水资源短缺综合风险评价
摘要
近些年来，由于气候变化和经济社会不断发展，我国，特别是北方地区水资源短缺问题日趋严重，成了被人们关注的焦点。对水资源短缺进行综合评价，识别影响水资源短缺的主要风险因子，对风险造成的危害进行等级划分，对不同的风险因子采取相应有效的措施，对社会经济稳定、可持续战略发展情具有重要意义。本文对北京水资源短缺问题进行了详细的研究。
对问题一，将影响北京水资源短缺的风险因素分为减少水资源短缺风险和增加水资源短缺风险。减少水资源短缺风险的因子有降水量、地表水资源量、地下水资源量、再生水资源量、污水处理能力和水源涵养（以植被覆盖率表示），增加水资源短缺风险的因子有农业用水、工业用水、生活用水、环境用水、人均生活用水量和万元GDP水耗，共十二风险因子。然后利用主成分分析方法找出影响水资源短缺风险的主要风险因子，从而得出影响北京市水资源短缺风险的主要风险因子有降水量，污水处理能力，工业用水，环境用水，人均年生活用水量和万元GDP水耗六个指标。
对于问题二，我们根据问题一所得到的主要风险因子为自变量，风险度量（风险度量=全年水资源总量-用水量）为因变量，建立多元线性回归模型，对北京市水资源短缺风险进行综合评价，并做出相应的等级划分，利用残差分析方法对主要风险因子进行调控，使得风险降低。
对于问题三，我们利用风险度量和年份采用曲线拟合的方法，预测出未来两年北京市水资源的风险度量，再根据问题二中得到的等级划分对北京市未来两年的水资源短缺风险进行相应的预测。
对于问题四，根据前三个问题的相关结论，特别是影响水资源短缺的主要风险因子，以此给水利部门写一篇建议报告。
关键词：主成分析法多元线性回归数据拟合风险因子
1、问题重述
水资源，是指可供人类直接利用，能够不断更新的天然水体。风险，是指某一特定危险情况发生的可能性和后果的组合。水资源短缺风险，泛指在特定的时空环境条件下，由于来水和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可能性以及由此产生的损失。
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。以北京市为例，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。
《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。利用这些资料和你自己可获得的其他资料，讨论以下问题： 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。
2、模型假设
1、数据来源准确
2、每年的数据之间相互无关
3、确定的各风险因子之间相互无关
4、确定的风险因子包括主要风险因子
5、数据计算均采用标准化后的数据
3、符号说明
(1)ij
x ：第i 年第j 个指标的值 (2)
j
x ：第j 个指标的样本均值
(3)
j
s ：为第j 个指标的样本标准差 (4)ij Y :标准化后的数据表
(5)R:数据表
ij
Y的相关矩阵 (6)jλ：特征值（j=1:12）
(7)j e：特征向量（j=1:12） (8)E:主成分的累计贡献率
(9)
j
z：各个主成分的载荷（10）p:主成分的载荷矩阵
(11)i y：风险度量 (12)：i x：主要风险因子标准化后的值
(13)
i
b：回归系数 (14)ε：回归方程中的误差
(15)a:风险度量的均值 (15)b:风险度量的标准差
4、模型建立与求解
4.1 问题一的模型建立与求解
4.1.1问题分析：
北京，地理位置：北纬39”26’至41”03’，东经115”25’至 117”30’。气候为
典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季炎热多雨，冬寒冷干燥，春、秋短促。作为
缺水城市的北京，近几十年来，一方面降水量减少，一方面又面临由于城市规模不断扩
大、人口不断增加、城市工业和生活用水量急剧增加，使得北京的水资源呈现出严峻形
势。
4.1.2影响北京市水资源短缺的因素
影响北京市水资源短缺的因素很多，总的分为减少水资源短缺风险和增加水资源
短缺风险。综合各方面的数据和资料，确定以下因子为风险因子。
减少水资源短缺风险增加水资源短缺（1）降水量
（2）地表水资源量
（3）地下水资源量
（4）再生水资源量
（6）水源涵养指标
（以城市绿化覆盖率表示）
（7）农业用水
（8）工业用水
（9）生活用水（10）环境用水（11）人均生活用水量（12）万元GDP水耗
（5）污水处理能
4.1.3模型建立：利用主成分分析方法确定主要风险因子。
主成分分析也称为主分量分析，是一种通过降维来简化数据结构的方法，它把多个变量化为少数几个综合变量（综合指标），而这几个综合变量可以反映原来多个变量的大部分信息，所含的信息又互不重叠。即它们要相互独立，互不相关。
这些综合变量就叫因子或主成分，它是不可观测的，即它不是具体的变量，只是几个指标的综合。这时通过在主成分分析中获得的特征值和特征向量，计算正交旋转后的主因子载荷矩阵，来判断各主成分中影响北京市水资源短缺的主要风险因子。 主成分分析方法的步骤为： （1）数据的标准化处理
j
j
ij ij s x x Y -=
（1）
其中，ij
x 为第i 个分区第j 个指标的值,
j
x 和
j
s 为第j 个指标的样本均值和样本标准
差。
（2）计算数据表ij Y 的相关矩阵R 。
()()()()
∑∑∑===----=
n
k n
k j
kj
i
ki
n
k j
kj i ki
ij x x
x x
x x x x
Y 1
1
2
21
（2）
（3）计算特征值与特征向量
求R 的j 个特征值，1λ2λ......j λ，且从大到小排列，特征值大于0。然后分别求出对应的特征向量，1e 2e ......j e （4）计算主成分贡献率和累计贡献率 主成分贡献率：()p i p
j j i ......2,1/1=∑=λλ
主成分累计贡献率：∑∑===p
j j
m j j Z
1
1
/λλ （3）
在分析中，我们取E>90%的m 值，从而对m 个主成分进行分析。 （5）计算主成分的载荷
()()p j i e x z p i j i j ......2,1,,==λ （4） 通过主成分的载荷来确定主要的风险因子。
4.1.4 模型求解
1：影响北京市水资源短缺的风险因子数据：
2：将表中的数据进行标准化处理，得数据表
Y:见附表1
ij
Y计算相关系数矩阵R:见附表2
3：由数据表ij
：相关系数矩阵计算特征值及各主成的贡献率和累计贡献率，见下表：
4
分析表中的数据，第一，第二，第三主成分的累计贡献率已高达93.75％，故只需求出第一，第二，第三主成分C1,C2,C3即可。由贡献率折线图也可以清晰的看出，C4之后的图形逐渐平缓且趋于零，所以确定前面三个为主成分。
5：计算主成分的载荷
对于特征值λ1=8.9331，λ2=1.5627，λ3=0.7543及其特征向量e 1，e 2，e 3，并计算各变量1221......,X X X 在各主成分上的载荷得到主成分载荷矩阵。
表4.4主成分载荷表1
减少水资源短缺风险因子 主成分 Z1 Z2 Z3 X1（降水量） 2.667 -0.0374 -0.0444 X2（地表水） -0.0512 0.1815 0.0404 X3（地下水） 0.2450 -0.2291 -0.2004 X4（再生水） -0.0430 -0.5343 -0.2909 X5（污水处理能力） 0.1330 -0.1841 0.3750 X6（水源涵养指标）
-0.1878
-0.0917
-0.1290
表4.5 主成分载荷表2
增加水资源短缺风险因子
主成分
Z1 Z2 Z3
X7（农业用水） -0.0573 0.0811 -0.2928 X8（工业用水） 0.1242 -0.3174 0.4116 X9（生活用水） -0.4840 -0.4314 -0.2696 X10（环境用水） 0.7060 -0.1326 0.2097 X11（人均年生活用水量） 0.0605 0.9053 -0.1699 X12（万元GDP 水耗） 0.9714 -0.1329 -0.2606
X1有较大的正相关，这是由于降水量是水资源的来源，其大小变化直接影响到水资源量的大小，当降雨量增多时，水资源短缺风险就相应减少。第二主成分Z2与各因子的相关性
不是很大。第三主成分Z3与污水处理能力X5有较大的关系。这是因为自改革开放以来，北京城市规模不断扩大，经济迅速发展，产生的污染也越来越严重，排放的污水越来越多，成为影响北京市水资源短缺风险的主要因子，而污水处理能把废水转化为淡水，所以污水处理能力能有效的降低水资源短缺风险。
从表4.5可以看出，增加水资源短缺风险因子中，第一主成分Z1与环境用水X10和万元GDP 水耗X12有较大的正相关。第二主成分Z2与X11人均年生活用水量有较大的关系，第三主成分Z3与X8工业用水有较大的关系。
综合以上分析，影响北京市水资源短缺的主要风险因子是：降水量，污水处理能力，工业用水，环境用水，人均年生活用水量，万元GDP 水耗六个指标。
4.2 问题二的模型建立与求解 4.2.1问题分析
在问题一中，通过主成分分析方法已经确定了影响北京市水资源短缺的六个主要风险因子，本题利用多元线性回归分析方法建立北京市水资源短缺风险的综合评价模型。
在该模型中，以风险度量为因变量，风险因子为自变量。这些自变量前的回归系数即为该变量每变化一单位对风险度量的影响程度有多大，从而确定该如何调控风险因子，使得风险降低。该模型可以指出如果这些主要风险因子不加控制，将会对风险度量产生多大的影响，实质即为一综合评价模型。风险等级的划分,是根据计算所得的风险度量的均值和标准差来确定。
4.2.1模型建立：利用多元线性回归建立模型
风险度量y 由全年水资源总量与全年用水量之差决定的，自变量为问题一中所确定的六个主要风险因子。于是我们考虑如下的回归方程：
i i i i i i i i x b x b x b x b x b x b b y ε+++++++=6655443322110 （5）
其中：8,7,6,5,4,3,2,1=i 用矩阵形式记作：
?
