水资源短缺风险评价

1、PAGE PAGE 2水资源短缺风险评价体系 摘要：目前前,水资资源短缺缺的问题题越来越越突出,而且成成为制约约我国社社会经济济可持续续发展和和水资源源可持续续利用的的主要障障碍,关于如如何对水水资源的的短缺风风险进行行综合评评价,目前没有有统一定定义和标标准评价价方法.如何建建立科学学的评价价方法、建建立一个个规范化化并和国国际接轨轨的评价价体系已已成为一一个亟待待解决的的重要课课题.基于对水资资源短缺缺风险评评价的需需要,本文以以北京市市为例,我们在在原模糊糊综合评评判模型型的基础础上改进进模型.首先用层层次分析析法构建建了北京市市水资源源短缺风风险因子子分析模型型,通过过计算,最终确确定

2、出导导致风险险的主要要因子,为进一一步进行行风险评评价奠定定了基础础.随后运用用改进的的模糊综综合评判判模型, 对北北京市的的水资源源短缺程程度、短短缺原因因及变化化趋势进进行了比比较全面面的分析析,对风险险等级进进行了划划分.同时,选取了短缺性性、危险险性、易易损性、承承险性作作为水资资源短缺缺风险的的评价指指标,通过建建立隶属属函数和和评价矩矩阵,对水资资源短缺缺风险进进行了定定量评价价,以最最大隶属属原则为为依据,得出北北京市水水资源短短缺处于于较高风风险，同时也也为制订订风险的的防范措措施和对对策提供供了理论论依据.在应用用模糊综综合评判判模型的的同时,我们为了了准确的的确定短短缺性、

3、危危险性、易损性、承险性的权重,通过发放调查问卷,采用确定权重的统计方法,即加权统计方法,得到了其权重.在用该模型型分析水水资源短短缺风险险的分析析过程中中,通过计计算发现现该方法法克服了了以往假假设模型型中条件件的限制制,在目前前信息收收集不完完整、数数据质量量不高的的情况下下有着独独特的优优势.该模型型能使评评估更加加客观、准准确、系系统、有有效.然然后用MMATLLAB软软件对北北京市水水资源状状况的相相关数据据进行拟拟合,从用水水量、用用水结构构、水资资源总量量几个方方面对北北京市未未来五年年水资源源进行了了预测,得到了了可靠的的预测结结果.最最后,在我们们研究结结论的基基础上,提出了

4、了缓解北北京市水水资源短短缺的对对策和措措施. 关关键词：水资源源短缺风风险；模模糊综合合评判模模型；层层次分析析法；预预测 问题重述水资源是城城市形成成、发展展的必要要条件,在自然然和人类类活动影影响下, 城市市旱涝、缺缺水及水水环境污污染现象象时有发发生, 水资源源问题已已严重阻阻碍了当当今城市市发展水水资源短短缺、供供需的失失衡始终终是我国国社会经经济可持持续发展展、水资资源可持持续开发发利用和和管理保保护所面面临的重重大问题题和难题题.那么如何对对水资源源短缺风险险的主要要因子进进行识别别,以及在在这些水水资源短短缺的风风险因子子中,哪些因子子是主要要的,这对于于研究水水资源短短缺风险

5、险将是十分分必要的的,因此,对以上几几个问题题的分析析将是必必不可少少的.那么能能不能建建立一个个水资源源短缺风风险评价价的数学学模型？由此分分析,对于从用用水量、用用水结构构、水资资源存量量几个方方面对北北京市未未来几年年的水资资源进行行预测也也是必要要的.这样,可以给给有关部部门写一一份研究究报告,提出水水资源短短缺成因因、水资资源风险险控制以以及水资资源保护护等方面面提出一一点建议议,来降低低水资源源短缺风风险.二、问题分分析 由于的的数据属属离散型型,它们无无法直接接为数学学模型所所用.在在统计数数据中存存在的人人为误差差,其属性性变量的的取值必必然存在在误差.基于上上述原因因,我们必

6、须须对数据据进行处处理；鉴于风险险各层面面的指标标差异问问题,我们必必须对数数据比较较分析,得到统统一的评评价标准准,最后进行行评估.因此我我们需要要解决以以下关键键问题：1.如何对对水资源源风险的的主要因因子进行行识别,然后对分分险因子子进行重重要性分分析2.搜集数数据,然后对对数据进进行分析析和计算算.3.在原有有模糊综综合评价价模型的的基础上上,如何进进行改进进和变化化,建立一一个更好好的数学学评价模模型,使其更更好地适适应水资资源短缺缺风险的的评价.三、基本假假设假设一: 我们对对水资源源短缺风风险因子子指标分分层是合合理的假设二: 我们所所列的水水资源短短缺风险险因子指指标是全全面的

7、,其他因因素对水水资源的的短缺风风险的影影响忽略略不计假设三: 南水北北调及其其它工程程正常运运行假设四: 没有重重大的自自然灾害害发生如如干旱等等其他因因素假设五: 在数据据的计算算过程中中,加设误误差在合合理的范范围之内内,对数据据结果的的影响可可以忽略略不计假设六: 所有收收集到的的数据均均有效,即不考考虑人为为因素造造成的无无效数据据假设七: 北京地地区人口口流动正正常假设八: 风险等等级是主主要致险险因子决决定的四、符号说说明： 表示示项目CCi与Cj对目标标的影响响之比： 权重重： 随机性性指标： 一致性性指标： 分类类指标： 一致性性比率: 影影响力评评价指标标值: 分项指指标值

