基于模糊概率的水资源短缺风险评价模型及其应用

本文基于模糊概率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。首先构造隶属函数以评价水资源系统的模糊性;其次利用Logistic回归模型模拟和预测水资源短缺风险发生的概率;而后建立了基于模糊概率的水资源短缺风险评价模型;最后利用判别分析识别出水资源短缺风险敏感因子。作为实例对北京市1979—2005年的水资源短缺风险研究表明,水资源总量、污水排放总量、农业用水量以及生活用水量是北京市水资源短缺的主要致险因子。再生水回用和南水北调工程可使北京地区2010和2020年各种情景下的水资源短缺均降至低风险水平。     

基于改进的综合评价模型的北京市水资源短缺风险评价

运用改进的模糊综合评价模型和灰关联分析模型对南水北调受水区——北京市的水资源短缺风险进行评价,运用组合权重方法确定评价指标的权重。结果表明:从2001—2014年,北京市水资源短缺风险总体呈下降趋势并趋于稳定,水资源短缺状况从较高风险降低为临界风险和较低风险,反映出近年来北京市政府对水资源的管理和调控已显现出成效;2012年以后,水资源短缺风险又呈升高趋势,应当对未来几年的水资源短缺风险进行密切关注并尽快采取措施,以降低北京市的水资源短缺风险,保障北京地区供用水安全。     

基于因子分析法和熵权法的肇庆市水资源短缺风险评价

以肇庆市为例,运用因子分析法,从降水量、水资源总量,水资源开发利用率、耗水量、废污水排放量、万元GDP用水量、工业用水量、万元工业增加值用水量、人均水资源量、GDP、农业用水量、总供水量、农田灌溉亩均用水量、产水模数等14个指标中筛选出影响该区水资源短缺风险的3个主因子,并通过熵权法对3个因子的得分赋权,计算出2008—2016年肇庆市水资源短缺风险的综合得分。结果表明,近年来,该区域水资源短缺风险总体相对较低,走向健康。     

基于熵权的水资源短缺风险模糊综合评价模型及应用

针对水资源短缺风险评价中各指标的模糊性和不确定性,将信息论中的熵值理论应用于水资源短缺风险评价中,建立了基于熵权的水资源短缺风险模糊综合评价模型。采用风险率、脆弱性、可恢复性、事故周期和风险度作为区域水资源短缺风险的评价指标,建立了综合评价指标体系。运用信息熵所反映数据本身的效用值来计算评价指标的权重系数,有效地解决了权重分配困难的问题,并使得权重的确定有了一定的理论依据。实际应用结果表明,此方法简便可行、科学可靠,结果相对客观可信。     

基于MEP和DEA的水资源短缺风险损失模型及其应用

本文基于最大熵原理(MEP)和数据包络分析(DEA)建立了水资源短缺风险损失模型,可模拟水资源的随机性和经济效益。首先利用最大熵原理模拟缺水量的概率分布函数;其次建立数据包络分析模型计算用水效益系数;最后建立水资源短缺风险损失函数。以北京市为例,研究多种不同来水条件下的风险损失。结果表明:2020年北京市水资源短缺风险损失在2006年的来水条件下将达到最大,约为740亿元;在2008年的来水条件下将达到最小,约为683亿元。2020年北京市水资源短缺风险期望损失约为268亿元,远低于2020年在1956—2012年来水条件下的水资源短缺风险损失的平均值。利用南水北调水和再生水后,2020年北京市在不同来水条件下的水资源短缺风险损失值和期望损失值均有大幅度的降低。     

吉林省水资源短缺风险等级评价及预测

采用2005~2014年的吉林省水资源相关数据,利用灰色关联分析法,选出水资源短缺的主要相关风险因子,对水资源系列进行模糊聚类,并采用灰色系统法对2015~2020年的水资源短缺风险进行预测。结果表明,水资源总量、三大产业用水量、其他生活用水及常住人口等指标与吉林省水资源短缺的关联度较大。在2008年以前,吉林省主要处于中等缺水等级,而在2008年以后,吉林省的缺水等级波动较大,主要是受到了当地气候及采取的水利措施的影响。如果按照现阶段吉林省水利发展情况,在非极端枯水年的情况下,直到2018年,吉林省都不会面临缺水的风险;如果有效调整吉林省的工业生产结构,控制常住人口数量,采用更有效的管理措施,则会有效地缓解2018年以后吉林省的水资源短缺状况。     