?
?
??????
?
?
?? ??=87654321y y y y y y y y y ?????
???????
?
??=868584838281
767574737271656463616261565554535251464544434241
363534333231262524232221161514131211x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x
x ???????
?????? ??=87
654321b b b b b b b b b ?
???
??????
??? ??=87654321εεεεεεεεε 于是，公式（5）可以写为：
ε+=xb y
其中，87654321,,,,,,,εεεεεεεε 独立同分布于正态),0(2
σ=N 。称y 为观测向量，x 为
设计矩阵。y 与x 的值如下表：
表4.6
其中，8,7,6,5,4,3,2,1=i ,
y 为北京市全年水资源总量与全年供水量之差，x 为问题一
中解得的主要风险因子的值。 用最小二乘法来估计未知参数b ，考虑
∑=--==-=8
12^
)()'(')(i i i xb y xb y y y Q εε （6）
其中，∑=+=6
1
0^
j ij
j i x
b b y 是观测值)8......2,1(=i i y 的估计值。Q 是b 的函数，在（6）式中对
b 求偏导，得
xb x y x b
Q
'2'2+-=?? （7） 设)'......,(610b b b b =是b 的最小二乘解，则其满足
y x xb x ''= （8）
称为正规方程。该线性方程组有惟一解
y x x x b ')'(= （9）
4.2.2 模型求解
1、对北京市水资源短缺风险进行综合评价 （1）模型求解
在Matlab 中，用编程计算得如下结果：
b = -0.0000 0.3670 -0.6037 -2.7361 -0.9736 0.6592 0.6635 bint =
-1.3528 1.3528 -2.9264 3.6605 -9.7890 8.5816 -14.1176 8.6453 -7.7531 5.8058 -2.1778 3.4961 -9.8832 11.2102
stats = 0.9870 12.6991 0.2116 0.0907
即00=b 3670.01=b 6037.02-=b 7361.23-=b 9736.04=b 6592.05=b 6635.06=b 它们的95%的置信区间分别为[-1.3528 1.3528] [-2.9264 3.6605] [-9.78990 8.5816] [-14.1176 8.6453] [-7.7531 5.8058] [-2.1778 3.3496] [-9.8832 11.2102]。 用rcoplot(r,rint)作出残差图如下,它将regress 计算回归后输出的残差向量r 及其置信区间绘制成误差条图。
误差条图
R e s i d u a l s
Case Number
（2）残差分析
从残差图可以看出，每个数据的残差离零点均较近，且残差的置信区间均包含零点，这说明回归模型
6543216635.06592.09736.07361.26037.0367.0x x x x x x y +++--= 能较好的符合原始数据。 （3）预测及作图
预测图
2、风险等级的划分
由于风险度量（风险度量=全年水资源总量-用水量）受多个风险因子的影响，而每一个风险因子的影响都不是很大，所以风险度量可以看作近似的服从正态分布。用风险度量的均值和标准差作为风险等级的划分依据。
风险度量超过σ+a 的评为1级，即不缺水。在a 到σ+a 之间评为2级，即缺水程度较轻，在σ-a 到a 之间评为3级，即缺水程度较重，在σ2-a 到σ-a 之间评为4级，即缺水程度严重，把低于σ2-a 的评为5级，即重度缺水。
表4.7 水资源短缺风险等级划分
总的来说，北京市从2001年到2008年水资源短缺风险处于2、3等级。要减少水资源短缺风险，北京市政府要加大宏观调控力度，建立污水处理厂,进行产业结构调整，整改先污染后治理的工厂。加大宣传力度，培养市民的环保意识，节约用水意识。
4.3问题三的模型建立与求解
数据拟合能够反映对象整体的变化趋势，得到简单实用的近似函数。本题采用数据拟合的方法，对北京市2001年到2008年风险度量（风险度量=全年水资源总量-用水量）进行拟合，进而预测北京市2009年和2010年的水资源情况。
用Matlab 软件进行编程求解得： m2009 = -2.3429 m2010 = -0.0357
预测得2009年和2010年的风险度量均为负值，可见在未来两年内，北京市的水资源短缺风险仍然存在。
时间（年份）
风险度量
拟合风险度量—时间图象
4.4 给北京市水行政主管部门的报告
当前，水资源的再生和保护已成为人们关注的焦点。水资源缺乏风险，是指在特定的时空环境下，由于来水和用水两方面存在的不确定性，使区域水资源系统发生供水短
缺的可能性以及由此产生的损失。近些年来，北京的水资源越来越匮乏，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。
对此，我们成立了一个专门的小组，对北京近些年来的水资源数据进行了详细的分析和研究，对影响北京水资源的因子划出了风险等级并进行了科学的评定，得出了下面的结论：
影响北京市水资源短缺的主要风险因子是：降水量、污水处理能力、工业用水、环境用水、人均年生活用水量和万元GDP水耗。把水资源短缺风险分为了五个等级，从水资源短缺划分表中，知北京从2001年到2008年都处于水资源短缺风险中。通过多元线性回归预测和拟合两种方法，对北京市未来水资源的情况进行预测，均发现北京市将处于缺水状况之中。
面对水资源缺乏日益严重，我们对北京市水行政主管部门做如下几点建议：
（1）降雨量产生的风险因子最大。虽然我们主宰不了气候的变化，但可以以自己的实际行动来减少水资源的缺乏。动员民众进行大规模的植树造林和环境的绿化，特别是周边正在恶化的环境如内蒙沙尘暴的侵蚀。植树不仅可以涵养水源，增加湿度，使生态得以恢复，还可以间接地对气候的变化起到调节作用。
（2）加强对产业结构的调整。目前，中国经济蓬勃发张，工业用水也就越来越多。怎样才能在用水最少的情况下产生更大的利润？这是个很值得探讨和关注的问题。因此，加强产业结构调整也是减少水资源缺乏的有效措施。例如，把需要大量用水的工厂调整在一起，形成“水链”，不断的重复利用，减少了用水量而用水率却提升了，也就减轻了水资源缺乏的重荷。
（3）杜绝先污染后治理的工厂。很多工厂只顾眼前利益，而忽视了长远的发展，以牺牲环境为代价，这种现象给我们的社会带来了严重的影响。加强管理力度，严惩违规的工厂和个人。
（4）加强对污水的的处理能力。污水的处理能力也是减少水资源风险的重要因素。更换先进的处理设备和用更科学的方法去管理使水资源的风险降到最小。
（5）增加水的储备，进行科学合理的水资源调度。之前可以对用水量和缺水的状况详细考察后制定相应的应急措施和调度方案，使对经济的影响降到最小。
（6）加强节约用水的教育，这一点尤为重要。人们一旦没有节约意识，就算有再多的水资源都会变得匮乏。节约用水，人人有责！我国的城市，特别是像北京这样的大城市，水资源短缺也是人们面对的一个窘迫问题。我国人均水资源占有量仅为世界平均水平的四分之一，水消耗量却十分巨大。而北京的人均耗水量是世界平均水平的4倍。一个滴水的龙头一天可以漏掉70升水，一年就是25吨水。因此，加强节约用水的教育和宣传是非常必要的。
5、模型评价与推广
1、模型评价
优点：
(1)问题一中，采用主成分分析法，通过降维来简化数据结构，把多个风险因子化为少数几个综合变量（综合指标），而这几个综合变量可以反映原来多个变量的大部分信息。再通过计算主载荷成分，找出了影响北京市水资源短缺的主要风险因子。
(2)问题二中，采用多元线性回归，确定回归系数，对北京市水资源短缺风险进行了综
合评价，并作出了等级划分。
(3)在问题三中，采用数据拟合方法，对北京市从2001到2008年的风险度量进行拟合，作出的拟合风险度量——时间图象。并对2009年和2010年的水资源短缺风险进行预测。
缺点：
(1)在风险因子中，他们之间是相互联系的，而不是完全相互无关的。在用主成分分析主要风险因子时，把这种相互关系没有考虑。
