水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的建設(shè)及分析畢業(yè)論文(已修改)
2025-07-04 16:00 本頁(yè)面
【正文】 水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型摘要本文通過(guò)對(duì)北京市水資源短缺問(wèn)題建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。首先，通過(guò)問(wèn)題分析，對(duì)主要討論的問(wèn)題進(jìn)行初步了解和探討，得出解決問(wèn)題的方法和數(shù)據(jù)。具體的建模過(guò)程如下：對(duì)于第一問(wèn)的解答：運(yùn)用定性分析法并結(jié)合各種相關(guān)資料和數(shù)據(jù)，確定風(fēng)險(xiǎn)因子問(wèn)題，主要風(fēng)險(xiǎn)因子有：人口的增加導(dǎo)致生活總水量的增加；地下水補(bǔ)給短缺降低水資源總量；工業(yè)、生活廢水的處理能力弱給水資源使用帶來(lái)危機(jī)。對(duì)于第二問(wèn)的解答：本文建立基于模糊概率的水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)模型。通過(guò)構(gòu)造隸屬函數(shù)來(lái)確定水資源短缺帶來(lái)的損失率；再通過(guò)建立logistic回歸分析模型來(lái)模擬水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生概率分布；最后建立起每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)事件的結(jié)果概率函數(shù)。為了更好地表達(dá)水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)，因而本文使用譜系聚類(lèi)法劃分出五個(gè)等級(jí)，即低風(fēng)險(xiǎn)、溫和風(fēng)險(xiǎn)、中風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)和較高風(fēng)險(xiǎn)對(duì)于第三問(wèn)的解答：分三種情況討論2012年和2013年，分別是枯水年、偏枯年、平水年。通過(guò)建立估計(jì)每年總用水量模型，得到以下結(jié)果：兩年都是枯水年時(shí)，水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)都處于高水平風(fēng)險(xiǎn)。而2013年在三種情況下，水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)都處于中等以上水平。因此，相關(guān)部門(mén)必須給予注意，做好抗旱準(zhǔn)備。再者，應(yīng)該加強(qiáng)發(fā)展南水北調(diào)工程，提倡居民節(jié)約用水，不斷提高污水處理能力。對(duì)于第四問(wèn)的解答：根據(jù)以上預(yù)測(cè)的結(jié)果，本著認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，用通俗易懂的語(yǔ)言，辯證客觀(guān)的撰寫(xiě)。關(guān)鍵詞：隸屬函數(shù) 模糊概率 譜系聚類(lèi)法 一、問(wèn)題重述近年來(lái)，我國(guó)、特別是北方地區(qū)水資源短缺問(wèn)題日趨嚴(yán)重，水資源成為焦點(diǎn)話(huà)題。以北京市為例，北京是世界上水資源嚴(yán)重缺乏的大都市之一，其人均水資源占有量不足300m3，為全國(guó)人均的1/8，世界人均的1/30，屬重度缺水地區(qū)。北京市水資源短缺已經(jīng)成為影響和制約首都社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素。政府采取了一系列措施, 如南水北調(diào)工程建設(shè), 建立污水處理廠(chǎng),產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等。但是，氣候變化和經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展，水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)始終存在。如何對(duì)水資源風(fēng)險(xiǎn)的主要因子進(jìn)行識(shí)別，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)造成的危害等級(jí)進(jìn)行劃分，對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)因子采取相應(yīng)的有效措施規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)或減少其造成的危害，這對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施具有重要的意義。根據(jù)附表1所給的數(shù)據(jù)以及自己所差得的資料，給出以下問(wèn)題的分析和求解：評(píng)價(jià)判定北京市水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)的主要風(fēng)險(xiǎn)因子是什么？影響水資源的因素很多,例如：氣候條件、水利工程設(shè)施、工業(yè)污染、農(nóng)業(yè)用水、管理制度，人口規(guī)模等。建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型對(duì)北京市水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)， 作出風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分并陳述理由。對(duì)主要風(fēng)險(xiǎn)因子,如何進(jìn)行調(diào)控，使得風(fēng)險(xiǎn)降低？ 