水资源短缺风险综合评价模型精品PPT课件
水资源短缺风险综合评价
水资源短缺风险综合评价摘要本文致力于解决北京市水资源短缺风险问题，对未来两年北京市水资源短缺风险进行预测，找到合理对策。
在问题一中，首先对影响北京水资源短缺的风险因子进行了分析，得到了一部分可能的风险因子，然后利用了判别分析法中的Mahalanobis距离法对主要的敏感因子进行的筛选，取得了良好的结果，符合客观事实。
对于问题二、三，针对水资源短缺风险评价中各指标的模糊性和不确定性，建立短缺风险模糊综合评价模型。
通过对风险率、脆弱性、课恢复性、事故周期、风险度这五个评价指标建立综合评价体系并作出等级划分。
针对风险因子进行调控降低了北京水资源短缺的风险并对未来北京市的水资源情况进行预测，对实际生活、生产具有指导意义。
在问题四中，本文结合前三问的结果，为建议北京市水行政主管部门提出了解决水资源短缺的措施，降低了北京市发生水资源短缺的风险，指导北京未来的规划和建设。
关键词：水资源短缺风险因子 Mahalanobis距离法模糊综合评价模型层次分析法AHP一、问题重述水是人类赖以生存的资源，可今年来由于经济发展和人口增长，北京已成为世界上水资源缺乏最严重的大都市之一。
其人均水资源占有量不足300m3，为全国人均的1/8，世界人均的1/30，属重度缺水地区。
水资源短缺已成为制约北京市经济发展和城市化进程的主要原因。
为此，政府采取了一系列措施，如南水北调工程建设，建立污水处理厂，产业结构调整等。
但是全球气候变化和经济社会不断发展，水资源短缺的风险依然存在。
作为首都的北京，它的安全有着重要的意义，解决北京市水资源短缺的问题已经迫在眉睫。
本文通过分析历年来北京的水资源状况，利用数学手段，建立数学模型，判定出影响水资源短缺的主要风险因子和对水资源系统进行综合评价，作出风险等级划分，调控风险因子，使得北京市水资源短缺的风险降低，并对未来两年水资源短缺进行预测，提出合理的应对措施，指导北京的生产和生活。
《北京2009统计年鉴》及市政统计资料提供了北京市水资源的有关信息。
北京水资源短缺风险综合评价
北京水资源短缺风险综合评价北京水资源短缺风险综合评判参赛队员：甘霖（20093133，数学科学学院）李爽（20093123，数学科学学院）崔骁鹏（20091292，运算机科学学院）参赛时刻：2011年4月30 - 5月13日承诺书我们认真阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。
我们明白，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 假如引用别人的成果或其他公布的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。
我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公平、公平性。
如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。
我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D 中选择一项填写）：B所属学校（请填写完整的全名）：黑龙江大学参赛队员：1.甘霖2、李爽3、崔骁鹏日期：2011 年5月12日名目1.摘要 -----------------------------------------42.关键词 ---------------------------------------43.问题重述 ---------------------------------------54.模型的条件和假设 ------------------------------55.符号说明 --------------------------------------56.问题的分析及模型的建立 ------------------------66.1问题一的分析与求解 -----------------------66.2问题二的分析与求解 -----------------------106.3问题三的分析与求解 -----------------------186.4问题死的求解 -----------------------------217.模型的评判 ------------------------------------238.参考文献 --------------------------------------239.附录 ------------------------------------------23北京水资源短缺风险综合评判甘霖﹑李爽﹑崔骁鹏【摘要】本文针对水资源短缺风险问题求出要紧风险因子，并建立了水资源短缺风险评判模型，以北京为实例，做出了北京1979年到2009年的水资源短缺风险的综合风险评判，划分出了风险等级，以评判水资源短缺风险的程度。
