水資源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

1、水資源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)摘要由于水資源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的各項(xiàng)指標(biāo)的模糊行和不確定性，所以“水資源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)” 數(shù)學(xué)模型是基于模糊概率理論的綜合評(píng)價(jià)模型。通過(guò)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)率、脆弱性、重現(xiàn)周期、可 恢復(fù)行、風(fēng)險(xiǎn)度的分析建立基于模糊概率的評(píng)判模型，在通過(guò)logistic回歸模型模擬 和預(yù)測(cè)水資源短缺的風(fēng)險(xiǎn)概率。通過(guò)對(duì)1979-2008水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)的研究，建立模型通 過(guò)對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)和驗(yàn)證，分析模型的可信度，然后預(yù)測(cè)未來(lái)五年的水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)情況。 我們了解到造成水資源短缺的主要風(fēng)險(xiǎn)因子有：水資源總量、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水、生 活用水及其他用水、水污染等。通過(guò)對(duì)再生水回用和南水北調(diào)工程的作用分析，可知再 生水回用，南水北調(diào)工程可

2、有效緩解北京水資源短缺的壓力，但是由于旱災(zāi)的頻發(fā)，全 球的氣候惡化等原因，北京水資源短缺的問(wèn)題依然不能得到根本解決，因此有效利用水 資源，降低水資源風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題的研究仍然刻不容緩。最后根據(jù)水資源短缺造成的原因，提 出詳細(xì)的水資源利用建議報(bào)告。關(guān)鍵詞：風(fēng)險(xiǎn)率、脆弱性、重復(fù)中期、可恢復(fù)性、風(fēng)險(xiǎn)度、模糊概率、logistic 模型一、問(wèn)題重述2010年西南地區(qū)百年一遇的特大旱災(zāi)剛過(guò)去，一場(chǎng)五十年活百年一遇的旱災(zāi)正在 襲擊長(zhǎng)江中下游的湖北、湖南、江西、安徽、江蘇5省。截至五月三十一日，僅湖北省 受災(zāi)人數(shù)就超過(guò)一千萬(wàn)，長(zhǎng)江的洪湖、洞庭湖、鄱陽(yáng)湖正在集體飽受史無(wú)前例的浩劫， 其中的生物鏈也正在經(jīng)受毀滅性的打擊

3、。接連不斷的旱情進(jìn)一步加劇了全國(guó)特別是北方 地區(qū)本來(lái)就存在水資源短缺，水資源已經(jīng)成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸。據(jù) 國(guó)務(wù)院權(quán)威部門(mén)的消息：我國(guó)655個(gè)城市近400個(gè)缺水，近200個(gè)嚴(yán)重缺水。以北京為 例，以北京市為例，北京是世界上水資源嚴(yán)重缺乏的大都市之一，其人均水資源占有量 不足300m3,為全國(guó)人均的1/8，世界人均的1/30，屬重度缺水地區(qū)，附表中所列的數(shù) 據(jù)給出了 1979年至2000年北京市水資源短缺的狀況。北京市水資源短缺已經(jīng)成為影響 和制約首都社會(huì)和經(jīng)濟(jì)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(jì)社會(huì)不斷發(fā)

4、展，水資源短缺 風(fēng)險(xiǎn)始終存在。如何對(duì)水資源風(fēng)險(xiǎn)的主要因子進(jìn)行識(shí)別，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)造成的危害等級(jí)進(jìn)行劃 分，對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)因子采取相應(yīng)的有效措施規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)或減少其造成的危害，這對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì) 的穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施具有重要的意義。請(qǐng)根據(jù)附表中給出的北京市水資源數(shù)據(jù)，利用包括北京統(tǒng)計(jì)年鑒在內(nèi)的所有可 利用的資料，借組合法獲取的一切信息，討論一下問(wèn)題。以北京水資源資料為例，分析水資源短缺的風(fēng)險(xiǎn)因子，并對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)因子進(jìn)行重 要分析；建立水資源短缺評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型；從用水量、用水結(jié)構(gòu)、水資源存量幾個(gè)方面對(duì)北京市未來(lái)五年水資源進(jìn)行預(yù)測(cè)；給有關(guān)部門(mén)提交一份研究報(bào)告，至少?gòu)乃Y源短缺成因、水資源風(fēng)險(xiǎn)控制以及水 資源保護(hù)幾方

