,并用改改進的模模糊綜合合評判模模型對評評價結果果進行檢檢驗.短缺性: 指水水資源系系統在自自身運行行過程中中輸入主主體容易易受到損損害的性性

20、質, 表征系系統輸 入主體體抵抗風風險的不不完備性性.短缺性性體現在在系統運運行的供供需不滿滿足性以以及系統統已經受受到損害害的程度度. 危險性性：指在在特定的的時空環環境條件件下,水資源源系統發發生的非非期望事事件及其其發生的的概論并并由此產產生的損損失. 易損性性: 表表征系統統面臨風風險的潛潛在損害害度, 即系統統潛在輸輸出抵抗抗風險的的易損程程度.承險性：水資源源系統能能通過自自身的反反饋調節節來應對對風險的的能力.為了比較較直觀的的說明北北京市水水資源短短缺風險險的程度度,我們將將其分成成5級,分別叫叫做低風風險、較較低風險險、中風風險、較較高風險險和高風風險,風險各各級別按按綜合分

21、分值評判判,其評判判標準和和各級別別風險的的特征下下表.表5：水水資源短短缺風險險等級劃劃分水資源短短缺風險險等級風險級別別水資源系系統的風風險特征征低可以承受受的風險險較低較能承受受的風險險中邊緣風險險較高不可承受受風險高水資源系系統受到到嚴重破破壞設給定22 個有有限論域域和,其中代表表綜合評評判的因因素（短短缺性、危險性性、易損損性、承承險性）所組成成的集合合；代表表評語（低、較較低、中中、較高高、高）所組成成的集合合.則模糊糊綜合評評判即表表示下列列的模糊糊變換,式中為上的模模糊子集集.而評判判結果是是上的模模糊子集集,并且可可表示為為,；,.其中表示示單因素素 在總總評定因因素中所所

22、起作用用大小的的變量,也在一一定程度度上代表表根據單單因素評評定等級級的能力力；為等等級對綜綜合評定定所得模模糊子集集的隸屬屬度,它表示示綜合評評判的結結果.類別類別系統統表征層層評價指標標層單位隸屬度=0.99 =0.7 =00.5 =00.3 =0.1短缺性AA1環境短缺缺性B1COD排排放超標標率C11%445污水處理理率C22%80 770-880 600-700 550-660 550蓄水短缺缺性B2地下水超超采量占占多年水水資源均均值比例例C3%20水量短缺缺性B3耗水率CC4%80 60-80 40-60 200-400 20污水未處處理率CC5%50危險性 A22水量B4人均水

23、資資源占有有量C66/人20000年均降水水量C77mm/年年8000 7000-8000 6600-7000 4000-6000 4400環境易損損性B5地下水超超采面積積率C88%220用水占需需水比例例C9%50 400-500 30-40 200-300 20易損性A3社會經濟濟易損性性B6人均水資資源占世世界缺水水線的差差值率CC10%440缺水GDDP損害害度C111%400適應性BB7節水量占占缺水量量得比例例C122%1000 80-1000 660-880 400-600 40承險性 A44應急性B8供水管道道長度CC13km145500庫容量CC14億立方米米40 35-3

24、0 330-335 225-330 80 70-80 660-770 50-60 500非常規用用水比例例C166%40表6：水水資源短短缺指標標分析表表PAGE PAGE 34關系矩陣陣可表示示為式中中： 表表示因素素的評價價對等級級的隸屬屬度,因而矩矩陣中第第行為對對第個因因素 的的單因素素評判結結果.在在評價計計算中代代表了各各個因素素對綜合合評判重重要性的的權系數數,因此滿滿足；同同時,模糊變變換也即即退化為為普通矩矩陣計算算,即取合成成運算,即用模模型計算算,可得綜綜合評判判.通過模糊糊綜合評評判模型型,我們又又對水資資源短缺缺風險進進行了分分析,建立起起相應的的風險指指標體系系.該

25、指標標體系分分為3 個層次次,共由166個指標標組成.如表66所示,上述權系系數的確確定可用用層次分分析法(AHPP)得到到.由上述述分析可可以看出出,評價因因素集對對應評語語集,而評判判矩陣中中 即為為某因素素對應等等級的隸隸屬度,其值可可根據各各評價因因素的實實際數值值對照各各因素的的分級指指標推求求.六、模型型的求解解北京市水水資源短短缺風險險的模糊糊綜合評評判模型型求解： （1）因因素集,其中指短短缺性,指危險險性,指易損損性,指承險險性. （2）評評判集,其中：低低；：較較低；：中；：較高；：高. （3）單單因素評評判.依據我們們的調查查問卷的的數據,利用層層次分析析法,我們計計算出