水资源短缺风险综合评价 (2)
水资源短缺风险综合评价引言随着全球人口的不断增长和经济的快速发展，水资源短缺问题日益严重。
水资源是人类生存和发展的基础，对于许多行业和地区来说都至关重要。
因此，评估水资源短缺的风险是非常重要的。
本文将介绍水资源短缺风险的综合评价方法，以帮助相关部门和组织更好地了解水资源短缺的风险，并采取相应的应对措施。
评价指标评价水资源短缺风险需要考虑多个指标，包括：1.水资源供求状况：评估水资源可利用量和需求量之间的平衡情况。
这可以通过收集和分析水资源的实际利用情况、供水量和人口增长情况来确定。
2.水资源质量：考虑到水资源的可利用性，需要评估水资源的质量，包括水源的化学成分、微生物污染程度等因素。
3.水资源管理政策：评估水资源管理政策的有效性和完善程度，包括水资源的分配和利用政策、水资源的保护和治理政策等。
4.环境敏感性：考虑到水资源的可持续利用和环境保护的需要，评估社会经济发展对水资源的影响程度。
综合考虑以上指标，可以更全面地评估水资源短缺的风险程度。
评估方法水资源短缺风险的综合评估方法可以采用以下步骤：1.数据收集：收集相关水资源数据，包括水资源供求状况、水资源质量、水资源管理政策等。
可以通过调查问卷、现场观察、统计数据等方式获取数据。
2.数据分析：对收集到的数据进行分析，计算水资源供需缺口、水资源利用率、水资源质量指标等。
3.指标权重确定：根据实际情况和需求，确定各个评估指标的权重。
不同指标对水资源短缺风险的影响程度可能不同，因此需要进行权重设置。
4.综合评估：根据所确定的指标权重，对各个指标进行综合评估，得出水资源短缺风险的综合评价结果。
应对措施综合评估水资源短缺风险后，需要针对评估结果采取相应的应对措施。
具体的应对措施可能包括：1.加强水资源保护：通过加强水源地的保护、减少水污染、提高水资源利用效率等方式来保护水资源。
2.改善供水设施：通过改善供水设施和提高供水网络覆盖率来缓解水资源短缺问题。
3.完善水资源管理政策：提出和实施更加完善的水资源管理政策，包括水资源的分配和利用、水资源的保护和治理等方面。
水资源短缺风险的模糊综合评价
NF
∀ = E ( S) = PiSi
( 3)
t= 1
式中: NF 为系统失事的总次数。
例如, 在供水系统的风险分析中, 可以用缺水量来描述系统缺水失事的损失程度。类似洪水分析,
假定 P1 = P2 = ∃= PNF = 1 NF, 即不同缺水量的缺水事件是同频率的, 这样上式可写为
∀ =
1 NF
NF t=1
!v2 ( &) =
ai1 &
,
1,
ai3 ai3 -
& ai2
,
0,
水资源短缺的原因及对策 高中地理必修课件ppt 人教版
难点突破
1.什么是水循环，水循环有哪些类型？
2.每种循环类型包含哪些环节？ 3.循环水量最大的水循环类型是哪一种循环？ 4.与人类关系最密切的水循环类型是哪一种循 环？
5.三种循环类型共有的环节有哪些？ 6.人类影响最深刻的环节是什么？
活动与探究 知识讲解
（温馨提示：规范操作、注意安全）
难点突破
活动与探究 知识讲解
小结 【课堂小结】
不要让我们的眼泪成为最后一滴水！
（温馨提示：规范操作、注意安全）
难点突破
1.什么是水循环，水循环有哪些类型？
2.每种循环类与人类关系最密切的水循环类型？海陆间循环
5.三种循环类型共有的环节有哪些？蒸发、降水
6.人类影响最深刻的环节是什么？ 地表径流
小结 【课堂小结】
通过本节课的学习，我们了解了水圈及水圈的 组成，理解了自然界水循环的类型、主要环节，能 够绘制水循环示意图，并用简练的语言表述水循环 的过程，结合独立思考、小组合作探究，提高了同 学们综合分析问题、解决实际问题的能力（水资源 短缺的原因与解决措施），我们知道了目前人类利 用的淡水资源数量是有限的，使我们增强了水资源 的忧患意识，树立科学的资源观，养成节约用水的 好习惯。
高一年级 -地理必修一 -第三章第一节
课题：水资源短缺的原因及对策 难点名称：水资源短缺的原因和解决措施。
1
目录
CONTENTS
导入
知识讲解
课堂练习
小结
2
导入
【水质实验检测】下面有请我们班的化学老师做 水质检测的实验，请一位学生现场去接学校的纯 净水，并现场打开怡宝水。
3
导入
4
导入
同学们，我们喝的水从哪里来?
