水资源短缺风险综合评价 (2).doc

2020/2/11水资源短缺风险综合评价目录摘要:2一、研究现状3二、研究背景3三、使用方法3四、模型假设3五、水资源情况 单位：亿 表14六、模型的建立、求解及应用41、判定水资源短缺的主要风险因子41.1风险因子的选定41.2利用Excel做出总用水量分别和农业用水、工业用水、第三产业及生活用水量的散点图。如下：51.3、建立回归模型61.3.1、因变量y与自变量建立线性回归模型如下61.3.2、用最小二乘法求回归参数、回归方程的显著性检验F检验71.3.3、回归系数的显著性检验,t检验71.3.4、各自变量的显著影响81.3.5、检验假定的不显著因子是否可以剔除81.3.6、拟合优度91.3.7、残差分析91.3.8、水资源短缺主要致险因子92.对未来两年的预测和控制102.1预测：运用spss软件的运行结果如下：102.2所以为使风险降低，我们提出如下调控建议：10七、模型评价11八、模型的改进与应用11九、参考文献11具体（社会经济）问题摘要：首先给出项目具体实施的流程图：经济决策预测经济变量控制经济因素分析模型运用模型检验估计参数模型构造理论模型收集整理数据设置指标变量N修改Y摘要: 本文基于回归理论建立了水资源短缺风险评价模型，可对水资源短缺风险发生的概率和缺水影响程度给予综合评价。首先，采用回归的模型对风险度量和若干风险因子的关系进行拟合，根据各因子的风险度量的相关性评定因子是否为主要因子。然后，运用回归模型对选取区域水资源短缺风险程度做出未来两年的预测和控制，研究了水资源短缺风险的综合等级评价及对未来预测的方法。建立以上模型对宁夏回族自治区2000-2011年的水资源短缺风险进行了分析，结果表明，水资源总量、农业用水量以及生活用水量是宁夏水资源短缺的主要致险因子。同时，对城市水资源综合风险管理模式作了一定的探讨和分析，拟为城市水资源安全规划和管理提供科学的建议并对模型作出评价和改进。关键词：水资源短缺风险 线性回归 致险因子 宁夏一、研究现状水资源短缺风险，泛指在特定的时空环境条件下，由于水来源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。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。以宁夏回族自治区为例，宁夏是世界上水资源严重缺乏的大都市之一，其地处我国内陆中部偏北，距海遥远，降水稀少，水资源严重短缺。当地人均水资源占有量仅为黄河流域的1/3，全国的1/12。人均水资源可利用量仅有670m3,为全国平均值的1/3，呈现资源型、工程型、水质型缺水并存的局面。表1中所列的数据给出了2000年至2011年宁夏水资源的状况。二、研究背景宁夏水资源短缺已经成为影响和制约社会和经济发展的主要因素。政府采取了一系列措施, 如建立地下水库,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。三、使用方法根据所掌握的资料建立一个数学模型对宁夏水资源短缺风险进行综合评价。首先，采用回归的模型对风险度量和若干风险因子的关系进行拟合，根据各因子的风险度量的相关性评定因子是否为主要因子。然后，运用回归模型对选取区域水资源短缺风险程度做出未来两年的预测和控制，研究了水资源短缺风险的综合等级评价及对未来预测的方法。作对宁夏未来两年水资源的短缺风险进行预测，并提出应对措施。四、模型假设（一）、判定影响水资源的因素中导致水资源短缺的致险因子，假设为因变量。（二）、收集的宁夏水资源各个数据都与实际数值相差不大；（三）、影响因素不会因突发事件发生改变，模收集数据真实可靠； （四）、建模中涉及主观分析的结论基本与事实相符。五、水资源情况 单位：亿 表1年份降水总量地表水资源量地下水资源量水资源总量农业用水量工业用水量生活用水量总用水量2000110.8225.87625.1996.99380.7394.7681.69187.1982001158.2769.49726.89411.18878.234.3221.67584.2772002172.8610.65426.39812.7676.0323.7661.75281.5232003173.80510.00525.42912.2558.8013.4751.74464.022004124.9727.49824.9599.8668.9363.2151.89674.0472005102.9696.87524.1728.53172.7743.4561.84578