北京水資源短缺風險綜合評價

北京水資源短缺風險綜合評價北京水資源短缺風險綜合評判參賽隊員：甘霖（20093133，數(shù)學科學學院）李爽（20093123，數(shù)學科學學院）崔驍鵬（20091292，運算機科學學院）參賽時刻：2011年4月30-5月13日承

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我們認真閱讀了中國大學生數(shù)學建模競賽的競賽規(guī)則.我們完全明白，在競賽開始后參賽隊員不能以任何方式（包括電話、電子郵件、網(wǎng)上咨詢等）與隊外的任何人（包括指導教師）研究、討論與賽題有關的咨詢題。我們明白，抄襲別人的成果是違反競賽規(guī)則的,如果引用別人的成果或其他公布的資料（包括網(wǎng)上查到的資料），必須按照規(guī)定的參考文獻的表述方式在正文引用處和參考文獻中明確列出。我們鄭重承諾，嚴格遵守競賽規(guī)則，以保證競賽的公平、公平性。如有違反競賽規(guī)則的行為，我們將受到嚴肅處理。

我們參賽選擇的題號是（從A/B/C/D中選擇一項填寫）：B所屬學校（請?zhí)顚懲暾娜汉邶埥髮W參賽隊員：1.甘霖2、李爽3、崔驍鵬日期：2011年5月12日名目摘要-----------------------------------------4關鍵詞---------------------------------------4咨詢題重述---------------------------------------5模型的條件和假設------------------------------5符號講明--------------------------------------5咨詢題的分析及模型的建立------------------------6咨詢題一的分析與求解-----------------------6咨詢題二的分析與求解-----------------------10咨詢題三的分析與求解-----------------------18咨詢題死的求解-----------------------------21模型的評判------------------------------------23參考文獻--------------------------------------23附錄------------------------------------------23北京水資源短缺風險綜合評判甘霖﹑李爽﹑崔驍鵬【摘要】本文針對水資源短缺風險咨詢題求出要緊風險因子，并建立了水資源短缺風險評判模型，以北京為實例，做出了北京1979年到2009年的水資源短缺風險的綜合風險評判，劃分出了風險等級，以評判水資源短缺風險的程度。我們的思路是如此的：第一咨詢，我們先分析出可能的十一個水資源短缺風險因子，利用主成分分析法選擇出水資源短缺風險系統(tǒng)的要緊風險因子。第二咨詢，基于模糊概率理論建立了水資源短缺風險評判模型，可對水資源短缺風險發(fā)生的概率和缺水阻礙程度給予綜合評判。第一構造隸屬函數(shù)以評判水資源系統(tǒng)的模糊性；其次利用Logistic回來模型模擬和推測水資源短缺風險發(fā)生的概率；而后建立了基于模糊概率的水資源短缺風險模型；最后利用QuickCluster對風險值進行聚類，求出類中心，劃分出風險等級。第三咨詢，利用灰色推測法推測出北京2012年以及2013年的風險，并提出了有關的措施。在本文的最后，附上了對政府有關部門提的一些關于預防水資源短缺的建議的建議書。【關鍵詞】水資源短缺風險，模糊數(shù)學，Logistic回來模型，敏銳因子，主成分分析法一﹑咨詢題重述北京是世界上水資源嚴峻缺乏的大都市之一，屬重度缺水地區(qū)，附表中所列的數(shù)據(jù)給出了1979年至2009年北京市水資源短缺的狀況。北京市水資源短缺差不多成為阻礙和制約首都社會和經(jīng)濟進展的要緊因素。政府采取了一系列措施,如南水北調(diào)工程建設,建立污水處理廠,產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整等。然而，氣候變化和經(jīng)濟社會持續(xù)進展，水資源短缺風險始終存在。如何對水資源風險的要緊因子進行識別，對風險造成的危害等級進行劃分，對不同風險因子采取相應的有效措施規(guī)避風險或減少其造成的危害，這對社會經(jīng)濟的穩(wěn)固、可連續(xù)進展戰(zhàn)略的實施具有重要的意義。1評判判定北京市水資源短缺風險的要緊風險因子是什么？2建立一個數(shù)學模型對北京市水資源短缺風險進行綜合評判，作出風險等級劃分并陳述理由。對要緊風險因子,如何進行調(diào)控，使得風險降低？3對北京市以后兩年水資源的短缺風險進行推測，并提出應對措施。4以北京市水行政主管部門為報告對象，寫一份建議報告。