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        基于多元線性回歸的水資源分析和預(yù)測(cè)

        2019-10-21 12:38:02李婷婷
        魅力中國(guó) 2019年32期
        關(guān)鍵詞:利用系數(shù)達(dá)標(biāo)率功能區(qū)

        李婷婷

        (河北省石家莊鐵道大學(xué),河北 石家莊 050043)

        一、簡(jiǎn)介

        我國(guó)水資源較為短缺,各種問(wèn)題日漸突出。合理使用水資源,水結(jié)構(gòu)的分配方案,結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境等作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)控,都是提高水資源利用效率中值得研究的問(wèn)題。通過(guò)合適的模型預(yù)測(cè),結(jié)合其內(nèi)在變化規(guī)律,有利于緩解水資源問(wèn)題。

        二、研究背景

        根據(jù)2012-2016年水資源公報(bào)的分析,可以發(fā)現(xiàn)我國(guó)用水結(jié)構(gòu)存在幾個(gè)特征:①農(nóng)田灌溉有效利用系數(shù)逐年上升,表明農(nóng)田灌溉用水利用率每年得到提高;②人均用水量整體較高,隨時(shí)間呈下降趨勢(shì),我國(guó)人民節(jié)約用水意識(shí)正在加強(qiáng);③城鎮(zhèn)用水相比之下遠(yuǎn)高于農(nóng)村用水。

        通過(guò)以上對(duì)我國(guó)水資源利用現(xiàn)狀的分析以及國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家利用現(xiàn)狀,發(fā)現(xiàn)我國(guó)水資源利用中存在一些問(wèn)題:①農(nóng)業(yè)用水較多,結(jié)構(gòu)不合理;②利用率低,導(dǎo)致人均綜合用水量和農(nóng)業(yè)用水量居高不下。③農(nóng)村和城鎮(zhèn)用水結(jié)構(gòu)不合理,城鎮(zhèn)人均用水遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于農(nóng)村人均用水,且都有上升態(tài)勢(shì)。

        三、模型建立與分析

        由于從2012年開(kāi)始我國(guó)開(kāi)始實(shí)行控管政策,所以分析的數(shù)據(jù)為2012-2016年。根據(jù)對(duì)2012-2016年全國(guó)用水總量(Y1)、萬(wàn)元GDP用水量(Y2)、萬(wàn)元工業(yè)增加用水量(Y3)、農(nóng)田灌溉水系數(shù)(Y4)、水功能區(qū)納污范圍(Y5)、水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率(Y6)等相關(guān)因素進(jìn)行時(shí)間序列分析,結(jié)合其一次指數(shù)平滑模型,在擬合優(yōu)度分析時(shí),通過(guò)變化α的取值進(jìn)行對(duì)比。

        ①全國(guó)用水總量分析及預(yù)測(cè):對(duì)于α值的確定,通過(guò)選取不同α值判斷R2是否接近于1,越接近1表明曲線擬合程度越好,不同α值對(duì)應(yīng)的擬合曲線如圖1所示。預(yù)測(cè)方程Y1=-2.0319t2+13.261t+6113.3。通過(guò)對(duì)比,選取當(dāng)α=0.1時(shí)的預(yù)測(cè)方程,此時(shí)R2最大,為0.7903。

        圖1 不同平滑系數(shù)下的預(yù)測(cè)趨勢(shì)

        當(dāng)t為2020時(shí),Y1為6089.3464;當(dāng)t為2030時(shí),Y1為5693.6624。

        ②萬(wàn)元GDP用水量分析及預(yù)測(cè):預(yù)測(cè)方程為Y2=145.7x-0.279,R2=0.9594,α=0.5,當(dāng)t分別為2020和2030時(shí),Y2分別為81.56379894,65.04868521。

        ③萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量分析及預(yù)測(cè):預(yù)測(cè)方程為Y3=-0.1892t2 +0.6056t+68.581,R2=0.991,α=0.1,當(dāng)t為2020時(shí),Y3為61.317;當(dāng)t為2030時(shí),Y3為18.181。

        ④農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)分析及預(yù)測(cè):預(yù)測(cè)方程為Y4=0.0062 x+0.5034,R2=0.9989,α=0.6,當(dāng)t為2020時(shí),Y4為0.553;當(dāng)t為2030時(shí),Y4為0.615。

        ⑤水功能區(qū)納污率分析及預(yù)測(cè):預(yù)測(cè)方程為Y5=7.7472ln(t)+47.949,R2=0.9531,α=0.7,當(dāng)t為2020時(shí),Y5為64.05884951;當(dāng)t為2030時(shí),Y5為70.34128808。

        ⑥水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率分析及預(yù)測(cè):預(yù)測(cè)方程為Y6=7.7912ln(t)+56.781,R2=0.7741,α=0.8,當(dāng)t為2020時(shí),Y6為72.98234494;當(dāng)t為2030時(shí),Y6為79.30046444。

        四、模型應(yīng)用

        結(jié)合SPSS對(duì)所有省和自治區(qū)進(jìn)行劃分,最終確定三個(gè)典型城市:新疆、西藏以及其他城市。以新疆為例進(jìn)行分析,建立Y4a的多元線性回歸方程求解為

        所以,若想提高新疆灌溉水利用效率,則可以減少萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量;提高井灌排面積占農(nóng)田總面積比例帶來(lái)的影響較為顯著。

        五、結(jié)語(yǔ)

        通過(guò)對(duì)水資源相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè),進(jìn)一步對(duì)具體城市進(jìn)行分析,可以有效的選取合適的解決措施進(jìn)一步改善其水資源的利用,從而實(shí)現(xiàn)了算法模型在日常生活中的應(yīng)用。模型簡(jiǎn)單易操作,針對(duì)不同情況都能很好的適用,未來(lái)可以進(jìn)一步推廣。

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