水资源短缺风险综合评价模型
年份 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
×
风险（R）=风险发生概（P）
×
损失度（C）
其中损失度C是指当水资源短缺以一定程度发生时，对受 威胁对象所造成的损失程度。
风险发生概率的量化
由问题一得到的主要风险因子反映了水资源短缺发生的 可能性，即风险发生的概率P，采用权重模型(各因子乘以权 重后相加)得到P的定量评估值：
P = w1 x1 + w2 x2 + w3 x3 + w4 x4 + w5 x5
1.问题的重述
由于气候变化和经济社会不断发展，水资源短 缺风险始终存在。本题以北京市为例，给出水资源 短缺风险的定义：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。附表中给出了1979年至2000 年北京市水资源短缺的状况，要求利用《北京 2009统计年鉴》和市政统计资料及可获得的其他 资料，解决如下问题： 1.评价判定北京市水资源短缺风险的主要风险因子 是什么？
年份 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
风险发生概率值P
0.424619 0.584017 0.374631 0.645965 0.414541 0.781777 0.654099 0.633751 0.568789 0.500923 0.427311 0.396989 0.41308 0.344142 0.227994 0.361434
2.建立一个数学模型对北京市水资源短缺风险进行 综合评价， 作出风险等级划分并陈述理由。对 主要风险因子,如何进行调控，使得风险降低？ 3.对北京市未来两年水资源的短缺风险进行预测， 并提出应对措施。 4.以北京市水行政主管部门为报告对象，写一份建 议报告。 5. 提示信息：影响水资源的因素很多,例如：气候条 件、水利工程设施、工业污染、农业用水、管 理制度，人口规模等。
水资源短缺PPT演示课件
解决缺水问题的途径主要有：节约用水、加强水资源保护防止污染、开辟新水源， 其中废水资源化与回用是开辟新水源的有效途径之一。
一是节约用水。我们要坚持全国规划、统筹兼治、综合治理的原则，实行兴利除 害结合，开源节流并重，防洪抗旱并举，加强水资源的规划与管理，搞好江河全流域 水资源的合理配置，协调生活、生产和生态用水。改革水的管理体制，建立合理的水 价机制，调动全社会节水和防治污染的积极性，建立节水型社会。把节约用水纳入城 市发展规划，纳入产品结构调整计划和技术及企业改造计划，使在城市和工业部门中 逐步做到计划用水、合理用水和科学用水，把节约用水作为国家的基本国策之一。
解决水资源问题解决水资源问题11海水淡化不是解决办法而是取水方法根本解决水资海水淡化不是解决办法而是取水方法根本解决水资源问题本质上还要加强环境保护环境恢复工作让政源问题本质上还要加强环境保护环境恢复工作让政府真正的去做绿化去重视环境而不是搞城市为主的形府真正的去做绿化去重视环境而不是搞城市为主的形象工程政绩工程
水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大 类。
污染物主要有：：（1）未经处理而排放的工业废水；（2）未经处理而排放的生活污 水；（3）大量使用化肥、农药、除草剂的农田污水；（4）堆放在河边的工业废弃物 和生活垃圾；（5）水土流失；（6）矿山污水。
15
我国水资源污染影响
26
工业节水：
1、工业用水重复使用、循环使 用，提高水的利用率。 2、降低生产耗水，节约用水。 3、污水处理，达标排放。
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生活节水
从我做起，爱护每滴水
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等等这些，都是一种有效地方法