二﹑模型的條件和假設假設除了降雨量、平均氣溫、植被覆蓋率、水資源總量、人口總數(shù)、人均GDP、污水處理率、生活用水總量、農(nóng)業(yè)用水總量、工業(yè)用水總量、農(nóng)業(yè)灌溉定額等風險因子之外沒有其他的水資源短缺風險因子。假設在以后的兩年中可不能發(fā)生重大自然災難，如洪水、地震等。假設用近十年的風險值來估量以后兩年的風險值。三﹑符號講明為缺水系統(tǒng)中最小缺水量為缺水系統(tǒng)中最大缺水量為供水量為需水量R為水資源短缺風險f(x)為風險發(fā)生的概率密度函數(shù)代表第i年的風險值四﹑咨詢題的分析及模型的建立咨詢題一分析與求解：所謂的水資源短缺風險是指在特定的環(huán)境條件下，由于供水與用水兩方面存在不確定性，使區(qū)域水資源系統(tǒng)發(fā)生供水短缺的概率以及由此產(chǎn)生的缺失。北京市水資源開發(fā)利用中存在的咨詢題要緊有上游來水衰減趨勢十分明顯，長期超采地下水導致地下水位下降，水污染加重了水危機，人口膨脹和都市化進展加大了生活用水需求等。因此，導致北京水資源短缺的要緊緣故有資源型缺水和水質(zhì)性缺水等。則阻礙北京水資源短缺風險的因素可歸納為以下兩個方面：（1）自然方面：①人口數(shù)；②入境水量；③水資源總量；④地下水位埋深。（2）社會經(jīng)濟環(huán)境因素：①污水排放總量；②污水處理率；③生活用水量；④農(nóng)業(yè)用水量。通過以上分析，我們就降雨量、平均氣候、植被覆蓋率、水資源總量、人口數(shù)量、人均GDP、污水處理率、生活用水總量、農(nóng)業(yè)用水總量、農(nóng)業(yè)部灌溉定額、工業(yè)用水總量等十一各風險因子進行分析，選擇出水資源短缺的要緊風險因子。圖1北京市水資源短缺風險指標體系降雨量(mm)平均氣溫(℃)自然因素植被覆蓋率(%)水資源總量（億立方米）風險指標體系人口數(shù)量(萬人)人均GDP（元/人）污水處理率（%）社會經(jīng)濟生活用水總量（億立方米）農(nóng)業(yè)用水總量（億立方米）農(nóng)業(yè)部灌溉定額（千公頃）工業(yè)用水總量（億立方米）圖一中的北京市水資源短缺風險因子的各年數(shù)據(jù)如下表一表一北京市水資源短缺風險因子的各年數(shù)據(jù)降雨量（mm）平均氣候(℃)植被覆蓋率（%）水資源總量（億立方米）人口數(shù)量（萬人）人均GDP（元/人）污水處理率（%）生活用水總量（億立方米）農(nóng)業(yè)用水總量（億立方米）農(nóng)業(yè)部灌溉定額（千公頃）工業(yè)用水總量（億立方米）1979718.411.122.338.23897.1135810.24.3724.18340.814.371980380.711.020.126904.315449.44.9431.83340.313.771981393.212.320.124919.2152610.84.331.6341.312.211982544.412.820.136.6935.0167110.94.5228.81339.413.891983489.913.020.134.7950.0194310.24.7231.6343.311.241984488.811.920.139.31965.0226210.04.01721.84342.614.3761985721.011.520.138981.0264310.04.3910.12338.417.21986665.312.122.8627.03102828368.97.1819.46337.99.911987683.912.322.938.66104731507.77.269.68337.914.011988673.312.725.03946.421.99338.114.041989442.213.226.021.55107542696.66.4524.42338.413.771990697.312.728.035.86108646357.37.0421.74335.112.341991747.912.528.4342.29109454946.67.4322.7328.711.91992541.512.830.3322.44110264581.210.9819.94331.115.511993506.713.031.3319.67111280063.19.5920.35314.715.281994813.213.732.3945.421125102409.610.3720.93323.414.571995572.513.332.6830.341251.11269019.411.7719.33292.413.781996700.912.733.2445.871259.41425421.29.318.95301.911.761997430.913.134.2222.2512401662122.011.118.