城市區(qū)域供水需求預(yù)測(cè)研究

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1、城市區(qū)域供水需求預(yù)測(cè)研究 摘要]由于城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市根底設(shè)施建設(shè)快速開展。供水需求也得到了明顯的上升。本文以太原市A居民區(qū)為實(shí)證研究對(duì)象，利用灰色預(yù)測(cè)模型進(jìn)行研究，對(duì)其未來的供水需求進(jìn)行預(yù)測(cè)，以期為太原市居民區(qū)供水需求提供參考。 [關(guān)鍵詞]城市供水；城市供水需求；供水需求預(yù)測(cè) 2021 [中圖分類號(hào)]TU991[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1673-0194〔2021〕24-0-02 水資源是每一個(gè)社會(huì)必不可少的稀缺資源，并且，在城市開展中起到至關(guān)重要的作用。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步開展，城鎮(zhèn)化步伐的進(jìn)一步加大，對(duì)于我國(guó)絕大多數(shù)城市來說，因?yàn)樗Y源的缺乏帶來了供水壓力，并且，城

2、市水量需求激增與供水能力相對(duì)滯后之間的矛盾尤為明顯。據(jù)統(tǒng)計(jì)，人均水資源占有量?jī)H僅為世界平均水平的四分之一，是十三個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家之一，水資源更是制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)開展的瓶頸，合理用水、節(jié)約用水，并且，通過客觀精確地對(duì)城市的各個(gè)區(qū)域用水進(jìn)行預(yù)測(cè)和規(guī)劃，有利于節(jié)約水資源，能夠依據(jù)用水量來進(jìn)行供水和水價(jià)的規(guī)劃。所以，進(jìn)行城市區(qū)域的用水量預(yù)測(cè)，是供水根底設(shè)施建設(shè)的前提，是進(jìn)行供水調(diào)度規(guī)劃和水價(jià)階梯定價(jià)的主要依據(jù)，對(duì)于我國(guó)城市供水需求的研究具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)2021年底，我國(guó)大中城市的綜合供水能力已經(jīng)超過了20億噸/日，比較2021年底的大約14億噸/日，提高了大約42.9%。2021年年末

3、，城市供水綜合生產(chǎn)能力到達(dá)2.87億立方米/日，比上年增長(zhǎng)1.1%。城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的加快帶來了城市供水事業(yè)的突飛猛進(jìn)，如何進(jìn)行城市供水需求的預(yù)測(cè)和分析，是進(jìn)行供水根底設(shè)施建設(shè)的必要前提。 1太原市A居民區(qū)供水概況 太原市地處山西中部，人口大約535.7萬人，隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，根底設(shè)施建設(shè)開展快速，特別是近幾年來，隨著南部、東部、北部和西部大立交橋的新建，改善了城市的道路交通建設(shè)，同時(shí)，供水管網(wǎng)不斷向南部和東部地區(qū)延伸，覆蓋了主城區(qū)和新城區(qū)的絕大局部供水區(qū)域，供水區(qū)域和供水能力得到了顯著地增加。截止2021年底，太原市的輸送水管網(wǎng)總長(zhǎng)1161公里之多，供水效勞面積188.65km

4、2，供水人口226.75萬人。綜合供水能力86.3萬立方米/日，并且，水質(zhì)20多年來一直保持著100%的合格率。城市供水需求不斷加大，城市供水區(qū)域也隨之不斷擴(kuò)大，管網(wǎng)改造更新升級(jí)的速度也在不斷加快。近十年來，供水管網(wǎng)的延伸和供水量的增加更是十分顯著，太原市2021-2021年十年間的年度供水總量，見表1。 A居民區(qū)地處太原市小店區(qū)長(zhǎng)風(fēng)街繁華地段，隨著城市中心的南移和居民小區(qū)入住率的逐年快速上升，供水需求量不斷加大，相對(duì)于太原市整體的供水量增加來講，那么是增加的更快，特別是最近幾年隨著長(zhǎng)風(fēng)街的商業(yè)價(jià)值急劇上升，人口居住更加密集，帶來了供水量的急劇上升。近五年的年供水總量，見表2。 2供水量需

5、求預(yù)測(cè)模型構(gòu)建的理論根底分析 灰色預(yù)測(cè)可以對(duì)符合時(shí)間序列的數(shù)據(jù)進(jìn)行延伸性的推理，并且因?yàn)轭A(yù)測(cè)精度較高在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。灰色預(yù)測(cè)理論是將一系列隨機(jī)的離散型時(shí)間序列數(shù)據(jù)建立成近似的微分模型，利用累加手段生成一個(gè)函數(shù)，就是灰色建模預(yù)測(cè)的根底。隨后進(jìn)行殘差的檢驗(yàn)修正，提高精確度來進(jìn)行預(yù)測(cè)的實(shí)施。因此，因?yàn)榛疑A(yù)測(cè)理論的預(yù)測(cè)結(jié)果較為精準(zhǔn)，并且受到相關(guān)因素的影響很少，在很多行業(yè)和領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。依據(jù)太原市A居民區(qū)2021-2021年的供水量數(shù)據(jù)，利用灰色預(yù)測(cè)模型進(jìn)行未來供水量預(yù)測(cè)，主要計(jì)算步驟如下。 第一步，構(gòu)造原始時(shí)間序列XOK={4400，6460，9210，10980，12940