(2)在数据处理中，由于查找的数据不全，只用了2001年到2008年的数据进行分析，预测。
(3)南水北调是近年来北京市水资源的一个主要来源，而由于具体的统计数据，没有把它作为减少水资源短缺风险的一个因素。
2、模型的评价与推广
主成分分析是比较实用的一种方法，如对城市综合竞争能力的评价，不同国家经济实力，不同地区社会发展水平，小康生活水平达标进程，企业经济效益评价等，都可以应用这种方法。评价的领域也可以从各行各业经济统计综合评价拓展到后来的技术水平、生活质量、小康水平、社会发展、环境质量、竞争能力、综合国力、绩效考评等方面。
6、参考文献
[1] 《现代数学与应用数学手册编委会》，概率统计与随机数学卷，
清华大学出版社https://www.doczj.com/doc/3310815978.html,
[2]王正东，数学软件与数学实验出版社：科学出版社
https://www.doczj.com/doc/3310815978.html,
[3]薛定宇陈阳泉,高等数学问题的MATLAB求解，
清华大学出版社
[4]赵静但琦，数学建模与数学实验高等教育出版社
[5]缪铨生概率与统计华东师范大学出版社
7、附录
附表1:标准化后的数据
Yij =
附表2：相关系数矩阵
R =
程序：
程序1：
clear all;clc % 问题1的程序
A=[338.9 11.7 27.2 0.0 144 38.78 17.4 9.2 12.0 0.3 88.0 104.92 370.4 10.4 24.2 0.0 181 40.57 15.5 7.5 10.8 0.8 76.9 79.950 444.9 8.30 25.4 2.1 215 40.87 13.8 8.4 13.0 0.6 90.3 71.260 483.5 5.70 26.8 2.0 255 41.91 13.5 7.7 12.8 0.6 87.0 57.010 410.7 7.00 24.9 2.6 324 42.00 13.2 6.8 13.4 1.1 88.4 50.100 318.0 6.40 24.3 3.6 331 42.50 12.8 6.2 13.7 1.6 87.8 43.580 483.9 5.70 24.2 5.0 353 43.00 12.4 5.8 13.9 2.7 86.4 37.200 626.3 6.20 22.9 6.0 329 45.50 12.0 5.2 14.7 3.2 88.3 33.660] Xj=mean(A)%平均值
Sj=std(A)%标准差
for i=1:8;
for j=1:12;
B(i,j)=A(i,j)-Xj(1,j)
Yij(i,j)=B(i,j)./Sj(1,j)
end
end
R=corrcoef(Yij)%相关矩阵
[e,D]=eig(R)% 特征向量和特征值
D1=diag(D)%取对角元素
D2=-sort(-D1)%降序
D3=diag(D2)%还原矩阵
S=0
for i=1:12
for j=1:12
S=S+D(i,j);%
end
end
S
for i=1:12
C(i,1)=D3(i,i)./S*100 %主成分贡献率
end
M=0;
for i=1:12
M=M+C(i,1) %主成分累积贡献率
end
M
for i=1:12
for j=1:12
Z(i,j)=e(i,j).*(sqrt(D1(i,1)));%计算主成分的载荷end
end
Zi=Z(12:-1:10,1:12)
程序2:
clear all;clc %问题2的程序
A=[338.9 11.7 27.2 0.0 144 38.78 17.4 9.2 12.0 0.3 88.0 104.92 370.4 10.4 24.2 0.0 181 40.57 15.5 7.5 10.8 0.8 76.9 79.950 444.9 8.30 25.4 2.1 215 40.87 13.8 8.4 13.0 0.6 90.3 71.260 483.5 5.70 26.8 2.0 255 41.91 13.5 7.7 12.8 0.6 87.0 57.010 410.7 7.00 24.9 2.6 324 42.00 13.2 6.8 13.4 1.1 88.4 50.100 318.0 6.40 24.3 3.6 331 42.50 12.8 6.2 13.7 1.6 87.8 43.580 483.9 5.70 24.2 5.0 353 43.00 12.4 5.8 13.9 2.7 86.4 37.200 626.3 6.20 22.9 6.0 329 45.50 12.0 5.2 14.7 3.2 88.3 33.660] Xj=mean(A);
Sj=std(A);
for i=1:8;
for j=1:12;
B(i,j)=A(i,j)-Xj(1,j);
Yij(i,j)=B(i,j)./Sj(1,j);
end
end
Yij(:,2:4)=[];
Yij(:,3:4)=[];
Yij(:,4)=[];
k=ones(8,1)
Hij=[k,Yij]
y1=[19.2 16.1 18.4 21.4 23.2 24.5 23.8 34.2];
y2=[38.9 34.6 35.8 34.6 34.5 34.3 34.8 35.1];
y=y1-y2;
y3=mean(y,2)
y4=std(y)
y5=(y-y3)./y4
yn=y5'
[B,bint,r,rint,stats]=regress(yn,Hij,0.05);
b=B',bint,stats
figure(1)
rcoplot(r,rint)
z=b(1)+b(2)*Hij
plot(Hij,yn,'k+',Hij,z,'r')
程序3
clear all;clc %问题3的程序
y1=[ 19.2 16.1 18.4 21.4 23.2 24.5 23.8 34.2];
y2=[ 38.9 34.6 35.8 34.6 34.5 34.3 34.8 35.1];
y=y1-y2
a=mean(y,2) %平均值
b=std(y)
S=(y-a)./b
t=2001:2008;
A=polyfit(t,S,2)
plot(t,S,t,S)
polyval(A,2009)
polyval(A,2010)
m2009=n1*b+a %预测出的2009年的风险度量m2010=n2*b+a %预测出的2010年的风险度量
我国水资源利用现状分析 水资源问题是当今全世界最受关注的焦点问题之一。我国幅员辽阔、水资源十分丰富，但人均占有量少并且属多水患国家。随着我国经济发展速度快速增长和水资源开发活动的大力开展，水资源保护压力越来越大，同时，不断出现新的生态环境等各种不利于人类生存发展的问题。 我国是世界上水资源最缺乏的国家之一,年水资源总量为2.8万多亿吨, 居世界第六位，人均水量不足2400m3,仅为世界人均水量的1/4，世界排名第110位，被联合国列为13个贫水国家之一。同时,我国水域普遍受到了不同程度的污染,降低了水资源利用的功能。全国600多个城市中,有400多个城市供水不足,100多个城市严重缺水,每年缺水60多亿m3。同时,浪费又很严重,我国工业产品用水量一般比发达国家高出5-10倍,发达国家水的重复利用率一般都在70%以上,而我国只为20%-30%;此外,还面临着严重的污染,近50%的重点城镇水源不符合饮用水的标准。水资源短缺,迫使一些城市大量开采地下水,导致地下水位下降、海水入侵和城市地面沉降。城市缺水问题,特别是北方城市缺水问题的严重性,已经成为影响我国城市可持续发展的重要因素。 由于长期以来受“水资源取之不尽，用之不竭”的传统价值观念影响，水资源被长期无偿利用，导致人们的节水意识低下，造成了巨大的水资源浪费和水资源非持续开发利用。水资源日益短缺，合理开发、利用水资源，保护生态环境，维护人与自然的和谐，已经成为二十一世纪人类共同的使命。 由于人们节水意识淡薄、浪费现象严重、农业灌溉与工业用水效率低、环境污染、地下水超采等原因，我国水资源短缺形势极为严峻。水资源短缺已成为制约我国经济发展、全面建设小康社会的主要因素之一．因此，应提高水的使用效率，加强人们的节水意识，建设节水型社会，以缓解我国水资源短缺的现状，这是我国当前急需解决的重大问题之一 我国节水存在的问题： 1、认识不足。我国人民群众对节水的认识普遍不高，节水往往只停留在口头上。 2、投入不足。节水工作面广、量大，情况复杂多样，需要大量投入和一定的先进技术，这就需要大量的投入。随着节水量的加大、用水重复利用率的提高，
