2018东三省数学建模联赛e优秀论文

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1、封一答卷编号（参赛学校填写）：答卷编号（竞赛组委会填写）：论文题目：E组别：本科生参赛队员信息(必填)：姓名学号联系电话参赛学校：封二答卷编号（参赛学校填写）：答卷编号（竞赛组委会填写）：评阅情况（学校评阅专家填写）：学校评阅1.学校评阅2.学校评阅3.评阅情况（联赛评阅专家填写）：联赛评阅1.联赛评阅2.联赛评阅3.E.我国水资源现状的分析发展及预测摘要本文通过近五年我国水资源相关信息与数据，进行科学性的分析研究，判断出我国水资源现状及其存在的问题，如何科学有效的管理规划未来水资源的管理，以及和水资源指标之间的内在联系。为今后我国水资源的可持续发展起到积极作用。针对问题一，我们收集了201

2、2-2016年的水资源公报数据信息，通过列表做折线图，我们发现我国用水量呈上升趋势，并且预测在2030年会超过水资源开发利用中全国用水总量红线7000亿立方米。为此我们分析了各个指标，并且结合我国国情和特点，发现了在水资源问题中影响因素较大的因子。我国是农业大国，全年总用水量约有近50%用来农业发展，并且这个数字仍在不断上升，我们发现，尽管我国每年的农业用水量极大，但是农田灌溉水有效利用系数却很低，这导致了极大的浪费，与我国短缺的水资源问题相悖。因此，我们着手分析农田灌溉水有效利用系数这一数据进行分析：假设农田灌溉用水有效利用率系数函数为y=aebt，经Excel拟合得到农田灌溉用水有效利用

3、率系数函数y=0.510e0.012x，从而预测2030年农田灌溉用水有效利用率系数偏差为2.6%。针对问题二，首先我们明确的农田灌溉水有效利用系数、万元工业增加用水量以及用水效率的定义函数表达式，联系分析水资源开发利用数据，得到农田灌溉水有效利用系数、万元工业增加用水量以及用水效率相关模型（4）（5）。我们收集广东省2008-2016年的数据，使用最小二乘法进行拟合得到工业和农业用水占比系数与其他指标的函数关系表达式，通过使用MATLAB待定系数法进行在保证目标的前提下的拟合，直观得到其余各个指标的变化趋势，解决多变量不能一一求解的问题，得到要确保每年要以约1.57%的万元工业增加值用水量

4、才能达到目标这一结论。针对问题三，我们利用灰色关联度矩阵，利用MATLAB软件的处结果图形与关联矩阵，通过图像直观分析该关联矩阵R初得出万元工业增加值用水量、万元国内生产总值用水量即农田灌溉水有效利用系数的内在规律，再利用MATLAB的K-means函数，以万元工业增加值用水量、万元国内生产总值用水量即农田灌溉水有效利用系数为影响因子，将全国31省按各省相对于K-means函数中聚点的相对位置分层，选择较为具有代表性的省，导入数据到SPSS中进行差分。进一步分析得出结果。问题四则是对以上结果的总结与概括，对每个问题进行了评价分析，结合我国国情和当今发展现状，给国家水利部提交一份建议书，为今后

5、我国水资源发展做出贡献。关键字：MATLAB，用水效率，待定系数法，最小二乘法，灰色关联度矩阵一、问题重述1.1问题背景水是生命之源，新中国成立以来特别是改革开放以来，我国的水资源开发利用、配置保护和管理等工作取得显著成绩，为社会发展做出了巨大贡献。但是我国的基本国情和水情产生了当前人多水少、水资源时空分布不均匀的问题，并且还有水资源短缺、污染，水资源恶化等一系列问题十分突出，这已成为当前我国实现可持续发展战略的主要问题。随着社会发展，水资源需求将在较长一段时间内持续增长，供需矛盾将更加尖锐，形势也将十分严峻。为解决水资源问题，2011年中央1号文件和中央水利工作会议明确要求实行最严格水资源

6、管理制度。2012年国务院发布《关于实行最严格水资源管理制度的意见》，每年发布《中国水资源公报》，确立水资源开发利用、用水效率控制和水功能区限制纳污“三条红线”：1.确立水资源开发利用控制红线，到2030年全国用水总量控制在7000亿立方米以内。2.确立用水效率控制红线，到2030年用水效率达到或接近世界先进水平，万元工业增加值降低到40亿立方米以下，农田灌溉水有效利用系数提高到0.6以上。3.确立水功能区限制纳污红线，到2030年主要污染物入河湖总量控制在水功能区纳污能力范围之内，水功能区水质达标率提高到95％以上。1.2问题概述现要求收集近五年相关信息数据完成问题：1.根据2012-20

7、16我国水资源公报，分析我国水资源开发利用现状和问题并与国家提出的2020年和2030年目标偏差并进行对比。2.构建相关数学模型，如何保证在不超过水资源开发利用量和用水效率控制红线的前提下实现万元工业增加用水量呈下降趋势以及农田灌溉水利用系数提高到0.6以上的目标。3.构建相关数学模型，分析不同省的万元国内生产总值用水量、耕地实际灌溉亩均用水量和万元工业增加值的内在规律并预测2020至2030年各省水管理控制