5、面提出建議和對(duì)策。二、模型假設(shè)1、降雨量、地下水量等一切水資源來(lái)源都看成可以用水資源，定義為可利用水總 量；2、不考慮地表水蒸發(fā)、地表水與地下水重復(fù)的問(wèn)題；3、污水排放、生活用水量、農(nóng)業(yè)用水量等一切可以是水資源流失的因素都?xì)w類(lèi)為 用水總量中去；4、假設(shè)水量與農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、第三產(chǎn)業(yè)將生活用水等其他用水、降水量、再生水量、地表水量、地下水量、污水總量等因素呈線性相關(guān)；5、對(duì)水資源總量產(chǎn)生的影響的各種因素均以綜合評(píng)價(jià)，不作分別分析，各種因素 影響作用是等效的；6、假設(shè)各地區(qū)江水均勻、人口分布均勻以及各地區(qū)用水情況大致相同。三、模型的建立（一）、水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)1、風(fēng)險(xiǎn)率根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)理論，荷載

6、是是系統(tǒng)“失事”的驅(qū)動(dòng)力，而抗力則是對(duì)象抵御“失事”的 能力。如果把水資源系統(tǒng)的失事?tīng)顟B(tài)記為FE（入p），正常狀態(tài)記為SE（入p）,那么水資源 系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)率為r=p(入p) =p xtF式中:Xt為水資源系統(tǒng)狀態(tài)變量如果水資源系統(tǒng)的工作狀態(tài)有長(zhǎng)期的記錄，風(fēng)險(xiǎn)率也可以定義為水資源系統(tǒng)不能正常工 作的時(shí)間與整個(gè)工作歷時(shí)之比,即式中:NS為水資源系統(tǒng)工作的總歷時(shí);It是水資源系統(tǒng)的狀態(tài)變量。（。水資源工作正常狀態(tài)（&ES）1水資源工作失事?tīng)顟B(tài)（&EF）2、脆弱性脆弱性是描述水資源系統(tǒng)失事?lián)p失平均嚴(yán)重程度的重要指標(biāo)。為了定量表示系統(tǒng)的 脆弱性，假定系統(tǒng)第i次失事的損失程度為S .，其相應(yīng)的發(fā)生概率為尸

7、.，那么系統(tǒng)的 最弱性可表達(dá)為x = E（S）互P S（3）式中：NF為系統(tǒng)失事的總數(shù)。t 1 Z例如，在供水系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)分析中，可以用缺水量來(lái)描述系統(tǒng)缺水失事的損失程度。類(lèi)似洪水分析，假定P = P =. = P ，即不同缺水量的缺水事件是同頻式中：vE為第i次缺水的缺水量。i上式說(shuō)明干旱的期望缺水量可以用來(lái)表示供水系統(tǒng)的脆弱性。為了消除需水量不同的影響，采用相對(duì)值，即（5）式中：V D是第i次干旱的缺水期的需水量。 i3、重現(xiàn)期重現(xiàn)期事故周期是兩次進(jìn)入失事模式F之間的時(shí)間間隔，也叫平均重現(xiàn)期。用d（p ,n）表示第n間隔時(shí)間的歷時(shí)，則平均重現(xiàn)期為II ”）s 二飛p 2。（6）式中：N=N（

8、M）是0到t時(shí)段內(nèi)屬于模式F的事故數(shù)目。4、可恢復(fù)性恢復(fù)性是描述系統(tǒng)從事故狀態(tài)返回到正常狀態(tài)的可能性。系統(tǒng)的恢復(fù)性越高，表明 該系統(tǒng)能更快地從事故狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎＿\(yùn)行狀態(tài)。它可以有如下條件概率來(lái)定義（7）8 = 9 & s is e F）上式亦可用全概率公式改寫(xiě)為（8）_ P s U F，x, u s P S C 廳引入整數(shù)變量（9）及1/ I（10）乙=其它這樣，由（8）可得(11)則有(12)(13)從上式可以看出，當(dāng)r尸二0，即水資源系統(tǒng)在整個(gè)歷時(shí)一直處于正常工作狀態(tài)，則 p =1；而當(dāng)T二o，即水資源系統(tǒng)一直處于失事?tīng)顟B(tài)（T = ns），則6 =0.一般來(lái)講， 0P 1。這表明水資源系統(tǒng)