26、了了短缺性性對水資資源短缺缺風險的的影響程程度=(0.15 0.115 00.3 0.335 00.155),危險性性對水資資源短缺缺風險的的影響程程度=(0.15 0.33 0.3 00.155 0.1 ),易損性性對水資資源短缺缺風險的的影響程程度=(0.2 00.355 0.35 0.005 00.055)承險險性對水水資源短短缺風險險的影響響程度=(0.2 0.44 00.2 0.15 0.05),便得到到(0.15 00.155 0.33 0.335 0.15)(0.15 00.3 0.33 0.115 0.1 )(0.2 00.355 0.335 0.005 0.05)(0.2 0

27、0.4 0.22 0.115 0.05)即得到一一個到得模糊糊映射由此單因因素評判判可誘導導出模糊糊關系,即得單單因素評評判矩陣陣 （4）綜綜合評判判.同樣利用用層次分分析法的的到短缺缺性、危危險性、易損性性、承險險性關于于水資源源短缺風風險的權權重分配配.如下下圖2：圖2 取合合成用算算,即用模型型：（主因因素決定定型）,計算可求求得綜合合評判為為這表明水水資源短短缺危險險程度較較高,需要政政府相關關部門及及全人類類的高度度注視.下面再用用模糊綜綜合評價價的另一一種方法法即最大大隸屬原原則,對對北京市市水資源源短缺風風險進行行評價.我們將評評語級分分為5個個級別,各評價價因素分分級指標標見下

28、表表： 表7：水資源源短缺風風險評價價分級指指標水資源短短缺風 險(短缺性性）(危險性性）（易損性性）(承險性性）(低）0.22000.22000.22000.8800（較低）0.200000.40000.200000.40000.200000.40000.600100.8000(中）0.400100.60000.400100.60000.400100.60000.400100.6000(較高）0.600100.80000.600100.80000.600100.80000.200000.4000(高）0.88000.88000.88000.2200我們在整整理、分分析調查查問卷中中用1表表示

29、水資資源短缺缺低風險險,2表示示水資源源短缺較較低風險險,3表示示水資源源短缺中中風險,4表示示水資源源短缺較較高風險險,5表示示水資源源短缺高高風險.通過求求每個風風險因子子的風險險等級的的平均值值,就得到到短缺性性、危險險性、易易損性、承險性性的等級級劃分圖圖如下表表：表8：水水資源短短缺風險險指標等等級劃分分類別低風險較低風險險中風險較高風險險高風險短缺性0.60.244.62危險性1.83.63.61.81.2易損性23.53.50.50.5承險性1.63.21.61.30.4依據上表表可構造造短缺性性、危險險性、易易損性、承險性性隸屬函函數分別別為：將0.66帶入,于是類似地,可算出

30、出其他指指標的隸隸屬度,得到單單因素評評價矩陣陣為用（主因因素突出出型）計計算可求求得綜合合評判為為對進行歸歸一化,得按最大隸隸屬度原原則北京京市水資資源風險險處于較較高風險險等級,可見水水資源供供需狀況況極度危危險.七、未來來五年水水資源狀狀況的預預測與分分析根據對北京統統計年鑒鑒44中有有關水資資源情況況的分析析,本文文采取趨趨勢預測測法:基基于歷史史統計數數據的分分析,選取一一定長度度的、具具有可靠靠性、一一致性和和代表性性的統計計數據作作為樣本本,進行回回歸分析析,并以相相關性顯顯著的回回歸方程程進行趨趨勢外延延.為了使數數據更加加精確,采取了了Exccel軟軟件進行行數據的的描點作作