基于模糊事件概率理论的水资源短缺风险阈值分析

针对水资源供需系统的随机性及模糊性,基于模糊事件概率理论构建水资源短缺风险评价模型,采用α-截集及蒙特卡洛随机模拟混合算法求解风险阈值;并根据风险阈值构建水资源风险评价矩阵进行风险等级评定,提出相应风险应对策略。山东省的实例分析表明,现状年水资源短缺风险率95%的置信区间为[0.519 2,1],处于中等及以上风险水平;深化节水型社会建设及供给侧结构改革等风险应对策略后,规划年风险率95%的置信区间降至[0,0.301 3],处于较低风险水平,应强化水资源风险前端管控,努力保持较低水平的风险态势。     

基于支持向量机的水资源短缺风险评价模型及应用

本文阐述了支持向量回归机的算法原理，将风险评价归纳为一个支持向量回归问题，建立了基于支持向量机的水资源短缺风险评价模型和方法。采用风险率、脆弱性、可恢复性、事故周期和风险度等作为区域水资源短缺风险程度的评价指标，建立了综合评价体系。本方法应用于闽东南地区的水资源短缺风险评价，评价结果显示：到2010水平年，闽东南地区的水资源短缺风险较高，需要采取风险调控措施。     

基于总量和强度控制的区域水资源承载能力评价研究

为了探究基于总量和强度控制的区域水资源承载能力评价指标体系对于区域水资源承载能力评价研究的可行性,在分析水资源双控行动的基础上,构建基于总量和强度控制的南京市浦口区水资源承载能力评价指标体系,并建立模糊综合评价模型对浦口区的水资源承载能力进行综合评价。结果表明:南京市浦口区水资源承载能力2016年为一般,2020年为较好,2025年为较好。这与浦口区经济社会发展相适应,说明在研究区域水资源承载能力时,可建立基于总量和强度控制的区域水资源承载能力评价指标体系。     

基于熵权的水资源可持续承载力模糊综合评价

选取水资源总量、人均占有水量、单位GDP用水量、缺水率、水资源开发利用率、重复利用率、人口密度等7个指标,按其对水资源可持续承载力的影响程度划分为3个等级,建立了评价指标的分级模型及其隶属度计算公式。基于熵权基本理论,应用模糊综合评价方法,对南水北调中线工程河南省受水区水资源可持续承载力进行了评价,结果表明,研究区水资源可持续承载力较弱,必须采取调水、节水等措施以弥补水资源的不足。     

水资源短缺风险经济损失评估研究

为了更准确地评估水资源短缺的经济损失,本文利用水资源投入产出宏观经济模型,对水资源的影子价格进行分析计算,在此基础上得到水资源短缺的经济损失及其概率。同时,对包括北京和天津在内的首都经济圈2010规划水平年的水资源短缺经济损失及其概率分布进行了计算。结果表明,在二次水资源供需平衡下,2010年北京市水资源短缺所造成的期望损失值为23.84亿元,天津市为20.07亿元。     

区域水资源短缺的多目标风险决策模型研究

在水资源短缺风险分析和评价的基础上,构建了区域水资源短缺的多目标风险决策模型,并提出了求解方法.应用该模型对包括北京和天津在内的首都圈进行水资源短缺风险决策分析.结果表明,要解决首都圈的水资源短缺问题,南水北调的作用是不可忽视的,其它水资源管理措施的投入也应该掌握一定的规模,这样才能保证区域社会经济的可持续发展和区域水资源的可持续利用.     

