(山西財(cái)經(jīng)大學(xué)環(huán)境經(jīng)濟(jì)系 山西 太原 030000)

一、研究背景

(一)太原市水資源現(xiàn)狀

太原市人均水資源占有量為139立方米，僅為全國人均占有量的十二分之一，遠(yuǎn)低于人均1000立方米的嚴(yán)重缺水界線，太原市的水資源狀況日漸惡化。自上世紀(jì)50年代以來，太原市年降水量呈逐年下降趨勢，多年以來全市河川徑流水資源量平均減幅32.2%，水位降落漏斗從吳家堡、動(dòng)物園、西張、北營等小塊區(qū)域蔓延到整個(gè)太原盆地。

(二)影響太原市年度用水量的主要因素

年度用水量預(yù)測是根據(jù)城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增長、工業(yè)生產(chǎn)能力的提高以及旅游、教育、文化衛(wèi)生事業(yè)等多方面的發(fā)展變化，對未來整個(gè)區(qū)域用水量做出的一年或者幾年長期預(yù)測，是一個(gè)多因素，多層次的復(fù)雜系統(tǒng)。所以說中長期預(yù)測是一項(xiàng)紛雜的工作，涉及的因素很多。主要影響因素有工業(yè)總產(chǎn)值、配套市政基礎(chǔ)設(shè)施、人口數(shù)量及水價(jià)、節(jié)水模式等。

二、基于灰色GM(1,1)的太原市用水量預(yù)測

(一)灰色系統(tǒng)理論

灰色模型應(yīng)用較多的是GM(1,1)模型和GM(1,1)模型群，本文主要介紹GM(1,1)模型。GM(1,1)模型中，G是指灰色的意思，M是模型，第一個(gè)“1”指一階方程，第二個(gè)“1”是指一個(gè)變量，也就是說GM(1,1)模型是只包含一個(gè)變量的一階微分方程模型。

(1)累加生成：記原始數(shù)列為x(0)={x(0)(k)|k=1,2,…,n}

記x(0)的生成數(shù)列AGO為x(1)={x(1)(k)|k=1,2,…,n}

其中x(1)(1)=x(0)(1),x(1)(k)=x(1)(k-1)+x(0)(k),k=2,3……，n

(2)參數(shù)辨識

GM(1,1)模型的白化方程為一階微分方程:

(1)

t=2,3,K

(2)

該式用于預(yù)測時(shí)稱為時(shí)間響應(yīng)函數(shù)，表示為：

k=1,2,3,K

(3)

k=1,2,3,K

(4)

(二)模型計(jì)算及檢驗(yàn)

對太原市用水量進(jìn)行中長期的準(zhǔn)確預(yù)測研究，是水資源規(guī)劃和實(shí)現(xiàn)太原市經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的依據(jù)，城市用水量是一個(gè)多因素，多層次的復(fù)雜系統(tǒng)，準(zhǔn)確定量的描述社會各因素對用水量的相關(guān)模型是極其困難的，城市用水量既有已知信息，也有未知或未確定信息，它是一個(gè)灰色系統(tǒng)。因此根據(jù)太原市用水量表2的時(shí)間序列特性，建立GM(1，1)模型：

表2-1 2006年—2015年太原市綜合用水量(單位：億立方米)

(數(shù)據(jù)來源：山西省統(tǒng)計(jì)年鑒)

(1)殘差檢驗(yàn)。按節(jié)2.3(1)檢驗(yàn)，相對值在(-7.5%，7.4%)之間，殘差平均值 ，平均精度p=95.55%>95%,模擬精度高。

(2)后驗(yàn)差檢驗(yàn)。按計(jì)算后驗(yàn)差比值s1=0.3853,s2=0.1896.C=0.49<0.50,模型為合格。

(三)未來五年太原市綜合用水量預(yù)測結(jié)果

表2-2 太原市未來五年綜合用水量預(yù)測結(jié)果(單位：億立方米)

由預(yù)測結(jié)果可以看出太原市未來五年的城市綜合用水量不斷上升,2016年至2020年的預(yù)測綜合預(yù)測用水量為7.682、7.752、7.822、7.894、7.956億立方米。

三、結(jié)論與建議

本文通過建立灰色GM(1，1)模型，根據(jù)已經(jīng)有的太原市用水量數(shù)據(jù)，預(yù)測了太原市未來五年的城市用水量，預(yù)測得出太原市未來用水量是一個(gè)不斷增加的過程，并且分析了當(dāng)前太原市用水情況，發(fā)現(xiàn)太原市城市用水過程中存在著水資源開發(fā)難度大，水資源利用效率低，水資源利用不合理，水污染嚴(yán)重等問題。日益增加的用水需求和供水的不足已經(jīng)構(gòu)成了比較尖銳的矛盾，制約著太原市城市經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。面對著供水需水之間的矛盾，提出了建議。如建立健全用水制度，加強(qiáng)節(jié)水執(zhí)法監(jiān)督檢查力量，健全取水、用水和排水計(jì)量和監(jiān)測。完善各類用水技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，嚴(yán)格用水管理制度、廢水排放管理制度、節(jié)水績效考核制度、建立節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)體系。其次，在充分考慮水資源承載力的前提下調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，改變粗放型的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式和消費(fèi)模式，提高用水效率，改進(jìn)生產(chǎn)工藝。對高耗水的企業(yè)進(jìn)行管理，加大污水治理能力和并改善水環(huán)境質(zhì)量。除此之外，要擴(kuò)大引黃工程范圍，根據(jù)不同的需水要求，用不同管線為居民用水和工業(yè)用水及農(nóng)業(yè)用水輸送不同水質(zhì)的水，保護(hù)地下水。面對太原市水價(jià)偏低，不能體現(xiàn)水資源價(jià)值的現(xiàn)狀，要合理調(diào)整水價(jià)，推動(dòng)節(jié)水工作。

[1]李朝陽,魏毅.基于MATLAB灰色GM(1,1)模型的大氣污染物濃度預(yù)測[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2012,(01):48-53.

[2]郭虹俊.太原市水資源可持續(xù)發(fā)展的探討[J].中國水運(yùn)(下半月),2011,(05):158-159.