水资源短缺风险评估模型的建设与分析毕业论文.doc

水资源短缺风险评价模型摘要本文通过对市水资源短缺问题建立风险评估模型。首先,通过问题分析,对主要讨论的问题进行初步了解和探讨,得出解决问题的方法和数据。具体的建模过程如下:对于第一问的解答:运用定性分析法并结合各种相关资料和数据,确定风险因子问题,主要风险因子有:人口的增加导致生活总水量的增加;地下水补给短缺降低水资源总量;工业、生活废水的处理能力弱给水资源使用带来危机。对于第二问的解答:本文建立基于模糊概率的水资源短缺风险模型。通过构造隶属函数来确定水资源短缺带来的损失率;再通过建立logistic回归分析模型来模拟水资源短缺风险的发生概率分布;最后建立起每个风险事件的结果概率函数。为了更好地表达水资源短缺风险,因而本文使用谱系聚类法划分出五个等级,即低风险、温和风险、中风险、高风险和较高风险对于第三问的解答:分三种情况讨论2012年和2013年,分别是枯水年、偏枯年、平水年。通过建立估计每年总用水量模型,得到以下结果:两年都是枯水年时,水资源短缺风险都处于高水平风险。而2013年在三种情况下,水资源短缺风险都处于中等以上水平。因此,相关部门必须给予注意,做好抗旱准备。再者,应该加强发展南水北调工程,提倡居民节约用水,不断提高污水处理能力。对于第四问的解答:根据以上预测的结果,本着认真负责的态度,用通俗易懂的语言,辩证客观的撰写。关键词:隶属函数模糊概率谱系聚类法一、问题重述近年来,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。以市为例,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。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。根据附表1所给的数据以及自己所差得的资料,给出以下问题的分析和求解:1、评价判定市水资源短缺风险的主要风险因子是什么?影响水资源的因素很多,例如: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。2、建立一个数学模型对市水资源短缺风险进行综合评价,作出风险等级划分并述理由。对主要风险因子,如何进行调控,使得风险降低?3、对市未来两年水资源的短缺风险进行预测,并提出应对措施。4、以市水行政主管部门为报告对象,写一份建议报告。二、问题分析本题以水资源短缺话题为背景,以重度缺水城市市为对象,通过给定相关资料和数据,提出确定造成水资源短缺的风险因子以及建立水资源短缺风险模型,进而对市未来两年水资源的短缺风险进行预测并向有关部门提出应对措施。对于确定水资源短缺风险的主要风险因子问题:我们可以通过本题所给附表1以及《2009年年鉴》[1]的相关数据,联系客观事实,通过定性的分析和相关图像的展示[2],确立影响市水资源短缺的风险因子。对于建立风险综合评价模型和风险等级的划分问题[3]:基于水资源系统的模糊不确定性,以缺水量为基础构造出一个隶属函数。在隶属函数的基础上,通过运用合适的回归方法确定水资源短缺风险的模拟概率分布,进而构造风险的模糊概率函数。在风险等级规划的问题上,利用聚类分析法[4]对市1979-2008年的水资源风险进行聚类,得出各个聚类中心以及聚类结果,即风险等级。同时,运用以上模型,计算出在不同降雨量的情况下的风险模糊概率,再通过评价等级,即可得到预测的结果。通过对市未来两年水资源的短缺风险进行预测,给市水行政主管部门写建议报告。给市水相关监管部门写出合理的建议报告时,应该根据以上预测的结果,本着认真负责的态度,用通俗易懂的语言,辩证客观的进行。三、模型假设1、参考的数据都为官方数据,按照实际情况所得出;2、假设1979-2008年间市出现的自然灾害对水资源没有影响;3、假设市的降雨地区分布均匀的;4、把市水资源系统看成是独立的,即不出现与外界的供求关系。四、符号说明年份水资源总量总用水量缺水量农业用水量工业用水量其他用水量百分比降水量模糊集隶属函数最小缺水量最大缺水量风险概率函数风险值logistic回归函数回归多项式的常数项回归多项式的一次项系数残差五、-2008年市水供应关系分析根据1979-2008年的数据分析得到水资源总量()、总用水量()、缺水量(x)与年份的关系,用matlab(代码1)实现其折线关系图(如图一);图一:市供水、用水情况根据以上折线关系图,我们可以得到:除了1985,1987,1991,1996年以外,其他年份均出