8、: 综综合评判判因素: 评评判等级级: 等等级对综综合评定定所得模模糊子集集的隶属属度: 单单因素在在总评定定因素中中所起作作用的大大小: 上上的模糊糊子集: 隶属函函数五、模型建建立水资源短缺缺风险,泛指在在特定的的时空环环境条件件下,由于来来水和用用水两方方面存在在不确定定性,使区域域水资源源系统发发生供水水短缺的的可能性性以及由由此产生生的损失失.为了较较好地评评价水资资源短缺缺风险,首先,我们需需要分析析水资源源短缺的的风险因因子,即分析析水资源源短缺的的成因.5.1判定定水资源源短缺的的主要风风险因子子 根据北京市市水资源源资料,首先通通过系统统定性分分析,列出了了可能造造成北京京市

9、水资资源短缺缺风险的的各方面面因素,比如说说降雨量量、灌溉溉面积、水水的价格格等,然后在在这些因因素中选选出一些些主要的的因素,其他一一些次要要因素则则认为对对北京市市水资源源短缺的的影响较较小可以以忽略不不计.概括来来说,这些因因素主要要源于以以下四方面:11.环境境因素;22.工业业因素;3.农业因因素,44.社会会经济因因素.通过对水资资源短缺缺风险因因素的分分析,我们建建立起相相应的风风险指标标体系.该指标标体系分分为3 个层次次,共由155个指标标组成.如表11所示,表1：水资资源短缺缺风险因因子的评评价指标标一级指标二级指标指标含义单位指标量水资源短缺缺风险因因子环境因素AA降水量

10、A11mm463地下水资源源量A22亿立方米16.2植被覆盖面面积A33公顷52.6蒸发量A44mm421.11工业因素BB水库容量BB1亿立方米28.6工业用水量量B2亿立方米7.1工业污水排排放量BB3亿立方米12.5工业污水处处理量BB4亿立方米9.8农业因素CC灌溉面积CC1万平方公顷顷4.86渠系水利覆覆盖率CC2%80高产值农户户耗水量量C4%43.2社会经济因因素D人口密度DD1每平方公里里9.37第三年产业业占全市市比重DD2%67.5生活用水定定额D33亿立方米13.033GDP水耗耗下降率率D4%58.4根据对问题题的分析析,为了定量量分析水水资源短短缺因子子的重要要性,我

11、们参参考已有有的层次次分析法法8,这种方方法是一一种将定定性分析析与定量量分析相相结合的的系统分分析方法法.层次分析法法处理问问题的基基本步骤简简述如下下：(11)确定定评价目目标,再明确确方案评评价的准准则.根根据评价价目标、评评价准则则构造递递阶层次次结构模模型.递递阶层次次结构模模型一般般分为33 层：目标层层、准则则层和方方案层；(2)应用两两两比较较法构造造所有的的判断矩矩阵. 下表是建立立判断矩矩阵的方方法.表2.两两两比较法法的标度度判断尺度具体含义975312、4、66、8 因素比因因素绝对对重要因素比因素素重要得得多因素比因素素重要因素比因素素稍微重重要因素比因素素一样重重要

12、因素因素的的重要程程度介于于上述各各数值之之间对本级的要要素进行行两两比比较来确确定判断断矩阵AA 的元素,是要素素对的相对对重要性性其值是是由专家家根据资资料数据据以及自自己的经经验和价价值观用用判断尺尺度来确确定判断断尺度表表示要素素对 相对重重要性的的数量尺尺度.采采用的判判断尺度度见（表1）根据判断尺尺度建立立n 阶的的判断矩矩阵：其中： , =11 ,（, ）然后确定各各要素的的相对重重要程度度：(1)计算算判断矩矩阵的特特征向量量,然后进进行归一一化处理理即得到到相对重重要程度度向量： , （5.1）（2）一致致性判断断.为了了检验判判断矩阵阵的一致致性,根据原理理,可以利利用与之

13、差来来检验一一致性,定义一一致性计计算指标标为： , （55.2）其中, （5.3）为判断矩阵阵的最大大特征值值.为随机性指指标,是通过过构造最最不一致致的情况况,对不同同的阶比比较矩阵阵中的元元素,采取随随机取数数的方式式进行赋赋值,并且对对不同的的取多个个子样,先计算算出的值值,再求得得其平均均值,记为,见表2.表 3. 随机性性指标数数值N1234567891011C.R.000.580.91.121.241.321.411.451.491.51当矩阵A满满足一致致性时,；当矩阵阵A不满足一致致性时,一般有有,因此,故在一一般情况况下,当时就可可以认为为判断矩矩阵具有有一致性性,据此而而

14、计算的的值是可可以接受受的；若若不满足足,则认为为判断矩矩阵不符符合一致致性要求求,需要专专家重新新按判断断尺度表表进行判判断,建立判判断矩阵阵进行相相应计算算,直到一一致性检检验通过过.设环境因素素指标、工工业因素素指标、农农业因素素指标、社社会经济济因素指指标权重重向量分分别为,现在以以社会经经济因素素为例,对其相相关二级级指标进进行求解解：表4：社会会经济因因素相关关指标量量相关指标D1D2D3D4指标量9.3767.513.03358.4求权重向量量它对应的判判断矩阵阵= 计算判断矩矩阵的特特征向量量,然后进进行归一一化处理理即得到到相对重重要程度度向量： , i1、2、n ; （5.