中国水资源现状作者姓名：胡竣彰 班号：核技术2班 专业：核工程与核技术
中国水资源现状 摘要：水是维系生命与健康的基本需求，地球虽然有70.8%的面积为水所覆盖，但是淡水资源却极其有限。在全部水资源中，97.47%是无法饮用的咸水。在余下的2.53%的淡水中，有87%是人类难以利用的两极冰盖、高山冰川和永冻地带的冰雪。人类真正能够利用的是江河湖泊以及地下水中的一部分，仅占地球总水量的0.26%，而且分布不均。因此，世界上有超过十亿的儿童、妇女及男人无法获取足量而且安全的水来维持他们的基本需求。在许多层面，水资源和健康具有密不可分的关系。我们所做的每项决策事实上都和水、以及水对健康所造成的影响有关，我国是贫水国家之一，保护我们的水资源是我们的责任。 1近十年水资源及其利用状况简析 水资源量 1997～2006年（简称近10年），全国年平均降水量为635.4mm，比常年值偏少1.1%，其中北方六区偏少3.4%，而南方四区则偏多0.3%；全国年平均地表水资源量为26722亿立方米，比常年值偏多0.1%，其中北方六区偏少5.4%，而南方四区则偏多1.2%；全国年平均地下水资源量为8302亿立方米，比1980～2000年多年平均值偏多2.9%。全国年平均水资源总量为27786亿立方米，比常年值仅偏多0.3%，其中北方六区偏少4.0%，而南方四区则偏多1.3%。按省级行政区统计，近10年平均水资源总量比常年值偏多程度较大的有上海（29.6%），偏多20%～10%的有江苏、新疆和湖南；比常年值偏少程度较大的有天津（49.4%）、北京（42.8%）、河北（36.6%），偏少30%～20%的有辽宁、山西、甘肃和陕西。水资源开发利用近10年，全国平均总供水量5560亿立方米，约占近10年平均水资源总量的20.0%。其中，地表水供水量平均占总供水量的80.7%，地下水供水量基本维持在1050亿立方米左右，平均
中国水资源利用面临的问题及原因分析 3.1 中国水资源利用面临的主要问题 3.1.1 水资源短缺问题突出 水资源短缺已成为制约中国经济社会发展和人民生活不断改善的瓶颈。目前，干旱缺水的地区已涉及 20 多个省市区，其面积约 500万平方平方公里，占我国陆地面积的52%，占全国耕地面积的 64%，占全国人口的 45%。当前中国农业每年正常用水缺 300多亿立方米，受旱面积达 3—4 亿亩，因旱灾减产粮食数百亿公斤，因缺水给工业产值造成的损失在 1200 亿元以上。在全国 600 多座建制市中，有近 400 座城市缺水，其中缺水严重的城市达 130 多个，不少城市定时供水，居民与职工不得不半夜起床接水；有的城市甚至出现“理发不洗头，麻雀喝柴油”的奇特现象。随着人口的持续增长和经济高速发展，工农业和人民生活用水将持续增加，水资源供需矛盾将更为突出。据预测[59]，中国 2030 年需水总量为达到 7119亿立方米，可供水量为 6990亿立方米，届时将短缺水资源129亿立方米，社会发展的巨大压力可想而知；另一方面，目前中国的供水总量为 5500亿立方米左右，要达到 2030 年可供水量，平均每年需要增加可供水量100多亿立方米，这不仅需要投入庞大的资金，还要解决一系列复杂的社会环境问题，任务非常艰巨。 3.1.2 水资源污染严重 由于用廉价淡水稀释污水从而达到排污标准成为众多排污企业的惯用伎俩，大量未经处理或处理过但仍不达标的废水、污水被直接排入江、河、湖、库等公共水体，甚至一些地区陷入“越污染—越缺水—越污染”的恶性循环，另外，滥用化肥、农药、水土流失对水资源带来了严重的面源污染。据统计，全国废污水年排放总量已从 1949 年的 20多亿吨增加到 2004 年的 693 亿吨，而污水处理率仅为 14%。在总长 13万公里的评价河段中，水质为 IV 类及以上水的污染河段高达 40.6%，全国 90%以上城市水域、50%的地下水和 75%以上的湖泊水域均不同程度地遭到污染；50%以上重点城镇水源达不到饮用水质标准。由于水资源污染日益加剧，部分公共水体的承载能力被突破，出现严重的水质的退化，导致了水资源可利用量的进一步减少，使原本短缺的水资源雪上加霜。 3.1.3 水资源开发失序 许多地区存在片面追求经济发展倾向，往往以牺牲水资源环境和持续利用为代价支撑经济的发展，导致水资源的开采和利用处于无序的紊乱状态，水资源被严重透支，北方的黄河、淮河、海河开发利用率都超过 50%，其中海河已近 90%，远远超过了国际公认的合理限度 40%，打破了整个流域的水资源平衡，河流水资源的生态环境和再生能力被严重破坏。由于地表水资源不能满足生产生活日益增长的需求，人们纷纷转而开采地下水资源，这一趋势在农村尤为明显，甚至出现“越缺水——越开采——越缺水”的恶性循环。水资源的过度开采造成地下水位的持续下降，全国形成区域性漏斗 100 多处，面积达 15 万平方公里，约有 50 座城市地面沉降，部分原有的水利设施被迫报废，工农业生产成本成倍上升，并对人们的生活用水安全造成直接威胁。此外，由于地下水资源的透支，某些地区已经出现了地下水体被海水或污水倒灌、地表水退出使用、湿地水质碱化、湖泊萎缩等诸多问题。 3.1.4 水资源利用效率低下、浪费现象严重 （1）农业用水量占全国总用水量的 70%左右，但水资源利用效率普遍不高，全
水资源短缺 欧阳光明（2021.03.07） 21世纪，水，已成为世界各国关注的焦点。水资源短缺、水资源分布不均、水环境被严重污染等等都是当今社会所急需解决的一系列问题，这些问题对世界各国的经济发展已构成了重大的威胁，如何解决好水多、水少、水脏和水污染等问题直接关系到水资源的可持续利用、粮食生产的安全、经济增长方式、国民经济的可持续发展、维持生态环境的安全以及国内国际环境的安定。水，是经济，也是挑战。 通过一个学期的学习，对于《环境概论》这门课程也有了一定的认识，对于水资源短缺这一问题可以主要从以下几个方面分析：一、水资源短缺的当前现状 根据当前形势，全球水资源短缺本就已存在的情况大致可以分为以下几种情况： 1、淡水资源是十分有限的资源。在全球水资源中陆地淡水仅占 6%，其余94 为海洋水。而在陆地淡水中，又有77.2%分布在南北极，22.4%分布在很难开发的地下深处，仅有0.4 %的淡水可供人类维持生命。 2、淡水资源的分布极不均衡，导致一些国家和地区严重缺水。如非 洲扎伊尔河的水量占整个大陆再生水量的30%，但该河主要流经人口稀少的地区，造成一些人口众多的地区严重缺水。再如美洲的亚马逊河，其径流量占南美总径流量的60%，但它也没有
流经人口密集的地区，其丰富的水资源无法被充分利用。俄罗斯和中亚地区也面临类似的情况，丰富的水资源流经西伯利亚注入北冰洋，而人口众多的西部、南部、中亚地区则出现水资源短缺。全球水资源分布在地理上已经基本确定，难以重新分配。巴西、俄罗斯、中国、加拿大、印度尼西亚、美国、印度、哥伦比亚以及扎伊尔9 个国家拥有了全球水资源的60%，即便在一定范围进行重新分配，其成本也是极高的。 3、水是难以替代的资源。人类要找到一种理想的水替代品，要比寻 找石油和木材等资源的替代品困难得多，尽管许多缺水国家已经开始海水淡化工作，但目前在资金和技术上都还远远无法解决水资源短缺问题。 除了以上的情况还有其他一些因素加剧了全球性的水资源危机：I.人口的增长使淡水供应紧张。随着人口的增加，工业、农业和其他生活用水量不断扩大，但人类的取水量增长缓慢，导致人均用水量的下降。据有学者预测，到20 世纪末，人类的人均占水量将下降24%，像非洲的肯尼亚、尼日利亚等一些国家，人均用水量将下降40-50%。II.生态环境的破坏是陆地淡水急剧减少。森林被毁、土壤退化等导致地面对水的吸收保护能力下降，雨季大水泛滥，而旱季严重缺水，使得各地灾情不断，比如我国西南旱灾、南方洪灾，还有国外一些地区雨季洪水泛滥，使得居民的生活受到严重影响。III.水资源遭到污染，造成水质量下降。随着现代工业、农业的发展，全球水污染变得日益严重，天然水资源被工业废水、农业废水以及生活污水所污染。许多大量河流、湖泊的水已不再适于
水资源短缺风险综合评价 修复的 The following text is amended on 12 November 2020.