12323.311.11998731.713.135.637.71245.61912822.512.217.39323.710.841999266.913.136.314.221257.22140725.012.718.45322.110.562000371.112.836.516.861363.62412739.413.3916.49322.710.522001338.912.938.7819.21385.12698042.012.317.4322.79.22002370.413.240.5716.11423.23073045.011.615.5219.77.52003444.912.940.8718.41456.43477750.113.613.8178.98.42004483.513.541.9121.41492.74091653.913.413.5186.77.72005410.713.242.0023.215384599362.414.513.2181.56.82006318.013.442.524.515815205473.815.312.8181.56.22007483.914.043.023.816336127476.216.612.4173.65.82008626.313.443.534.216956679778.917.912.0171.85.22009480.613.344.421.817557045280.318.312.0165.25.2主成分分析法是指標選擇最常用的方法之一，它利用降維的思想，把多指標轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個綜合指標，減少變量的個數(shù)，故這幾個綜合指數(shù)能包含原信息量的80%以上即可。同時客觀的確定各個指標的權重，從而選擇出權重大的指標，確定敏銳因子。主成分分析法的步驟：將表一數(shù)據(jù)進行標準化處理，并求出數(shù)據(jù)的有關系數(shù)矩陣。利用SPSS軟件運算，將數(shù)據(jù)輸入，并進行有關處理，則可得出有關系數(shù)矩陣R。有關系數(shù)矩陣R如下表二所示。表二北京水資源短缺風險因子的有關系數(shù)矩陣1-0.199-0.3330.844**-0.332-0.337-0.402*-0.306-0.0230.3000.413*-0.19910.729**-0.2850.690**0.611**0.544**0.721**-0.374*-0.562**-0.555**-0.3330.729**1-00.477**0.960**0.890**0.853**0.964**-0.677**-0.833**-0.803**0.844**-0.285-0.477**1-0.432*-0.397*-0.408*-0.464**0.1840.374*0.435*-0.3320.690**.960**-0.432*10.968**0.944**0.960**-0.718**-0.903**-0.873**-0.3370.611**0.890**-0.397*0.968**10.981**0.914**-0.653**-0.929**-0.894**-0.402*0.544**0.853**-0.408*0.944**0.981**10.860**-0.625**-0.927**-0.916**-0.3060.721**0.964**-0.464**0.960**0.914**0.860**1-0.693**-0.816**-0.791**-0.023-0.374*-0.677**0.184-0.718**-0.653**-0.625**-0.693**10.625**0.472**0.300-0.562**-0.833**0.374*-0.903**-0.929**-0.927**-0.816**0.625**10.844**0.413*-0.555**-0.803**0.435*-0.873**-0.894**-0.916**-0.791**0.472**0.844**1②用SPSS運算風險因子的累計信息量，使得綜合指數(shù)包含原信息量的80%以上，確定出綜合指數(shù)的個數(shù)講明的總方差成份初始特點值提取平方和載入合計方差的%累積%合計方差的%累積%17.70070.00470.0047.70070.00470.00421.57214.28984.2931.57214.28984.29330.6525.92590.21940.5605.09295.31050.1641.49396.80360.1331.21098.01370.1221.11099.12380.0600.54899.67190.0210.18899.860100.0090.08099.940110.0070.060100.000提取方法：主成份分析。