9、有時(shí)會(huì)處于失事?tīng)顟B(tài)，但有可能恢復(fù)正常狀態(tài)，而且失事的 歷時(shí)越長(zhǎng)，也就是水資源系統(tǒng)在經(jīng)歷了一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)期的失事之后，轉(zhuǎn)為正常狀態(tài)是比較 困難的。5、風(fēng)險(xiǎn)度用概率分布的數(shù)學(xué)特征，如標(biāo)準(zhǔn)差。或半標(biāo)準(zhǔn)差。-，可以說(shuō)明風(fēng)險(xiǎn)的大小。和 。-越大，則風(fēng)險(xiǎn)越大，反之越小。這是因?yàn)楦怕史植荚椒稚?，?shí)際結(jié)果遠(yuǎn)離期望值的 概率就越大（14） 或（15）用。、。-比較風(fēng)險(xiǎn)大小雖簡(jiǎn)單，概念明確，但。-為某一物理量的絕對(duì)量，當(dāng)兩個(gè)比 較方案的期望值相差很大時(shí)，則可比性差，同時(shí)比較結(jié)果可能不準(zhǔn)確。為了克服用。-可 比性差的不足,可用其相對(duì)量作為比較參數(shù)，該相對(duì)量定義為風(fēng)險(xiǎn)度FDi,即標(biāo)準(zhǔn)差與期 望值的比值（也稱(chēng)變差系數(shù)）（1

10、6）Cv = c. / E （ X ） = %風(fēng)險(xiǎn)度不同于風(fēng)險(xiǎn)率，前者的值可大于1,而后者只能小于或等于1。(二)、基于模糊概率的水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)對(duì)于一個(gè)供水系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，所謂失事主要是供水量Ws小于需水量Wn,從而使供水系 統(tǒng)處于失事?tīng)顟B(tài)。基于水資源系統(tǒng)的模糊不確定性,構(gòu)造一個(gè)合適的隸屬函數(shù)來(lái)描述供 水失事帶來(lái)的損失。定義模糊集Wc如下：Wc = x:0 (x) 1(17)式中：x為缺水量,x=Wn-Ws; p w(x)為缺水量在模糊集Wc上的隸屬函數(shù)，構(gòu)造如下0,L(X)=)3m-WJ1，(18)式中:Ws、Wn分別為供水量和需水量;Wa為缺水系列中最小缺水量;Wm為缺水系列中最大 缺水量;為大

11、于1的正整數(shù)。將水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)定義為模糊事件Af發(fā)生的概率，即模糊概率為P(Af ) = J L ( y)dPAf(19 )Rn式中：Rn為n維歐氏空間；p Af為模糊事件Af的隸屬函數(shù);P為概率測(cè)定。 如果 dP=f(y)dy,則P (Af) = A (y) f (y) dyRn(20)其中f(y)是隨機(jī)變量y的概率密度函數(shù)。水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)的定義可表示為+8R = J w (x) f (x) dx a(21)從式(8)一(11)可知:上述風(fēng)險(xiǎn)定義將水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)存在的模糊性和隨機(jī)性 聯(lián)系在一起，其中，隨機(jī)不確定性體現(xiàn)了水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率，而模糊不確定 性則體現(xiàn)了水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)的影響程度

12、依據(jù)概率密度函數(shù)f(x)和隸屬函數(shù)的形式 計(jì)算水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)R。（三）Logistic回歸模型擬合度檢驗(yàn)和系數(shù)檢驗(yàn)建立Logistic回歸模型后，常用Hosmer-Losmerx 2統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行模型的擬合度檢驗(yàn), 其表達(dá)式為Chi square = n（xs xy）2 /xy（22）其中:xs和xy分別是實(shí)際觀測(cè)量和預(yù)測(cè)數(shù)量。檢驗(yàn)的原假設(shè)和備擇假設(shè)為:H0為方程 對(duì)數(shù)據(jù)的擬合良好,H1為方程對(duì)數(shù)據(jù)的擬合不好。對(duì)于較大樣本的系數(shù)檢驗(yàn)，常用基于X 2分布的Wald統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，當(dāng)自由度為 1時(shí),Wald值為變量系數(shù)與其標(biāo)準(zhǔn)誤差比值的平方，對(duì)于兩類(lèi)以上的分類(lèi)變量來(lái)說(shuō)，其 式如下：W = B V -1