15、44）最后得到的的权重向向量为：一致性检验验的计算过程程如下：列向量归一化A1 = 列向量归一化归一化按行求和 得=归一化按行求和= =4.0133根据公式可可得此时, ,由公式式.可算得由于于则可以以认为判判断矩阵阵具有一一致性,据此而而计算的的值是可可以接受受的；综合上面的的计算,我们得到到环境因因素指标标、工业业因素指指标、农农业因素素指标、社社会经济济因素指指标的44个权重重向量：设环境因素素指标、工工业因素素指标、社社会经济济因素指指标值分分别是,它们的的分项指指标的权权重为 , , , （, ）,分项指指标的值值分别为为 , , , （, ）,总值为为,所以有有公式 （55.5）根

16、据这个公公式及参参考姜启启源编的的数学学模型第第二版1中中的概念念及计算算原理得得目标中中的组合合权重应应该为它它们相应应的权向向量和归归一化的的特征向向量两两两乘积之之和.则对于社会会经济因因素来说说,它的评评价指标标值为：同理,对于于水资源源分险因因子的其其他三个个层面,可得其其评价指指标值为为：再根据它们们各自的的指标值值算出权权重向量量,最后,由公式式（5.5）得到到水资源源短缺风风险因子子的评价价向量：由此可以看看出,环境因因素指标标、工业业因素指指标、农农业因素素指标、社社会经济济因素指指标各自自的重要要性分别别为333.6%,13.7%,5.66%,48.2%,这说明明随着北北京

17、人口口的增多多和第三三产业的的不断发发展,社会经经济因素素对水资资源造成成短缺的的作用越越来越大大.人口增增长, 居民生生活水平平的提高高带来的的居民生生活用水水的迅速速增长, 城市市建设、环环境质量量的提高高以及服服务业的的蓬勃发发展造成成了公共共用水的的增加, 共同同推动了了北京市市生活用用水迅速速增长.5.2水资资源短缺缺风险评评价模型型的建立立基于上面的的分析,我们已已经得到到了主要要的水资资源短缺缺风险因因子,由此我我们可以以分析得得出各风风险因子子与水资资源短缺缺风险的的关系,如图（11）所示示.由此可以看看出,水资源源的短缺缺取决于于供水和和需水两两方面,而这两两方面都都具有随随

18、机性和和不确定定性.因此,水资源源短缺风风险也具具有随机机性和不不确定性性.在进行行风险评评价时,要充分分考虑风风险的特特点以及及水资源源系统的的复杂性性,要把存存在风险险的概率率、风险出出现的时时间、风风险造成成的损失失、风险险解除的的时间、缺缺水量的的分布等等一系列列因素考考虑在内内.因此难难以用某某一种指指标对其其进行全全面描述述和评价价,必须从从多方面面的指标标综合考考虑.评价指标选选择的原原则是： （1）能集集中反映映缺水地地区的缺缺水风险险； （2）能集集中反映映缺水风风险的程程度； 图1.北京京市水资资源短缺缺风险因因素分析析（3）能反反映水资资源短缺缺风险发发生后水水资源系系统

19、的承承受能力力； （4）代表表性好,针对性性强,易易于量化化.依据上述原原则,并并参考文文献,选选取了短短缺性、危险性性、易损性性、承险性性作为水水资源系系统水资资源短缺缺风险的的评价指指标.由此我我们建立立基于模模糊综合合评判方方法的水水资源短短缺风险险的评价价模型.水资源短缺缺风险评评价是在在短缺风风险分析析的基础础上,把短缺缺性、危危险性、易易损性、承承险性综综合起来来考虑.借助调调查问卷卷,以层次次分析法法为工具具,采用模模糊综合合评判模模型对水水资源短短缺风险险进行评评价,并用改改进的模模糊综合合评判模模型对评评价结果果进行检检验.短缺性: 指水资资源系统统在自身身运行过过程中输输入

20、主体体容易受受到损害害的性质质, 表表征系统统输 入入主体抵抵抗风险险的不完完备性.短缺性性体现在在系统运运行的供供需不满满足性以以及系统统已经受受到损害害的程度度. 危危险性：指在特特定的时时空环境境条件下下,水资源源系统发发生的非非期望事事件及其其发生的的概论并并由此产产生的损损失. 易易损性: 表征征系统面面临风险险的潜在在损害度度, 即即系统潜潜在输出出抵抗风风险的易易损程度度.承险性：水水资源系系统能通通过自身身的反馈馈调节来来应对风风险的能能力.为了比较直直观的说说明北京京市水资资源短缺缺风险的的程度,我们将将其分成成5级,分别叫叫做低风风险、较较低风险险、中风风险、较较高风险险和

21、高风风险,风险各各级别按按综合分分值评判判,其评判判标准和和各级别别风险的的特征下下表. 表5：水资源源短缺风风险等级级划分水资源短缺缺风险等等级风险级别水资源系统统的风险险特征低可以承受的的风险较低较能承受的的风险中边缘风险较高不可承受风风险高水资源系统统受到严严重破坏坏设给定2 个有限限论域和和,其中代表表综合评评判的因因素（短短缺性、危危险性、易易损性、承承险性）所所组成的的集合；代表评评语（低低、较低低、中、较较高、高高）所组组成的集集合.则模糊糊综合评评判即表表示下列列的模糊糊变换,式中为上的模模糊子集集.而评判判结果是是上的模模糊子集集,并且可可表示为为,；,.其中表示示单因素素

