中国未来用水需求量的预测分析

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1、第33卷第2期湖北师范学院学报（自然科学版）JournalofHubeiNormalUniversity(NaturalScience)Vol.33No.2,013?1994-2015ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved,http://www.cnki.net?1994-2015ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved,http

2、://www.cnki.net中国未来用水需求量的预测分析程晓胜,卢河志，黄桂玲,谢常青(惠州学院数学系，广东惠州)摘要:根据中国水利部相关资料,将全国用水分为工业、农业及生活用水三个方面。建立了多项式回归模型并预测2012~2025年的工业、农业用水需求量，用灰色模型预测生活用水需求量，进而知道2030年全国用水总需求为678.9148Gm3,较《中国可持续发展水资源战略研究综合报告》更符合中国的发展规划。关键词：回归多项式模型；灰色预测；用水需求中图分类号:〇29文献标识码：A文章编号:(2013

3、)02-0029-04doi：10.3969/j.issn.1009-2714.2013.02.0070引言对水资源需求量的预测相关研究颇多，基本上都考虑到用水结构的问题。根据实际情况,将用水结构分为：工业用水、农业用水、生活用水，再考虑影响水资源使用量的因素，往往能较准确地对用水需求进行预测。例如：闫彦m采用组合预测方法预测需水总量，结合BP神经网络法、人均综合用水量推算法、用水定额法等多种方法进行分析预测需水总量；黄修桥0运用时间序列分析的滑动平均模型、回归分析模型和人工神经网络模型有机结合构建的

4、非线性自回归滑动平均的动态神经网络模型准确地分析预测灌溉用水需求；刘昌明3通过严格的需水管理体制，控制国内水需求的增长；Cu-toreH等人运用Metropolis算法（SCEM-UA)提出的用水量预测模型，使得预测得到的未来需水的数值具有确定性和稳定性;尹建丽0通过水价和居民收入弹性分析建立用水需求模型，但是效果不明显；王春娟63采用物元模型比较准确的预测需水量的变化趋势，不过该方法使用较为复杂；王海锋&]等基于国内外对用水需求的预测方法，提出趋势分析方法、时间序列方法以及分产业分析方法预测了经济社

5、会的总用水需求；王艳菊68等根据灰色关联分析方法辨识得到的各类用水主要影响因素，构建支持向量的需水预测模型，预测结果精度较高，具有可视化的优点；吕孙云69等考虑多因子方法预测模型，采用最小方差组合预测技术对不同预测模型的结果进行集成，实现了对城市用水需求的准确预测。在上述研究的基础上，本文采用多项式回归模型和灰色模型研究中国未来用水需求量。1未来水需求预测和可信度分析_个国家的总用水包括工业用水、农业用水和生活用水三个方面。为确定最佳水策略，首先必须了解全国的用水总需求，即了解工业、农业、生活用水三个

6、方面的未来需求。1.1多项式回归模型与工业用水需求通过查阅中国水利部相关资料，我们得到1997~2011年的中国工业用水的相关数据并作出曲收稿日期:2013—03—03基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（)、广东省自然科学基金（S84)、广东高校优秀青年创新人才培养计划项目（LYM11120)作者简介:程晓胜（1980—),男，湖北大冶人，博士，讲师，研究方向为应用数学.•29•?1994-2015ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Al

7、lrightsreserved,http://www.cnki.net线拟合图（如图1示）。利用Matlab软件，我们对这些数据建立一元多项式回归模型,得到拟合方程为：y=1.3208x2+7.2173x+1093.7其中，残差图如图2所示。拟合优度为R2=0.92,置信水平P=0.0000.由文献11]知，当R2越接近于1,说明回归方程越显著；当P<0.05,则回归方程显著。因此我们的回归模型在一定程度上是合理的，从而可以用来预测2012~2025年的工业用水数据（如表1所示）。（由于2012年的工

8、业用水的官方数据尚未给出，这里的预测值仅作参考，以下相同。。图1中国历年工业用水拟合图图2中国历年工业用水残差图表12012~2025年中国用水需求预测值单位:108m3年份工业用水农业用水生活用水总用水20121547.3023838.35818.83066204.48220131598.1053830.892843.93656272.93420141651.5513815.591869.81216336.95420151707.6383792.448