水资源系统分析第8讲课件.ppt

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1、第8讲需水预测方法课程内容一、需水预测概述二、趋势预测法三、影响需水预测的因素四、宏观经济投入产出模型五、宏观经济水资源分析一、需水预测概述需水预测的起源需水预测始于大约100年前的美国，美国内战结束后，城市的重建和随后的工业化进程中建设了不少城市供水系统，其中大部分都是力图服务于全部居民的、甚至超前考虑到未来用水发展的需要。正是从那个时候开始，在供水规划中引进了一个新的原则：供水量应该由需要来决定，而不是由供水设计能力来决定。需水预测研究的发展仅西雅图的水资源署从事需水预测研究就已有90年的历史了。近三四十年来在一些国家的城市和地区发生的缺水现象更进一步促进了需水预测研究的发展。

2、需水预测是进行水资源规划和管理的有效手段，尤其是在世界上不少城市和地区面临缺水局面的今天，如何合理而准确地预测未来的需水量以避免投资的浪费或减少将来用水危机的发生就显得更为重要。需水预测研究方法需水预测方法发展至今已经出现各种各样的理论，如时间序列法、灰色预测模型法、判断预测法和因果预测法等，近年来有学者还提出景象基函数神经网络与改进的遗传算法结合的方法和多目标多层次流域需水预测等等。目前在实践中较为常用需水预测方法的是基于计量经济分析的趋势预测方法和宏观经济水资源分析方法。二、趋势预测法基本原理趋势预测方法采用计量经济学中的实证分析理论对未来水平年的社会结构、经济发展和水资源利用

3、状况进行预测。社会经济现象随着时间的推移发展变化，常常是遵循一定的规律。把历史数据的规律辨识出来，经过科学的计算和经济分析，最后用数学函数表达式近似地来描述这一发展过程，并假设在今后的相当一段时间内，该现象仍将以这个表达式所预测的趋势发展下去。预测者用这个表达式所推算出来的数据来预测未来的方法，这就是趋势外推法。基本假定趋势外推法经典的假设条件是：①促成经济现象产生和发展的因素变化不大，同样影响着这一现象未来的发展与演变。②经济现象的发展是一个渐变的过程，而不是跳跃式的突变，也就是说，趋势外推不能预测由于社会变更、战争和科技上的重大突破引起的经济现象的变化。基本原理其基本原理如下：

4、首先对水资源利用进行分类；根据各用水部门的历史数据，通过趋势外推预测的方法得到各部门未来的规模总量，如灌溉面积总量、经济总量或者人口总量等；根据各用水部门的历史用水定额指标，通过趋势外推预测方法得到各部门的未来的用水定额；分类汇总，得到总的需水量。分类方法农业分为种植业、林业、牧业和渔业四种。其中种植业分为春玉米、秋玉米稻田、冬小麦、经济作物、蔬菜六个部分，这几种产业则选择了耕地面积的变化率作为前景变量；林业、牧业和渔业则选择了GDP增长率作为前景变量。分类方法工业分为建筑业、重工业水、轻工业和能源业，均采用GDP增长率作为各产业的前景变量。第三产业分为交通邮电和服务业两个部门，也

5、采用GDP增长率作为个产业的前景变量。分类方法生活部分分为城镇、农村人口两个对象，采用人口增长率为前景变量。需水定额把经济指标和需水量联系起来的参数是“需水定额”。由于历史数据中经济指标相对需水量来说有很长的统计历史，有专门的部门从事相关的统计工作，所以数据比较容易获取。趋势法预测需水量的方法先要预测经济指标，再根据不同部门的需水定额，计算得到需水量。方法要点尽可能地获取用户选择的每一个产业结构的历史数据，作为趋势预测的基础数据。选择合适的数学模型对历史数据进行合理拟合，得到与实际情况较为符合的经济发展曲线和定额变化曲线，以描述该产业结构的发展趋势和用水效率的变化，从而得到相对应未

6、来年的预测值。计算流程计算步骤①选择预测者感兴趣的预测变量；②收集这一变量在前段尽可能长的时期中的数据，值得注意的是，时间越近的数据对未来的影响越大；③根据数据的变化的特征确定基本数学模型；④计算模型的参数；⑤根据曲线模型预测未来。多项式模型预测法较为常见的模型有多项式模型预测法，包括线形模型、二次曲线模型、三次曲线模型等等，用以描述模拟经济发展趋势比较平稳的情况，其统一的表达式是：指数曲线预测法它的基本原理是建立在该地区的社会经济发展的增长速率近似固定不变的情况下，大量研究表明某种技术发展或者某种新产品生产等社会发展的定量特点都符合指数增长规律，特别在现象产生初期和发展初期。指数

7、曲线预测法指数曲线预测模型通常有两种形式两个方程的参数和的两种情况生长曲线模型预测法任何经济现象都不能一直按指数规律无限发展下去，到了某个时刻将会达到一个极限水平，这个极限水平可能是技术因素和自然资源条件的障碍等等。经过大量的观察，社会、经济、科技领域有很多事物的成长，或者事物成长过程的某个定量特性也类似于生物的成长过程。常常可以采用生长曲线来描述、预测。生长曲线模型预测法一般的表述生长曲线的描述：如果设初始条件为时，解此微分方程得：这就是生长曲线的一般数学模型。生长