22、在总总评定因因素中所所起作用用大小的的变量,也在一一定程度度上代表表根据单单因素评评定等级级的能力力；为等等级对综综合评定定所得模模糊子集集的隶属属度,它表示示综合评评判的结结果. 类别类别系统表表征层评价指标层层单位 隶属度度=0.9 =0.77 =0.5 =0.3 =0.11短缺性A11环境短缺性性B1COD排放放超标率率C1%455污水处理率率C2%80 70-80 600-700 500-600 500蓄水短缺性性B2地下水超采采量占多多年水资资源均值值比例CC3%200水量短缺性性B3耗水率C44%80 60-80 400-600 200-400 200污水未处理理率C55%550危

23、险性 A2水量B4人均水资源源占有量量C6/人20000年均降水量量C7mm/年800 7000-8000 6000-7700 4000-6600 4000环境易损性性B5地下水超采采面积率率C8%220用水占需水水比例CC9%50 40-50 300-400 200-300 20易损性A3社会经济易易损性B6人均水资源源占世界界缺水线线的差值值率C110%440缺水GDPP损害度度C111%440适应性B77节水量占缺缺水量得得比例CC12%100 80-1000 600-800 400-600 440承险性 A4应急性B8供水管道长长度C113km1145000库容量C114亿立方米40

24、355-300 300-355 25-30 80 700-800 600-700 550-660 50非常规用水水比例CC16%440表6：水资资源短缺缺指标分分析表PAGE PAGE 42关系矩阵可可表示为为式中： 表示示因素的的评价对对等级的的隶属度度,因而矩矩阵中第第行为对对第个因因素 的的单因素素评判结结果.在在评价计计算中代代表了各各个因素素对综合合评判重重要性的的权系数数,因此满满足；同同时,模糊变变换也即即退化为为普通矩矩阵计算算,即取合成成运算,即用模模型计算算,可得综综合评判判.通过模糊综综合评判判模型,我们又又对水资资源短缺缺风险进进行了分分析,建立起起相应的的风险指指标体

25、系系.该指标标体系分分为3 个层次次,共由166个指标标组成.如表66所示,上述权系数数的确定定可用层层次分析析法(AAHP)得到.由上述述分析可可以看出出,评价因因素集对对应评语语集,而评判判矩阵中中 即为为某因素素对应等等级的隶隶属度,其值可可根据各各评价因因素的实实际数值值对照各各因素的的分级指指标推求求.六、模型的的求解北京市水资资源短缺缺风险的的模糊综综合评判判模型求求解： （11）因素素集,其中指短短缺性,指危险险性,指易损损性,指承险险性. （22）评判判集,其中：低低；：较较低；：中；：较高；：高. （33）单因因素评判判.依据我们的的调查问问卷的数数据,利用层层次分析析法,我

26、们计计算出了了短缺性性对水资资源短缺缺风险的的影响程程度=(0.15 0.115 00.3 0.335 00.155) ,危险性性对水资资源短缺缺风险的的影响程程度=(0.15 0.33 0.3 00.155 0.1 ) ,易损性性对水资资源短缺缺风险的的影响程程度=(0.2 00.355 0.35 0.005 00.055)承险险性对水水资源短短缺风险险的影响响程度=(0.2 0.44 00.2 0.15 0.05),便得到到(0.115 0.15 00.3 00.355 0.115) (0.15 00.3 0.33 0.115 0.1 ) (0.2 00.355 0.335 0.005 0

27、.05) (0.2 00.4 0.22 0.115 0.05)即得到一个个到得模糊糊映射由此单因素素评判可可诱导出出模糊关关系,即得单单因素评评判矩阵阵 （44）综合合评判.同样利用层层次分析析法的到到短缺性性、危险险性、易易损性、承承险性关关于水资资源短缺缺风险的的权重分分配.如如下图22：图2 取合成成用算,即用模型型：（主因因素决定定型）, 计算可求得得综合评评判为 这表明水资资源短缺缺危险程程度较高高,需要政政府相关关部门及及全人类类的高度度注视.下面再用模模糊综合合评价的的另一种种方法即即最大隶隶属原则则,对北北京市水水资源短短缺风险险进行评评价.我们将评语语级分为为5个级级别,各评

28、价价因素分分级指标标见下表表： 表7：水资源源短缺风风险评价价分级指指标水资源短缺缺风 险险(短缺性）(危险性）（易损性）(承险性）(低）0.20000.20000.20000.8000（较低）0.20000.40000.20000.40000.20000.40000.60110.8000(中）0.40110.60000.40110.60000.40110.60000.40110.6000(较高）0.60110.80000.60110.80000.60110.80000.20000.4000(高）0.80000.80000.80000.2000我们在整理理、分析析调查问问卷中用用1表示示水资源

29、源短缺低低风险,2表示示水资源源短缺较较低风险险,3表示示水资源源短缺中中风险,4表示示水资源源短缺较较高风险险,5表示示水资源源短缺高高风险.通过求求每个风风险因子子的风险险等级的的平均值值,就得到到短缺性性、危险险性、易易损性、承承险性的的等级划划分图如如下表： 表表8：水水资源短短缺风险险指标等等级划分分类别低风险较低风险中风险较高风险高风险短缺性0.60.244.62危险性1.83.63.61.81.2易损性23.53.50.50.5承险性1.63.21.61.30.4依据上表可可构造短短缺性、危危险性、易易损性、承承险性隶隶属函数数分别为为： 将0.6带带入,于是类似地,可可算出其其