水资源短缺风险综合评价 摘要： 本文通过建立模型来判定北京市水资源短缺风险的主要因子对北京市水资源短缺风险进行综合评价，进而提出调控办法。 对于问题一，影响水资源短缺的因子很多，主要有四方面：第一，农业用水；第二，工业用水；第三，人口规模；第四，气候条件与水利工程设施。以上四方面分别对应附表中农业用水量，工业用水量，第三产业及生活等其他用水量与水资源总量。对于主要因子，本文采用关联分析对关联度进行计算量化处理。首先对数据进行了预处理，以缺水量（总用水量-水资源总量）作为参考数列，把农业用水量，工业用水量，第三产业及生活等其他用水量与水资源总量作为参考数列，然后对个数列进行初始化处理，利用matlab 分别计算出以上四方面对缺水量（总用水量-水资源总量）的相关性。得出总体相关性大小排序如下： > > > 即：水资源总量>第三产业与生活等其他用水量>农业用水量>工业用水量为检验该模型的合理性，本文采用matlab作出以上四个量以及缺水量（总用水量-水资源总量）对时间的关系图，从图中可以直观显示农业与缺水量的相关性较大，与该模型结果吻合，模型具有较好的准确性。 对于问题二，本文建立了合适的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。本文将改革开放以来的三十年分成六个阶段，每个阶段分为五个点。采用熵值确定农业用水量，工业用水量，第三产业及生活等其他用水量三方面对水资源短缺影响的权重，得出水资源短缺的综合测评指数Q，再利用六个阶段的Q值与实际数据对比的
我国的淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，名列世界第四位。但是，我国的人均水资源量只有2300立方米，仅为世界平均水平的1/4，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。然而，又是世界上用水量最多的国家。仅2002年，全国淡水取用量达到5497亿立方米，大约占世界年取用量的13%，是美国1995年淡水供应量4700亿立方米的约1.2倍。 中国从20世纪70年代以来就开始闹水荒，这不是危言耸听，而是客观存在的事实。80年代以来，中国的水荒由局部逐渐蔓延至全国，情势越来越严重，对农业和国民经济已经带来了严重影响。 缺水：全面告急 ·北方资源性缺水！ ·南方水质性缺水！ ·中西部工程性缺水！ “中国是一个中度缺水的国家”，水利部水资源司司长吴季松说,这是从水资源对经济发展的支撑能力上得出的判断。据统计，我国目前缺水总量估计为400亿立方米，每年受旱面积200万~260万平方千米，影响粮食产量150亿~200亿千克，影响工业产值2000多亿元，全国还有7000万人饮水困难。缺水对和人的身心都有着严重的影响。 从人口和水资源分布统计数据可以看出，中国水资源南北分配的差异非常明显。长江流域及其以南地区人口占了中国的54％，但是水资源却占了81％。北方人口占46％，水资源只有19％。专家指出，由于环境以及高强度的人类 的影响，北方的水资源进一步减少，南方水资源进一步增加。这个趋势在最近20年尤其明显。这就更加重了我国北方水资源短缺和南北水资源的不平衡。最近几年，北方连年干旱。如果说北方资源性缺水日益严重令人忧心，南方的状况也并不乐观。专家指出，南方地区由于不注意污水的处理，把未经处理的污水大量排到天然河道，污染
水资源短缺 21世纪，水，已成为世界各国关注的焦点。水资源短缺、水资源分布不均、水环境被严重污染等等都是当今社会所急需解决的一系列问题，这些问题对世界各国的经济发展已构成了重大的威胁，如何解决好水多、水少、水脏和水污染等问题直接关系到水资源的可持续利用、粮食生产的安全、经济增长方式、国民经济的可持续发展、维持生态环境的安全以及国内国际环境的安定。水，是经济，也是挑战。 通过一个学期的学习，对于《环境概论》这门课程也有了一定的认识，对于水资源短缺这一问题可以主要从以下几个方面分析： 一、水资源短缺的当前现状 根据当前形势，全球水资源短缺本就已存在的情况大致可以分为以下几种情况： 1、淡水资源是十分有限的资源。在全球水资源中陆地淡水仅占6%，其余94 为海洋水。而 在陆地淡水中，又有77.2%分布在南北极，22.4%分布在很难开发的地下深处，仅有0.4 %的淡水可供人类维持生命。 2、淡水资源的分布极不均衡，导致一些国家和地区严重缺水。如非洲扎伊尔河的水量占整 个大陆再生水量的30%，但该河主要流经人口稀少的地区，造成一些人口众多的地区严重缺水。再如美洲的亚马逊河，其径流量占南美总径流量的60%，但它也没有流经人口密集的地区，其丰富的水资源无法被充分利用。俄罗斯和中亚地区也面临类似的情况，丰富的水资源流经西伯利亚注入北冰洋，而人口众多的西部、南部、中亚地区则出现水资源短缺。全球水资源分布在地理上已经基本确定，难以重新分配。巴西、俄罗斯、中国、加拿大、印度尼西亚、美国、印度、哥伦比亚以及扎伊尔9 个国家拥有了全球水资源的60%，即便在一定范围进行重新分配，其成本也是极高的。 3、水是难以替代的资源。人类要找到一种理想的水替代品，要比寻找石油和木材等资源的 替代品困难得多，尽管许多缺水国家已经开始海水淡化工作，但目前在资金和技术上都还远远无法解决水资源短缺问题。 除了以上的情况还有其他一些因素加剧了全球性的水资源危机：I.人口的增长使淡水供应紧张。随着人口的增加，工业、农业和其他生活用水量不断扩大，但人类的取水量增长缓慢，导致人均用水量的下降。据有学者预测，到20 世纪末，人类的人均占水量将下降24%，像非洲的肯尼亚、尼日利亚等一些国家，人均用水量将下降40-50%。II.生态环境的破坏是陆地淡水急剧减少。森林被毁、土壤退化等导致地面对水的吸收保护能力下降，雨季大水泛滥，而旱季严重缺水，使得各地灾情不断，比如我国西南旱灾、南方洪灾，还有国外一些地区雨季洪水泛滥，使得居民的生活受到严重影响。III.水资源遭到污染，造成水质量下降。随着现代工业、农业的发展，全球水污染变得日益严重，天然水资源被工业废水、农业废水以及生活污水所污染。许多大量河流、湖泊的水已不再适于人类生活使用，地下水也在不同程度上受到污染。非洲的尼罗河、美洲的亚马逊河、亚洲的长江等世界著名河流都已经在不同程度上受到污染。IV.使用管理不当导致水资源的浪费。人们在用水方面还存在很大的浪费，一些水利设施在设计管理使用上不合理，是造成大量水资源浪费。 从目前来看，水资源缺乏是一个全球性问题，但最为突出的是国家和地区性水资源短缺问题。非洲水资源缺乏比较严重，据预测，6 个东非国家和5 个邻地中海的北非国家都属于严重缺水的国家，三分之二的非洲地区每年都将面临干旱的威胁。亚洲本是个水资源丰富的地区，但由于人口增长和工农业的发展，也将成为一个水资源紧缺的大陆。一些国际水资源专家的研究报告指出，到下个世纪，亚洲大多数国家将会面临缺水问题。南亚地区干旱日益严重，由于大量抽取地下水，印度、巴基斯坦、孟加拉国等地下水资源面临枯竭。中国水
水资源短缺风险综合评价思路 1.风险度量的确定：风险度量v=用水量-供水量 若v>0，则存在风险，若v<0，则无风险。 计算自1979年至今2010年（2000年后的数据自己收集）的风险度量v，将风险度量大于0的求出平均值与标准差。 2.风险因子的确定： 通过计算各个影响因素与风险度量之间的相关系数，根据相关系数确定哪些影响因素为风险因子。其中风险因子的确定可以考虑题目提供的因子，关键是能够找到历年数据的因子，这些数据可以在北京2009统计年鉴上找，可以进入中国统计局网站和北京市统计局网站上收集。 3.利用多元线性回归分析方法建立北京市水资源短缺风险的综合评价模型 利用上述讨论的风险因子及逐步回归方法建立以风险度量为因变量，风险因子为自变量的多元线性回归模型。模型中最后剩下的自变量即为主要风险因子，这些自变量前的回归系数即为该变量每变化一单位对风险度量的影响程度有多大，从而确定该如何调控风险因子，使得风险降低。该模型可以指出如果这些主要风险因子不加控制，将会对风险度量产生多大的影响，实质即为一综合评价模型。 4.风险等级的划分 风险等级的划分可以根据1计算所得的风险度量的均值和标准差来确定，如果1中计算所得的均值>0，则说明近几十年均存在水资源短缺的情况，等级的划分可以考虑为：均值+标准差—风险较大，均值+2标准差—风险很大，均值+3标准差—风险非常大。这样可以根据各年的风险度量来确定落在哪个范围，以判断其实什么级别的风险。 5.北京市未来两年水资源短缺风险的预测 可以考虑建立以时间为自变量，风险度量为因变量的一元回归模型，该模型有可能是线性的，也可能是曲线的，看具体的数据做出来的图像来判断。根据该模型可以对未来两年的风险度量进行预测，说明未来两年将处于什么等级的风险。也可以建立风险度量的时间序列模型来说明。注意：所建的预测模型是考虑主要风险因子并未发生变化的情况下的情形，可见需要进行调控。
