中國華北地區(qū)淡水資源的預(yù)測和分析

駱韜++呂少杰

摘 要：以中國華北地區(qū)為例，首先對華北地區(qū)淡水資源利用水資源綜合評價指標(biāo)（H）進(jìn)行了評價，其中華北五省都是典型的缺水區(qū)，并對不同的動靜態(tài)因素對缺水程度的影響進(jìn)行了簡要分析，得出淡水資源的利用率以及華北地區(qū)農(nóng)業(yè)用水的比例是造成該地區(qū)缺水的主導(dǎo)因素。通過灰度預(yù)測模型對華北的未來15年淡水資源的需求量進(jìn)行了預(yù)測，并分析得出華北地區(qū)的沿海一帶將在2025年出現(xiàn)嚴(yán)重的供需失衡，而偏內(nèi)陸的省市將出現(xiàn)供需相對平衡。

關(guān)鍵詞：華北地區(qū)；淡水資源；缺水指標(biāo)；灰色預(yù)測

1 引言

由于自然與經(jīng)濟(jì)等條件的限制以及因管理不善基礎(chǔ)設(shè)施缺乏使當(dāng)前世界上很多國家面臨缺水問題而隨著人口增長以及氣候的變化用水量會進(jìn)一步增加，而現(xiàn)階段傳統(tǒng)的獲得水的途徑將不能滿足未來用水的需求，因此需要我們來解決世界水問題，并嘗試發(fā)展更多途徑來獲得潔凈的淡水資源。在已知的水資源方面建立的模型有GRNN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化淡水資源供需模型，建立在此模型之上再建立預(yù)測模型，通過選取中國華北地區(qū)（北京市、天津市、河北省、山西省、內(nèi)蒙古自治區(qū)等省市）為樣品對象，對華北地區(qū)的淡水資源進(jìn)行分析。

2 華北地區(qū)缺水因素分析

2.1缺水程度評價

在滿足區(qū)域供需關(guān)系假設(shè)的前提下，區(qū)域內(nèi)的水資源綜合指數(shù)定義為：

H=0.473Y1+0.073Y2+0.170Y3+0.284Y4，

其中，Y1，Y2，Y3，Y4分別為人均水資源量、單位面積上地水資源占有量、人均供水量和萬元GDP水資源量。以水資源豐富（H>0.2）、脆弱區(qū)（1.5天津>河北>內(nèi)蒙古>山西。通過對各地區(qū)進(jìn)行聚類分析，北京與天津、山西與內(nèi)蒙古的缺水程度相近，但河北則區(qū)別其他的四個省份。故華北的五個省份的缺水程度出現(xiàn)了不同程度的差異，這和現(xiàn)今華北地區(qū)的實(shí)際情況基本一致。

2.2缺水因素分析

為了進(jìn)一步對華北地區(qū)淡水資源的分析，評價淡水的缺水程度。通過相關(guān)性指標(biāo)（X1降雨量，X2地質(zhì)，X3面積，X4人口數(shù)量，X5生產(chǎn)總值，X6人均年消費(fèi)水平，X7水價，X8農(nóng)業(yè)，X9工業(yè)，X10生活，X11生態(tài)，X12水資源利用率），對華北地區(qū)的缺水特征進(jìn)行進(jìn)一步的評價。由主成分分析得到前三個特征值累計貢獻(xiàn)率已經(jīng)大于95%，說明前三個主成分基本包括了全部指標(biāo)的具有的信息，我們?nèi)∏叭齻€特征值，并計算出相應(yīng)的特征向量，因而，前三個主要成分為：

Z1=0.3176X1+0.3224X2+0.2786X3+0.2528X4+0.1528X5-0.3085X6-0.2881X7+0.3787X8+0.3761X9+0.2356X10+0.2465X11+0.2258X12

Z2=-0.3117X1-0.3038X2-0.3558X3+0.4073X4+0.3657X5-0.2568X6+0.2015X7+0.0407X8+0.1657X9+0.3326X10-0.3224X11+0.1786X12

Z3=0.0707X1+0.0365X2-0.1415X3+0.0128X4-0.4368X5-0.2838X6-0.4042X7-0.1524X8+0.0154X9-0.315X10-0.3508X11+0.5414X12

三個主成分Z1、Z2、Z3的主要影響指標(biāo)分別為農(nóng)業(yè)、工業(yè)、地質(zhì)特征、降雨量，區(qū)域生產(chǎn)總值、人口數(shù)量、水價、生活以及水資源利用率，但在三個主成分中并沒有反映出人均消費(fèi)水平等方面對缺水的影響。根據(jù)最終的評估指數(shù)的大小，對華北地區(qū)通過主成分分析最終得到華北五省的缺水程度排序：河北>內(nèi)蒙古>山西>天津>北京，這和前面通過用缺水程度指數(shù)得到的結(jié)果保持了基本一致的特征。

3 發(fā)展預(yù)測與分析

3.1未來十五年預(yù)測

先進(jìn)行歸一化處理：然后在MATLAB中通過預(yù)測模型，預(yù)測2015—2030年北京需水量，并通過SPSS來進(jìn)行誤差分析與評價?？梢缘玫?，在華北地區(qū)未來15年對水資源的需求呈現(xiàn)了略微增加的趨勢，尤其是河北對淡水資源的需求量仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于了華北的其他四個省份，內(nèi)蒙古對水的需求量卻有穩(wěn)定的趨勢。

3.2對預(yù)測結(jié)果的分析

通過利用SPSS等軟件對華北地區(qū)人均消費(fèi)水平與用水量之間進(jìn)行擬合，可以得到兩者間的相關(guān)性不是很大（R2=0.48899），這和之前提到的華北地區(qū)的用水量主要用于農(nóng)業(yè)的結(jié)論也呈現(xiàn)了基本一致的特征，說明了華北未來淡水的需求量仍集中在了農(nóng)業(yè)與其相關(guān)的第二產(chǎn)業(yè)。

4 結(jié)論

通過灰度預(yù)測模型對華北的未來15年淡水資源的需求量進(jìn)行了預(yù)測，結(jié)果顯示華北地區(qū)的沿海一帶將在2025年出現(xiàn)嚴(yán)重的供需失衡，而偏內(nèi)陸的省市將出現(xiàn)供需相對平衡。

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