30、他指标标的隶属属度,得到单单因素评评价矩阵阵为 用（主因素素突出型型）计算算可求得得综合评评判为 对进行归一一化,得 按最大隶属属度原则则北京市市水资源源风险处处于较高高风险等等级,可见水水资源供供需状况况极度危危险. 七、未来五五年水资资源状况况的预测测与分析析根据对北北京统计计年鉴4中有关水资源情况的分析,本文采取趋势预测法:基于历史统计数据的分析,选取一定长度的、具有可靠性、一致性和代表性的统计数据作为样本,进行回归分析,并以相关性显著的回归方程进行趋势外延. 为为了使数数据更加加精确,采取了了Exccel软软件进行行数据的的描点作作图（图图3图7）,从图图表中可可以看出出北京市市水资源

31、源在各个个阶段的的总体变变化趋势势,为了对对未来的的水资源源数据进进行预测测,又用MMATLLAB软软件进行行了数据据拟合,得到了了拟合曲曲线的函函数表达达式. 图3：总用用水变化化趋势 图44：农业业用水变变化趋势势 图图5：工业业用水变变化趋势势 图6：第三三产业及及生活等等其他用用水变化化趋势图7：水资资源总量量变化趋趋势以上是用EExceel软件件对1997920008年从从总用水水量、农农业用水水量、工工业用水水量、第第三产业业及生活活等其他他用水量量和水资资源总量量来描点点,对它们们总体的的变化趋趋势进行行分析,进而用用MATTLABB软件对对它们未未来五年年的水资资源情况况进行预

32、预测.在MATLLAB程程序中,为了使使拟合函函数的表表达式的的误差最最小,避避免大数数运算带带来的截截断误差差,我们们用130分分别代表表1977920008（年年）,所所用的程程序如下下（以工工业用水水数据为为例）：Formaat llongg; x=1:1:330y=388.233,266,244,366.6,34.7,339.331,338,227.003,338.666,339.118,221.555,335.886,442.229,222.44,19.67,45.42,30.34,45.87,22.25,37.7,114.222,116.886,119.22,166.1,18.4,

33、221.44,23.22,244.5,23.8,334.22plot(x, y,k.,mmarkkerssizee, 25)p4=poolyffit(x,yy,4)t=1:11:300s=pollyvaal (p4, tt)hold onplot (t, s,r-,linnewiidthh,22)plot (t, s,b,liinewwidtth,2)grid;a=pollyfiit(tt,y,4)总用水量趋趋势预测测所得四次多多项式拟拟合曲线线的函数数表达式式（这里里用x表表示年份份,y表示示水量,下同）为为：=0.0000444588865226211-0.0300469968000777

34、8+00.6778622309975441600 -5.6671557999576686002+555.7710115911511193885 (1)农业用水量量趋势预预测所得四次多多项式拟拟合曲线线的函数数表达式式为： =0.0000117111942279889-00.0113177566613889666+0.3339004266911105666 -3.716699448599450023+34.976676229433314482 （2） （3）工业业用水趋趋势预测测所得四次多多项式拟拟合曲线线的函数数表达式式为： = 0.000013221500708897-0.000833286

35、6664405558+ 0.1151555244023367664 -0.9930993488424467000+ 14.920019774655369991 (3)（4）第三三产业及及生活等等其他用用水趋势势预测所得四次多多项式拟拟合曲线线的函数数表达式式为： =0.0000114033580068004-00.0008811793315117899+ 0.1184777811089915112 -0.998897007888021151+5.7782334422872258111 （44）（5）水资资源总量量趋势预预测所得三次多多项式拟拟合曲线线的函数数表达式式为： = 0.0055671

360.2274552011465509885+3.1196007033098893001+ 255.3334366708862998388 （55） 由以上各函函数表达达式,将将未来五五年的年年数对应应在函数数中,由由于在前前面我们们用130来来代表11979920008年来来减少误误差,因此,这里用用3137来来代表22009920115年,将其带带入函数数中,可以算算得到未未来五年年内各水水资源的的数据,如下表表所示： 表表9 未未来五年年北京市市水资源源状况预预测 单单位：亿亿立方米米年份总用水量农业用水工业用水第三产业及及生活等等其他用用水水资源总量量200936

37、.1111311.15555.6277719.3114633829.56644330201038.2445010.98825.9766221.25581884132.35503995201141.3665911.06626.6522923.6003235.67762887201245.633865511.49997.7100826.400639939.5776133201351.233909912.200119.2066329.7227566244.0883977201458.3553513.3881211.1998633.633006649.23338201567.199715.055621

38、3.7550638.188058855.0559722通过对以上上数据的的分析可可以得到到北京的的用水量量、用水水结构、水水资源存存量的相相关信息息.7.1.用用水量变变化分析析 19880年到到19990年, 北京京市用水水总量呈呈明显下下降趋势势, 年均均减少总总用水量量0.0877亿立方方米.进入19990年年以来, 年用用水总量量间的变变幅则急急剧缩小小, 介于于稳定的的40.01亿亿立方米米到466.433立方米米之间,今后五五年内将将稳步上上升,具体数数据如表表8所示示7.2.用用水结构构变化分分析北京市用水水结构及及其变化化大体可可按工、农农业和第第三产业业及生活活等其他他用水等