中国水资源现状 我国的淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，名列世界第四位。但是，我国的人均水资源量只有2300立方米，仅为世界平均水平的1/4，是全球人均水资 源最贫乏的国家之一。然而，中国又是世界上用水量最多的国家。仅2002年，全国淡水取用量达到5497亿立方米，大约占世界年取用量的13%是美国1995年淡水供应量4700亿立方米的约1.2倍。 中国从20世纪70年代以来就开始闹水荒，这不是危言耸听，而是客观存在的事实。80年代以来，中国的水荒由局部逐渐蔓延至全国，情势越来越严重，对农业和国民经济已经带来了严重影响。 缺水：全面告急 ?北方资源性缺水！ ?南方水质性缺水！ ?中西部工程性缺水！ “中国是一个中度缺水的国家”，水利部水资源司司长吴季松说，这是从水资源对社会经济发展的支撑能力上得出的判断。据统计，我国目前缺水总量估计为400亿立方米，每年受旱面积200万~260万平方千米，影响粮食产量150亿~200亿千克，影响工业产值2000多亿元，全国还有7000万人饮水困难。缺水对环境和人的身心健康都有着严重的影响。 从人口和水资源分布统计数据可以看出，中国水资源南北分配的差异非常明显。长江流域及其以南地区人口占了中国的54%,但是水 资源却占了81%。北方人口占46%，水资源只有19%。专家指出，由于自然环境以及高强度的人类 活动的影响，北方的水资源进一步减少，南方水资源进一步增加。这个趋势在最近20年尤其明显。这就更加重了我国北方水资源短缺和南北水资源的不平衡。最近几年，北方连年干旱。如果说北方资源性 1 / 16
水资源短缺的原因???水体污染用水量的增加.2.1 爱护水资源的措施???防止水体污染 节约用水.2.1 水体污染来源?? ???任意排放生活污染：生活污水的的不合理使用农业污染：农药、化肥任意排放废水、废气、废渣）的工业污染：工业三废（.3.2.1 防止水体污染的措施?? ???生活污水处理后再排放合理使用农药、化肥工业三废处理后再排放.3.2.1 一、水的净化流程 1.静置沉淀→→絮凝剂）—吸附沉淀（明矾 过滤吸附（→活性炭—吸附异味和色素）（物理变化）→投药消毒（Cl 2 、ClO 2 或O 3 ）(化学变化) 2.明矾的作用：吸附水中悬浮杂志，使之沉降 3.常用的净水方法：沉淀、过滤、吸附、蒸馏 二、过滤 1.适用范围：不溶性的固体与液体分离 2.仪器：烧杯、玻璃棒、漏斗、带铁圈的铁架台 3.操作??????? ????????????????漏斗颈紧靠烧杯内壁侧玻璃棒靠在三层滤纸一璃棒倾倒液体的烧杯紧靠玻三靠滤液低于滤纸边缘滤纸边缘低于漏斗边缘二低壁一贴：滤纸紧贴漏斗内 4.玻璃棒的作用：引流 5.过滤后滤液仍然浑浊，可能原因是： （1）滤纸破损 （2）滤液高于滤纸边缘 （3）仪器不干净 6.过滤速度慢的可能原因; （1）滤纸堵塞 （2）滤纸和漏斗之间有气泡 7.硬水：含有较多可溶性钙、镁化合物的水 8.软水：不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水 9.区分硬水、软水方法：取样，加肥皂水振荡，泡沫多的是软水，泡沫少、起浮渣的是硬水 10.降低水硬度的方法：（1）生活中：煮沸 （2）实验室或工业生产中：蒸馏 11.沸石的作用：防止加热时发生暴沸现象
一、化学式 1. 定义：用元素符号和数字组合 2. 化学式表示的意义 eg ： H 2O ??? ????成（微观）氢原子和一个氧原子构表示一个水分子由两个）表示一个水分子（微观素组成（宏观）表示水由氢元素和氧元）表示水这种物质（宏观 O 2??? ????氧原子构成表示一个氧分子由两个表示一个氧分子 表示氧气由氧元素组成表示氧气这种物质 Fe ?? ???表示一个铁原子表示铁元素表示铁这种物质 H ???一个氢原子氢元素 2 H 2 O ↙ ↘ 表示两个水分子 表示一个水分子中含有两个氢原子 （元素符号右下角的数字表示一个分子中含有原子的个数） 3. 化学式的书写 单质??? ????2222eg (C eg Ne He eg Cu Fe eg N H O I P S 、、：气态非金属单质除外）、、：固态非金属单质 、：稀有气体单质、：金属单质 化合物???l eg eg 22KC O H CO ：）金非化合物（金左非右 、：氧化物（氧在右） 4.离子符号：H +、Na +、Mg 2+、Fe 2+、Fe 3+、NH 4+、OH -、NO 3-、CO 32-、SO 4 2- 5.化合价： 6.离子所带的电荷数与化合价数值相同，正负性一致 7.元素的最高正化合价数值等于最外层电子数 8.元素的负化合价数值等于8减去最外层电子数 一、氢气 1.H 2的物理性质：H2是无色、无味、密度比空气小、难溶于水的气体 2.H 2的化学性质：①可燃性 H 2+O 2??→ ?点燃 H 2O 现象：产生淡蓝色火焰、放热
水资源短缺 21 世纪，水，已成为世界各国关注的焦点。水资源短缺、水资源分布不均、水环境被严重污染等等都是当今社会所急需解决的一系列问题，这些问题对世界各国的经济发展已构成了重大的威胁， 如何解决好水多、水少、水脏和水污染等问题直接关系到水资源的可持续利用、粮食生产的安全、经济增长方式、国民经济的可持续发展、维持生态环境的安全以及国内国际环境的安定。水，是经济，也是挑战。 通过一个学期的学习，对于《环境概论》这门课程也有了一定的认识，对于水资源短缺这一问题可以主要从以下几个方面分析： 一、水资源短缺的当前现状 根据当前形势，全球水资源短缺本就已存在的情况大致可以分为以下几种情况： 1、淡水资源是十分有限的资源。在全球水资源中陆地淡水仅占6%，其余94 为海洋水。而 在陆地淡水中，又有77.2%分布在南北极，22.4%分布在很难开发的地下深处，仅有0.4 % 的淡水可供人类维持生命。 2、淡水资源的分布极不均衡，导致一些国家和地区严重缺水。如非洲扎伊尔河的水量占整个大陆再生 水量的30%，但该河主要流经人口稀少的地区，造成一些人口众多的地区严重缺水。再如美洲的亚马逊河，其径流量占南美总径流量的60%，但它也没有流经人口密集的地区，其丰富的水资源无法被充分利用。俄罗斯和中亚地区也面临类似的情况，丰富的水资源流经西伯利亚注入北冰洋，而人口众多的西部、南部、中亚地区则出现水资源短缺。全球水资源分布在地理上已经基本确定，难以重新分配。巴西、俄罗斯、中国、加拿大、印度尼西亚、美国、印度、哥伦比亚以及扎伊尔9 个国家拥有了全球水资源的60%，即便在一定范围进行重新分配，其成本也是极高的。 3、水是难以替代的资源。人类要找到一种理想的水替代品，要比寻找石油和木材等资源的替代品困难 得多，尽管许多缺水国家已经开始海水淡化工作，但目前在资金和技术上都还远远无法解决水资源短缺问题。 除了以上的情况还有其他一些因素加剧了全球性的水资源危机：I. 人口的增长使淡水供应紧张。随着人口的增加，工业、农业和其他生活用水量不断扩大，但人类的取水量增长缓慢，导致人均用水量的下降。据有学者预测，到20 世纪末，人类的人均占水量将下降24%，像非洲的肯尼亚、尼日利亚等一些国家，人均用水量将下降40-50%。II.生态环境的破坏是 陆地淡水急剧减少。森林被毁、土壤退化等导致地面对水的吸收保护能力下降，雨季大水泛滥，而旱季严重缺水，使得各地灾情不断，比如我国西南旱灾、南方洪灾，还有国外一些地区雨季洪水泛滥，使得居民的生活受到严重影响。III. 水资源遭到污染，造成水质量下降。 随着现代工业、农业的发展，全球水污染变得日益严重，天然水资源被工业废水、农业废水以及生活污水所污染。许多大量河流、湖泊的水已不再适于人类生活使用，地下水也在不同程度上受到污染。非洲的尼罗河、美洲的亚马逊河、亚洲的长江等世界著名河流都已经在不同程度上受到污染。IV. 使用管理不当导致水资源的浪费。人们在用水方面还存在很大的浪费，一些水利设施在设计管理使用上不合理，是造成大量水资源浪费。 从目前来看，水资源缺乏是一个全球性问题，但最为突出的是国家和地区性水资源短缺问题。非洲水资源缺乏比较严重，据预测， 6 个东非国家和5 个邻地中海的北非国家都属于严重缺水的国家，三分之二的非洲地区每年都将面临干旱的威胁。亚洲本是个水资源丰富的地区，但由于人口增长和工农业的发展，也将成为一个水资源紧缺的大陆。一些国际水资源专家的研究报告指出，到下个世纪，亚洲大多数国家将会面临缺水问题。南亚地区干旱日益严重，由于大量抽取地下水，印度、巴基斯坦、孟加拉国等地下水资源面临枯竭。中国水资源总量居世界第六，但人均水占有量仅为