對(duì)北京市未來(lái)兩年水資源的短缺風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并提出應(yīng)對(duì)措施。 以北京市水行政主管部門(mén)為報(bào)告對(duì)象，寫(xiě)一份建議報(bào)告。二、問(wèn)題分析本題以水資源短缺話(huà)題為背景，以重度缺水城市北京市為對(duì)象，通過(guò)給定相關(guān)資料和數(shù)據(jù)，提出確定造成水資源短缺的風(fēng)險(xiǎn)因子以及建立水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)模型，進(jìn)而對(duì)北京市未來(lái)兩年水資源的短缺風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)并向有關(guān)部門(mén)提出應(yīng)對(duì)措施。對(duì)于確定水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)的主要風(fēng)險(xiǎn)因子問(wèn)題：我們可以通過(guò)本題所給附表1以及《2009年北京年鑒》[1]的相關(guān)數(shù)據(jù)，聯(lián)系客觀(guān)事實(shí)，通過(guò)定性的分析和相關(guān)圖像的展示[2]，確立影響北京市水資源短缺的風(fēng)險(xiǎn)因子。對(duì)于建立風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)模型和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分問(wèn)題[3]：基于水資源系統(tǒng)的模糊不確定性，以缺水量為基礎(chǔ)構(gòu)造出一個(gè)隸屬函數(shù)。在隸屬函數(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)運(yùn)用合適的回歸方法確定水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)的模擬概率分布，進(jìn)而構(gòu)造風(fēng)險(xiǎn)的模糊概率函數(shù)。在風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)規(guī)劃的問(wèn)題上，利用聚類(lèi)分析法[4]對(duì)北京市19792008年的水資源風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行聚類(lèi)，得出各個(gè)聚類(lèi)中心以及聚類(lèi)結(jié)果，即風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。同時(shí)，運(yùn)用以上模型，計(jì)算出在不同降雨量的情況下的風(fēng)險(xiǎn)模糊概率，再通過(guò)評(píng)價(jià)等級(jí)，即可得到預(yù)測(cè)的結(jié)果。通過(guò)對(duì)北京市未來(lái)兩年水資源的短缺風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，給北京市水行政主管部門(mén)寫(xiě)建議報(bào)告。給北京市水相關(guān)監(jiān)管部門(mén)寫(xiě)出合理的建議報(bào)告時(shí)，應(yīng)該根據(jù)以上預(yù)測(cè)的結(jié)果，本著認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，用通俗易懂的語(yǔ)言，辯證客觀(guān)的進(jìn)行。三、模型假設(shè)參考的數(shù)據(jù)都為官方數(shù)據(jù)，按照實(shí)際情況所得出；假設(shè)19792008年間北京市出現(xiàn)的自然災(zāi)害對(duì)水資源沒(méi)有影響； 假設(shè)北京市的降雨地區(qū)分布均勻的；把北京市水資源系統(tǒng)看成是獨(dú)立的，即不出現(xiàn)與外界的供求關(guān)系。四、符號(hào)說(shuō)明 年份 水資源總量 總用水量 缺水量 農(nóng)業(yè)用水量 工業(yè)用水量 其他用水量 百分比 降水量 模糊集 隸屬函數(shù) 最小缺水量 最大缺水量 風(fēng)險(xiǎn)概率函數(shù) 風(fēng)險(xiǎn)值 logistic回歸函數(shù) 回歸多項(xiàng)式的常數(shù)項(xiàng) 回歸多項(xiàng)式的一次項(xiàng)系數(shù) 殘差五、模型準(zhǔn)備5．1 19792008年北京市水供應(yīng)關(guān)系分析根據(jù)19792008年的數(shù)據(jù)分析得到水資源總量（）、總用水量（）、缺水量（x）與年份的關(guān)系，用matlab（代碼1）實(shí)現(xiàn)其折線(xiàn)關(guān)系圖（如圖一）； 圖一：北京市供水、用水情況根據(jù)以上折線(xiàn)關(guān)系圖，我們可以得到：除了1985，1987，1991，1996年以外，其他年份均出現(xiàn)缺水現(xiàn)象。缺水量的變化趨向于隨機(jī)性，在1980，1993和2000年出現(xiàn)缺水嚴(yán)重現(xiàn)象。同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)時(shí)間對(duì)缺水量的變化影響不大。而19852000年期間，缺水量屬于上升狀態(tài)，2000年之后缺水量有減少的趨勢(shì)。綜上所述，對(duì)北京市缺水風(fēng)險(xiǎn)的研究是具有重大意義的。5．2 19792008年北京市水資源的用途分析根據(jù)19792008年的數(shù)據(jù)得到工業(yè)用水（）、農(nóng)業(yè)用水（）、其他用水（）的情況，為得到影響北京市缺水風(fēng)險(xiǎn)的因素，確立以上用水占總用水量的比例： （1）最后得到以下各個(gè)因素與年份的關(guān)系，用matlab（代碼2）給出下圖（如圖二）； 圖二：北京市用水情況 根據(jù)上圖可以得到，在1985年之
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