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投影寻踪方法在水资源承载力评价与预测中的应用

金菊良 杨通竹 郦建强 陈梦璐 宁少尉 张浩宇

金菊良,杨通竹,郦建强,等. 投影寻踪方法在水资源承载力评价与预测中的应用[J]. 水利水运工程学报,2020(4):10-16 doi:  10.12170/20190609002
引用本文: 金菊良,杨通竹,郦建强,等. 投影寻踪方法在水资源承载力评价与预测中的应用[J]. 水利水运工程学报,2020(4):10-16 doi:  10.12170/20190609002
(JIN Juliang, YANG Tongzhu, LI Jianqiang, et al. Application of projection pursuit method in assessment and prediction of water resources carrying capacity[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(4): 10-16. (in Chinese)) doi:  10.12170/20190609002
Citation: (JIN Juliang, YANG Tongzhu, LI Jianqiang, et al. Application of projection pursuit method in assessment and prediction of water resources carrying capacity[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(4): 10-16. (in Chinese)) doi:  10.12170/20190609002

投影寻踪方法在水资源承载力评价与预测中的应用

doi: 10.12170/20190609002
基金项目: 国家重点研发计划资助项目(2018YFC0407206);国家自然科学基金资助项目(51709071,51579060)
详细信息
    作者简介:

    金菊良(1966—),男,江苏吴江人,教授,博士,主要从事水旱灾害研究。E-mail:JINJL66@126.com

    通讯作者:

    陈梦璐(E-mail:516792688@qq.com

  • 中图分类号: TV213.4

Application of projection pursuit method in assessment and prediction of water resources carrying capacity

  • 摘要: 为解决区域水资源承载力综合评价中指标数据高维、非线性的问题,采用基于最大信息熵原理的投影寻踪水资源承载力评价方法,并将该方法应用于2015年安徽省16个地级市水资源承载力的空间分布评价中;最后对2005—2015年安徽省全省水资源承载力进行动态评价,并将该评价结果与灰色GM(1,1)模型结合,对2018—2020年安徽省区域水资源承载状况进行预测。结果表明:2015年,安徽省水资源承载空间分布状况整体表现为皖南地区优于皖中地区,皖中地区优于皖北地区;2005—2015年期间,全省水资源承载力虽基本处于临界超载状态,但年际间承载状况逐年好转。预测结果表明,2018—2020年全省水资源承载力保持良好的发展态势,总体向可载趋势发展。
  • 图  1  安徽省水资源承载力分布

    Figure  1.  Distribution of water resources carrying capacity in Anhui Province

    图  2  评价及预测结果

    Figure  2.  Evaluation and prediction result

    表  1  水资源承载力状态等级

    Table  1.   Status of water resources carrying capacity

    等级承载状态水资源承载社会经济状况
    Ⅰ级可载区域水资源量足以承载当下社会经济规模需求且富余,水资源系统的承载状况良好
    Ⅱ级临界超载区域水资源系统基本满足当地当下规模的社会经济的发展,水资源系统的承载状况一般
    Ⅲ级超载区域水资源量、质与当地社会经济发展规模不相适应,水资源达到了可供给量的上限,水资源短缺成为阻碍当地进一步发展的因素
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    表  2  水资源承载力空间分布评价指标体系及等级标准

    Table  2.   Evaluation index system and grade standard of spatial distribution of water resources carrying capacity

    目标层子系统子系统权重指标层评价标准权重
    可载临界超载超载
    水资源承载力水资源支撑力
    子系统
    0.4人均水资源量(m3≥1 6701 670~1 000<1 0000.133 2
    产水模数(104m3/km2≥8080~50<500.133 2
    人均供水量(m3/(人·年))≥450450~350<3500.105 6
    植被覆盖率(%)≥4040~25<250.028 0
    水资源压力
    子系统
    0.4人均日生活用水量(L/(人• d))≤7070~180>1800.039 6
    万元GDP用水量(m3/万元)≤100100~400>4000.079 2
    万元工业增加值需水量(m3/万元)≤5050~200>2000.059 6
    人口密度(人/km2≤200200~500>5000.079 2
    城市化率(%)≤5050~80>800.063 2
    农田灌溉定额(m3/亩)≤250250~400>4000.079 2
    水资源调控力
    子系统
    0.2水资源开发利用率(%)≤4040~70>700.058 2
    人均GDP(元/人)≥24 84024 840~6 624<6 6240.048 4
    污水排放达标率(%)≥9090~70<700.028 8
    水功能区达标率(%)≥9595~70<700.045 4
    生态用水率(%)≥51~5<10.019 2
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    表  3  灰色GM(1,1)预测模型精度等级

    Table  3.   Precision grade of grey GM(1,1) prediction model

    模型精度等级小概率误差后验比
    1级(好)≥0.95≤0.35
    2级(合格)0.80≤P<0.950.35<C≤0.50
    3级(一般)0.70≤P<0.800.50<C≤0.65
    4级(不合格)P<0.70>0.65
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    表  4  安徽省2005—2015年动态评价与预测结果

    Table  4.   Dynamic evaluation and forecast results of Anhui Province from 2005 to 2015

    年份投影特征值原始序列GM(1,1)预测序列相对误差/%
    20050.100 90.100 90.100 90
    20060.100 10.100 10.104 34.18
    20070.105 50.105 50.107 31.73
    20080.111 10.111 10.110 5-0.57
    20090.115 70.115 70.113 7-1.74
    20100.124 10.124 10.117 0-5.71
    20110.121 30.121 30.120 4-0.72
    20120.123 80.123 80.123 90.12
    20130.125 30.125 30.127 61.81
    20140.129 00.129 00.131 31.78
    20150.135 20.135 20.135 1-0.05
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  • 收稿日期:  2019-06-09

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