6、}以及生成的時(shí)間序列X1K={4400，10860，20210，31050，43990}，由此建立數(shù)據(jù)矩陣B、Yn如下： Yn=[X02，X03，X03，X05]=[6460，9210，10980，12940] 第二步，將B、Yn代入公式得到兩個(gè)待估參數(shù)a，u。利用最小二乘法的原理，將兩個(gè)待估參數(shù)a，u表示為向量[a，u]，那么有A=[a，u]T=[BTB]-1BTYn，經(jīng)計(jì)算得到，a=-0.211，u=5360.2。 第三步，通過待估參數(shù)構(gòu)建微分方程，得到灰色預(yù)測(cè)模型GM〔1，1〕為： 令x10=x01=440，將各個(gè)數(shù)據(jù)代入微分方程可得到時(shí)間響應(yīng)函數(shù)如下： 生成時(shí)間序列的數(shù)列誤差

7、檢驗(yàn)表，見表3。 第四步，檢驗(yàn)復(fù)原值。經(jīng)過計(jì)算得到復(fù)原值及檢驗(yàn)表，見表4和表5。 第五步，預(yù)測(cè)結(jié)果的分析。根據(jù)表4、表5的數(shù)據(jù)顯示，各個(gè)誤差均小于10%，并且，只有一個(gè)誤差大于5%，是復(fù)原值的第二年份的預(yù)測(cè)值〔即2021年的預(yù)測(cè)值〕為8.36%，其他預(yù)測(cè)值的誤差都小于5%。所以，有充分的理由認(rèn)為構(gòu)建的灰色預(yù)測(cè)模型能夠真實(shí)地反映實(shí)際情況，無需再通過建立灰色預(yù)測(cè)模型GM〔1，1〕的殘差模型來對(duì)原來的模型進(jìn)行修正。 第六步，通過構(gòu)建的灰色預(yù)測(cè)模型GM〔1，1〕來對(duì)A居民區(qū)未來供水需求量進(jìn)行估計(jì)預(yù)測(cè)。 模型為=29800e0.211k-25400，可得到2021年以后未來四年A居民區(qū)的供水量數(shù)

8、據(jù)，見表6。 3預(yù)測(cè)結(jié)果的進(jìn)一步討論 從表6的預(yù)測(cè)結(jié)果來看，在未來的四年中，A居民區(qū)的供水需求量還會(huì)進(jìn)一步的增加，與實(shí)際的開展?fàn)顩r是十分相符的。A居民區(qū)供水量最近幾年的供水量急劇上升，不僅與太原市城市中心的南移關(guān)系密切，而且，由于城南教育、醫(yī)療和養(yǎng)老等資源優(yōu)勢(shì)以及地產(chǎn)業(yè)的開發(fā)熾熱，在推動(dòng)消費(fèi)的同時(shí)也加速了居民的向南部地區(qū)遷移，很多人開始選擇在南城區(qū)買房居住。并且，A居民區(qū)因?yàn)榈靥幠铣菂^(qū)的中心地帶，隨著長(zhǎng)風(fēng)街的改造和建設(shè)路以及并州南路的改造升級(jí)，進(jìn)一步地加大其商業(yè)投資利用價(jià)值，人們開始大量涌入長(zhǎng)風(fēng)街這樣的繁華地段，并開始進(jìn)行商品房的購(gòu)置居住，是必然的趨勢(shì)，而帶來了未來幾年之內(nèi)的供水量逐年繼續(xù)上升也就是必然的開展規(guī)律所致。所以，綜合上述分析，從A居民區(qū)的實(shí)際情況結(jié)合理論研究來看，未來此片區(qū)的供水需求逐年加大是必然的。因此，準(zhǔn)確地進(jìn)行城市區(qū)域供水量的預(yù)測(cè)是十分必要的，不僅能夠合理分配城市水資源，而且能過夠?yàn)楣┧畣挝恢朴喒┧桨负瓦M(jìn)行供水設(shè)施更新升級(jí)提供理論上的依據(jù)和支撐。 主要參考文獻(xiàn) 方法研究及應(yīng)用[D].重慶：重慶大學(xué)，2021. 方法在城市供水量預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J].長(zhǎng)春大學(xué)學(xué)報(bào)，2021〔12〕. 【3】劉洪波，謝玉霞，葉健，等.系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在再生水供水量預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J].系統(tǒng)工程，2021〔7〕.