39、等3个方面面进行分分析.（1）农业业用水比比重缩小小, 呈继继续缩减减态势自自19880年以以来, 农业用用水作为为北京市市的用水水大户, 其用用水量的的减少趋趋势最为为明显, 由19880年的的31.83亿亿立方米米降至20000 年的166.499亿立方方米, 19880 年年19990 年年、19990年年20000年和和19996年20000 年年年均减减少量分分别为00.2447亿立立方米、00.4777亿立立方米和和0.6638亿亿立方米米.农业用用水占全全市总用用水量的的比重也也呈下降降趋势 由19880年的的58.13% 降为为20000年的的40.82% ,近近五年则平平均以

40、00.9466% 的的份额下下降, 其下降降趋势仍仍无停止止迹象.（2）工业业用水呈呈减少趋趋势, 近年趋趋于稳定定工业用用水亦呈呈负增长长态势, 19980年年用水量量和占总总用水量量比重中中分别为为13.5亿立立方米及及32.08%, 到到20000年下下降为110.552亿立立方米和和26.04%, 年年均递减减0.1142亿亿立方米米,但近年年来这种种下降趋趋势已明明显减缓缓.19997年20000年工工业用水水总量介介于100.5亿亿立方米米11.0亿立立方米之之间, 变幅为为4.5%.未来五五年用水水量将逐逐步上升升,但幅度度会越来来越小.（3）第三三产业及及生活等等其他用用水持续

41、续增加,与工、农农业用水水情况相相反, 城市及及生活用用水量从从19880年的的4.994亿立立方米迅迅速递增增为20000年年的133.39 亿立方方米,所占比比重从99.79% 增长长到333.14%,而且且不同阶阶段的年年均增加加量呈逐逐步上升升趋势.19880年19990年、19990年年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别为为0.2655亿立方方米、0.5777亿立方方米 和0.5亿立方方米,相应占占总用水水量比重重的年均均增加值值分别为为0.6666%、1.4566%和1.5888% .未来五五年持续续增加的的状况不不变.预计未来北北

42、京市用用水结构构总体趋趋势为:总用水水量不会会发生大大的变化化, 工业业用水基基本保持持稳定或或略有增增加, 农业用用水量和和占总用用水量的的比重仍仍将呈下下降趋势势, 生活活用水量量与比重重将持续续递增.7.3水水资源存存量变化化分析水资源总量量先呈减减少趋势势然后逐逐步上升升, 水资源源总量从从19880年和19990年分别为为26亿亿立方米米和355.866亿立方方米,呈上升升状况,19990年20000水资资源总量量从355.866亿立方方米减少少到166.866亿立方方米,进入220000年以后,由数据据可知,水资源源总量又又稳步上上升,在今后后五年里里,如果没没有其他他因素的的干扰

43、,水资源源总量会会逐步上上升,但上升升的幅度度会越来来越小.八、模型的的评价与与改进 虽然,算算子有很很好的代代数性质质,但也存存在着缺缺陷,它常常常出现综综合评判判的结果果不易分分辨的情情况,因此,模型需要改改进,下面介介绍改进进数学模模型的方方法,即将原原模型中中的算子子改用其其他算子子.模型：综综合评判判的着眼眼点是考考虑主要要因素,其他因因素对结结果影响响不大,为了避避免出现现决策结结果不易易分辨的的情况,以下对对模糊综综合评判判决策模模型进行行改进. 模模型：（主因因素突出出型）计算可求得得综合评评判为 对进行归一一化,得 通通过观察察,表明水水资源短短缺危险险程度较较高,这与模模型

44、：的结果果是一致致的,即表明明水资源源短缺风风险突出出,其水资资源开采采、利用用、再生生等治理理迫在眉眉睫.但但为了避避免权重重与主要要因素有有关而忽忽略次要要因素,我们还还可以对对其进行行改进. 模模型：（主因因素突出出型）这这里的为为有界和和,即计算可求得得综合评评判为 我我们能明明显的看看出水资资源短缺缺危险程程度较高高,这与模模型：和模型型：的结果果是一致致的,即表明明水资源源短缺风风险突出出,是不能能被忽略略的.模模型：在实际际应用中中,主因素素（权重重最大的的因素）在在综合评评价中起起决定作作用,为了避避免其带带来的负负面影响响,我们用用另外一一种模型型即模型型进行检检验. 模模型

45、：（加权权平均模模型）计算可求得得综合评评判为 模型对对所有因因素以权权重大小小均衡兼兼顾,适用于于考虑各各因素起起作用的的情况.从模型型可以检检验出前前三种模模型在数数据分析析及用算算过程中中是适合合的,并没有有带来较较大的偏偏差.九、结论（1）本文文基于模模糊综合合评判模模型建立立了水资资源短缺缺风险评评价模型型,同时考考虑到水水资源系系统的模模糊不确确定性,可对水水资源短短缺风险险的影响响程度给给予综合合评价.社会经经济因素素是北京京市水资资源短缺缺的主要要致险因因子.（2）由模模糊综合合评价模模型可以以得出北北京市水水资源短短缺风险险处于较较高水平平,根据我我们建立立的北京京市水资资源

46、系统统风险评评价指标标体系及及评价模模型, 对北京京市进行行水资源源系统风风险评价价, 得得出北京京市水资资源短缺缺风险级级别为较较高风险险, 从从而为北北京市水水资源系系统管理理及水资资源系统统风险控控制提供供依据.对水资资源采取取有效的的风险管管理措施施已刻不不容缓. （3）北北京市用用水结构构变化总总的来说说呈现以以下趋势势: 总用用水量趋趋于平稳稳, 工业业用水和和农业用用水从量量上和占占总用水水量的比比重上都都有所下下降, 而生活活用水却却迅速递递增.下面是给北北京市水水资源管管理相关关部门的的研究报报告.北京市水资资源短缺缺研究报告告北京市水行行政主管管部门 ： 由于于北京市市水资

