水资源的最优战略选择研究.pdfVIP

2013年12月 皖西学院学报 Dec．，2013 ofWestAnhui V01．29No．6 第29卷第6期 Journal University 水资源的最优战略选择研究 韦晨琚娃1，李 勇1，张丹1，王文博2 (1．安徽财经大学统计与应用数学学院，安徽蚌埠233030；2．安徽财经大学金融学院，安徽蚌埠233030) 摘要：针对华东地区水资源及用水需求，进行水资源最优战略选择。首先运用Matlab软件进行灰色预测，得到华东地区 的人口数，从而计算出华东地区的用水需求。然后建立常微分方程得出华东地区的水资源供给，求其差值得到缺水量。再根据 最低运费的约束规则，利用Lingo软件，对水资源进行调度。最后通过层次分析方法，建立环境效益模型，从环境治理方面对水 资源的短缺问题进行解决。 关键词：灰色预测；层次分析法；环境效益分析；水资源调度；水资源负荷 中图分类号：TV21 文献标识码：A 文章编号：1009—9735(2013)06一0047一05 水是人类赖以生存和发展的基本条件，它对于人 在灰色系统理论中，称抽象的逆过程为灰色模 类文明和进步起着至关重要的作用。随着世界人口 型，也称GM。它是根据关联度、生成数灰导数，灰微 的不断增长和工农业的迅速发展，人类对水资源的需 分等观点和一系列数学方法建立起来的连续型的微 求量日益增加。我国是一个严重缺水的国家且水资 源区域分布很不平衡：南多北少，东多西少，总量丰 即构成了单变量一阶灰色预测模型。 富，人均占有量少，分布不均匀。中国年用水总量已 灰色预测方法的特点表现在：首先是它把离散数 突破6000亿in3，全国年平均缺水量500多亿m3，三据视为连续变量在其变化过程中所取的离散值，从而 分之二城市缺水。经水利部预测，全国实际可利用水 可利用微分方程式处理数据而不直接使用原始数据， 资源量接近合理利用水量上限，水资源开发难度极 由它产生累加生成数，对生成数列使用微分方程模 大。由此可见，如何使水资源得到保护，污水得到及 型。这样，可以抵消大部分随机误差，显示出规 时有效的处理并作为一种资源得到再一次的有效利 律性。 用，已经成为我国面临的重要课题之一。因此笔者以 对于灰色模型得到的结果一般需要进行残差检 华东地区为例进行研究，建立数学模型来制定一个有 验口]，评价精度高低最简单的方法是看模型值和原 效的、可行的和具有成本效益的2013年水资源战略，值之间的残差百分比。笔者认为一般百分比±5％ 以满足该地区直到2025年的用水需求(数据详见中即为满意，对±20％以内的，根据实际情况也可以 国国家统计局网站[1])。 使用。 一、水资源最优战略的选择 2、模型的建立 (一)模型假设 (1)华东地区人口的预测。以山东为例，整理得 (1)华东地区的降水量等于居民的水资源供给 山东省2000～2011年年末人口数，见表1。 量；(2)2012至2025年华东地区不会有自然灾害以 上述数据建立含有12个观察值的原始数据序列 及战争等发生，不会导致人口急剧减少；(3)华东地区 X∞’，使用MATLAB软件对X∞’进行一次累加，得 不同省市之间淡水转移的单位费用相同；(4)2012至 到新数列Xu’，即下表2。 2025年华东地区各省市居民人均年用水需求量为定 ‘ 收稿日期：2013—10一31 值；(5)2012至20