我国水资源污染现状以及解决措施 姓名：程亚专业：土木工程1005 学号：2010011107 摘要：在维系人的生存、保障经济建设和维护社会发展的所有自然要素中，水的重要性毋庸赘述。然而随着工业化、城市化加快，世界面临着水资源短缺、污染严重的挑战。中国尤其严重，是世界13个缺水国家之一，全国600多个城市中目前大约一半的城市缺水，水污染的恶化更使水短缺雪上加霜：我国江河湖泊普遍遭受污染，全国75%的湖泊出现了不同程度的富营养化；90%的城市水域污染严重，南方城市总缺水量的60%---70%是由于水污染造成的；对我国118个大中城市的地下水调查显示，有115个城市地下水受到污染，其中重度污染约占40%。水污染降低了水体的使用功能，加剧了水资源短缺，对我国可持续发展战略的实施带来了负面影响。水资源的可持续利用是一个国家经济、社会可持续发展的基础，为了缓解水资源短缺，减少水污染、改善水质、合理调控水量而保护水资源，我们必须制定出相应的对策和措施。 关键词：各大水系湖泊及沿海、地下水污染现状：国家和普通公民应该如何保护水资源一浅谈现有水系湖泊及沿海﹑地下水的污染： 1.1 简述现状： 我国水体污染主要来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。工业废水近年来经过治理虽有所减少，但城市生活污水有增无减，占水质污染的51%以上。据环境部门监测，1999年全国近80%的生活污水未经处理直接进入江河湖海，年排污量达400亿立方米，造成全国三分之一以上水域受到污染.我国污水的处理能力只占20%左右。全国每年排污量约300亿吨。全国各大城市地下水不同程度受到污染。全国78条主要河流有54条遭污染.我国七大水系:长江，珠江，松花江，黄河，淮河，海河，辽河。七大水系中有一半河段受到污染，86%城市河段污染超标，比较严重的有：黄河，淮河，辽河，太湖，巢湖，滇池等河流湖泊。 1.2 各大水系湖泊污染现状： 2006年,长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河等七大水系的197条河流408个监测断面中,Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为46%、28%和26%。主要污染指标为高锰酸盐指数、石油类和氨氮。总体上看,我国流域污染状况是干流水质好于支流,一般河段强于城市河段,污染从下游地区逐步向上游转移。2008年,长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河七大水系水质总体与2007年持平。200条河流409个断面中,Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为55.0%、24.2%和20.8%。其中,珠江、长江水质总体良好,松花江为轻度污染,黄河、淮河、辽河为中度污染,海河为重度污染。 淮河是一条受污染最严重的河流。淮河在评价的2000km的河段中,78.7%的河段不符合饮用水标准,79.7%的河段不符合渔业用水标准,32%的河段不符合灌溉用水标准。据统计,全国3000家污染严重企业中,属排放工业污染的废水企业,淮河流域占了160家。流域内182个城
2013高教社杯全国大学生数学建模竞赛 承诺书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。 我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。 我们授权全国大学生数学建模竞赛组委会，可将我们的论文以任何形式进行公开展示（包括进行网上公示，在书籍、期刊和其他媒体进行正式或非正式发表等）。 我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： 我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）： 所属学校（请填写完整的全名）： 参赛队员 (打印并签名) ：1. 2. 3. 指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名)：
日期：年月日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：
2013高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编号专用页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用）： 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）： 全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：
水资源短缺风险综合评价 摘要 水资源短缺问题是影响我国发展的重大问题，本文针对水资源短缺风险问题找出了主要风险因子，建立了水资源短缺风险评价模型，对水资源短缺风险进行等级划分，并提出相应的有效措施规避风险。 对于问题一，我们建立主成分和灰色关联度分析模型，分析附表和相关资料，先确立了北京市水资源短缺风险的风险因素主要包括自然因素，即降雨量和常住人口，和社会因素，即农业用水，工业用水，第三产业及生活其他用水，污水处理率，城市绿化覆盖率。然后利用主成分分析得到个各个因子的贡献率，再利用灰色关联度分析，得到各个因子与缺水量的关联度的大小，基本与主成分分析一致，最后得到主要风险因子。 对于问题二，我们用综合评价的RSR 模型,对模型一所确定的主要风险因子做相应高优和低优指标处理，并对北京市水资源短缺进行风险等级划分。最后对主要风险因子进行调控，来降低风险等级。 对于问题三，我们建立 模型，要对北京市未来两年水资源的短缺风 险进行预测，我们通过对主要风险因子进行预测，并对预测模型进行后验差检验，然后再用RSR 模型，给未来的两年划分风险等级。 对于问题四，我们通过分析上面的数据和查找相关资料，给北京市水行政主管部门写一份建议报告。 关键词：主成分分析 灰色关联度分析 RSR 模型 (1,1)GM 模型 后验差检验 (1,1) GM
e i n g a r e g o o 中国水资源现状 我国的淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，名列世界第四位。但是，我国的人均水资源量只有2300立方米，仅为世界平均水平的1/4，是全球人均 水资源最贫乏的国家之一。然而，中国又是世界上用水量最多的国家。仅2002年，全国淡水取用量达到5497亿立方米，大约占世界年取用 量的13%，是美国1995年淡水供应量4700亿立方米的约1.2倍。中国从20世纪70年代以来就开始闹水荒，这不是危言耸听，而是客观存在的事实。80年代以来，中国的水荒由局部逐渐蔓延至全 国，情势越来越严重，对农业和国民经济已经带来了严重影响。 缺水：全面告急·北方资源性缺水！·南方水质性缺水！ ·中西部工程性缺水！ “中国是一个中度缺水的国家”，水利部水资源司司长吴季松说,这是从水资源对社会经济发展的支撑能力上得出的判断。据统计，我国 目前缺水总量估计为400亿立方米，每年受旱面积200万~260万平方千米，影响粮食产量150亿~200亿千克，影响工业产值2000多亿元，全国还有7000万人饮水困难。缺水对环境和人的身心健康都有着严重的影响。 从人口和水资源分布统计数据可以看出，中国水资源南北分配的 差异非常明显。长江流域及其以南地区人口占了中国的54％，但是