31、圖（圖圖3圖7）,從圖圖表中可可以看出出北京市市水資源源在各個個階段的的總體變變化趨勢勢,為了對對未來的的水資源源數據進進行預測測,又用MMATLLAB軟軟件進行行了數據據擬合,得到了了擬合曲曲線的函函數表達達式.圖3：總總用水變變化趨勢勢 圖4：農業用用水變化化趨勢圖5：工工業用水水變化趨趨勢圖6：第第三產業業及生活活等其他他用水變變化趨勢勢圖7：水水資源總總量變化化趨勢以上是用用Exccel軟軟件對11979920008年從從總用水水量、農農業用水水量、工工業用水水量、第第三產業業及生活活等其他他用水量量和水資資源總量量來描點點,對它們們總體的的變化趨趨勢進行行分析,進而用用MATTLAB

32、B軟件對對它們未未來五年年的水資資源情況況進行預預測.在MATTLABB程序中中,為了了使擬合合函數的的表達式式的誤差差最小,避免大大數運算算帶來的的截斷誤誤差,我我們用1130分分別代表表1977920008（年年）,所所用的程程序如下下（以工工業用水水數據為為例）：Formmat lonng; x=11:1:30y=338.223,226,224,336.66,344.7,39.31,38,27.03,38.66,39.18,21.55,35.86,42.29,22.444,199.677,455.422,300.344,455.877,222.255,377.7,14.22,16.86,

33、19.2,116.11,188.4,21.4,23.2,224.55,233.8,34.2plott(x, y,k.,marrkerrsizze, 255)p4=ppolyyfitt(x,y,44)t=1:1:330s=poolyvval (p44, tt)holdd onnplott (tt, ss,rr-,liinewwidtth,2)plott (tt, ss,bb-,llineewiddth,2)gridd;a=poolyffit(t,yy,4)總用水量量趨勢預預測所得四次次多項式式擬合曲曲線的函函數表達達式（這這里用xx表示年年份,y表示示水量,下同）為：=0.00004445888

34、65526221-00.03304669688007778+0.6678662300975541660-5.6671557999576686002+555.7710115911511193885 (1)農業用水水量趨勢勢預測所得四次次多項式式擬合曲曲線的函函數表達達式為：=0.0000117111942279889-00.0113177566613889666+0.3339004266911105666-33.7116999485594550233+34.976676229433314482（2）（3）工工業用水水趨勢預預測所得四次次多項式式擬合曲曲線的函函數表達達式為：= 0.0000132

35、21500708897-0.0008332866664405558+ 0.1151555244023367664-0.9930993488424467000+ 14.920019774655369991 (3)（4）第第三產業業及生活活等其他他用水趨趨勢預測測所得四次次多項式式擬合曲曲線的函函數表達達式為：=0.0000114033580068004-00.0008811793315117899+0.1184777811089915112 -0.998897007888021151+5.7782334422872258111 （4）（5）水水資源總總量趨勢勢預測所得三次次多項式式擬合曲曲線的函

36、函數表達達式為：= 0.005567117044375536-0.2274552011465509885+3.1196007033098893001+ 255.3334366708862998388（5） 由以上各各函數表表達式,將未來來五年的的年數對對應在函函數中,由于在在前面我我們用1130來來代表11979920008年來來減少誤誤差,因此,這里用用3137來來代表22009920115年,將其帶帶入函數數中,可以算算得到未未來五年年內各水水資源的的數據,如下表表所示：表9 未來五五年北京京市水資資源狀況況預測單位：億億立方米米年份總用水量量農業用水水工業用水水第三產業業及生活活等其他他

37、用水水資源總總量2009936.11113311.11555.6227719.3314663829.556444302010038.22450010.99825.9776221.225811841132.335033952011141.33659911.00626.6552923.66032235.667622872012245.663866511.44997.7110826.440633939.55761132013351.223900912.2201119.2006329.7727556244.00839972014458.33535513.33812211.11986633.663000

38、649.2233882015567.119715.00562213.77506638.118055855.0059772通過對以以上數據據的分析析可以得得到北京京的用水水量、用用水結構構、水資資源存量量的相關關信息.7.1.用水量量變化分分析19800年到119900年, 北京市市用水總總量呈明明顯下降降趨勢, 年均均減少總總用水量量0.0877億立方方米.進入19990年年以來, 年用用水總量量間的變變幅則急急劇縮小小, 介于于穩定的的40.01億億立方米米到466.433立方米米之間,今后五五年內將將穩步上上升,具體數數據如表表8所示示7.2.用水結結構變化化分析北京市用用水結構構及其變變