13、B（23）式中:B為極大似然估計(jì)分類(lèi)變量系數(shù)的向量值;V-1為變量系數(shù)漸近方差-協(xié)方差矩陣 的逆矩陣;B為B的轉(zhuǎn)置陣。其檢驗(yàn)的原假設(shè)和備擇假設(shè)為:H0為回歸模型的系數(shù)等于0,H1為回歸模型的系 數(shù)不等于0。四、模型求解（一）、水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)（單位：億立方米）年份總用水量農(nóng)業(yè)用 水工業(yè)用 水第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水水資源總量缺水量197942.9224.1814.374.3738.234.6900198050.5431.8313.774.942624.5400198148.1131.612.214.32424.1100198247.2228.8113.894.5236.610.62001

14、98347.5631.611.244.7234.712.8600198440.0521.8414.3764.01739.310.7400198531.7110.1217.24.3938-6.2900198636.5519.469.917.1827.039.5200198730.959.6814.017.2638.66-7.7100198842.4321.9914.046.439.183.2500198944.6424.4213.776.4521.5523.0900199041.1221.7412.347.0435.865.2600199142.0322.711.97.4342.29-0.260

15、0199246.4319.9415.5110.9822.4423.9900199345.2220.3515.289.5919.6725.5500199445.8720.9314.5710.3745.420.4500199544.8819.3313.7811.7730.3414.5400199640.0118.9511.769.345.87-5.8600199740.3218.1211.111.122.2518.0700199840.4317.3910.8412.237.72.7300199941.7118.4510.5612.714.2227.4900200040.416.4910.5213.

16、3916.8623.5400200138.917.49.212.519.219.7000200234.615.57.511.616.118.5000200335.813.88.413.618.417.4000200434.613.57.713.421.413.2000200534.513.26.814.523.211.3000200634.312.86.215.324.59.8000200734.812.45.816.623.811.0000200835.112.05.217.934.20.9000表11 3 5 7 9 1113 15 17 19 21 23 25 27 29以下是表1在ex

17、cel下的折線圖，橫坐標(biāo)為對(duì)應(yīng)的年份。缺水量水資源總重第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水工業(yè)用冰農(nóng)業(yè)用冰總用水童圖1由表1可知只有1985、1987、1991、1996四年水資源處于正常工作狀態(tài)，則由（1）、（2） 式可知風(fēng)險(xiǎn)度：1 NSa=NS t = 30 =。.81818t =130由（3）式得最弱性：x = E （S）= Ep S =0.2940t=1由（6）式得重現(xiàn)周期:二=L1600由（7） - （13）式得可恢復(fù)性：。= 0.1600由（16）式得風(fēng)險(xiǎn)度：C =0.9266v（二）、水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算分析。根據(jù)式（18）、式（21）以及式（22）建立水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，得到北京市 19

18、79-2005年水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算結(jié)果如圖1所示。其中缺水發(fā)生的概率，是由Logistic 回歸模型計(jì)算得到，水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)值是由基于模糊概率的水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型計(jì) 算出來(lái)的。19791982198519881989199219951998200120042008圖2 北京市1979-2008年得水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)由圖2可以看出,1987、1991和1996年均沒(méi)有發(fā)生水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)，且水資源短缺風(fēng)險(xiǎn) 模擬值均為0,其中1987、1996年風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率均不到70%，這和實(shí)際情形是吻合的, 以1991年為例，該年風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的計(jì)算概率為58%，這一年的實(shí)際情況是水資源總量?jī)H為 4229億m3,但