.0752006128.7428.23124.8610.60572.2993.4691.86177.6292007154.9397.76823.32310.38665.6253.5231.85471.0022008129.5786.58623.1819.20569.1253.3311.72374.1782009121.8136.02122.078.44266.7173.6761.84172.2342010151.7896.98322.7659.32266.3694.1211.8872.372011146.9156.89521.5688.75266.9784.6471.96273.587六、模型的建立、求解及应用 1、判定水资源短缺的主要风险因子 1.1风险因子的选定 经过对宁夏2000-2011年统计年鉴各种有关水资源的数据分析，初步确定降雨量、地下水、地表水、工业用水量、农业用水量以及水资源总量是影响水资源总用水量的原因，经过分析、资料的查询，鉴于降水量和地下水、地表水对水资源总用水量的影响是微小的，在此，我们暂且不考虑。即选定出水资源短缺的风险因子是工业用水量、农业用水量、生活用水量、水资源总量。表2.风险因子总用水量农业用水量工业用水量生活用水量水资源总量y1.2利用Excel做出总用水量分别和农业用水、工业用水、第三产业及生活用水量的散点图。如下：可以看出总用水量与各致险因子之间存在线性关系并且具有明显的趋势性。我们可以利用线性回归模型对其进行回归分析。1.3、建立回归模型1.3.1、因变量y与自变量建立线性回归模型如下取显著水平为0.05，运用spss对其进行回归分析，运行结果如下数据预处理表格：表3 单位：亿，年份水资源总量农业用水量工业用水量生活用水量总用水量20006.99380.7394.7681.69187.198200111.18878.234.3221.67584.277200212.7676.0323.7661.75281.523200312.2558.8013.4751.74464.0220049.8668.9363.2151.89674.04720058.53172.7743.4561.84578.075200610.60572.2993.4691.86177.629200710.38665.6253.5231.85471.00220089.20569.1253.3311.72374.17820098.44266.7173.6761.84172.23420109.32266.3694.1211.8872.3720118.75266.9784.6471.96273.5871.3.2、用最小二乘法求回归参数、回归方程的显著性检验F检验 由表可得：ANOVAb 方差分析表ModelSum of SquaresdfMean SquareFSig.1Regression439.8924109.9732.838E5.000aResidual.0037.000Total439.89511a. Predictors: (Constant), x4, x1, x2, x3b. Dependent Variable: y F值是判别线性假设是否成立的依据，F值越大越拒绝原假设，即在显著性水平下，y与有显著地线性关系，临界值为FINV=（0.05,4,7）=4.120，由于F值远远大于临界值，所以线性回归效果好。得出估计的回归方程如下：1.3.3、回归系数的显著性检验,t检验由表知 Coefficientsa 回归系数 ModelUnstandardized CoefficientsStandardized CoefficientstSig.95% Confidence Interval for BBStd. ErrorBetaLower BoundUpper Bound1 (Constant).075.219.340.744-.444.594x11.000.001.967807.841.000.9971.003x21.008.013.08376.036.000.9771.039x3.946.079.01411.982.000.7601.133x4-9.051E-5.004.000-.022.983-.010.010a. Dependent Variable: y 其中 回归系数 双侧检验的临界值=1.895，t值越大越拒绝原假设。即自变量对因变量的线性效果显著。由于的绝对值最小，小于临界值，故认为自变量对因变量y的线性效果不显著。