如表二所示，綜合指數(shù)的個數(shù)為2時，所包含的信息量為原信息量的84.293%由此能夠確定綜合指數(shù)的個數(shù)為2利用SPSS軟件的主因子運算功能，能夠得出主因子載荷矩陣，如表三。表三主因子載荷矩陣成份矩陣a成份12-0.4270.8710.6980.0950.7540.066-0.5250.7730.9880.1070.9690.0970.9520.0360.9530.092-0.685-0.398-0.718-0.106-0.8970.048提取方法:主成分分析法。a.已提取了2個成份。如表三所示可知：主成分1中的各因子載荷值，從正方向看，比較大的是人口數(shù)量、人均GDP、污水處理率和生活用水量，分別為0.988、0.969、0.952、0.953。從負方向看，載荷較大的因子為農(nóng)業(yè)用水總量，為-0.897。主成分2中的各因子載荷值。從正方向看，比較大的是降雨量，為0.871。剩下其他值均專門小綜上，可知在自然與社會經(jīng)濟的11個水資源短缺風險因子中，人口數(shù)量、人均GDP、污水處理率、生活用水量、農(nóng)業(yè)用水總量、降雨量、為要緊風險因子。咨詢題二:2.1北京市水資源短缺風險數(shù)學模型的建立與求解就風險的含義來講，應包括以下兩個方面：第一，指事故發(fā)生的可能性，或事故發(fā)生的不確定性；第二，只事故本身。因此對風險的度量有兩個方法：一是以風險率度量，即系統(tǒng)實施的可能性；而是衡量風險破壞深度、歷時等的指標，即系統(tǒng)失事的結果。但風險R不僅是風險事件發(fā)生的概率P的函數(shù)，而且是風險發(fā)生事件所產(chǎn)生的后果的函數(shù)。這一點專門容易懂得，一個事故發(fā)生風險的概率可能專門高，但產(chǎn)生的后果缺失專門小的風險事件其風險不一定專門高；相反，盡管某一個風險發(fā)生的概率不是專門高，然而它的缺失可能專門大。同理，水資源系統(tǒng)是一個復雜的大系統(tǒng)，廣泛存在著隨機性和模糊性，由于隨機性是因果律的破缺、模糊性是排中率的破缺，因此應在水資源短缺風險評判模型的設計中同時考慮這兩種因素的阻礙。以下我們就這兩個方面進行討論（一）.水資源短缺風險的模糊性：關于水資源系統(tǒng)來講，所謂的風險確實是供水量小于需水量，從而使得整個水資源系統(tǒng)處于水資源短缺狀態(tài)，即發(fā)生了水資源短缺風險?；谒Y源的模糊不確定性，構造一個合適的隸屬函數(shù)來描述水資源短缺帶來的缺失。定義模糊集如下：=式中：x為缺水量，x=—，為缺水量在模糊集上的隸屬函數(shù)，構造如下：0，，（1）1，式中：、分別為水資源總量和需水總量；為缺水系統(tǒng)中最小缺水量；為缺水系統(tǒng)中最大缺水量；p為大于1的正整數(shù)。通過北京1979-2009年數(shù)據(jù)可知，為0.45，為27.49，而現(xiàn)在的p取8。則上的隸屬函數(shù)可化作：0，，（2）1，（二）.水資源短缺風險的模擬概率分布因為Logistic回來方法具有對因變量數(shù)據(jù)要求低、運算結果唯獨、模型精度高等優(yōu)點，因此在此采納Logistic回來模型來模擬缺水量系列的概率分布。則關于缺水量的Logistic回來模型可寫為：（3）式中：分別為自變量的系數(shù)和常數(shù)，現(xiàn)在的稱為Logistic回來系數(shù)；e為自然對數(shù)。用SPSS軟件進行Logistic回來分析的具體流程圖如下：1、樣品處理摘要:案例處理匯總未加權的案例aN百分比選定案例包括在分析中31100.0缺失案例0.0總計31100.0未選定的案例0.0總計31100.0a.如果權重有效，請參見分類表以獲得案例總數(shù)。2、因變量編碼：這是專門重要的信息，告訴我們不同年份的缺水結果。我們用1表示缺水，用0表示不缺水，也確實是講，在這次SPSS分析過程中便于分析。因變量編碼初始值內(nèi)部值.0001.001塊0:起始塊3、初始分類表；Logistic建模如同其他專門多種建模方式一樣，第一對模型參數(shù)給予初始值，然后借助迭代運算查找最佳值。以誤差最小為原則，或者以最大似然為原則，促使迭代過程收斂。當參數(shù)收斂到穩(wěn)固值之后，就給出了我們需要的比較理想的參數(shù)值。下面是用初始值給出的推測和分類結果。那個結果要緊用于對比，比較模型參數(shù)收斂前后的成效。分類表a,b已觀測已推測VAR000060.001.00百分比校正步驟0VAR000060.0005.01.00026100.0總計百分比83.9a.模型中包括常量。b.切割值為.5004、初始化方程中的變量：從那個表中能夠看到系統(tǒng)對模型的最初賦值方式。。最開始僅僅對常數(shù)項賦值，結果為B=1.649，標準誤差為S.E.=0.488，因此Wald值為11.3898，后面的df為自由度，即df=1；Sig.