19、實(shí)際總用水量已達(dá)到4203億m 3,已處于風(fēng)險(xiǎn)的邊緣狀態(tài)。雖然1982、 1984、1985、1994、1998年等缺水計(jì)算概率較高,但由于其缺水影響程度較小，所以由模 糊概率計(jì)算其相應(yīng)的水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)值較小。圖2的進(jìn)一步分析可知，只要真實(shí) 風(fēng)險(xiǎn)存在（缺水發(fā)生），描述風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率均超過(guò)了 70%，以1999年為例說(shuō)明,1999年是枯 水年，水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)模擬計(jì)算值最大，描述風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率接近100%。以上分析說(shuō)明模 型的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情形是吻合的，可以付諸應(yīng)用。水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)別類(lèi)中心風(fēng)險(xiǎn)特性低風(fēng)險(xiǎn)0.03可忽略風(fēng)險(xiǎn)較低風(fēng)險(xiǎn)0.33可接受風(fēng)險(xiǎn)中風(fēng)險(xiǎn)0.54邊緣風(fēng)險(xiǎn)較高風(fēng)險(xiǎn)0.72較嚴(yán)

20、重風(fēng)險(xiǎn)高風(fēng)險(xiǎn)0.82巨大風(fēng)險(xiǎn)表2水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)別與特征五、模型的應(yīng)用（一）、水資源風(fēng)險(xiǎn)因子的分析前面已經(jīng)介紹造成水資源短缺的主要因素有：水資源總量、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水、 生活用水及其他用水、水污染等，下面通過(guò)對(duì)表1及以下表3、表4、表5,為方便分析 把數(shù)據(jù)通過(guò)曲線圖展示。4-18 污水處理及環(huán)境衛(wèi)生（1978-2008年）年份污水管道長(zhǎng)度（公里）污 水處理能力（萬(wàn)立方米/ 日）污水處理率（%）生活垃圾無(wú)害化處理能力（噸/日）生活垃 圾 產(chǎn)生 量（萬(wàn)噸）生活垃 圾 清運(yùn) 量（萬(wàn)噸）生活垃圾 無(wú)害化處理 率（%）糞便清運(yùn)量（萬(wàn)噸）1978290237.6107.288.919793092310.

21、2128.089.41980334239.4147.095.119813472510.8174.097.619823652510.9204.799.319834112510.2221.499.519845682510.0235.498.819857062510.0248.1142.21986747268.9274.4167.51987805267.7298.3181.01988770267.4319.9190.01989860266.6337.0196.01990904307.3384.1210.01991968306.6397.1210.31992103651.2430.9216.01993

22、106453.1446.3220.619941122259.6467.2238.1199510655919.4483.9258.4199615975921.2483.0268.0199716355922.0490.0279.0199817125922.5495.1295.6199917545925.0505.0298.02000185212939.46550583.9274.02001216314442.06750309.3301.02002265818145.08750321.4311.72003290321550.19400425.1294.72004290925553.99850496.

23、0491.079.3206.02005252132462.410350537.0454.681.2172.02006339833173.810350585.1538.292.5175.72007435735376.210350619.5600.995.7189.12008445832978.912148672.8656.697.7206.8表3以下是表3在excel的折線圖，其中橫坐標(biāo)為對(duì)應(yīng)的年份。1979年-2008年常住人口年份常住 人口 （萬(wàn)人）年份常住 人口 （萬(wàn)人）1979897.119941125.01980904.319951251.11981919.219961259.4198

24、2935.019971240.01983950.019981245.61984965.019991257.21985981.020001363.619861028.020011385.119871047.020021423.219881061.020031456.419891075.020041492.719901086.020051538.019911094.020061581.019921102.020071633.019931112.020081695.0表4常住人口（萬(wàn)人）常住人口（萬(wàn)人）1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 291800160014

25、00120010008006004002000過(guò)各種分析得到1、水資源現(xiàn)狀北京市多年平均降水585mm,年均降水總量 98.28億m3，形成地表徑流17.72億m3，地下水資源25.59億m3，當(dāng)?shù)刈援a(chǎn)一 次水資源總量37.39億m3。境內(nèi)五大水系除北運(yùn)河發(fā)源于本市外，其他四條水系均 發(fā)源于境外的河北、山西和內(nèi)蒙古。多年平均入境水量16.06億m3,出境水量14.52 億m3。北京屬資源型重度缺水地區(qū)，屬111個(gè)特貧水城市之一，是水庫(kù)存水量全國(guó) 下降最快的三個(gè)城市之一。人均水資源占有量不足300立方米，是世界人均水資源量 的1/30、全國(guó)人均水資源量的1/8,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)際人均1000m3的缺水

