基于灰色理论的河南省水资源总量与需水量分析VIP免费

1基于灰色理论的河南省水资源总量与需水量分析韩佳祥，陈太政，王伟（河南大学环境与规划学院，河南开封475001）摘要：水资源问题在全球范围内日益受到关注，开展区域水资源研究对我国水资源整体安全十分重要。众所周知，尤其是对于河南省这样一个农业大省，农业生产需要大量水资源，所以分析水资源总量和需水量就显得重要。本文采用灰色预测系统中的灰色时间序列预测的方法对河南省未来三年的水资源总量和需水量进行预测。依据2001～2013年《河南省统计年鉴》中关于河南省水资源量以及用水量的统计数据，建立河南省水资源总量和需水量的灰色GM(1,1)预测模型。结果表明，未来三年河南省的水资源总量持续减少到372亿m3，而需水量却增加到249亿m3。未来河南省缺水问题将更加突出。所以，节约用水和提高水资源利用效率以及对区域水资源进行整体规划就显得尤为重要。关键词：水资源总量；需水量；灰色预测GM(1,1)模型；河南省0引言改革开放以来，随河南省人口总量急剧增长、产业和国民经济的快速稳定发展，水资源供需矛盾日益突出[1]。2012年的河南省水资源总量约为265.5亿m3，需水量是238.6亿m3[2]。可以观察出需水量与水资源总量非常接近，河南省的水资源短缺现象更加激烈。河南省水资源总量是全省决策部门处理整个水调度决策系统的关键参数之一，准确预测全省水资源总量是合理进行全省水资源处理设施规划的先决条件。对需水量进行灰色预测有利于对水资源进行调配，在灾害发生时能更早的做好预防措施。但是因为影响水资源发展趋势的各种因素的复杂性及将来不可确定性，给水资源总量的精准预测带来了较大的困难。而进行需水量预测也存在一些不确定的影响因素，造成预测结果出现误差。对于河南省的水资源各组成部分有的是已知的，而有的又是未知和模糊不清的。而灰色体系理论以“一部分信息已知，一部分信息未知”的“小样本”的不确定系统为研究的对象。因此，可以将这些预测问题作为灰色系统问题来进行研究。1研究区和数据来源1.1研究区概况河南省处在中国中部的黄河中下游地域，境内有黄河、淮河、海河和长江四大水系。全省水资源总量265.50亿m3，水资源人均占有量244.7m3[3]。河南省水资源量总体呈纬向散布，从北到南渐渐增大。其中以北纬34度为分界点，以南水资源量较丰富，以北水资源量较贫乏。信阳市的水资源量为全省最多的地区，而河南北部和河南西部水资源总量最少[4]。随河南省人口数量的增长、经济水平的发展,人类社会对水的需求日益强烈。需水量也在逐年增加。水资源总量已然不能满足经济发展的增长。预测水资源的总量以及需水量就显得极为重要，为水资源规划提供基础保障。1.2数据来源研究资料来源2001年--2013年河南省统计年鉴[5]，历年的河南省水资源公报，河南省水利局以及各县市水利部门官方网站的统计数据。22研究方法2.1灰色预测模型本文采用灰色预测模型对改革开放以来河南省的水资源总量以及需水量的数据进行分析，计算出其对应的时间相应函数，以此为基础用灰色预测模型对未来的河南省水资源总量和需水量分别做出预测，进而提出相对应的对策。灰色系统理论是对既含有部分已知信息又含有部分未知或非确定信息的系统进行预测，也是对在一定方向之内变化的、和时间有联系的灰色过程的预测。虽然过程之中所表现的现象是随机的、混乱的，但毕竟是有序的、有界的，因而这一数据的集合具备潜在的规律性，灰色预测是在这种规律性基础上建立灰色模型并对灰色系统进行的预测[6]。GM(1,1)模型是我们经常使用的一种灰色模型类型，由一个单变量的一阶微分方程组成[7]。2.2GM(1,1)模型建立灰色系统理论是将无明显规律性的时间序列在被依次累加生成有规律的时间序列，得出的为一条相当光滑的曲线，显现出系统的发展趋向，然后建立GM（1,1）灰色模型并提供出中间的信息，同时相对弱化原有序列的随机性，再采用一阶单变量的动态模型GM（1,1）进行线性拟合，用模型推导出的生成数再返回代计算值，作累减并还原计算，最后要对还原值进行精度上的检验，就可用于预测[8]。其建模步骤如下：(1)建立原始的数列；(2)对原始的数列做一次累加生成以及均值生成；(3)确定参数a，b的值；(4)解...