中國華北地區淡水資源的預測和分析

駱韜++呂少杰

摘 要：以中國華北地區為例，首先對華北地區淡水資源利用水資源綜合評價指標（H）進行了評價，其中華北五省都是典型的缺水區，并對不同的動靜態因素對缺水程度的影響進行了簡要分析，得出淡水資源的利用率以及華北地區農業用水的比例是造成該地區缺水的主導因素。通過灰度預測模型對華北的未來15年淡水資源的需求量進行了預測，并分析得出華北地區的沿海一帶將在2025年出現嚴重的供需失衡，而偏內陸的省市將出現供需相對平衡。

關鍵詞：華北地區；淡水資源；缺水指標；灰色預測

1 引言

由于自然與經濟等條件的限制以及因管理不善基礎設施缺乏使當前世界上很多國家面臨缺水問題而隨著人口增長以及氣候的變化用水量會進一步增加，而現階段傳統的獲得水的途徑將不能滿足未來用水的需求，因此需要我們來解決世界水問題，并嘗試發展更多途徑來獲得潔凈的淡水資源。在已知的水資源方面建立的模型有GRNN網絡結構的優化淡水資源供需模型，建立在此模型之上再建立預測模型，通過選取中國華北地區（北京市、天津市、河北省、山西省、內蒙古自治區等省市）為樣品對象，對華北地區的淡水資源進行分析。

2 華北地區缺水因素分析

2.1缺水程度評價

在滿足區域供需關系假設的前提下，區域內的水資源綜合指數定義為：

H=0.473Y1+0.073Y2+0.170Y3+0.284Y4，

其中，Y1，Y2，Y3，Y4分別為人均水資源量、單位面積上地水資源占有量、人均供水量和萬元GDP水資源量。以水資源豐富（H>0.2）、脆弱區（1.5天津>河北>內蒙古>山西。通過對各地區進行聚類分析，北京與天津、山西與內蒙古的缺水程度相近，但河北則區別其他的四個省份。故華北的五個省份的缺水程度出現了不同程度的差異，這和現今華北地區的實際情況基本一致。

2.2缺水因素分析

為了進一步對華北地區淡水資源的分析，評價淡水的缺水程度。通過相關性指標（X1降雨量，X2地質，X3面積，X4人口數量，X5生產總值，X6人均年消費水平，X7水價，X8農業，X9工業，X10生活，X11生態，X12水資源利用率），對華北地區的缺水特征進行進一步的評價。由主成分分析得到前三個特征值累計貢獻率已經大于95%，說明前三個主成分基本包括了全部指標的具有的信息，我們取前三個特征值，并計算出相應的特征向量，因而，前三個主要成分為：

Z1=0.3176X1+0.3224X2+0.2786X3+0.2528X4+0.1528X5-0.3085X6-0.2881X7+0.3787X8+0.3761X9+0.2356X10+0.2465X11+0.2258X12

Z2=-0.3117X1-0.3038X2-0.3558X3+0.4073X4+0.3657X5-0.2568X6+0.2015X7+0.0407X8+0.1657X9+0.3326X10-0.3224X11+0.1786X12

Z3=0.0707X1+0.0365X2-0.1415X3+0.0128X4-0.4368X5-0.2838X6-0.4042X7-0.1524X8+0.0154X9-0.315X10-0.3508X11+0.5414X12

三個主成分Z1、Z2、Z3的主要影響指標分別為農業、工業、地質特征、降雨量，區域生產總值、人口數量、水價、生活以及水資源利用率，但在三個主成分中并沒有反映出人均消費水平等方面對缺水的影響。根據最終的評估指數的大小，對華北地區通過主成分分析最終得到華北五省的缺水程度排序：河北>內蒙古>山西>天津>北京，這和前面通過用缺水程度指數得到的結果保持了基本一致的特征。

3 發展預測與分析

3.1未來十五年預測

先進行歸一化處理：然后在MATLAB中通過預測模型，預測2015—2030年北京需水量，并通過SPSS來進行誤差分析與評價。可以得到，在華北地區未來15年對水資源的需求呈現了略微增加的趨勢，尤其是河北對淡水資源的需求量仍然遠遠大于了華北的其他四個省份，內蒙古對水的需求量卻有穩定的趨勢。

3.2對預測結果的分析

通過利用SPSS等軟件對華北地區人均消費水平與用水量之間進行擬合，可以得到兩者間的相關性不是很大（R2=0.48899），這和之前提到的華北地區的用水量主要用于農業的結論也呈現了基本一致的特征，說明了華北未來淡水的需求量仍集中在了農業與其相關的第二產業。

4 結論

通過灰度預測模型對華北的未來15年淡水資源的需求量進行了預測，結果顯示華北地區的沿海一帶將在2025年出現嚴重的供需失衡，而偏內陸的省市將出現供需相對平衡。

參考文獻：

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