水资源短缺风险综合评价(3)论文

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1、河南理工大学2011年数学建模竞赛论文答卷编号（竞赛组委会填写）：题目编号：（B）论文题目：水资源短缺风险综合评价参赛队员信息（必填）:姓名年级专业班级联系电话队员1队员2队员3封二答卷编号（竞赛组委会填写）:评阅情况（学校评阅专家填写）:评阅2.评阅3.摘要木文基于对1979年-2008年北京水资源的来源及利用方向分析。第一问通过建立指标体系，找岀敏感因子，应用主成分分析法最终确定了北京水资源主要风险因子（农业用水，工业用水和人口密度）。第二问首先建立了水资源风险评价指标，然后利用爛值法确定权重系数，对北京水资源短缺风险给予综合评价，通过模型求解可知北京市水资源出现较高风险。并就主

2、要风险因子提出调控方案。第三问根据2001-2008年的数据进行插值拟合得到拟合曲线及拟合函数，然后通过拟合函数对2011年，2012年北京市的农业用水、工业用水等进行预测,然后针对以上分析给出了解决北京水资源短缺问题的具体措施。1.提高污水处理技术，循环利用水资源。2提高人民节水意识，减少水资源的浪费。3.在一定范围内提高用水价格，减少人民对水资源的浪费。4增加水资源的来源，缓解用水压力等。第四问根据以上分析结果写出了一份以北京市水行政主管部门为报告对象的建议报告。经研究证明再生水回用和南水北调工程可使北京地区各种情景下的水资源短缺均降至较低风险水平。木文运用了matlab软件、嫡

3、值法、主成分分析法及插值拟合法等建立数学模型进行分析，综合给岀了结果。关键词：皱感因子，主成分分析法，爛权，权重，插值拟合一、问题的重述1•1基本信息水资源，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

4、均的1/8,世界人均的1/30,属重度缺水地区，附表屮所列的数据给出了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垂要的意义。1.2要解决的问题问题1：评价判定北京市水资源短缺风险的主要风险因子。影响水资源的因素很多，例如

5、：气候条件、水利工程设施、工业污染、农业用水、管理制度，人口规模等。问题2：建立一个数学模型对北京市水资源短缺风险进行综合评价，作出风险等级划分并陈述理由。对主要风险因子，如何进行调控，使得风险降低？问题3：对北京市未来两年水资源的短缺风险进行预测，并提岀应对措施。问题4：以北京市水行政主管部门为报告对象，写一份建议报告。二、问题的分析问题一主要是要确定影响水资源短缺的风险因素，可以从两方面来考虑，水的来源和水的消耗。由题目中的数据分析可初步确定敏感因子，然后应用主成分分析法来最终确定主风险因子。问题二要求建立一个数学模型对北京市水资源短缺风险进行综合评价，由于水资源短缺风险评价中各

6、指标的模糊性和不确定性，我们应用嫡值理论来对水资源短缺风险进行综合评价。我们采用了风险率、脆弱性、可恢复性及风险度作为水资源短缺的风险评价标准，建立综合评价指标体系。首先,通过网络及书籍我们找出与北京相邻的儿个县区的风险率、脆弱性、可恢复性和风险度，然后，确定相对隶屈，再运用爛值法确定权重系数，最后建立评价模型。问题三根据从1979到2008年间水资源短缺状况的资料，进行曲线拟合并得出拟合函数，由拟合函数预测北京市2011、2012两年的水资源状况，由问题一可针对主要风险因子给出合理的措施来应对这一情况。问题四是针对以上问题分析，给北京市水行政主管部门写一份建议报告。三'模型的假设1

7、•北京市人口密度均匀分布。2.北京市人均用水量相同。3.已知与北京相邻的几个县区的风睑率、脆弱性、可恢复性和风险度的资料。4.对水资源短缺影响很小的因子忽略不计。5.确定的四个评价的指标可以对北京市水资源短缺风险进行综合评价。6•各方面用水服从函数分布。7.从各个途径查找的资料真实有效。&水的分布与植被覆盖率有关。、符号说明Xij为第i年第j个指标的值Xj为第j个指标的样本均值和样本标准差。Sj为第j个指标的样本均值和样本标准差。E累计贡献率Zk各个主成分