1.3.4、各自变量的显著影响在变量中，各变量的重要性是不同的，即越重要的变量越有可能是本问题中的致险因子：上述回归方程中对应的回归系数为-9.051E-5，绝对值最小，可以先将剔除，剩余3个自变量，更新进行回归分析得出新的回归方程：1.3.5、检验假定的不显著因子是否可以剔除与剔除之前相比和残差变化都不明显，其差值记为，此值越小，说明变量的作用越不明显；由此可见变量的作用很小。假设变量的作用不显著（可以剔除）；对立假设变量的作用显著。 若则拒绝原假设，变量的作用显著，则接受原假设变的作用不显著（可以剔除），越小变量的作用越不显著。 由此可得出作用不显著，故剔除，同理可以依次判断是否可以剔除。经验证不应剔除，是其显著因子。1.3.6、拟合优度由表知 Model Summaryb 模型摘要 ModelRR SquareAdjusted R SquareStd. Error of the Estimate11.000a1.0001.000.01969a. Predictors: (Constant), x4, x1, x2, x3 ,在误差范围内，最接近1，这表示回归拟合的效果最好。作为复相关系数表示回归方程对原有数据拟合程度的好坏，它衡量作为一个整体的与的线性关系。查阅资料知，与回归方程自变量的数目及样本量n有关，当样本量n与自变量的个数接近时，易接近1，因此不能单单用来决定模型的优劣。1.3.7、残差分析残差图可以帮助我们诊断回归效果与样本数据的质量，检查模型是否满足基本假定，以便对模型作进一步的修改。残差，残差可以看做误差项的估计值。一般认为，如果一个回归模型满足所给出的基本假定，所有残差应在=附近随机变化，并在变化幅度不大的一个区域内。由附表残差图可以知道，在误差允许的范围内，我们做出的回归模型基本满足所给的基本假定。1.3.8、水资源短缺主要致险因子 经过1.3的重复分析，剔除的水资源短缺影响因子有水资源总量，得出水资源总量、工业用水量、农业用水量、生活用水量是宁夏水资源短缺风险的主要致险因子。2.对未来两年的预测和控制2.1预测：运用spss软件的运行结果如下：所以建立如下表：年份点估计值单个新值置信区间均值202069.237（69.178,62.289）（69.195，69.279）202168.350（68.289,68.410）（68.306，68.393）观察以上数据以及2000-2011年估计的值比较可知宁夏10多年来的用水依次呈降低趋势，在不考虑意外情况由此推出未来2年内，据不完全统计，用水也将减少，这说明随着社会的发展，各种科技的普及，农业和工业用水减少了，公民节水意识也加强了，但这还远远不够，缺水的风险依然存在。2.2所以为使风险降低，我们提出如下调控建议：1、 合理利用本地水资源，提高城市供水安全保证程度节约用水是当务之急也是长远发展战略方针，在优先保证城市生活和重点工业供水的前提下，在无法满足需水时，适度压缩农业用水。加强工业、农业节水力度，调整产业结构，大力发展节水型工业、农业。继续开展污水资源化、雨洪利用的研究和应用。把城市污水排放规划管理、污水处理厂建设、再生污水利用三个环节综合起来，全面规划考虑，实现污水资源化。收集和利用城市雨洪，既可防治雨洪灾害，缓解城市雨洪压力；同时又增加了可用水资源，并可通过回灌补给蓄养地下水。2、应该坚持水资源可持续利用，支持城市可持续发展应建立外来水源、本地水源相互协调的供水网络，实现本地地表水源与外来水源的联合调蓄、地下水与地表水的联合调蓄，提高宁夏供水安全保证程度，支持城市可持续发展。充分发挥外来水源的供水功能，调整地下水开采布局，减少地下水开采，全面恢复地下水超采区的生态环境，养蓄地下水，使地下水资源可持续利用。3、加强地下水环境保护，建立完善的地下水动态监测系统在水资源短缺的今天，地下水作为宁夏的主要供水水源，其水质的好坏直接影响到城市的发展，因此，为从区域上保护地下水，防止水质恶化，应从源头上即地下水补给区进行保护。建立一套完善的地下水监测体系，逐步做到自动化监测和地下水水质、水位的统一监测，资料要及时、准确反映环境的现状。动态监测工作在满足向社会发布公益性信息的同时，还要考虑能够反映地下水的动态变化特征，为今后深入研究地下水环境系统的变化、演变规律提供基础资料和数据。4、减少农业用水：1、循环利用水资源 2、加大污水处理力度 减少生活用水量：1、建设节水检测和预警系统。 2、实行计划用水和定额管理。 3、加强污水处理回用。七、模型评价在这个模型的建立中，经过合理的假设，运用所学知识把实际问题抽象化、代数化、理想化，把它变成一个数学问题。我们所建立的数学模型在实际生活中