為P值，Sig.=0.001。注意Sig.值越低越好，一樣要求小于0.05。Exp(E)是B還原之后數(shù)值為5.200；方程中的變量BS.E,WalsdfSig.Exp(B)步驟0常量1.6490.48811.39810.0015.2005、不在初始方程中的變量：得到的得分數(shù)值滿足要求。不在方程中的變量得分dfSig.步驟0變量VAR0001214.59910.000總統(tǒng)計量14.59910.000塊1:方法=輸入6、模型系數(shù)的混合檢驗：模型系數(shù)的綜合檢驗卡方dfSig.步驟1步驟27.39210.000塊27.39210.000模型27.39210.0007,、模型摘要：模型摘要中給出最大似然平方的對數(shù)、Cox-Snell擬合優(yōu)度以及Nagelkerke擬合優(yōu)度值。最大似然平方的對數(shù)值（-2loglikelihood=9.173）用于檢驗模型的整體性擬合成效，該值在理論上服從卡方分布，上面給出的卡方臨界值5.991，因此，最大似然對數(shù)值檢驗通過。ModelSumm模型匯總步驟-2對數(shù)似然值Cox&SnellR方NagelkerkeR方19.173a0.6340.903(擬合度為0.903)8、Hosmer和Lemeshow檢驗：分類表a已觀測已推測VAR000060.001.00百分比校正步驟1VAR000060.0050100.01.0012594.2總計百分比96.8a.切割值為.500（總的推測正確率為96.8%，全部31組數(shù)據(jù)30個推測準確，1個推測失敗，模擬成效良好）10、對應于Hosmer-Lemeshow檢驗的列聯(lián)表：方程中的變量BS.E,WalsdfSig.Exp(B)步驟1aVAR000120．38913.1390.00110.9780.974常量230.37516.2050.00010.9941E+015a.在步驟1中輸入的變量:VAR00012.(自變量系數(shù)為230.37常數(shù)為0.389.)即b0=230.37,b1=0.389；則用Logistic回來模型求出的缺水概率函數(shù)為（4）（三）利用模糊概率法評判水資源短缺風險的綜合評判將水資源短缺風險定義為模糊事件發(fā)生的概率，及模糊概率為（5）式中：為n維歐氏空間，為模糊事件的隸屬函數(shù)；P為概率測定。如果,則（6）其中是隨機變量y的概率密度函數(shù)。水資源短缺風險的定義可表示為（7）從式（5）—（7）可知：上述風險定義將水資源短缺風險存在的模糊性和隨機性聯(lián)系在一起，其中，隨機不確定性體現(xiàn)了水資源短缺風險發(fā)生的概率，而模糊不確定性則體現(xiàn)了水資源短缺風險的阻礙程度。按照式（2）、（4）、（7）建立的水資源短缺風險評判模型，得到北京市1979—2009年的水資源短缺風險的運算結果如圖2所示。圖2北京市1979-2009年的水資源短缺風險由圖能夠看出，1982、1984、1985、1987、1991、1994、1996、2008年的風險值均專門小，接近于0.而1980、1989、1999年的風險值較大，均大于0.8。而2008-2009年的風險有升高的趨勢。以上分析講明模型的運算與實際情形是吻合的，能夠付諸實踐。2.2水資源短缺風險等級劃分我們將風險劃為五個等級，分別為低風險、較低風險、中風險、較高風險、高風險五個等級，利用QuickCluster對1979-2009年北京市水資源短缺風險進行聚類，則可得出五個類中心，即為風險等級的類中心。我們利用SPSS中的聚類功能算出類中心，數(shù)據(jù)如下：初始聚類中心聚類12345VAR000080.200.660.950.000.43迭代歷史記錄a迭代聚類中心內(nèi)的更換1234510.0260.0320.0550.0210.01120.0310.0520.0320.0070.00030.0000.0000.0000.0000.000a.由于聚類中心內(nèi)沒有改動或改動較小而達到收斂。任何中心的最大絕對坐標更換為.000。當前迭代為3。初始中心間的最小距離為.203。最終聚類中心聚類12345VAR000080.260.640.860.030.42(聚出的5個類中心，如上面所示。)每個聚類中的案例數(shù)聚類1（類中心0.26）較低風險4.0002（類中心0.64）中風險4.0003（類中心0.86）高風險6.0004（類中心0.03）低風險12.0005（類中心0.42）較低風險5.000有效31.000水資源短缺風險的分類水資源短缺風險類別類中心風險特性低風險0.03能夠忽略的風險較低風險0.26能夠同意的風險中風險0.42邊緣風險較高風險0.64比較嚴峻的風險高風險0.86無法承擔的風險2.3對要緊風險因子的調(diào)控（一）節(jié)約用水2.3.1調(diào)整產(chǎn)業(yè)結構加大節(jié)水力度中國正全面建設節(jié)水型社會，到2010年，電力工業(yè)和一樣工業(yè)的用水重復利用率分別達到93%和85%以上。