26、下限。水資源 緊缺已成為制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的第一瓶頸。2003年北京市總用水量35億m3, 地表水、地下水、其它水源用量分別為8.33、25.42、1.25億m3，分別占全市總用 水量的24%、73%、3%。工業(yè)、生活、農(nóng)業(yè)、河湖環(huán)境用水分別為7.96、12.43、 13.66、0.95億m3，分別占全市總用水量的23%、35%、39%、3%。地下水長(zhǎng)期超 采，使用率由2000年的67%上升到2003年的76%，致使水位年均下降1.29米，水 環(huán)境和水生態(tài)平衡受到威脅；全市每年仍有4億方污水直接排放，再生水利用率也不 足40%；大量寶貴的水資源還未有效利用，不僅污染城鄉(xiāng)環(huán)境，也加劇了水資源

27、緊缺 的局面。2、用水特點(diǎn)城市生活用水水平呈上升趨勢(shì)，由1980年的194L/人d，增 加到2003年的316L/人d，年增長(zhǎng)率2.2%。工業(yè)用水呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。萬(wàn)元產(chǎn)值 用水量由1980年的279m3/萬(wàn)元下降到2003年的21m3/萬(wàn)元，萬(wàn)元產(chǎn)值用水量的下 降率11%。農(nóng)業(yè)用水由1980年的31.8億m3降到2003年的13.66億m3，降低 了 57%。2003年用水總量35億m3，比1980年降低了 27%。用水構(gòu)成發(fā)生較大變 化，農(nóng)業(yè)用水比例由1980年 的65%下降到2003年的39%；生活用水的比例由8%增 加到35%；工業(yè)用水量比例有所減少。環(huán)境用水在總用水中所占比重很小，20

28、03年僅 占全市總用水量的3%。不斷惡化的生態(tài)環(huán)境狀況表明，近些年表面上的水資源供需水 平衡是以犧牲環(huán)境為代價(jià)的。3、節(jié)水潛力北京市萬(wàn)元GDP取水量由1995年的 322m3/萬(wàn)元下降到2002年的108m3/萬(wàn)元，我國(guó)平均水平的23%，在國(guó)內(nèi)屬領(lǐng)先水 平，只低于天津市。但與國(guó)外節(jié)水水平還有一定差距。市區(qū)生活用水中，公共建筑用 水占55%，公共建筑用水構(gòu)成中機(jī)關(guān)、院校、部隊(duì)、賓館飯店、醫(yī)院用水量所占比例 較高，還有節(jié)水潛力。居民住宅節(jié)水中淋浴及個(gè)人洗漱、沖廁、衣物洗滌及市政綠化節(jié) 水潛力較大。工業(yè)節(jié)水方面，工業(yè)用水量和增加值投入產(chǎn)出較好的產(chǎn)業(yè)是電子信息產(chǎn) 業(yè)、機(jī)電產(chǎn)業(yè)；較差的產(chǎn)業(yè)是冶金、石油化

29、工和建材產(chǎn)業(yè)；市區(qū)一般工業(yè)用水結(jié)構(gòu)中， 高耗水行業(yè)還占據(jù)一定比例。從節(jié)水潛力看，電力行業(yè)用水，復(fù)用率提高的潛力已不 大，但萬(wàn)元產(chǎn)值用水還有一定提升空間；冶金行業(yè)節(jié)水水平有進(jìn)一步提高的可能性；機(jī)電、建材、交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)已具備較高節(jié)水水平，節(jié)水潛力不是很大，在復(fù)用率 上還有一定提升空間。（二）未來(lái)五年水資源預(yù)測(cè)通過(guò)以上數(shù)據(jù)可知，在不考慮特殊情況下，如南水北調(diào)等的影響可知，再未來(lái)幾年 內(nèi)水資源短缺呈現(xiàn)比較平穩(wěn)的態(tài)勢(shì)。尤其通過(guò)圖1-圖4可以比較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)。以表2的風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)別為標(biāo)準(zhǔn)用水量用水結(jié)構(gòu)（大于0.5為不合理）水資源存量未來(lái)第年0.710.60.2未來(lái)第二年0.730.550.3未來(lái)第二年0.7