47、源源短缺已已经成为为影响和和制约首首都社会会和经济济发展的的主要因因素.我们对对北京市市水资源源资料的的分析,对水资资源短缺缺的风险险因子进进行了重重要性分分析.概括来来说,造成水水资源短短缺的成成因主要要源于以以下四方方面:11.环境境因素;22.工业业因素;3.农业因因素,44.社会会经济因因素.在这些些因素中中,社会经经济因素素对水资资源造成成短缺的的作用越越来越大大,随着人口口的增长长, 居民民生活水水平的提提高带来来的居民民生活用用水的迅迅速增长长, 城市市建设、环环境质量量的提高高以及服服务业的的蓬勃发发展造成成了公共共用水的的增加, 共同同推动了了北京市市生活用用水迅速速增长.

48、经过我我们对北北京市水水资源状状况分析析 , 北京市市用水结结构变化化总的来来说呈现现以下趋趋势: 总用水水量趋于于平稳, 工业业用水和和农业用用水从量量上和占占总用水水量的比比重上都都有所下下降, 而生活活用水却却迅速递递增; 预计今今后境内内自产水水量变化化不大.地表水水资源可可随调蓄蓄和联合合调度能能力增加加而有所所增加, 但地地下水资资源已多多年超采采, 能够够保持现现有资源源量不使使地下水水位继续续下降已已是最好好的结果果.密云、官官厅两大大水库目目前和今今后很长长一段时时间内都都将是北北京主要要的水源源, 但来来水减少少之势不不可逆转转.现在在北京的的出境水水大部分分是污水水, 深

49、度度开发利利用这部部分水资资源, 使之成成为可能能利用的的新水源源,是缓解解北京市市严重缺缺水的重重要措施施.因此, 北京市市未来的的水资源源状况不不容乐观观, 在没没有外来来水源引引入的条条件下,供水量量不会发发生明显显的变化化.由以上上原因北北京市水水行政主主管部门门应该从从以下几几个方面面做出改改善,来保护护水资源源以及降降低水资资源的短短缺风险险.（1）降低低水资源源短缺风风险1、对北京京市的水水资源短短缺风险险必须进进行调控控,这些调调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资资源需求求的过度度膨胀,促进水水资源的的可持续续利用,节水防防污型社社会建设设

50、是需水水管理中中最重要要的系统统工程之之一；供供水管理理措施主主要有提提供污水水处理率率和污水水利用率率、对当当地水资资源进行行挖潜、增增加雨洪洪利用、增增加海水水利用等等等.2、南水水北调工工程是解解决北京京市水资资源短缺缺风险的的根本措措施.如果将将南水北北调工程程加入到到风险分分析模型型中,20110 年年北京市市的水资资源短缺缺风险率率、脆弱弱性等将将得到大大幅度的的改善,所以当当前最重重要的工工作是保保证南水水北调东东、中线线工程按按规划准准时建成成,保证首首都圈的的经济社社会可持持续发展展.密云、官官厅两大大水库目目前和今今后很长长一段时时间内都都将是北北京主要要的水源源, 但来来

51、水减少少之势不不可逆转转.现在北北京的出出境水大大部分是是污水和和雨洪水水, 深度度开发利利用这部部分水资资源, 使之成成为可能能利用的的新水源源,是缓解解北京市市严重缺缺水的重重要措施施.(2) 提提高污水水资源化化程度.污水是是被污染染、使用用价值不不高的水水资源, 污水水资源化化是指污污水处理理后变成成可供用用水部门门使用的的合格水水源.实现污污水资源源化, 提高水水资源重重复利用用率, 是缓解解北京市市水资源源紧缺、防防治水污污染的重重要途径径.目前, 北京市市大部分分污水未未经处理理直接外外排, 不仅浪浪费水资资源, 而且造造成环境境污染.因此, 建议北北京市北北郊、西西郊污水水处理

52、厂厂尽快上上马.污水处处理厂的的建设, 是实实现污水水资源化化的核心心, 处理理过的污污水, 除农灌灌外, 还可回回用于部部分工业业企业、市市政及城城市景观观用水.建筑中中水回用用是污水水资源化化的另一一途径.建筑中中水回用用指建筑筑物的各各种排水水经处理理后回用用于建筑筑物和建建筑小区区杂用的的供水系系统, 它可以以作为冲冲厕、绿绿化、洗洗车、浇浇洒道路路、做冷冷却水等等用.(3) 发发展节水水型产业业.根据据北京市市的水资资源状况况和环保保要求, 211 世纪纪北京市市的产业业结构应应以节水水型、清清洁型产产业为主主.推广高高新技术术, 生产产和使用用节水材材料和节节水设备备, 采用用节水

53、工工艺, 努力降降低万元元产值耗耗水量.做到科科学用水水, 合理理配置水水资源, 这是是建立资资源节约约型城市市发展体体系的必必然.三、为了了实现节节水目标标,必须积积极采取取各类有有效的节节水措施施,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.对于工工、农业业和生活活用水的的节水措措施如下下: 11、农业业节水措措施（1）改造造配套灌灌区工程程:农业业节水重重点是结结合大中中型灌区区改造配配套工程程规划,续建、配配套和技技术改造造现有灌灌区节水水工程,减少输输水过程程中的蒸蒸发渗漏漏损失,提高渠渠系水的的利用效效率.改进作作物灌溉溉制度:传统的的灌溉制制度是建建立在充充分灌溉溉的