39、化大體體可按工工、農業業和第三三產業及及生活等等其他用用水等3個方面面進行分分析.（1）農農業用水水比重縮縮小, 呈繼續續縮減態態勢自19880年以以來, 農業用用水作為為北京市市的用水水大戶, 其用用水量的的減少趨趨勢最為為明顯, 由19880年的的31.83億億立方米米降至20000 年的166.499億立方方米, 19880 年年19990 年年、19990年年20000年和和19996年20000 年年年均減減少量分分別為00.2447億立立方米、0.4477億億立方米米和0.6638億億立方米米.農業用用水占全全市總用用水量的的比重也也呈下降降趨勢由由19880年的的58.13% 降

40、為為20000年的的40.82% ,近近五年則平平均以00.9466% 的的份額下下降, 其下降降趨勢仍仍無停止止跡象.（2）工工業用水水呈減少少趨勢, 近年年趨于穩穩定工業業用水亦亦呈負增增長態勢勢, 119800年用水水量和占占總用水水量比重重中分別別為133.5億億立方米米及32.08%, 到到20000年下下降為110.552億立立方米和和26.04%, 年年均遞減減0.1142億億立方米米,但近年年來這種種下降趨趨勢已明明顯減緩緩.19997年20000年工工業用水水總量介介于100.5億億立方米米11.0億立立方米之之間, 變幅為為4.5%.未來五五年用水水量將逐逐步上升升,但幅度

41、度會越來來越小.（3）第第三產業業及生活活等其他他用水持持續增加加,與工、農業用用水情況況相反, 城市市及生活活用水量量從19980年年的4.94億億立方米米迅速遞遞增為220000年的133.39 億立方方米,所占比比重從99.79% 增長長到333.14%,而且且不同階階段的年年均增加加量呈逐逐步上升升趨勢.19880年19990年、19990年20000年和和19996 年年20000年城城市及生生活用水水量年均均增加量量分別為為0.2655億立方方米、0.5777億立方方米和0.5億立方方米,相應占占總用水水量比重重的年均均增加值值分別為為0.6666%、1.4566%和1.5888%

42、 .未來五五年持續續增加的的狀況不不變.預計未來來北京市市用水結結構總體體趨勢為為:總用水水量不會會發生大大的變化化, 工業業用水基基本保持持穩定或或略有增增加, 農業用用水量和和占總用用水量的的比重仍仍將呈下下降趨勢勢, 生活活用水量量與比重重將持續續遞增.7.3水資源源存量變變化分析析水資源總總量先呈呈減少趨趨勢然后后逐步上上升,水資源源總量從從19880年和19990年分別為為26億億立方米米和355.866億立方方米,呈上升升狀況,19990年20000水資資源總量量從355.866億立方方米減少少到166.866億立方方米,進入220000年以后,由數據據可知,水資源源總量又又穩步上

43、上升,在今后后五年里里,如果沒沒有其他他因素的的干擾,水資源源總量會會逐步上上升,但上升升的幅度度會越來來越小.八、模型型的評價價與改進進 雖然,算子有很很好的代代數性質質,但也存存在著缺缺陷,它常常常出現綜綜合評判判的結果果不易分分辨的情情況,因此,模型需要改改進,下面介介紹改進進數學模模型的方方法,即將原原模型中中的算子子改用其其他算子子.模型：綜合評評判的著著眼點是是考慮主主要因素素,其他因因素對結結果影響響不大,為了避避免出現現決策結結果不易易分辨的的情況,以下對對模糊綜綜合評判判決策模模型進行行改進. 模型：（主因因素突出出型）計算可求求得綜合合評判為為對進行歸歸一化,得 通過觀觀察

44、,表明水水資源短短缺危險險程度較較高,這與模模型：的結果果是一致致的,即表明明水資源源短缺風風險突出出,其水資資源開采采、利用用、再生生等治理理迫在眉眉睫.但但為了避避免權重重與主要要因素有有關而忽忽略次要要因素,我們還還可以對對其進行行改進. 模型：（主因因素突出出型）這這里的為為有界和和,即計算可求求得綜合合評判為為 我們能能明顯的的看出水水資源短短缺危險險程度較較高,這與模模型：和模型型：的結果果是一致致的,即表明明水資源源短缺風風險突出出,是不能能被忽略略的.模模型：在實際際應用中中,主因素素（權重重最大的的因素）在綜合合評價中中起決定定作用,為了避避免其帶帶來的負負面影響響,我們用用