農(nóng)業(yè)要求全面實現(xiàn)國家有關部門正在實施的大型灌區(qū)以節(jié)水為中心的緩建、擴建和配套工程規(guī)劃，到2010年北京兩市差不多實現(xiàn)節(jié)水灌溉。目前北京生活用水存在著用水白費現(xiàn)象。都市自來水管網(wǎng)建設不健全，自來水計量制度落后。今后節(jié)水的重點是全面建設水計量制度，實行按水表收費，，用經(jīng)濟手段調(diào)劑和治理。主動推廣節(jié)水器具普及率，加快都市自來水管網(wǎng)建設。加大用水治理，提升水價，采取兩部制水價和累進加價制度。要求2010年城鎮(zhèn)自來水管網(wǎng)漏失率操縱在13%以下，北京節(jié)水器具普及率2010年應達到80%。2.3.2提升水價促進節(jié)水水價的調(diào)整在一定程度上能夠促進節(jié)水。對水資源的需求而言，一方面受用水水平的阻礙，另一方面收水價因素的阻礙，同時受居民收入水平的阻礙，即消費者的支付意愿是阻礙水需求的一個重要緣故。收入水平越高，需求彈性越小；用水水平越低，需求彈性越??；價格越低，需求彈性越小。關于水價與水資源需求之間的需求函數(shù)，在我國已有人對不同地區(qū)分別從居民家庭生活需水、工業(yè)需水和農(nóng)業(yè)需水等方面建立了各自的需求函數(shù)模型。一樣情形下采納對數(shù)線形方程式描述水價與水需求量的關系InQ=αInP+β式中Q代表單位取水量指標（定額）；P代表水價；α、β代表常數(shù)，表示的確實是需水價格彈性系數(shù)，是一個無量綱的值。由于北京地區(qū)只是近幾年開始提升水價，調(diào)查資料專門少，目前尚難以對蓄水量的阻礙進行統(tǒng)計分析。按照參考文獻得出以下居民、工業(yè)、農(nóng)業(yè)的用水價格彈性。通過設定一定的水價升幅情形能夠得到各自的生活用水、農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水需求的降低幅度，將此幅度代入供需平穩(wěn)模型能夠得到水價調(diào)整后的水資源系統(tǒng)風險情形，如表。表北京地區(qū)不同水價情形下的節(jié)水潛力情形1情形2情形3情形4水價升幅（%）5101520生活需水降幅（%）1.22.43.64.8工業(yè)需水降幅（%）0.551.11.652.2農(nóng)業(yè)需水降幅（%）1.863.725.587.44由表格可看出對水價進行調(diào)控，進而能夠操縱生活用水量、工業(yè)用水量以及農(nóng)業(yè)用水量，減少總的用水量，從而在水資源固定的情形下，水資源短缺風險會相應的減小。2.3.3節(jié)水經(jīng)濟學隨著節(jié)水的深入，節(jié)水的難度會越來越大，單方節(jié)水投資呈快速增長態(tài)勢，關于節(jié)水投資與萬元產(chǎn)值工業(yè)用水量的關系采納乘冪曲線進行擬合有關性較好=式中a,b分別為兩個常數(shù)，為第j用戶在水價為p時單方水節(jié)水投資，為第j用戶在水價為p時需要的定額。和水價的關系如上分析為InQ=αInP+β節(jié)水投資和節(jié)水效益均為水價的函數(shù)，將兩者結合起來皆能夠分析節(jié)水的經(jīng)濟行為，那個地點能夠引進邊際效用與邊際費用的經(jīng)濟學概念。當節(jié)水的邊際效益大于節(jié)水的邊際費用，這時節(jié)水能夠獲得凈效益，則節(jié)水能夠成為區(qū)域水資源短缺風險實施方面的重點；當節(jié)水的邊際效益小于節(jié)水的邊際費用，則投入的資本沒有取得相應的效益，這時應考慮其他水資源風險治理措施，而不應該一味的進行水資源的節(jié)約。（二）供水治理2.3.4提升污水處理率和污水回收率提升污水處理率與污水回收率也是水資源短缺風險治理措施之一。過去有許多的工業(yè)廢水、生活廢水排放到河流中，如此不但白費了水資源，而且還污染了水資源，導致潔凈的水源也無法使用。提升污水的處理率能夠大大的加大對廢水的處理量，使得處理后的污水可用于雜用水、灌溉水和低要求的工業(yè)用水。如此才會提升對水資源的循環(huán)利用率，解決缺水的咨詢題。2.3.5跨流域調(diào)水要完全的解決北京地區(qū)的水資源短缺咨詢題最全然的措施確實是世紀工程---南水北調(diào)工程。當水資源短缺發(fā)生時，則講明水資源的“供”小于“需”，如此只有增加供水量才會從全然上解決咨詢題。