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水资源短缺风险综合评价

摘要
本文首先对北京市的2001-2009年得水资源短缺状况进行了调查，在综合考虑系统
属性等风险过程后，利用层次分析模型对北京市各缺水影响因子的权重进行了定量分
析，并基于致险因子承险因子及损害程度等影响因子构建了水资源系统风险的评价指标
及模型：该指标体系由4层次共20个指标构成，能更好的表征风险的产生和构成；该
模型包括参数计算与风险分级，能简便计算风险级别的划分。其次，本文在综合考虑水
资源呈现能力后得出结论，北京市能应对水资源系统风险，但是仍受约束性风险限制，
可通过开源节流，调整产业结构及规划水资源管理来应付.然后我们对北京市2001-2009
年水资源总量，地表水资源以及地下水资源量进行了调查。运用Matlab处理系统对历
年降水量进行了拟合，用origin处理系统对万元GDP水耗做出了拟合由此得出了缺水
量波动性较大的结论。最后本文对所建模型进行了升级及完善，采用灰色模型的建立改
进方法，通过对无偏GM(1,1)模型的求解，得出2010年和2011年度致险率(RBI)、承险

率(RSI)、脆弱性(CI)以及风险(ωDRi)、风险损失(DI)的值，并由此得出结论，北京市
未来两年的水资源短缺风险分别为28.40%和30.50%，正在呈上升趋势，逐年增高，不
过基本上还在约束性风险级别内，为此建议管理机构还是要约束水资源使用来防范风
险，通过推荐高效水资源系统管理，促进水资源优化配置进程等途径来促进水资源系统
恢复，有效地减弱风险发生及潜在损害。

关键词：层次分析法水资源短缺风险多元回归拟合无偏GM（1,1）

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1.问题的重述

水资源，是指可供人类直接利用，能够不断更新的天然水体。主要包括陆地上的地
表水和地下水。近年来，我国、特别是北方地区水资源短缺问题日趋严重，水资源成为
焦点话题。水资源系统风险是由于天然来水的波动、地下水持续保障能力不足、供水条
件落后以及水资源社会经济承载负担过重等因素综合作用的结果,对社会、经济、环境
存在潜在损害。目前北京是世界上水资源严重缺乏的大都市之一，其人均水资源占有量
不足300m3，为全国人均的1/8，世界人均的1/30，属重度缺水地区，北京市水资源短
缺已经成为影响和制约首都社会和经济发展的主要因素。政府采取了一系列措施,如南
水北调工程建设,建立污水处理厂,产业结构调整等。但是，气候变化和经济社会不断
发展，水资源短缺风险始终存在。如何对水资源风险的主要因子进行识别，对风险造成
的危害等级进行划分，对不同风险因子采取相应的有效措施规避风险或减少其造成的危
害，这对社会经济的稳定、可持续发展战略的实施具有重要的意义。
根据《北京2009统计年鉴》及市政统计资料提供了北京市水资源的有关信息。利
用这些资料和我们自己获得的其他资料，讨论得知北京市水资源短缺现在主要的主要原
因是水资源供应小于水资源需求的矛盾，而如果想要解决这个问题，就必须要从影响因
子来着手，所以问题细分为：
北京市水资源短缺的主要因子是什么？
各因子对于风险程度的贡献是多少？
北京市已经到什么样的风险程度了？
针对于主要因子我们怎样应对才能降低风险，从而做到有效调控？
北京是未来几年又将面临什么程度的水资源短缺风险，又该如何应对呢？
最后，通过建模等一系列过程进行分析检验并得出结论，且向北京市主管部门写一
份建议报告。

2.问题的分析

北京水资源人均占有量在世界各国首都中排名百位之后。自上世纪七十年代以来，
随着人口的大量增加和经济的发展，缺水成为北京面临的严重问题之一，近几年每年缺
水均在4亿立方米左右。地下水资源开采量逐年剧增，尽管目前对地下水开采进行了限
制，地下水位有所上升，但仍处于超采状态。地下水的超采会形成漏斗区，到目前为止，
已经形成以朝阳区为中心，西到石景山、东至顺义、南至南苑、北到昌平约1600平方
公里的漏斗区，引起地面沉降。由于水位不断下降，致使井越打越深，形成恶性循环。
为应对这种情况，多年来，北京通过各种方式保证供水安全，除了通过调整产业结构加
大节水力度，多次提高水价，强力推行农业、工业和城市节水，关、停、转移高耗水企
业外，还独创了地表水、地下水、再生水、过境水、雨洪水和外调水的六水联调模式，
对水资源进行合理调配，以此提高城市的供水能力。尽管方法尽施，可是但是究竟是什
么导致了北京市的如此现状呢，有没有什么原因呢，该怎样解决呢，经过本小组成员的
查找资料和激烈的讨论，我们认为从水资源系统结构来看,风险来源于系统属性和过程
对潜在危害的抵抗乏力。系统本身的输入主体短缺、过程波动及输出脆弱程度是导致系
统风险产生的重要原因,他们是水资源系统风险的致险因子;水资源系统对致险因子
进行反馈