基于灰色系统模型的北京市需水量预测分析.pdfVIP

第 7期 广东水利水电 No．7 2013年 7月 GUANGD0NG WAIER RES0URCESAND HYDROPOWER Ju1．2013 基于灰色系统模型的北京市需水量预测分析木 程 辉 ，尚琳琳 ，牛彦涛 ，冯 蕾 (1．北京建筑技术发展有限责任公司，北京 100045； 2．北京市建筑工程研究院有限责任公司，北京 100039) 摘 要：该文在对城市需水量预测方法进行对 比分析的基础上 ，结合城市需水量预测工作的特点和要求，引进灰色系统 理论，利用北京市2002—2011年历年的年用水量数据，对总用水量、生活用水、农业用水、工业用水分别建立相应的灰 色GM(1，1)模型，模型的精度检验效果较好。需水量预测结果表明，2012—2020年的各类需水量预测结果与未来的规 划 目标和产业发展趋势保持一致，预测结果可为水资源规划提供科学依据。 关键词：灰色系统；GM(1，1)模型；北京市；需水量预测 中图分类号：TU991．31 文献标识码：B 文章编号：1008—0112(2013)07—0055一o4 随着我 国经济的飞速发展和城市化进程 的不断加 素之间既相互关联又相互作用，这些因素中既包含确 快，城镇用水量在不断增加，城镇水资源供需矛盾 日 定的因素即已知信息，也有不确定的因素即未知信息， 益加剧，水问题已经成为城镇可持续发展的重要制约 因此，城市需水量是一个灰色系统 J。本文将利用北 因素。因此，对城市水资源需求量的准确和及时预测 京市2002—2011年历年的年用水量数据 ，建立相应 具有十分重大的现实意义，有利于开展水资源的合理 的灰色系统模型，预测 2012—2020年北京市 的需 规划配置和供水系统建设等各项工作，为国民经济建 水量 。 设提供科学依据。 1 灰色系统模型 目前，对城市需水量预测的方法主要包括时间序 1．1 灰色系统理论 列分析法、回归分析法、灰色系统模型和系统动力学 灰色系统理论由我国著名学者邓聚龙教授于 1982 模型等方法 J。其 中，时间序列分析法需要建立在 年创立，并在不断改进和发展 中，近年来灰色系统理 大量的长时间序列数据样本基础之上，且预测的周期 论在工业、农业、社会、经济、能源、地质、石油等 短 ，不适合进行中长期的预测；回归分析法在选取相 众多科学领域得到了广泛的应用，成功地解决了生产、 关影响因素时，存在着很多人为的不确定因素，不同 生活和科学研究 中的大量实际问题，取得 了显著 的影响因素之间的组合会导致预测结果出现较大偏差； 成果 -2]。 系统动力学模型的结构过于复杂，需要考虑的因素和 灰色系统理论的主要任务是对于一个不甚 明确的 相关数据较多，工作量极大，预测结果很大程度上取 整体信息不足的灰色系统，从控制论角度提出一种新 决于研究人员的专业知识和建模能力。而灰色系统模 的建模思想和方法。通过分析各种因素的关联性及其 型在贫信息、小样本的非线性系统建模 中具有明显的 量的测度 ，用 “灰数据映射 ”方法来处理随机量和发现 优势，适合对信息不完全、时间序列较短时的数据进 规律，使系统的发展由不知到知，知之不多到知之较 行预测 j。尽管会受到环境因素的影响，灰色系统模 多，使系统的灰度逐渐减小，白度逐渐增加，直至认 型预测精度相对较高 J，效果比较明显。 识系统的变化规律 。灰色系统理论把随机量看作是 城市需水量受到 自然资源条件和社会经济发展状 在一定范围内变化的灰色量，它将