30、50.50.4未來(lái)第四年0.780.450.6未來(lái)第五年0.80.40.7表5（三）南水北調(diào)對(duì)北京市水資源保障的情景分析南水北調(diào)中線調(diào)水工程，是從資源性角度緩解北京市水資源不足的重大舉措，目前京石段 已通水，年調(diào)水量3億m3。在此設(shè)計(jì)3種情景:一是南水北調(diào)工程調(diào)水為零，即無(wú)南水北 調(diào)工程條件;二是南水北調(diào)工程源水端漢江流域發(fā)生連續(xù)干旱，調(diào)水量為設(shè)計(jì)調(diào)水量的 80%,即84億m3;三是按南水北調(diào)工程規(guī)劃調(diào)水，即2010年調(diào)水105億m3,2020年105億m3,2030年來(lái)水14億m3，見(jiàn)表5。2010、2020年分別調(diào)水105億m3。.規(guī)劃水平 年無(wú)調(diào)水規(guī)劃調(diào)水量80%規(guī)劃調(diào)水 量增加調(diào)水 量

31、201008.410.512.0202008.410.512.02030011.214.014.0表6通過(guò)與表1中數(shù)據(jù)進(jìn)行比較可知南水北調(diào)，可大大緩解北京水資源短缺的問(wèn)題，但也不 能完全解決，北京水資源短缺的依然不容樂(lè)觀。六、討論模型優(yōu)缺點(diǎn)水資源總量、污水排放總量、農(nóng)業(yè)用水量、生活用水量是北京水資源短缺的主要致 險(xiǎn)因子，其中生活用水是不可壓縮的，隨著北京都市化進(jìn)程的不斷加快，人口增長(zhǎng)與人民生 活水平的不斷提高,生活用水量會(huì)進(jìn)一步加大。2007年北京市污水處理率已達(dá)762%,2010、2020年的污水處理率會(huì)進(jìn)一步增加,污水排放總量會(huì)進(jìn)一步減少，擴(kuò)大再生 水利用和南水北調(diào)工程均擴(kuò)大了北京地區(qū)的水

32、資源總量。北京農(nóng)業(yè)用水量占北京總用水 量的40%左右，采用文獻(xiàn)中提出的節(jié)水措施可進(jìn)一步降低北京農(nóng)業(yè)用水量,但由于受到基 本農(nóng)田保護(hù)制度的政策的制約,進(jìn)一步大幅度壓縮農(nóng)業(yè)用水的可能性不大。近年來(lái)北京年 均農(nóng)產(chǎn)品虛擬水輸入量為237億m3,這相當(dāng)于北京市年產(chǎn)水資源總量的593%25。虛 擬水戰(zhàn)略不失為間接緩解北京地區(qū)水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)的途徑，但還需要進(jìn)一步探討與研究。七、建議及對(duì)策根據(jù)前面所建的模型，為了降低北京市水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)的主要風(fēng)險(xiǎn)因子，我們認(rèn)為水 價(jià)的確定程序是目前需要解決的問(wèn)題，就此問(wèn)題我們對(duì)北京市水行政主管部門(mén)提出如下 建議：針對(duì)國(guó)內(nèi)目前的水價(jià)確定程序中存在的問(wèn)題，并借鑒國(guó)外的水價(jià)制度的先進(jìn)經(jīng) 驗(yàn)，我們認(rèn)為今后我國(guó)在實(shí)現(xiàn)全成本水價(jià)以后，特別是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制完全建立的條件 下，水價(jià)確定程度及相關(guān)各方的權(quán)利和義務(wù)應(yīng)該做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。相對(duì)而言，政府價(jià)格主管部門(mén)應(yīng)該逐步推進(jìn)建立符合社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)要求的水 價(jià)形成機(jī)制和管理體制，要充分考慮水對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的承載能力，逐步將水價(jià) 作為水資源可持續(xù)利用杠桿之一。政府的價(jià)格主管部門(mén)要會(huì)同水行政主管部門(mén)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)水價(jià)確定中相關(guān)各方的權(quán) 利與義務(wù)，負(fù)責(zé)批復(fù)水利工程供水資源水價(jià)、工程水價(jià)和環(huán)境水價(jià)的確定原則和標(biāo)準(zhǔn)。 其中資源水價(jià)和工程水價(jià)要由水利部門(mén)提出價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)和具體實(shí)施辦法。各級(jí)水利部門(mén)要充分考慮如何通過(guò)水資源的可