北京水资源短缺风险综合评价【摘要】一﹑问题重述北京是世界上水资源严重缺乏的大都市之一，属重度缺水地区，附表中所列的数据给出了1979年至2009年北京市水资源短缺的状况。
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。
1 评价判定北京市水资源短缺风险的主要风险因子是什么？2建立一个数学模型对北京市水资源短缺风险进行综合评价，作出风险等级划分并陈述理由。
对主要风险因子,如何进行调控，使得风险降低？3 对北京市未来两年水资源的短缺风险进行预测，并提出应对措施。
4 以北京市水行政主管部门为报告对象，写一份建议报告。
二、基本假设和符号说明2.1 基本假设（1）假设所查找的数据真实有效；（2）假设影响北京水资源短缺的多个因子相互独立；（4）假设除了降雨量、平均气温、植被覆盖率、水资源总量、人口总数、人均GDP、污水处理率、生活用水总量、农业用水总量、工业用水总量、农业灌溉定额等风险因子之外没有其他的水资源短缺风险因子。
（3）假设这些因子在未来没有突变情况发生（政府政策的干预，自然灾害）等）2.2 符号说明三模型建立与求解3.1.1问题1分析所谓的水资源短缺风险是指在特定的环境条件下，由于供水与用水两方面存在不确定性，使区域水资源系统发生供水短缺的概率以及由此产生的损失。
北京市水资源开发利用中存在的问题主要有上游来水衰减趋势十分明显，长期超采地下水导致地下水位下降，水污染加重了水危机，人口膨胀和城市化发展加大了生活用水需求等。
因此，导致北京水资源短缺的主要原因有资源型缺水和水质性缺水等。
则影响北京水资源短缺风险的因素可归纳为以下两个方面：（1）供给因素气候条件；①气候条件，包括降水量，平均气温，平均气压，日照时数，②水利工程；（2）使用因素，①农业用水，②工业用水，③管理制度，④人口规模九个风险因子根据所建模型，筛选出水资源短缺的主要风险因子。
3.1.2水资源短缺风险度量的定义对于反映一个地区的水资源的丰富与否，人均水资源占有量占有很大的比重而我们现在讨论的是如何能很好的描述出水资源的短缺情况，故类似的我们定义一个对人均水资源短缺情况的风险度量值F ，其具体表达式为：F =（1W -5W ）/8W这样就将短缺水量精确到每一个常住人口身上，更好体现出了因水资源短缺给社会所带来的政治、经济方面的风险。
3.1.3水资源短缺风险因子的相关度分析对相关因子与F 以及相关因子之间进行相关度分析，分别计算出两两变量之间的相关系数，公式（1）如下：（1）其中R为相关系数；x、y分别表示两个不同的变量值R的绝对值越大，相关性越强，R越接近于1或-1，相关度越强，R越接近于0，相关度越弱。
通常情况下通过以下取值范围判断变量的相关强度：0.8-1.0 极强相关0.6-0.8 强相关0.4-0.6 中等程度相关0-0.4 极弱相关或无相关数据一年份总用水量(亿立方米)农业用水(亿立方米)工业用水(亿立方米)第三产业及生活等其它用水(亿立水资源总量（亿方）常住人口(万人)降水量(毫米)平均气温(℃)日照时数(时)风险度量值F方米)197942.9224.1814.37 4.3738.23897.1718.411.12667.40.109273 198050.5431.8313.77 4.9426904.3380.7112920.80.485556 198148.1131.612.21 4.324919.2393.212.32803.90.501143 198247.2228.8113.89 4.5236.6935544.412.82825.10.224905 198347.5631.611.24 4.7234.7950489.9132844.30.270395 198440.0521.8414.376 4.01739.31965488.811.92767.60.018477 198531.7110.1217.2 4.393898172111.52511.9-0.19836 198636.5519.469.917.1827.031028665.312.12804.10.260465 198730.959.6814.017.2638.661047683.912.32631.9-0.24911 198842.4321.9914.04 6.439.181061673.312.72558.10.076597 198944.6424.4213.77 6.4521.551075442.213.22626.20.517249 199041.1221.7412.347.0435.861086697.312.723250.127918 199142.0322.711.97.4342.291094747.912.52536.6-0.00619 199246.4319.9415.5110.9822.441102541.512.82712.50.516692199345.2220.3515.289.5919.671112506.7132669.80.565015 199445.8720.9314.5710.3745.421125813.213.72470.50.00981 