南水北調(diào)對北京地區(qū)進行供水的是東線工程和中線工程，至2010年將完成中線一期工程和東線一期二期工程，查閱文獻有南水北調(diào)工程關于北京地區(qū)的供水量，見表表南水北調(diào)東線和中線工程調(diào)水量配置表水平年規(guī)劃配置水量/（P=95%）規(guī)劃配置水量/(P=50%)東線中線合計東線中線合計北京2010年101010.510.52030年1515咨詢題三分析：推測咨詢題通常有幾種算法，例如時刻序列推測法、線性回來推測法等，然而這些方法推測出的值存在著較大的誤差。因此我們決定運用灰色推測法。所謂的灰色推測法，是指由于歷史數(shù)據(jù)的不全面和不充分，或某些變量尚不清晰和不確定，是推測出于一種半明半暗的狀態(tài)。隨著事件的進展，數(shù)據(jù)的逐步積存，一些確定的因素逐步積存，一些不確定的因素逐步明確，其推測將逐步由暗變明?；疑茰y法是通過建立灰色推測模型來進行推測的，該模型簡稱為GM模型。咨詢題三的模型建立與求解：3.1設有原始時刻數(shù)列，其中代表第i年的風險值。對其作一次累加生成運算，即令，k=1,2，……，n（3.1）從而可得新的生成數(shù)列，新生成的數(shù)列一樣近似的服從指數(shù)規(guī)律，因此它滿足如下灰色推測的微分方程GM(1,1)，其白化形式為：（3.2）其中a，b為辨識參數(shù)。為了估量參數(shù)a，b能夠?qū)⑹剑?.2）進行離散化處理得，k=1,2，……，n-1（3.3）其中為生成數(shù)列在第k+1時刻的累減生成，即（3.4）在灰色推測中，式（3.3）中的為在第k+1時刻的背景值，一樣取其均值生成，即（3.5）將式（3.4）（3.5）代入（3.3）中有（3.6）令B=，，則（3.6）可簡化為如下線性模型（3.7）求得B=由最小二乘法得（3.8）式（3.8）估量出來的參數(shù)a=-0.8774，b=0.0261代入（3.2）的白化形式令，則有，由分離變量法得，其中c為常數(shù)。考慮到初值，因此，從而有（3.9）式（3.9）確實是GM（1,1）模型的時刻響應函數(shù)形式，將它離散化得（3.10）對序列再作累減生成可進行推測，即（3.11）式（3.11）便是GM(1,1)模型的推測的具體運算式。最后經(jīng)運算，模型檢驗成功。按照結果，繪制出如下圖形3，藍色線為推測線圖3以后兩年推測曲線以后兩年風險值分別為0.402，0.410。按照第二咨詢中的水資源短缺風險的等級劃分可知以后兩年水資源短缺風險的等級為中等風險，已成為邊緣風險，如此就要求我們事先做好對水資源短缺的預防。3.2對以后水資源短缺風險的措施①提升污水的處理率，增強對處理污水的再利用，可從全然上解決水資源短缺咨詢題。②增加北京的綠化程度，增加都市的植被覆蓋率，能夠有效地貯藏吸取水分，減少水資源的蒸發(fā)流失。集中治污，提升治理水平，實現(xiàn)污染物資源化充分利用市場機制加大治污投入。水污染防治在充分認識和利用自然規(guī)律的同時，還必須有效把握和運用市場規(guī)律。咨詢題四：對北京水資源短缺的建議由于都市化的快速進展和都市規(guī)模的持續(xù)擴大，都市人口增加，工業(yè)迅速進展，都市需水量急劇增加，都市缺水正成為世界性的咨詢題。而北京也正面臨著如此嚴肅的咨詢題。由于北京地域狹小，集雨面積小，人口密度大，生產(chǎn)活動集中，取水也集中，因此容易顯現(xiàn)資源性缺水；同時，排污集中，對水資源破壞力大，又容易顯現(xiàn)水質(zhì)型缺水。北京市同時存在著這兩種缺水類型，成為水量、水質(zhì)雙重壓力的缺水地區(qū)。隨著都市規(guī)模的持續(xù)擴大和都市化進程的持續(xù)加快，都市缺水日益嚴峻，加大了地下水的開采，導致規(guī)劃地區(qū)地下水超采，造成生態(tài)不可補償?shù)娜笔АＴ谒Y源短缺的情形下，都市的經(jīng)濟進展活動、居民的生活等等方面都會受到限制。據(jù)此，我有以下幾點建議：一，加大宣傳教育，提升公眾覺悟和參與意識。加大對有關水資源信息和義務準則的傳播和交流，廣煩的開展對用水戶的教育，加大宣傳節(jié)水意義和措施，宣傳水法和其他有關法律、政策。提升公眾對水資源的認識，應該讓公民意識到：水資源是有限的，只有在其可承載的范疇內(nèi)利用，才能保證水資源的利用是可連續(xù)的；如果任意引用和污染，必定導致水資源的短缺。公眾的廣泛參與是實施水資源可連續(xù)利用戰(zhàn)略的群眾基礎。只有大伙兒都參與進來，才會取得明顯的成效。二，制定和執(zhí)行水資源治理政策。為了治理好水資源，必須制定一套合理的治理政策。例如，水費和水資源費的征收政策、水污染愛護與防治政策等。通過需求治理、價格機制和調(diào)控措施，實行對水資源合理分配的政策。因此，都市水資源治理工作具有制定水資源治理政策的義務和執(zhí)行治理政策的職責。三，盡量減少都市硬化地面，增加下墊面的透水性。在急于追求建設現(xiàn)代化都市的過程中,北京鋪設了大量不透水的硬化地面,雨水無法下滲,使水資源自然循環(huán)缺失了重要的一環(huán),從而引發(fā)了都市環(huán)境連鎖負效應。