北京市需用水规律研究

论文摘要

北京市水资源十分贫乏,为了解决北京市未来水资源短缺的问题,耗资巨大的南水北调中线工程正在加紧实施。而北京市近几年的用水实际数据表明,北京市的用水量并没有出现预期的快速增长,而是保持相对稳定。由此引发了对现有和规划中的调水工程的争论,并引起了诸多学者对以往水资源规划中需水预测结果的反思。北京市未来的用水情况将会是怎样,过去的用水过程又经历了怎样的变化,是本文所要研究的主要内容。论文首先定性分析了引起北京市用水变化的原因,然后由已有的大量统计数据出发,利用数据挖掘的思想去寻找驱动北京市用水量变化的因素,从定量的角度探求北京市的用水变化规律。使用的自变量数据集合为从历年统计年鉴中找出的56个自然和社会经济指标,他们具有和用水数据相同的从1986年到2008年的时间范围。首先采用了统计学的分析方法,应用主成分分析将具有相似意义且相关性较强的变量集合成综合因子,进而通过SPSS统计软件进行逐步回归,并通过不断的剔除首先被选出的变量,最终得到了较满意的用水历史过程的拟合表达式,并同时得出了用水的影响因子。由于大量数据的存在,采用了数据挖掘技术之一的遗传程序设计(GP)来进一步改善拟合方程,并得出了如气温因素等以往没有被注意的用水量的影响因子。最后利用得到的多元回归公式以及灰色预测、人均用水量预测法等进行了北京市未来10年的需水预测。研究得出的和工业用水关系最为密切的因素是第二、第三产业及经济综合因子,建筑业增加值指数,第一产业占GDP的比例等;和生活用水关系最为密切的因素是生活综合因子,农业产值;影响农业用水的因素是农业综合因子,第一产业占GDP的比例等;影响总用水的因素是农业综合因子,居民消费价格指数,从业人口等。用得到的拟合方程对北京市2009年到2020年用水的预测结果为用水峰值约39亿m~3。灰色预测是一个单调的模型,其预测的2020年用水结果为不到38亿m~3。人均用水量预测法预测结果的最大值为40.6亿m~3。由此推测,北京市未来10年内的用水量最大值在40亿m~3左右。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 用水规律研究
• 1.2.2 需水预测
• 1.2.3 其他领域的预测研究
• 1.2.4 数据挖掘
• 1.3 研究方法
• 1.4 论文结构安排
• 第2章 北京市用水变化的定性分析
• 2.1 本章引论
• 2.1.1 城市和水资源概况
• 2.1.2 本章结构
• 2.2 北京市用水情况
• 2.3 北京市用水变化分析
• 2.3.1 农业用水
• 2.3.2 工业用水
• 2.3.3 生活用水
• 2.4 北京市未来需水趋势预测
• 第3章 北京市用水规律的回归分析
• 3.1 本章引论
• 3.1.1 本章意义
• 3.1.2 本章内容和结构
• 3.2 基本变量的回归分析
• 3.2.1 多元逐步回归
• 3.2.2 多元逐步回归的不确定性
• 3.3 提取综合因子
• 3.3.1 生活综合因子
• 3.3.2 农业和经济综合因子
• 3.4 综合因子回归分析
• 3.5 回归分析结果小结
• 第4章 北京市用水规律GP 分析
• 4.1 本章引论
• 4.2 基本变量的GP 分析
• 4.2.1 用水影响因子
• 4.2.2 用水拟合表达式
• 4.3 GP 对多元回归结果的改善
• 4.4 GP 结果小结和思考
• 第5章 北京市需水预测研究
• 5.1 多元回归预测
• 5.1.1 预测方法
• 5.1.2 预测结果
• 5.2 灰色预测
• 5.2.1 灰色理论
• 5.2.2 灰色预测结果
• 5.2.3 灰色结果讨论
• 5.3 人均用水量预测法
• 5.3.1 人均用水量预测
• 5.3.2 人口预测
• 5.3.3 用水总量预测
• 5.3.4 小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论和讨论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果