199544.8819.3313.7811.7730.341251.1572.513.32519.10.323975 199640.0118.9511.769.345.871259.4700.912.72418.7-0.14646 199740.3218.1211.111.122.251240430.913.12596.50.448165 199840.4317.3910.8412.237.71245.6731.713.12420.70.067524 199941.7118.4510.5612.714.221257.2266.913.125940.659075 200040.416.4910.5213.3916.861363.6371.112.82667.20.582673 200138.917.49.212.319.21385.1338.912.92611.70.506427 200234.615.57.511.616.11423.2370.413.22588.40.534682 200335.813.88.413.618.41456.4444.912.92260.2 1.348837 200434.613.57.713.421.41492.7483.513.52515.40.977778 200534.513.2 6.814.523.21538410.713.22576.10.856061 200634.312.8 6.215.324.5158131813.42192.70.731343 200734.812.4 5.816.623.81633483.9142351.10.785714200835.112 5.217.934.21695626.313.42391.40.067164我们以相关系数来分析两个变量之间的相关程度，得到如下结果：（表1）表1从以上结果我们可以看风险度量F与农业用水量、水资源总量，降水量，第三产业在正、负相关上是最大的，与其他因子的相关度很小。
不仅如此，从上表中我们还发现其他的相关因子间具有很强的相关性（如，农业用水与水资源总量、第三产业及生活等其他用水和常住人口、水资源总量和降水量等分别是0.88675036、0.954278，0.844972）。
根据以上结果我们初步判定度量F由农业用水量、水资源总量，降水量，第三产业决定的。
3.1.3风险度量F与风险因子的多元线性回归模型从以上结果，我们发现这些相关因子与风险度量F具有很强的相关性，便尝试用多元线性回归的方法研究。
3.1.4主要风险因子的筛选根据表1的数据采用用逐步回归的方法进行变量筛选，具体过程如下：若我们通过多元线性回归得到函数关系式为：定义y为真实值；yˆ为预测值总变差平方和SST=()∑=-niiyy12回归平方和SSR=()∑=-niiyy12ˆ残差平方和SSE=()∑=-niiyy12ˆ筛选标准：将一个或一个以上的自变量引入到回归模型中时，如果使SSE显着减少，则说明有必要将这个自变量引入回归模型，否则，就没有必要将这个自变量引入该回归模型。
定义:R为相关系数；2R为判定系数：2R?1，说明回归方程拟合的越好；2R?0，说明回归方程拟合的越差。
经过计算得到的相关系数及判定系数的结果如下表所示：（表2）a:水资源总量b:水资源总量农业用水量c:水资源总量农业用水量工业用水量d:水资源总量农业用水量工业用水量第三产业及生活等其他用水e:水资源总量农业用水量工业用水量第三产业及生活等其他用水降水量表2该表的结果表明：当仅有水资源总量数据时，相关系数R为0.580，判定系数2R为R为0.572，继续增加变量，判0.3364，而当有水资源总量数据与农业用水量时，判定系数2R的增加量，以此类推，最后因此可以认为风险度量F的决定因素农业农业用水定系数2量、水资源总量，降水量，第三产业决定的。
综上所述，我们可以认定北京市水资源短缺风险的主要风险因子为该地区的农业农业用水量、水资源总量，降水量，第三产业。
3.2问题二在问题二中要对北京市水资源短缺风险进行综合分析评价，并作出风险等级划分。
水资源的短缺取决于供水和需水两方面影响，而这两方面都具有随机性和不确定性。
因此水资源短缺风险也具有随机性和不确定性。
在进行风险评价时，充分考虑风险特点以及水资源的复杂性，把存在风险的概率、风险出现的时间、风险损失的程度、风险解除的时间、缺水量的分布等一系列因素考虑在内。
从多方面的指标综合考虑评价北京市现水资源短缺风险等级。
在评价指标选择中坚持的原则：（1）能集中反映缺水的风险程度；（2）能集中反映水资源短缺风险发生后水资源系统的承受能力；（3）代表性好，针对性强，易于量化。
依据上述原则，选取水资源的风险率、脆弱性、可恢复性、事故周期、风险度作为水资源系统水资源短缺风险的评价指标。
在水资源短缺风险评价等级模型建立过程中，采用模糊概率理论，建立模糊概率模型。
通过模型，可以清晰地看到北京市现水资源风险等级。
3.2.1 水资源短缺风险评价指标的确定及其求解数据二1.风险率根据风险理论，荷载是使系统“失事”的驱动力，而抗力则是对象抵御“失事”的能力。