水资源短缺风险评价

水资源短缺风险评价体系

摘要：目前,水资源短缺的问题越来越突出,而且成为制约我国社会经济可持续发展和水资源可持续利用的主要障碍,关于如何对水资源的短缺风险进行综合评价,目前没有统一定义和标准评价方法.如何建立科学的评价方法、建立一个规范化并和国际接轨的评价体系已成为一个亟待解决的重要课题.

基于对水资源短缺风险评价的需要,本文以北京市为例,我们在原模糊综合评判模型的基础上改进模型.首先用层次分析法构建了北京市水资源短缺风险因子分析模型,通过计算,最终确定出导致风险的主要因子,为进一步进行风险评价奠定了基础.随后运用改进的模糊综合评判模型, 对北京市的水资源短缺程度、短缺原因及变化趋势进行了比较全面的分析,对风险等级进行了划分.同时,选取了短缺性、危险性、易损性、承险性作为水资源短缺风险的评价指标,通过建立隶属函数和评价矩阵,对水资源短缺风险进行了定量评价,以最大隶属原则为依据,得出北京市水资源短缺处于较高风险，同时也为制订风险的防范措施和对策提供了理论依据.在应用模糊综合评判模型的同时,我们为了准确的确定短缺性、危险性、易损性、承险性的权重,通过发放调查问卷,采用确定权重的统计方法,即加权统计方法,得到了其权重.

在用该模型分析水资源短缺风险的分析过程中,通过计算发现该方法克服了以往假设模型中条件的限制,在目前信息收集不完整、数据质量不高的情况下有着独特的优势.该模型能使评估更加客观、准确、系统、有效.然后用MATLAB软件对北京市水资源状况的相关数据进行拟合,从用水量、用水结构、水资源总量几个方面对北京市未来五年水资源进行了预测,得到了可靠的预测结果.最后,在我们研究结论的基础上,提出了缓解北京市水资源短缺的对策和措施.

关键词：水资源短缺风险；模糊综合评判模型；层次分析法；预测

一、问题重述

水资源是城市形成、发展的必要条件,在自然和人类活动影响下, 城市旱涝、缺水及水环境污染现象时有发生, 水资源问题已严重阻碍了当今城市发展水资源短缺、供需的失衡始终是我国社会经济可持续发展、水资源可持续开发利用和管理保护所面临的重大问题和难题.

那么如何对水资源短缺风险的主要因子进行识别,以及在这些水资源短缺的风险因子中,哪些因子是主要的,这对于研究水资源短缺风险将是十分必要的,因此,对以上几个问题的分析将是必不可少的.那么能不能建立一个水资源短缺风险评价的数学模型？由此分析,对于从用水量、用水结构、水资源存量几个方面对北京市未来几年的水资源进行预测也是必要的.这样,可以给有关部门写一份研究报告,提出水资源短缺成因、水资源风险控制以及水资源保护等方面提出一点建议,来降低水资源短缺风险.

二、问题分析

由于的数据属离散型,它们无法直接为数学模型所用.在统计数据中存在的人为误差,其属性变量的取值必然存在误差.基于上述原因,我们必须对数据进行处理；鉴于风险各层面的指标差异问题,我们必须对数据比较分析,得到统一的评价标准,最后进行评估.因此我们需要解决以下关键问题：

1.如何对水资源风险的主要因子进行识别,然后对分险因子进行重要性分析

2.搜集数据,然后对数据进行分析和计算.

3.在原有模糊综合评价模型的基础上,如何进行改进和变化,建立一个更好的数学评价模型,使其更好地适应水资源短缺风险的评价.

三、基本假设

假设一: 我们对水资源短缺风险因子指标分层是合理的

假设二: 我们所列的水资源短缺风险因子指标是全面的,其他因素对水资源的短缺风险的影响忽略不计

假设三: 南水北调及其它工程正常运行

假设四: 没有重大的自然灾害发生如干旱等其他因素

假设五: 在数据的计算过程中,加设误差在合理的范围之内,对数据结果的影响可以忽略不

计

假设六: 所有收集到的数据均有效,即不考虑人为因素造成的无效数据 假设七: 北京地区人口流动正常

假设八: 风险等级是主要致险因子决定的

四、符号说明

ij a ： 表示项目C i 与C j 对目标的影响之比 i W ： 权重

..C R ： 随机性指标 ..C I ： 一致性指标 i A ： 分类指标

C R ： 一致性比率 i N : 影响力评价指标值 i k : 分项指标值

i U : 综合评判因素 i V : 评判等级

i B : 等级i V 对综合评定所得模糊子集B

的隶属度

i : 单因素i U 在总评定因素中所起作用的大小

B

: V 上的模糊子集

()i C x : 隶属函数

五、模型建立

水资源短缺风险,泛指在特定的时空环境条件下,由于来水和用水两方面存在不确定性,使区域水资源系统发生供水短缺的可能性以及由此产生的损失.为了较好地评价水资源短缺风险,首先,我们需要分析水资源短缺的风险因子,即分析水资源短缺的成因. 5.1判定水资源短缺的主要风险因子

根据北京市水资源资料,首先通过系统定性分析,列出了可能造成北京市水资源短缺风

险的各方面因素,比如说降雨量、灌溉面积、水的价格等,然后在这些因素中选出一些主要的因素,其他一些次要因素则认为对北京市水资源短缺的影响较小可以忽略不计.概括来说,这些因素主要源于以下四方面:1.环境因素;2.工业因素;3.农业因素,4.社会经济因素.

通过对水资源短缺风险因素的分析,我们建立起相应的风险指标体系.该指标体系分为3 个层次,共由15个指标组成.如表1所示,

表1：水资源短缺风险因子的评价指标

一级指标二级指标指标含义单位指标量

水资源短缺风险因子环境因素A

降水量A1 mm 463

地下水资源量A2 亿立方米16.2

植被覆盖面积A3 公顷52.6

蒸发量A4 mm 421.1 工业因素B

水库容量B1 亿立方米28.6

工业用水量B2 亿立方米7.1

工业污水排放量B3 亿立方米12.5

工业污水处理量B4 亿立方米9.8

农业因素C

灌溉面积C1 万平方公顷 4.86

渠系水利覆盖率C2 % 80

高产值农户耗水量C4 % 43.2

社会经济因

素D

人口密度D1 每平方公里9.37

第三年产业占全市比重

D2

% 67.5

生活用水定额D3 亿立方米13.03

GDP水耗下降率D4 % 58.4

根据对问题的分析,为了定量分析水资源短缺因子的重要性,我们参考已有的层次分析法[8],这种方法是一种将定性分析与定量分析相结合的系统分析方法.

层次分析法处理问题的基本步骤简述如下：(1)确定评价目标,再明确方案评价的准则.根据评价目标、评价准则构造递阶层次结构模型.递阶层次结构模型一般分为 3 层：目标