水資源短缺風(fēng)險評估模型的建設(shè)及分析畢業(yè)論文-展示頁
2025-07-01 16:00本頁面
【正文】 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(fēng)險因子。 以北京市水行政主管部門為報告對象，寫一份建議報告。建立一個數(shù)學(xué)模型對北京市水資源短缺風(fēng)險進行綜合評價， 作出風(fēng)險等級劃分并陳述理由。如何對水資源風(fēng)險的主要因子進行識別，對風(fēng)險造成的危害等級進行劃分，對不同風(fēng)險因子采取相應(yīng)的有效措施規(guī)避風(fēng)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。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。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)。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(zé)的態(tài)度，用通俗易懂的語言，辯證客觀的撰寫。因此，相關(guān)部門必須給予注意，做好抗旱準備。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(fēng)險都處于高水平風(fēng)險。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(fēng)險的發(fā)生概率分布；最后建立起每個風(fēng)險事件的結(jié)果概率函數(shù)。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(fēng)險因子問題，主要風(fēng)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。水資源短缺風(fēng)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(fēng)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)。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(fēng)險模型。為了更好地表達水資源短缺風(fēng)險，因而本文使用譜系聚類法劃分出五個等級，即低風(fēng)險、溫和風(fēng)險、中風(fēng)險、高風(fēng)險和較高風(fēng)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。而2013年在三種情況下，水資源短缺風(fēng)險都處于中等以上水平。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。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。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。但是，氣候變化和經(jīng)濟社會不斷發(fā)展，水資源短缺風(fēng)險始終存在。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(fēng)險的主要風(fēng)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。對主要風(fēng)險因子,如何進行調(diào)控，使得風(fēng)險降低？ 對北京市未來兩年水資源的短缺風(fēng)險進行預(yù)測，并提出應(yīng)對措施。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(fēng)險因子以及建立水資源短缺風(fēng)險模型，進而對北京市未來兩年水資源的短缺風(fēng)險進行預(yù)測并向有關(guān)部門提出應(yīng)對措施。對于建立風(fēng)險綜合評價模型和風(fēng)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)。在風(fēng)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(fēng)險進行聚類，得出各個聚類中心以及聚類結(jié)果，即風(fēng)險等級。通過對北京市未來兩年水資源的短缺風(fēng)險進行預(yù)測，給北京市水行政主管部門寫建議報告。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。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。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。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年之前，農(nóng)業(yè)用水占總用水量的絕大部分，工業(yè)用水和其他用水的比例相對較小，1985年之后，農(nóng)業(yè)用水和工業(yè)用水的比重持續(xù)下降，而其他用水的比重迅速增加。5．3 對影響北京市水資源短缺風(fēng)險因子的定性分析對影響北京市水資源短缺風(fēng)險因子的定性研究，我們應(yīng)該以水資源的來源和社會經(jīng)濟發(fā)展的消耗兩方面為根本出發(fā)點，分別從自然因素和社會經(jīng)濟因素來分析。根據(jù)19792008年北京市常住人口數(shù)的情況，我們用matlab（代碼3）得到年份與人口圖像（如圖三） 圖三：北京市（年份——常住人口） 圖四：北京市（年份——人均用水量）由圖像知，19782008年北京市人口呈上升趨勢，在未來的幾年內(nèi)，北京市常住人口數(shù)可能突破1700萬人，再根據(jù)圖四（matlab代碼4），2000——2008年間的人均年生活用水量變化不大，因此，城市人口用水量的增加將會是導(dǎo)致水資源短缺的主要因素之一。5．3．2 社會經(jīng)濟因素對水資源短缺影響的社會經(jīng)濟因素有：①、污水排放總量；②、污水處理率；③、農(nóng)業(yè)用水；④、COD排放總量等。這也從根本上限制了用水量。六、模型建立與求解借鑒Kaplan 的定義[5],本文認為水資源短缺風(fēng)險是指在特定的環(huán)境條件下,由于來水和用水存在模糊與隨機不確定性[6],使區(qū)域水資源系統(tǒng)發(fā)生供水短缺的概率以及相應(yīng)的缺水影響程度。6．1 模糊概率的水資源短缺風(fēng)險模型的建立6．1．1 構(gòu)造隸屬函數(shù)對于一個供水系統(tǒng)來說，當供水量（）大于等于用水量（）時，處于正常工作狀態(tài)；當供水量小于用水量時，處于失常狀態(tài)。定義模糊集如下： （2）式中: 為缺水量。為缺水系列中最小缺水量。將水資源短缺風(fēng)險定義為模糊事件發(fā)生的概率,即模糊概率分布為： （4）式中: 為n 維歐氏空間。 為概率測定。水資源短缺風(fēng)險率的定義可表示為：
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