45、另外一一種模型型即模型型進行檢檢驗. 模型：（加權權平均模模型）計算可求求得綜合合評判為為 模型對所有有因素以以權重大大小均衡衡兼顧,適用于于考慮各各因素起起作用的的情況.從模型型可以檢檢驗出前前三種模模型在數數據分析析及用算算過程中中是適合合的,并沒有有帶來較較大的偏偏差.九、結論論（1）本本文基于于模糊綜綜合評判判模型建建立了水水資源短短缺風險險評價模模型,同時考考慮到水水資源系系統的模模糊不確確定性,可對水水資源短短缺風險險的影響響程度給給予綜合合評價.社會經經濟因素素是北京京市水資資源短缺缺的主要要致險因因子.（2）由由模糊綜綜合評價價模型可可以得出出北京市市水資源源短缺風風險處于于較

46、高水水平,根據我我們建立立的北京京市水資資源系統統風險評評價指標標體系及及評價模模型, 對北京京市進行行水資源源系統風風險評價價, 得得出北京京市水資資源短缺缺風險級級別為較較高風險險, 從從而為北北京市水水資源系系統管理理及水資資源系統統風險控控制提供供依據.對水資資源采取取有效的的風險管管理措施施已刻不不容緩.（3）北北京市用用水結構構變化總總的來說說呈現以以下趨勢勢: 總用用水量趨趨于平穩穩, 工業業用水和和農業用用水從量量上和占占總用水水量的比比重上都都有所下下降, 而生活活用水卻卻迅速遞遞增.下面是給給北京市市水資源源管理相相關部門門的研究究報告.北京市水水資源短短缺研究究報告北京市

47、水水行政主主管部門門 ： 由由于北京京市水資資源短缺缺已經成成為影響響和制約約首都社社會和經經濟發展展的主要要因素.我們對對北京市市水資源源資料的的分析,對水資資源短缺缺的風險險因子進進行了重重要性分分析.概括來來說,造成水水資源短短缺的成成因主要要源于以以下四方方面:11.環境境因素;22.工業業因素;3.農業因因素,44.社會會經濟因因素.在這些些因素中中,社會經經濟因素素對水資資源造成成短缺的的作用越越來越大大,隨著人口口的增長長, 居民民生活水水平的提提高帶來來的居民民生活用用水的迅迅速增長長, 城市市建設、環境質質量的提提高以及及服務業業的蓬勃勃發展造造成了公公共用水水的增加加, 共

48、同同推動了了北京市市生活用用水迅速速增長.經過我們們對北京京市水資資源狀況況分析 ,北京京市用水水結構變變化總的的來說呈呈現以下下趨勢: 總用用水量趨趨于平穩穩, 工業業用水和和農業用用水從量量上和占占總用水水量的比比重上都都有所下下降, 而生活活用水卻卻迅速遞遞增;預計今今后境內內自產水水量變化化不大.地表水水資源可可隨調蓄蓄和聯合合調度能能力增加加而有所所增加, 但地地下水資資源已多多年超采采, 能夠夠保持現現有資源源量不使使地下水水位繼續續下降已已是最好好的結果果.密云、官廳兩兩大水庫庫目前和和今后很很長一段段時間內內都將是是北京主主要的水水源, 但來水水減少之之勢不可可逆轉.現在北北京

49、的出出境水大大部分是是污水, 深度度開發利利用這部部分水資資源, 使之成成為可能能利用的的新水源源,是緩解解北京市市嚴重缺缺水的重重要措施施.因此, 北京市市未來的的水資源源狀況不不容樂觀觀, 在沒沒有外來來水源引引入的條條件下,供水量量不會發發生明顯顯的變化化.由以上上原因北北京市水水行政主主管部門門應該從從以下幾幾個方面面做出改改善,來保護護水資源源以及降降低水資資源的短短缺風險險.（1）降降低水資資源短缺缺風險1、對北北京市的的水資源源短缺風風險必須須進行調調控,這些調調控措施施主要有有需水管管理和供供水管理理.需水管管理的核核心是抑抑制水資資源需求求的過度度膨脹,促進水水資源的的可持續

