水資源短缺風險評估模型的建設(shè)及分析畢業(yè)論文(已修改)
2025-07-04 16:00 本頁面
【正文】 水資源短缺風險評價模型摘要本文通過對北京市水資源短缺問題建立風險評估模型。首先，通過問題分析，對主要討論的問題進行初步了解和探討，得出解決問題的方法和數(shù)據(jù)。具體的建模過程如下：對于第一問的解答：運用定性分析法并結(jié)合各種相關(guān)資料和數(shù)據(jù)，確定風險因子問題，主要風險因子有：人口的增加導(dǎo)致生活總水量的增加；地下水補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危機。對于第二問的解答：本文建立基于模糊概率的水資源短缺風險模型。通過構(gòu)造隸屬函數(shù)來確定水資源短缺帶來的損失率；再通過建立logistic回歸分析模型來模擬水資源短缺風險的發(fā)生概率分布；最后建立起每個風險事件的結(jié)果概率函數(shù)。為了更好地表達水資源短缺風險，因而本文使用譜系聚類法劃分出五個等級，即低風險、溫和風險、中風險、高風險和較高風險對于第三問的解答：分三種情況討論2012年和2013年，分別是枯水年、偏枯年、平水年。通過建立估計每年總用水量模型，得到以下結(jié)果：兩年都是枯水年時，水資源短缺風險都處于高水平風險。而2013年在三種情況下，水資源短缺風險都處于中等以上水平。因此，相關(guān)部門必須給予注意，做好抗旱準備。再者，應(yīng)該加強發(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。對于第四問的解答：根據(jù)以上預(yù)測的結(jié)果，本著認真負責的態(tài)度，用通俗易懂的語言，辯證客觀的撰寫。關(guān)鍵詞：隸屬函數(shù) 模糊概率 譜系聚類法 一、問題重述近年來，我國、特別是北方地區(qū)水資源短缺問題日趨嚴重，水資源成為焦點話題。以北京市為例，北京是世界上水資源嚴重缺乏的大都市之一，其人均水資源占有量不足300m3，為全國人均的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和經(jīng)濟發(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,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等。但是，氣候變化和經(jīng)濟社會不斷發(fā)展，水資源短缺風險始終存在。如何對水資源風險的主要因子進行識別，對風險造成的危害等級進行劃分，對不同風險因子采取相應(yīng)的有效措施規(guī)避風險或減少其造成的危害，這對社會經(jīng)濟的穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施具有重要的意義。根據(jù)附表1所給的數(shù)據(jù)以及自己所差得的資料，給出以下問題的分析和求解：評價判定北京市水資源短缺風險的主要風險因子是什么？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。建立一個數(shù)學(xué)模型對北京市水資源短缺風險進行綜合評價， 作出風險等級劃分并陳述理由。對主要風險因子,如何進行調(diào)控，使得風險降低？ 對北京市未來兩年水資源的短缺風險進行預(yù)測，并提出應(yīng)對措施。 以北京市水行政主管部門為報告對象，寫一份建議報告。二、問題分析本題以水資源短缺話題為背景，以重度缺水城市北京市為對象，通過給定相關(guān)資料和數(shù)據(jù)，提出確定造成水資源短缺的風險因子以及建立水資源短缺風險模型，進而對北京市未來兩年水資源的短缺風險進行預(yù)測并向有關(guān)部門提出應(yīng)對措施。對于確定水資源短缺風險的主要風險因子問題：我們可以通過本題所給附表1以及《2009年北京年鑒》[1]的相關(guān)數(shù)據(jù)，聯(lián)系客觀事實，通過定性的分析和相關(guān)圖像的展示[2]，確立影響北京市水資源短缺的風險因子。對于建立風險綜合評價模型和風險等級的劃分問題[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)造出一個隸屬函數(shù)。在隸屬函數(shù)的基礎(chǔ)上，通過運用合適的回歸方法確定水資源短缺風險的模擬概率分布，進而構(gòu)造風險的模糊概率函數(shù)。在風險等級規(guī)劃的問題上，利用聚類分析法[4]對北京市19792008年的水資源風險進行聚類，得出各個聚類中心以及聚類結(jié)果，即風險等級。同時，運用以上模型，計算出在不同降雨量的情況下的風險模糊概率，再通過評價等級，即可得到預(yù)測的結(jié)果。通過對北京市未來兩年水資源的短缺風險進行預(yù)測，給北京市水行政主管部門寫建議報告。給北京市水相關(guān)監(jiān)管部門寫出合理的建議報告時，應(yīng)該根據(jù)以上預(yù)測的結(jié)果，本著認真負責的態(tài)度，用通俗易懂的語言，辯證客觀的進行。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)害對水資源沒有影響； 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)看成是獨立的，即不出現(xiàn)與外界的供求關(guān)系。四、符號說明 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 風險概率函數(shù) 風險值 logistic回歸函數(shù) 回歸多項式的常數(shù)項 回歸多項式的一次項系數(shù) 殘差五、模型準備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）實現(xiàn)其折線關(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性，在1980，1993和2000年出現(xiàn)缺水嚴重現(xiàn)象。同時，也發(fā)現(xiàn)時間對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。綜上所述，對北京市缺水風險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險的因素，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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