此外：建设节水型社会是解决我国水资源短缺问题的根本 出路。我国的水资源短缺的特点、水资源开发利用状况、 经济社会发展和环境的需要，决定了我国必须走节水型社 会之路。 解决水资源问题 1、海水淡化不是解决办法而是取水方法，根本解决水资 源问题，本质上还要加强环境保护，环境恢复工作，让政 府真正的去做绿化、去重视环境，而不是搞城市为主的形 象工程、政绩工程。 2、加强节约意识，通过价格、限量等方式节水。抓住用 水的“大客户”，把节水工作真的落到实处，不要搞的像 管理煤窑那样，天天叫、天天爆。 3、加强污水处理力度。 4、充分利用降雨、河流的水源，这个从技术、成本上要 比淡化海水划算。
水资源短缺风险综合评价_(修复的)
水资源短缺风险综合评价摘要：本文通过建立模型来判定北京市水资源短缺风险的主要因子对北京市水资源短缺风险进行综合评价，进而提出调控办法。
对于问题一，影响水资源短缺的因子很多，主要有四方面：第一，农业用水；第二，工业用水；第三，人口规模；第四，气候条件和水利工程设施。
以上四方面分别对应附表中农业用水量，工业用水量，第三产业及生活等其他用水量和水资源总量。
对于主要因子，本文采用关联分析对关联度进行计算量化处理。
首先对数据进行了预处理，以缺水量（总用水量-水资源总量）作为参考数列，把农业用水量，工业用水量，第三产业及生活等其他用水量和水资源总量作为参考数列，然后对个数列进行初始化处理，利用matlab分别计算出以上四方面对缺水量（总用水量-水资源总量）的相关性。
得出总体相关性大小排序如下：0.6477 > 0.6327 > 0.5971 > 0.5844即：水资源总量>第三产业和生活等其他用水量>农业用水量>工业用水量为检验该模型的合理性，本文采用matlab作出以上四个量以及缺水量（总用水量-水资源总量）对时间的关系图，从图中可以直观显示农业和缺水量的相关性较大，和该模型结果吻合，模型具有较好的准确性。
对于问题二，本文建立了合适的模型对北京市水资源短缺风险进行综合评价，作出风险等级划分。
本文将改革开放以来的三十年分成六个阶段，每个阶段分为五个点。
采用熵值确定农业用水量，工业用水量，第三产业及生活等其他用水量三方面对水资源短缺影响的权重，得出水资源短缺的综合测评指数Q，再利用六个阶段的Q值和实际数据对比的结果，定义出反映水资源短缺程度的程度系数e。
由于水资源总量相对于其他三方面因子的特殊性，本文决定分两个阶段（分别是1979~2000和2001~2008）拟合出（水资源总量/总用水量）的比值相对于时间的一次函数，根据函数走势对e进行修正，再对程度系数进行区间划分，作为风险等级的指标。
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第二步：比较序列的确定 我们选取定性分析筛选得到的13个因子的序列即为比较
序列 X i X it,t 1 ,2n ,i 1 ,2m n31,m13
第二步：比较序列的确定 我们选取定性分析筛选得到的13个因子的序列即为比较序列
X i X it,t 1 ,2n ,i 1 ,2m n31,m13
针对问题三：由于风险因子本身具有不确定性，而灰色预 测通过原始数据的处理，能对系统行为特征值大小的发展 变化进行科学的预测。故采用灰色预测模型来预测未来两 年水资源短缺的风险，并制定应对风险的策略。
对减小风险的调整措施，应该从五个主要风险因子的几个 方面去考虑，还要多考虑到调整措施的现实可行性，不可 脱离实际。而对于防范风险的建议，要对突发情况的应对 能力方面多加考虑。
水资源短缺风险等 水资源短缺 说明
级
风险评估值
I级
0<P<0.069 低风险
II 级
0.069<P<0. 较低风险
165
III级 IV 级
0.165<P<0. 中风险 237
0.237<P<0. 较高风险 340
V级
0.340<P<1 高风险
针对问题三：采用灰色预测对北京市未来两年水 资源的短缺风险进行预测，并提出规避风险的应 对措施。
最后，对模型优缺点和模型的实际应用方面进行 分析，针对主要风险因子提出了一些调整政策， 并。
1.问题的重述
由于气候变化和经济社会不断发展，水资源短
缺风险始终存在。本题以北京市为例，给出水资源 短缺风险的定义：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。附表中给出了1979年至2000 年北京市水资源短缺的状况，要求利用《北京 2009统计年鉴》和市政统计资料及可获得的其他 资料，解决如下问题： 1.评价判定北京市水资源短缺风险的主要风险因子 是什么？