50、續利用,節水防防污型社社會建設設是需水水管理中中最重要要的系統統工程之之一；供供水管理理措施主主要有提提供污水水處理率率和污水水利用率率、對當當地水資資源進行行挖潛、增加雨雨洪利用用、增加加海水利利用等等等.2、南水水北調工工程是解解決北京京市水資資源短缺缺風險的的根本措措施.如果將將南水北北調工程程加入到到風險分分析模型型中,20110 年年北京市市的水資資源短缺缺風險率率、脆弱弱性等將將得到大大幅度的的改善,所以當當前最重重要的工工作是保保證南水水北調東東、中線線工程按按規劃準準時建成成,保證首首都圈的的經濟社社會可持持續發展展.密云、官廳兩兩大水庫庫目前和和今后很很長一段段時間內內都將是

51、是北京主主要的水水源, 但來水水減少之之勢不可可逆轉.現在北北京的出出境水大大部分是是污水和和雨洪水水, 深度度開發利利用這部部分水資資源, 使之成成為可能能利用的的新水源源,是緩解解北京市市嚴重缺缺水的重重要措施施.(2) 提高污污水資源源化程度度.污水水是被污污染、使使用價值值不高的的水資源源, 污水水資源化化是指污污水處理理后變成成可供用用水部門門使用的的合格水水源.實現污污水資源源化, 提高水水資源重重復利用用率, 是緩解解北京市市水資源源緊缺、防治水水污染的的重要途途徑.目前, 北京市市大部分分污水未未經處理理直接外外排, 不僅浪浪費水資資源, 而且造造成環境境污染.因此, 建議北北

52、京市北北郊、西西郊污水水處理廠廠盡快上上馬.污水處處理廠的的建設, 是實實現污水水資源化化的核心心, 處理理過的污污水, 除農灌灌外, 還可回回用于部部分工業業企業、市政及及城市景景觀用水水.建筑中中水回用用是污水水資源化化的另一一途徑.建筑中中水回用用指建筑筑物的各各種排水水經處理理后回用用于建筑筑物和建建筑小區區雜用的的供水系系統, 它可以以作為沖沖廁、綠綠化、洗洗車、澆澆灑道路路、做冷冷卻水等等用.(3) 發展節節水型產產業.根根據北京京市的水水資源狀狀況和環環保要求求, 221 世世紀北京京市的產產業結構構應以節節水型、清潔型型產業為為主.推廣高高新技術術, 生產產和使用用節水材材料和

53、節節水設備備, 采用用節水工工藝, 努力降降低萬元元產值耗耗水量.做到科科學用水水, 合理理配置水水資源, 這是是建立資資源節約約型城市市發展體體系的必必然.三、為了了實現節節水目標標,必須積積極采取取各類有有效的節節水措施施,既包括括工程措措施,也包括括行之有有效的非非工程措措施.對于工工、農業業和生活活用水的的節水措措施如下下: 1、農農業節水水措施（1）改改造配套套灌區工工程:農農業節水水重點是是結合大大中型灌灌區改造造配套工工程規劃劃,續建、配套和和技術改改造現有有灌區節節水工程程,減少輸輸水過程程中的蒸蒸發滲漏漏損失,提高渠渠系水的的利用效效率.改進作作物灌溉溉制度:傳統的的灌溉制制

54、度是建建立在充充分灌溉溉的基礎礎上,每次灌灌水都滿滿足“及時足足量”的灌溉溉要求,造成大大量蒸發發和滲漏漏損失,因此必必須根據據農作物物灌溉的的實際需需求,改變灌灌溉制度度和灌溉溉方式,采用經經濟灌溉溉定額制制度和實實施有限限灌溉,減少田田間灌溉溉水的無無效損失失量.（2）加加強用水水管理,科學調調配水量量:由于于灌區大大多數渠渠系龐大大、用戶戶眾多,管理的的水平對對用戶效效率起很很大的作作用,因此加加強用水水管理,實行科科學調配配水量,維護工工程良好好狀態,將會取取得明顯顯的節水水效果.全面實實施灌溉溉用水定定額管理理制度,實行用用水總量量控制和和定額管管理,可有效效減少灌灌溉水分分的損失失