一方面,大量的不透水表面阻斷了雨水下滲,使得因過度抽取地下水而極度缺水的土地得不到水源的補充;另一方面,降水滲透缺失率降低,降水徑流量增大,降雨的表面流出在短時刻內(nèi)聚攏,極易引發(fā)都市洪災。2004年7月北京暴雨積水成災確實是一個現(xiàn)實的例子,“渴”壞了的北京,多喂點水又“嗆”壞了,這種脆弱的“軀體”折射出了現(xiàn)代都市建設中存在的咨詢題,不得不令人反思。北京市可采取在修建街道兩旁路面時，以透水性能大的地磚代替水泥路面的方法，增加下滲量，減小路面徑流系數(shù)。另一種措施是在房屋周圍修建綠地草坪（平或低于地面），將屋頂徑流通過管道集中排入綠化地，轉(zhuǎn)變?yōu)榈叵聫搅?，從而減少地面徑流。四，防治水污染，愛護水環(huán)境。第一要減少污水排放量，實施達標排放。同時，要提升都市污水處理能力，處理后的污水可用于雜用水、灌溉水和低要求的工業(yè)用水。宗旨，盡可能的防止各種污染物進入水體，以免造成水污染，不能走“先污染，再治理”的老路，樹立用水環(huán)境意識，最大程度的愛護都市水資源和水環(huán)境，緩解水資源的供需矛盾，使都市建設走上可連續(xù)進展的道路。五，對強耗水的操縱，對弱耗水的規(guī)劃。水通過使用之后大量的缺失掉被稱為強耗水。強耗水的情形下例如農(nóng)業(yè)灌溉，通過大氣的蒸發(fā)作用，水灌溉到農(nóng)田以后全部蒸發(fā)掉，只有1﹪的水量進行光合作用形成產(chǎn)品，水量大部分被消耗掉，不能回收。我們要調(diào)整農(nóng)業(yè)用水，而不應該讓農(nóng)業(yè)用水白費，要抓好水源、輸水渠道、以及田間的節(jié)水。弱耗水，例如生活與工業(yè)用水，我們每天大量的生活用水，如洗澡水、洗菜水、工業(yè)污水等，這些水的90﹪以上的水都要排出去，這就要我們做到對水資源的循環(huán)利用，節(jié)約用水。連續(xù)開展污水資源化、雨洪利用的研究和應用。把都市污水排放規(guī)劃治理、污水處理廠建設、再生污水利用三個環(huán)節(jié)綜合起來，全面規(guī)劃考慮，實現(xiàn)污水資源化。六，南水北調(diào)水源進京后，應該堅持水資源可連續(xù)利用，支持都市可連續(xù)進展?！澳纤闭{(diào)”中線工程，是解決北京乃至海河流域缺水咨詢題的戰(zhàn)略設施，為了用好南水北調(diào)水源，仍有許多課題需要研究。南水北調(diào)中線工程的實施后，應建立外來水源、本地水源相互和諧的供水網(wǎng)絡，實現(xiàn)本地地表水源與外來水源的聯(lián)合調(diào)蓄、地下水與地表水的聯(lián)合調(diào)蓄，提升北京都市供水安全保證程度，支持都市可連續(xù)進展。充分發(fā)揮南水北調(diào)外來水源的供水功能，調(diào)整地下水開采布局，減少地下水開采，全面復原地下水超采區(qū)的生態(tài)環(huán)境，養(yǎng)蓄地下水，使地下水資源可連續(xù)利用。在永定河、潮白河沖洪積扇的中上部地區(qū)，利用洪水、水庫棄水和地表水進行人工回灌，復原地下水環(huán)境。七，加大地下水環(huán)境愛護，建立完善的地下水動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)在水資源短缺的今天，地下水作為北京的要緊供水水源，其水質(zhì)的好壞直截了當阻礙到都市的進展，因此，為從區(qū)域上愛護地下水，防止水質(zhì)惡化，應從源頭上即地下水補給區(qū)進行愛護。建立一套完善的地下水監(jiān)測體系，逐步做到自動化監(jiān)測和地下水水質(zhì)、水位的統(tǒng)一監(jiān)測，資料要及時、準確反映環(huán)境的現(xiàn)狀。動態(tài)監(jiān)測工作在滿足向社會公布公益性信息的同時，還要考慮能夠反映地下水的動態(tài)變化特點，為今后深入研究地下水環(huán)境系統(tǒng)的變化、演變規(guī)律提供基礎資料和數(shù)據(jù)。這是我們對水資源短缺的一些方法與建議，期望有關的政府部門與組織能夠認真考慮我們的建議，對北京是以后的水資源咨詢題做出些微薄的奉獻。五﹑模型的評判優(yōu)點：模型簡單運算方便，與軟件相結合，操作簡單易懂，推測數(shù)據(jù)準確，且具有可信度，差不多符合事實規(guī)律缺點：1.背景資料的選擇方法有待進一步優(yōu)化和改進。2.數(shù)據(jù)處理個別顯現(xiàn)誤差，數(shù)據(jù)需更精確精確。3．本題中應用模糊概率對水資源短缺風險進行綜合評判，建立模型中我們緊對缺水風險進行的總體評判，未能完成個因素對水資源短缺中所體現(xiàn)的利害關系。參考文獻：王紅瑞、鈔票龍霞、許新宜、王巖，水利學報，2009年7月左其亭，都市水資源承載能