第三步：对参考序列和比较序列进行无量纲化处理，处理
方法如下： 对于正向指标：
Xitm axX iX ti tm inm iX niX tit
对于逆向指标： Xitm ax m aX xiX titm inX iX tit
第四步：对作一次累减
Y iTX it 1 X it Y 0T X 0 t 1 X 0 t
针对问题四：建议报告的键是站在水行政主管部门的角度 考虑，提出切实可行的建议。
3.模型的建立、求解
3.1问题一：
3.1.1风险主要因子定性筛选
分析获得的风险指标体系如下：
自然因素
风险指标体系
社会因素
水 资 源 总 量
降城 水市 量绿
化
覆
盖
率
总 工 农 他第 用 业 业 用三 水 用 用 水产 量水 水 业
水资源短缺风险综合评价模型
潘琦、姚丹、杨璟玲
摘要
本文以北京市为例建立了水资源短缺风险的综合评价
模型。 针对问题一：先定性分析出可能引起水资源短缺的各方 面因素，应用灰色关联度法筛选出 5个主要风险因子：污 水处理能力、水资源总量、总用水量、降水量、农业用 水。 针对问题二：首先用改进的灰色关联度法确定 5个主要风 险因子的权重，采用权重模型(各因子乘以权重后相加)得 到水资源短缺风险发生概率的评估值；以国民生产总值 和人口密度计算出风险损失的评估值，最后二者求积得 到准确的水资源短缺风险的综合评估值。 对于风险评估值的等级划分应用聚类分析方法，确定五 个级别的划分点，得到具体分级标准如下：
针对问题二：相关研究表明，对水资源短缺风险的综合评 估，并非仅是利用主要风险因子刻画出的风险发生可能 性——风险发生概率，更为全面的风险评估值应是风险发 生概率与损失度的综合。
沿着这个思路，我们建立了风险综合评价及等级划分模型， 通过对风险评估值的聚类分析对风险进行等级划分，制定 了划分标准，并可以得到北京在1979年到2009年的30年 间每年的水资源短缺风险等级。
i 1
n 1
T1,2 n1
注：当 Yi T与Y0T符号相同时取正号，当Yi T与Y0T符号相反时
取负号，当为零时取正号。
2.建立一个数学模型对北京市水资源短缺风险进行 综合评价， 作出风险等级划分并陈述理由。对 主要风险因子,如何进行调控，使得风险降低？
3.对北京市未来两年水资源的短缺风险进行预测， 并提出应对措施。
4.以北京市水行政主管部门为报告对象，写一份建 议报告。
5. 提示信息：影响水资源的因素很多,例如：气候条 件、水利工程设施、工业污染、农业用水、管 理制度，人口规模等。
及 生 活 等 其
水污 污 常 单 水
厂水 生排 产放
水 处 理
住 人
位
利 投
GDP
能
量
能
口
资
力
力总耗额
量水
量
3.1.2风险主要因子定量筛选
采用改进的色关联分析首先计算各个子因素与目标之间的关
联度，再对其做归一化的处理，所得的值既为权重.
用改进的灰色关联度分析法对13个因子进行筛选，步骤 如下：
第一步： 参考序列的选择 水资源短缺风险：因为水资源短缺风险可以通过缺水量（即 用水总量水资源总量）来体现，缺水量越多，水资源短缺风 险越高：缺水量越少，水资源短缺风险越低。所以选定缺水 量作为参考序列
T1,2 n1 T1,2 n1
n 31
第五步：计算相对变化率： n
Ki
T
Yi
T
Xi
XiT
Xi i1 n n
,i 1,2 m
K0
T
Y0 T
X0
X 0 T
X 0 i1 n
m 13
第六步：计算之间的关联系数Z 0i T 与关联度 Z 0 i
Z0iT1KiT 1K0T
n 1
Z0i T
Z 0i
2.问题的分析
针对问题一：加大和降低水资源短缺风险的因素主要源于
以下两个方面，自然因素和社会经济因素，依照这两方面 可以定性得出较为全面的风险指标体系。
但定性分析确定指标具有主观随意性，因此需采用客观分 析方法进一步精确筛选，这里采用了一种常用的指标筛选 方法——灰色关联度分析。灰色关联度分析首先要确定风 险关于时间的参考序列，参考序列应是能准确反映风险发 生可能性的代表量，因此每年的缺水量成为最为简单直观 的选择。这样，两步筛选就完成了主要风险因子准确全面 的评价判定。