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北京市水资源情况的预测与评价 哈尔滨理工大学 张斌、李宁、金晶 目 录 摘 要 - 1 - 一、问题的提出 - 1 - 二、模型构建前的准备 - 2 - 2.1 指标体系 - 2 - 2.2 数据来源 - 2 - 三、BP神经网络模型 - 3 - 3.1 BP神经网络模型的基本原理 - 3 - 3.2 BP学习算法 - 4 - 3.3 BP神经网络模型的构建 - 5 - 四、SPA-VFS评价模型 - 9 - 4.1 SPA-VFS评价模型的基本原理 - 9 - 4.2 SPA-VFS评价模型的构建 - 10 - 五、模型的评价 - 18 - 六、结论与建议 - 18 - 6.1 结论及说明 - 18 - 6.2 政策建议 - 18 - 参考文献 - 19 - 附录1 - 19 - 附录2 - 21 - 摘 要 水资源短缺问题越来越成为制约社会经济发展和影响社会稳定的重要因素之一。如何预测和避免由于缺水风险所造成的国民经济损失，一直是众多学者关注的问题。本文对北京市2001-2011年的水资源情况进行了预测和评价分析。 首先，基于BP神经网络预测模型，对北京市2001年-2009年的水资源情况进行了预测，并将水资源总量、污水排放总量、农业用水量以及生活用水量四个主要影响因素的预测值与实际值进行对比，相对误差较小，满足精度检表要求。 继而对2010年和2011年水资源情况进行了预测，其中水资源总量在2008年和2010年波动最大，2011年迅速回落，但总体呈上升态势。污水排放量和生活用水量逐年缓慢增长，其中生活用水在2011年较2010有所回落，农业用水量呈下降趋势，但在2011年稍微有所增加。 其次，利用SPA-VFS评价模型对2001-2011年水资源短缺风险进行评价，并将风险分为五个等级（低、较低、中、较高、高），评价结果表明北京市2001-2011年总体一直处于中等风险以上，其中2003年、2006年以及2007年均处于较高风险，而且对于预测的2011年也处于较高风险水平。 最后，根据上述分析结果，针对主要影响因素进行调控，提出相应意见，使风险降到最低 。其中2011年应加大对污水排放量和生活用水量的控制力度，并建立严格高效的管理制度，保障水资源的可持续利用。 关键词：BP神经网络；SPA-VFS评价模型；水资源短缺风险 一、问题的提出 水资源问题已成为21世纪全球关注的热点，水资源短缺是指由于水资源的供和求不平衡而形成的缺水现象，随着人类社会的进步和发展，它逐渐具有发生频率高、影响范围广、持续时间长等特点，水资源短缺所带来的危害也越来越大。因此对水资源短缺风险的分析、预测和控制，对提高研究地区的人民生活水平，促进当地的经济发展有着重要的意义。 北京市是一个严重缺水城市，人均水资源占有量仅300左右，为全国人均的1/8，世界的1/32。特别是1999年以后，北京连续5年严重干旱，年平均降水量仅为450毫米，北京地表水源，密云水库，官厅水库蓄水急剧减少。已经形成了朝阳区为中心，西到石景山、东至顺义县城、南至南苑、北到昌平山前约1600的漏斗区。去年北京市平原区地下水深埋平均为13.65米，比2002年同期下降2米，比1980年初下降7.2米，地下水储量比1980年减少36.86亿立方米。平原区地下水连续5年下降1米以上。水资源开发量基本达到自然的极限，不得不从周边也严重缺水的省市调水。如何对水资源短缺风险进行预测和采取相应的有效措施规避风险或减少其造成的危害，对社会经济的稳定、可持续发展战略的实施意义重大。正是基于上述事实，本文对北京市2001-2011年的水资源情况进行了预测和评价。 二、模型构建前的准备 2.1 指标体系 通过查阅大量文献分析可知，北京市水资源开发利用中存在的问题主要有：(1)上游来水衰减趋势十分明显；(2)长期超采地下水导致地下水位下降；(3)水污染加剧了水危机；(4)人口膨胀和城市化发展加大了生活用水需求等。因此，导致北京水资源短缺风险的因素可归纳为以下两个方面：(1)自然因素：①人口数；②入境水量；③水资源总量；④地下水位深埋；(2)社会经济环境因素：①污水排放总量；②污水处理率；③COD排放总量；④生活用水量；⑤农业用水量。其中水资源总量、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风险因子。 2.2 数据来源 由《北京统计年鉴》得到北京市2001-2009年污水排放量、农业用水、生活用水、水资源总量的数据。 年份 污水排放量（亿立方米） 农业用水 （亿立方米） 生活用水量（亿立方米） 水资源总量（亿立方米） 2001 9.0 17.4 12.0 19.2 2002 9.6 15.5 10.8 16.1 2