54、基础础上,每次灌灌水都满满足“及时足足量”的灌溉溉要求,造成大大量蒸发发和渗漏漏损失,因此必必须根据据农作物物灌溉的的实际需需求,改变灌灌溉制度度和灌溉溉方式,采用经经济灌溉溉定额制制度和实实施有限限灌溉,减少田田间灌溉溉水的无无效损失失量.（2）加强强用水管管理,科学调调配水量量:由于于灌区大大多数渠渠系庞大大、用户户众多,管理的的水平对对用户效效率起很很大的作作用,因此加加强用水水管理,实行科科学调配配水量,维护工工程良好好状态,将会取取得明显显的节水水效果.全面实实施灌溉溉用水定定额管理理制度,实行用用水总量量控制和和定额管管理,可有效效减少灌灌溉水分分的损失失,提高用用水效率率.（3）

55、强化化农业用用水定量量和价格格管理:使用地地表水的的渠灌区区,强化定定量收费费,累进加加价制度度;地下水水井灌区区实行计计量收费费,配额管管理的办办法.实行合合理的水水价政策策.要调整整水费政政策,以成本本定价水水价,按引水水量计征征水费以以及对超超用水加加价收费费,从而促促进节水水.2、工业节节水措施施工业节水主主要为产产业结构构的调整整、用水水装置的的更新换换代、生生产工艺艺的改进进、节水水器具的的推广、管管理水平平的提高高等方面面.工业节节水要抓抓四个方方面:全面调调整工业业结构,有计划划、有重重点的限限制和压压缩高耗耗水工业业项目的的建设;通过各各种行政政手段加加强用水水管理,计划用用

56、水和严严格控制制废污水水的排放放,可获得得明显的的节水效效果. 3)生活节节水措施施目前城市供供水管网网和用水水器具水水的漏失失率较高高,要采取取有效措措施减少少跑、冒冒、滴、漏漏现象,要进一一步普及及节水型型器具.总之,要采取取一切节节水措施施,挖掘潜潜力,提高水水的利用用率,使有限限的水资资源适应应人民生生活水平平日益提提高的要要求.(4) 建建立合理理的水资资源价格格体系.合理的的水资源源价格是是实现水水资源可可持续利利用的关关键.美国研研究表明明: 当生生活用水水实行按按水量计计费时, 节约约用水110%30% , 城市用用水峰值值系数下下降300%50% ; 当水价价上涨55 倍时时

57、,工业万万元耗水水量可减减少1/ 2 111, 112 .由此可可见, 合理的的水资源源价格体体系对缓缓解水资资源供需需矛盾非非常有益益.21 世纪北北京市的的水资源源管理应应充分利利用这一一经济杠杠杆的作作用, 合理调调节不同同类型水水资源的的价格, 制定定出切合合实际的的工业用用水、生生活用水水及其它它用水的的水费标标准.(5) 加加强宣传传教育, 提高高市民的的节水意意识.水水是一种种有价值值的有限限资源, 要解解决水资资源浪费费问题, 必须须加强节节水宣传传, 开展展科普教教育, 提高市市民用水水的道德德观, 形成社社会节水水的共识识.节水意意识是多多因素相相互作用用的共同同结果, 它

58、包包括多方方面的内内涵, 如经济济的、政政治的、道道德伦理理及法律律方面等等, 但经经济是主主要的, 法律律是保证证.水价过过低,会给人人们以错错误的导导向, 不利于于节水.因此, 提高水水价是提提高市民民节水意意识的关关键, 并促使使市民尽尽快建立立起水资资源价值观.参考文献 1 姜姜启源.数学模模型MM.高高等教育育出版社社,199932 徐徐全智,杨晋浩浩.数学学建模入入门MM.成成都: 电子科科技大学学出版社社,199963 陈陈汝栋,于延荣荣.数学学模型与与数学建建模MM.国国防工业业出版社社,200094 衷衷平,沈珍瑶瑶,杨志峰峰,等.石羊河河流域水水资源短短缺风险险敏感因因子的

59、确确定JJ.干干旱区资资源与环环境,220055,199(2):811-866.4 北北京市统统计局. 北京京统计年年鉴MM . 北京京: 中国国统计出出版社, 20008-200095 北北京市人人民政府府,水利部部.21世纪纪初期首首都水资资源可持持续利用用规划M.北京: 中国水水利水电电出版社社, 220011. 6 张张井跃.模糊数数学方法法及其应应用MM.北北京:煤炭工工业出版版社,119922,555-1000.7 刘刘涛,邵东国国. 水资资源系统统风险评评估方法法研究J.武汉大大学学报报(工学版版),220055,388(6): 66-71.8 刘刘涛,邵东国国,顾文权权.基于层

60、层次分析析法的供供水风险险综合评评价模型型J.武汉汉大学学学报(工学版版),220066,399(4):255-288.9 WWANGG Hoong-ruii, QQIANN Loong-xiaa, XXU XXin-yi, ettal. Moodell foor eevalluattingg waaterr shhorttagee riisk bassed on fuzzzy proobabbiliity andd itts aappllicaatioon. Jouurnaal oof HHydrraullic Enggineeeriing, 20009, 400(7): 8813-8211