基于熵权理想点的水资源承载力风险评价

随着经济的发展,水资源供需矛盾日益加剧。为了科学评价水资源承载力风险,进而对我国水资源利用状况提出警示,从水资源、社会、经济以及生态等4个角度建立了水资源承载力风险评价指标体系;同时,将风险划分为轻度风险、中度风险、重度风险、极度风险4个等级,利用熵权理想点法对水资源承载力风险开展评价。最后,以北京、天津、上海、武汉、重庆等5个城市作为研究对象,对这些城市2015年的水资源承载力风险进行评价研究。研究结果表明：北京市、天津市和上海市处于重度风险级别;重庆市、武汉市处于轻度风险级别。研究结果与实际相符,表明该评价模型具有可行性及推广性。     

区域产业结构与用水协调的优化模型及评价

区域产业结构与水资源利用相互影响,相互制约,通过合理调整产业结构可有效缓解区域缺水现状。为此,提出了以经济效益、产业结构贴近度、用水量等为目标的产业结构与用水协调的多目标优化模型;针对模型构建、资源配置,决策者偏好等方面存在的模糊性,文中应用交互式模糊多目标优化算法将模型转化为模糊多目标决策模型,通过逐步缩小决策空间,最终得到决策者的满意方案;并应用灰色关联理论和耗散结构理论,分析产业结构与用水结构的灰色关联关系,计算其灰关联熵对方案集进行评价。经实例研究验证了该模型及方法的可行性,可以为区域产业结构与水资源利用的优化协调提供理论依据。     

我国缺水风险分布状况及其对策

在对风险理论及水资源风险研究进展回顾与展望的基础上，探讨了水资源短缺风险主导因子的辨识方法，提出了采用缺水率、人均缺水量和缺水边际损失3个指标的缺水风险评价指标体系，采用模糊层次分析评价方法对全国二级水资源分区的缺水风险进行了综合评价。评价结果表明，全国现状情况下有33个二级水资源分区面临着不同程度的水资源短缺风险，必须采取工程和非工程等防范措施和有效调控，方可减轻缺水风险对我国经济社会发展的危害程度。     

一种供用水系统的风险分析与评价方法

本文以黄河下游沿黄地区供用水系统为例，针对该地区用水系统与黄河来水的不同步性，建立了水资源系统风险分析模拟模型。描述了蒙特卡洛(M-C)随机模拟技术求解风险模拟模型的原理。对黄河下游供用水系统在不同用水规模情况下的缺水风险进行了随机模拟。结果表明：黄河下游沿黄地区在没有外流域水输入前及用水定额没有较大变化的情况下，其灌溉规模以不超过233万hm2为宜。     

京津冀地区水-能源-粮食系统安全耦合协调发展特征评价

以京津冀地区为研究区域,选取28个代表性指标,利用层次分析法构建水-能源-粮食耦合安全综合指标体系,运用耦合协调度模型和障碍度模型分析2000—2020年水-能源-粮食系统耦合安全性和影响因素。研究结果表明：京津冀地区水安全、能源安全和粮食安全系统综合评价指数呈整体上升的趋势,其浮动范围为0.3~0.7;水-能源-粮食系统耦合协调度年际间均呈上升趋势,北京市耦合协调度最高,河北省耦合协调度较低;人均水资源量、废水中COD排放量、人均能源消费量和亩均农用机械总动力为京津冀地区主要障碍因子。未来北京应调整用水结构、挖掘节水潜力。天津市和河北省要注重优化能源消费结构,进行低碳技术创新,加大脱碳步伐,其中河北省农业发展需要进一步采取节水灌溉措施、减少农作物受灾面积。     

基于模糊优选模型的水资源可持续利用评价

模糊优选模型是进行水资源可持续利用评价的一种有效方法,由于影响区域水资源可持续利用的因素是多方面的,而每一类因素所占的地位及其对它们的评价都伴随着明显的模糊性,利用模糊优选模型进行水资源可持续利用评价获得了较好的结果,可为地区水资源可持续利用管理提供较为科学的依据。