北京市水资源短缺风险综合评价（第二次作业）..doc

北京市水资源短缺风险综合评价 小组成员 计科074：任铁洋 信工081：林毅松 信工081：赵环环  目录 一 问题重述 4 1.1问题的背景 4 1.2问题的提出 4 二 模型假设 5 三、符号说明 5 五 模型的建立和求解 6 5.1 问题1的求解： 6 5.1.1利用非线性最小二乘法: 6 5.12运用非线性二次多项式拟合及非线性三次多项式拟合： 7 5.2 问题2的模型建立和求解： 7 5.2.1针对问题2的模型建立 7 5.2.2问题2的求解 9 5.3问题3的模型建立及求解 ： 12 5.3.1问题3的模型建立 12 5.3.2问题3的求解： 12 七、模型的评价 13 7.1模型的优点： 13 7.2模型的缺点： 13 八、模型的改进方向与应用 14 8.1模型的改进方向 14 8.2模型的应用 14 九 参考文献 14 附表一 ：各因子预测值MATLAB求解程序 17 程序一 ：工业用水量变化趋势拟合多项式并求未来两年工业用水量预测值 17 程序二 农业用水量变化趋势拟合多项式并求未来两年农业用水量预测值 18 程序三 第三产业用水量变化趋势拟合多项式并求未来两年第三产业用水量预测值 19 程序四 入境水量变化趋势拟合多项式并求未来两年年入境水量 20 程序五 地表水资源量变化趋势拟合多项式并求未来两年地表水资源量预测值 21 程序六 废水排放量变化趋势拟合多项式并求未来两年废水排放量 22 程序七 年降水量变化趋势拟合多项式并求未来两年年降水量 23 北京市水资源短缺风险综合评价 摘要 本文探讨的是北京市水资源短缺风险的综合评价及预测问题。 针对问题1，我们根据题中所给出的以及在年鉴中整理的数据，分别应用非线性最小二乘法，非线性二次多项式拟合和非线性三次多项式拟合的方法建立了水资源总量与农业用水、工业用水以及第三产业及生活等其它用水之间的函数关系。经分析得到非线性三次多项式拟合的效果最好。拟合的结果为： 针对问题二，只需从用水和来水两方面考虑，我们建立了一个关于水资源短缺量与各风险因子之间的线性回归模型，对水资源短缺风险进行了综合的评价是；而为了给风险划分等级，本文建立了一个重心法聚类分析模型，对1979年到2009年中的缺水量进行聚类划分，划分为4类，并在聚类的基础上采用一种比较创新的思想给风险划分等级，即先求得各类中所有缺水量的均值，可以近似的看作为各类风险的类中心，并将所求得的均值从小到大排序，再求出相邻两个均值的均值，将其再归一化后转化为风险系数，即把风险划分为4个区间，根据区间所对应值的大小将其划分为较低风险、低风险、较高风险和高风险4个风险等级。 针对问题三，为了预测北京市未来两年水资源短缺风险，我们先对各风险建立数据拟合模型，对各风险因子未来两年的变化趋势进行预测，并将预测值代入问题二中建立的线性回归模型中去，即可求得未来两年北京市水资源短缺量，再将其归一化后即可求得其风险及所对应的风险等级。采用该模型我们对未来两年的风险等级预测为2010年为较高风险，2011年为低风险。 关键字：水资源短缺风险，主成分分析，快速聚类法，归一化，线性回归模型，水质源短缺风险，主成分分析法，风险因子 一 问题重述 1.1问题的背景 水资源，是指可供人类直接利用，能够不断更新的天然水体。主要包括陆地上的地表水和地下水。 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，附表中所列的数据给出了1979年至2000年北京市水资源短缺的状况。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。 1.2问题的提出 《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： 试找出水资源总量与农业用水、工业用水以及第三产业及生活等其它用水之间的关