中国华北地区淡水资源的预测和分析

骆韬++吕少杰

摘 要：以中国华北地区为例，首先对华北地区淡水资源利用水资源综合评价指标（H）进行了评价，其中华北五省都是典型的缺水区，并对不同的动静态因素对缺水程度的影响进行了简要分析，得出淡水资源的利用率以及华北地区农业用水的比例是造成该地区缺水的主导因素。通过灰度预测模型对华北的未来15年淡水资源的需求量进行了预测，并分析得出华北地区的沿海一带将在2025年出现严重的供需失衡，而偏内陆的省市将出现供需相对平衡。

关键词：华北地区；淡水资源；缺水指标；灰色预测

1 引言

由于自然与经济等条件的限制以及因管理不善基础设施缺乏使当前世界上很多国家面临缺水问题而随着人口增长以及气候的变化用水量会进一步增加，而现阶段传统的获得水的途径将不能满足未来用水的需求，因此需要我们来解决世界水问题，并尝试发展更多途径来获得洁净的淡水资源。在已知的水资源方面建立的模型有GRNN网络结构的优化淡水资源供需模型，建立在此模型之上再建立预测模型，通过选取中国华北地区（北京市、天津市、河北省、山西省、内蒙古自治区等省市）为样品对象，对华北地区的淡水资源进行分析。

2 华北地区缺水因素分析

2.1缺水程度评价

在满足区域供需关系假设的前提下，区域内的水资源综合指数定义为：

H=0.473Y1+0.073Y2+0.170Y3+0.284Y4，

其中，Y1，Y2，Y3，Y4分别为人均水资源量、单位面积上地水资源占有量、人均供水量和万元GDP水资源量。以水资源丰富（H>0.2）、脆弱区（1.5天津>河北>内蒙古>山西。通过对各地区进行聚类分析，北京与天津、山西与内蒙古的缺水程度相近，但河北则区别其他的四个省份。故华北的五个省份的缺水程度出现了不同程度的差异，这和现今华北地区的实际情况基本一致。

2.2缺水因素分析

为了进一步对华北地区淡水资源的分析，评价淡水的缺水程度。通过相关性指标（X1降雨量，X2地质，X3面积，X4人口数量，X5生产总值，X6人均年消费水平，X7水价，X8农业，X9工业，X10生活，X11生态，X12水资源利用率），对华北地区的缺水特征进行进一步的评价。由主成分分析得到前三个特征值累计贡献率已经大于95%，说明前三个主成分基本包括了全部指标的具有的信息，我们取前三个特征值，并计算出相应的特征向量，因而，前三个主要成分为：

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的主要影响指标分别为农业、工业、地质特征、降雨量，区域生产总值、人口数量、水价、生活以及水资源利用率，但在三个主成分中并没有反映出人均消费水平等方面对缺水的影响。根据最终的评估指数的大小，对华北地区通过主成分分析最终得到华北五省的缺水程度排序：河北>内蒙古>山西>天津>北京，这和前面通过用缺水程度指数得到的结果保持了基本一致的特征。

3 发展预测与分析

3.1未来十五年预测

先进行归一化处理：然后在MATLAB中通过预测模型，预测2015—2030年北京需水量，并通过SPSS来进行误差分析与评价。可以得到，在华北地区未来15年对水资源的需求呈现了略微增加的趋势，尤其是河北对淡水资源的需求量仍然远远大于了华北的其他四个省份，内蒙古对水的需求量却有稳定的趋势。

3.2对预测结果的分析

通过利用SPSS等软件对华北地区人均消费水平与用水量之间进行拟合，可以得到两者间的相关性不是很大（R2=0.48899），这和之前提到的华北地区的用水量主要用于农业的结论也呈现了基本一致的特征，说明了华北未来淡水的需求量仍集中在了农业与其相关的第二产业。

4 结论

通过灰度预测模型对华北的未来15年淡水资源的需求量进行了预测，结果显示华北地区的沿海一带将在2025年出现严重的供需失衡，而偏内陆的省市将出现供需相对平衡。

参考文献：

[1]崔东文，郭荣.基于GRNN模型的区域水资源可持续利用评价——以云南文山州为例[J].人民长江，2012，43（5）：26-31.

[2]邓聚龙.灰色预测与决策[M].华中理工大学出版社，1988.

[3]董江水.应用SPSS软件拟合Logistic曲线研究[J].金陵科技学院学报，2007，23（1）：21-24.