水资源却占了81％。北方人口占46％，水资源只有19％。专家指出，由于自然环境以及高强度的人类 活动的影响，北方的水资源进一步减少，南方水资源进一步增加。这个趋势在最近20年尤其明显。这就更加重了我国北方水资源短缺 和南北水资源的不平衡。最近几年，北方连年干旱。如果说北方资 源性缺水日益严重令人忧心，南方的状况也并不乐观。专家指出，南方地区由于不注意污水的处理，把未经处理的污水大量排到天然河道，污染了水体，影响了水资源的有效性，造成有水不能用，形成了水质性缺水的严重状况。受大陆季风气候的影响，中国水资源在季节上分布极不均匀，总是连枯连涝。时间上不均匀的水资源的变化需要由水库来调节。建国以来，我国兴建了大量水库，但由于水源工程建设投资额大，投资回报率不高，难以吸引更多建设资金。这种由工程滞后原因造成的工程型缺水在中部和西部地区尤其明显。 用水：逐年增长 1949～2002年，全国总用水量增加了4000多亿立方米，大约每10年增加1000亿立方米，年平均增加约100亿立方米。1980年以后，全国总用水量的增长幅度略有下降，但年平均增长量仍有62亿立方 米左右。 在这期间，全国的用水结构也发生了变化，农业用水比例逐步下降，而工业、城镇生活用水比例则有所增加。 与2001年比较，2002年生活用水量增加了19亿立方米，工业 用水增加1亿立方米，农业用水减少90亿立方米。 在省级行政区中，用水量大于400亿立方米的是新疆、江苏和广东，约占全国用水量的25.5％；工业用水占其总用水量30％以上的 是上海、重庆、湖北和江苏。 水质：不容乐观
状源水资现中国我国的淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，名列世界第四位。但是，我国的人均水资源量只有2300立方米，仅为世界平均水平的1/4，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。然而，中国又是世界上用水量最多的国家。仅2002年，全国淡水取用量达到5497亿立方米，大约占世界年取用量的13%，是美国1995年淡水供应量4700亿立方米的约1.2倍。 中国从20世纪70年代以来就开始闹水荒，这不是危言耸听，而是客观存在的事实。80年代以来，中国的水荒由局部逐渐蔓延至全国，情势越来越严重，对农业和国民经济已经带来了严重影响。 缺水：全面告急 ·北方资源性缺水！ ·南方水质性缺水！ ·中西部工程性缺水！ “中国是一个中度缺水的国家”，水利部水资源司司长吴季松说,这是从水资源对社会经济发展的支撑能力上得出的判断。据统计，我国目前缺水总量估计为400亿立方米，每年受旱面积200万~260万平方千米，影响粮食产量150亿~200
亿千克，影响工业产值2000多亿元，全国还有7000万人饮水困难。缺水对环境和人的身心健康都有着严重的影响。 从人口和水资源分布统计数据可以看出，中国水资源南北分配的差异非常明显。长江流域及其以南地区人口占了中国的54％，但是水资源却占了81％。北方人口占46％，水资源只有19％。专家指出，由于自然环境以及高强度的人类 活动的影响，北方的水资源进一步减少，南方水资源进一步增加。这个趋势在最近20年尤其明显。这就更加重了我国北方水资源短缺和南北水资源的不平衡。最近几年，北方连年干旱。如果说北方资源性缺水日益严重令人忧心，南方的状况也并不乐观。专家指出，南方地区由于不注意污水的处理，把未经处理的污水大量排到天然河道，污染了水体，影响了水资源的有效性，造成有水不能用，形成了水质性缺水的严重状况。受大陆季风气候的影响，中国水资源在季节上分布极不均匀，总是连枯连涝。时间上不均匀的水资源的变化需要由水库来调节。建国以来，我国兴建了大量水库，但由于水源工程建设投资额大，投资回报率不高，难以吸引更多建设资金。这种由工程滞后原因造成的工程型缺水在中部和西部地区尤其明显。 用水：逐年增长 1949～2002年，全国总用水量增加了4000多亿立方米，大约每10年增加1000亿立方米，年平均增加约100亿立方米。
水资源短缺综合风险评价 摘要 近些年来，由于气候变化和经济社会不断发展，我国，特别是北方地区水资源短缺问题日趋严重，成了被人们关注的焦点。对水资源短缺进行综合评价，识别影响水资源短缺的主要风险因子，对风险造成的危害进行等级划分，对不同的风险因子采取相应有效的措施，对社会经济稳定、可持续战略发展情具有重要意义。本文对北京水资源短缺问题进行了详细的研究。 对问题一，将影响北京水资源短缺的风险因素分为减少水资源短缺风险和增加水资源短缺风险。减少水资源短缺风险的因子有降水量、地表水资源量、地下水资源量、再生水资源量、污水处理能力和水源涵养（以植被覆盖率表示），增加水资源短缺风险的因子有农业用水、工业用水、生活用水、环境用水、人均生活用水量和万元GDP水耗，共十二风险因子。然后利用主成分分析方法找出影响水资源短缺风险的主要风险因子，从而得出影响北京市水资源短缺风险的主要风险因子有降水量，污水处理能力，工业用水，环境用水，人均年生活用水量和万元GDP水耗六个指标。 对于问题二，我们根据问题一所得到的主要风险因子为自变量，风险度量（风险度量=全年水资源总量-用水量）为因变量，建立多元线性回归模型，对北京市水资源短缺风险进行综合评价，并做出相应的等级划分，利用残差分析方法对主要风险因子进行调控，使得风险降低。 对于问题三，我们利用风险度量和年份采用曲线拟合的方法，预测出未来两年北京市水资源的风险度量，再根据问题二中得到的等级划分对北京市未来两年的水资源短缺风险进行相应的预测。 对于问题四，根据前三个问题的相关结论，特别是影响水资源短缺的主要风险因子，以此给水利部门写一篇建议报告。 关键词：主成分析法多元线性回归数据拟合风险因子
如对您有帮助，请购买打赏，谢谢您！ 水资源短缺的现状分析 水资源短缺的现状分析 [摘要]：近几十年来，随着全球人口的增长、社会经济的发展，以及人们生活水平的提高，导致人类对淡水资源的需求与日俱增不少地区出现了水资源不足和用水紧张的问题。与此同时，人类活动所造成的水污染，又使大量宝贵的水资源失去了利用价值，从而进一步加剧了水资源的危机。水资源短缺的问题，目前已引起国际社会以及我国政府和民众的广泛关注。[关键词]：水资源我国浪费污染 水，滋润万物，与人们的生产生活息息相关。水是甘甜的。但有时又是苦涩的；水是宝贵的，但有时它又泛滥成灾；水是清冽的，但在一些地方它却变得污浊不堪；一切生物都离不开水，但在一些特别需要水的地方，它却变得那样吝啬……面对我们日日不可或缺的生命之源一-水，我们知道的到底有多少? 人均水资源占有量十分有限据世界银行1998年对132个国家的统计，我国水资源总量占世界第4位，但人均水资源占有量却排到了82位。按照国际标准，人均水资源量2000立方米为严重缺水边缘，人均1000立方米为人类生存起码要求。目前我国有15个省、区、市人均水资源严重低于缺水线，有7个省、区(宁夏、河北、山东、河南、山西、辽宁、江苏)人均水资源量低于生存的起码要求。 那么，我们面临的水资源现状到底有哪些呢？ 水污染程度严重,损失巨大据水利部对全国700余条河流约10万公里河长开展的水资源质量评价，46.5%河长受到污染；10.6%的河长严重污染，水体己丧失使用价值。90%以上的城市水域污染严重。在全国七大流域中，太湖、淮河、黄河流域均有70%以上的河段受到污染；海河、松辽河流域污染也相当严重，污染河段占60%以上，全国有1／4的人口饮用不符合卫生标准的水。水污染直接影响着我国民众生活、生存环境。 河湖萎缩，黄河断流黄河从1972年开始出现断流到1998年的27年间，黄河利津站共有21年发生断流，断流频率已达四年五断，共计断流1050天，平均每个断流年份50天，其中1997年断流226天，断流河段长达704公里，占下游河段总长的90%。海河流域中下游平原地区的河流基本干涸，河口淤积加剧，生态环境破坏严重。由于径流剧减，城镇排出的污水得不到稀释.形成不少污水河，被形象地称为："无河不干，有水则污。" 调查表明，近30年来，我国湖泊水面面积已缩小了30%。 水土流失面广量大，后果堪优我国己成为世界上水土流失最严重的国家之一，全国水土流失面积达367万平方公里，占国土面积的38%，其中水力侵蚀面积179万平方公里。此外，每年流失土壤50多亿吨，全国每年因水土流失新增荒漠化面积2100平方公里，因同样原因而损失的耕地面积达7万多公顷。黄土高原每年水土流失带走的氮、磷、钾就达4000万吨，相当于全国一年的化肥产量。赢水污染事故频发。近些年，全国各地水污染事故频繁发生，平均每年在1600起以上。1994年淮河特大污染事故，造成苏皖两省150万人饮水困难。1996年春节后，淮河再次发生污染事故，使蚌埠市70万人陷入水荒。近10年来，仅海河流域的水污染事故就达数百起，由水污染导致的地区间纠纷不断发生，严重影响社会稳定。 这样严峻的形势，对我们国家的将来又会有什么样的影响呢？ 有关专家指出，严峻的水资源形势，对我国的可持续发展构成了极大的威胁。从人口增长看，2030年左右，我国人口将达到16亿，人均占有水资源量将减少1/5，降至1700立