55、,提高用用水效率率.（3）強強化農業業用水定定量和價價格管理理:使用地地表水的的渠灌區區,強化定定量收費費,累進加加價制度度;地下水水井灌區區實行計計量收費費,配額管管理的辦辦法.實行合合理的水水價政策策.要調整整水費政政策,以成本本定價水水價,按引水水量計征征水費以以及對超超用水加加價收費費,從而促促進節水水.2、工業業節水措措施工業節水水主要為為產業結結構的調調整、用用水裝置置的更新新換代、生產工工藝的改改進、節節水器具具的推廣廣、管理理水平的的提高等等方面.工業節節水要抓抓四個方方面:全面調調整工業業結構,有計劃劃、有重重點的限限制和壓壓縮高耗耗水工業業項目的的建設;通過各各種行政政手段

56、加加強用水水管理,計劃用用水和嚴嚴格控制制廢污水水的排放放,可獲得得明顯的的節水效效果.3)生活活節水措措施目前城市市供水管管網和用用水器具具水的漏漏失率較較高,要采取取有效措措施減少少跑、冒冒、滴、漏現象象,要進一一步普及及節水型型器具.總之,要采取取一切節節水措施施,挖掘潛潛力,提高水水的利用用率,使有限限的水資資源適應應人民生生活水平平日益提提高的要要求.(4) 建立合合理的水水資源價價格體系系.合理的的水資源源價格是是實現水水資源可可持續利利用的關關鍵.美國研研究表明明: 當生生活用水水實行按按水量計計費時, 節約約用水110%30% , 城市用用水峰值值系數下下降300%50% ;

57、當水價價上漲55 倍時時,工業萬萬元耗水水量可減減少1/ 2 111, 112 .由此可可見, 合理的的水資源源價格體體系對緩緩解水資資源供需需矛盾非非常有益益.21 世紀北北京市的的水資源源管理應應充分利利用這一一經濟杠杠桿的作作用, 合理調調節不同同類型水水資源的的價格, 制定定出切合合實際的的工業用用水、生生活用水水及其它它用水的的水費標標準.(5) 加強宣宣傳教育育, 提高高市民的的節水意意識.水水是一種種有價值值的有限限資源, 要解解決水資資源浪費費問題, 必須須加強節節水宣傳傳, 開展展科普教教育, 提高市市民用水水的道德德觀, 形成社社會節水水的共識識.節水意意識是多多因素相相互

58、作用用的共同同結果, 它包包括多方方面的內內涵, 如經濟濟的、政政治的、道德倫倫理及法法律方面面等, 但經濟濟是主要要的, 法律是是保證.水價過過低,會給人人們以錯錯誤的導導向, 不利于于節水.因此, 提高水水價是提提高市民民節水意意識的關關鍵, 并促使使市民盡盡快建立立起水資資源價值觀觀.參考文獻獻 1 姜啟源源.數學學模型M.高等教教育出版版社,1199332 徐全智智,楊晉晉浩.數數學建模模入門M.成都: 電子子科技大大學出版版社,1199663 陳汝棟棟,于延延榮.數數學模型型與數學學建模M.國防工工業出版版社,2200994衷衷平,沈珍瑤瑤,楊志峰峰,等.石羊河河流域水水資源短短缺風

59、險險敏感因因子的確確定JJ.干干旱區資資源與環環境,220055,199(2):811-866.4北北京市統統計局. 北京京統計年年鑒MM . 北京京: 中國國統計出出版社, 20008-200095 北京市市人民政政府,水利部部.21世紀紀初期首首都水資資源可持持續利用用規劃M.北京: 中國水水利水電電出版社社, 220011. 6張張井躍.模糊數數學方法法及其應應用MM.北北京:煤炭工工業出版版社,119922,555-1000.7 劉濤,邵東國國. 水資資源系統統風險評評估方法法研究J.武漢大大學學報報(工學版版),220055,388(6): 666-711.8 劉濤,邵東國國,顧文權

60、權.基于層層次分析析法的供供水風險險綜合評評價模型型J.武漢漢大學學學報(工學版版),220066,399(4):255-288.9 WANNG HHongg-ruui, QIAAN LLongg-xiia, XU Xinn-yi, ettal. Moodell foor eevalluattingg waaterr shhorttagee riisk bassed on fuzzzy proobabbiliity andd itts aappllicaatioon. Jouurnaal oof HHydrraullic Enggineeeriing, 20009, 400(7): 8813-