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1、城市區(qū)域供水需求預測研究 摘要]由于城鎮(zhèn)化進程的不斷推進，城市根底設施建設快速開展。供水需求也得到了明顯的上升。本文以太原市A居民區(qū)為實證研究對象，利用灰色預測模型進行研究，對其未來的供水需求進行預測，以期為太原市居民區(qū)供水需求提供參考。 [關鍵詞]城市供水；城市供水需求；供水需求預測 2021 [中圖分類號]TU991[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0194〔2021〕24-0-02 水資源是每一個社會必不可少的稀缺資源，并且，在城市開展中起到至關重要的作用。隨著我國經(jīng)濟的進一步開展，城鎮(zhèn)化步伐的進一步加大，對于我國絕大多數(shù)城市來說，因為水資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滯后之間的矛盾尤為明顯。據(jù)統(tǒng)計，人均水資源占有量僅僅為世界平均水平的四分之一，是十三個嚴重缺水的國家之一，水資源更是制約經(jīng)濟社會開展的瓶頸，合理用水、節(jié)約用水，并且，通過客觀精確地對城市的各個區(qū)域用水進行預測和規(guī)劃，有利于節(jié)約水資源，能夠依據(jù)用水量來進行供水和水價的規(guī)劃。所以，進行城市區(qū)域的用水量預測，是供水根底設施建設的前提，是進行供水調(diào)度規(guī)劃和水價階梯定價的主要依據(jù)，對于我國城市供水需求的研究具有十分重大的現(xiàn)實意義。據(jù)統(tǒng)計，我國2021年底，我國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2.87億立方米/日，比上年增長1.1%。城鎮(zhèn)化建設進程的加快帶來了城市供水事業(yè)的突飛猛進，如何進行城市供水需求的預測和分析，是進行供水根底設施建設的必要前提。 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)化建設進程的不斷加快，根底設施建設開展快速，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，同時，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)域也隨之不斷擴大，管網(wǎng)改造更新升級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)長風街繁華地段，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風街的商業(yè)價值急劇上升，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、求預測模型構(gòu)建的理論根底分析 灰色預測可以對符合時間序列的數(shù)據(jù)進行延伸性的推理，并且因為預測精度較高在各個行業(yè)得到了廣泛的應用?；疑A測理論是將一系列隨機的離散型時間序列數(shù)據(jù)建立成近似的微分模型，利用累加手段生成一個函數(shù)，就是灰色建模預測的根底。隨后進行殘差的檢驗修正，提高精確度來進行預測的實施。因此，因為灰色預測理論的預測結(jié)果較為精準，并且受到相關因素的影響很少，在很多行業(yè)和領域得到了廣泛的應用。依據(jù)太原市A居民區(qū)2021-2021年的供水量數(shù)據(jù)，利用灰色預測模型進行未來供水量預測，主要計算步驟如下。 第一步，構(gòu)造原始時間序列XOK={4400，6460，9210，10980，12940

6、}以及生成的時間序列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代入公式得到兩個待估參數(shù)a，u。利用最小二乘法的原理，將兩個待估參數(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，得到灰色預測模型GM〔1，1〕為： 令x10=x01=440，將各個數(shù)據(jù)代入微分方程可得到時間響應函數(shù)如下： 生成時間序列的數(shù)列誤差

7、檢驗表，見表3。 第四步，檢驗復原值。經(jīng)過計算得到復原值及檢驗表，見表4和表5。 第五步，預測結(jié)果的分析。根據(jù)表4、表5的數(shù)據(jù)顯示，各個誤差均小于10%，并且，只有一個誤差大于5%，是復原值的第二年份的預測值〔即2021年的預測值〕為8.36%，其他預測值的誤差都小于5%。所以，有充分的理由認為構(gòu)建的灰色預測模型能夠真實地反映實際情況，無需再通過建立灰色預測模型GM〔1，1〕的殘差模型來對原來的模型進行修正。 第六步，通過構(gòu)建的灰色預測模型GM〔1，1〕來對A居民區(qū)未來供水需求量進行估計預測。 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預測結(jié)果的進一步討論 從表6的預測結(jié)果來看，在未來的四年中，A居民區(qū)的供水需求量還會進一步的增加，與實際的開展狀況是十分相符的。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系密切，而且，由于城南教育、醫(yī)療和養(yǎng)老等資源優(yōu)勢以及地產(chǎn)業(yè)的開發(fā)熾熱，在推動消費的同時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)因為地處南城區(qū)的中心地帶，隨著長風街的改造和建設路以及并州南路的改造升級，進一步地加大其商業(yè)投資利用價值，人們開始大量涌入長風街這樣的繁華地段，并開始進行商品房的購置居住，是必然的趨勢，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，準確地進行城市區(qū)域供水量的預測是十分必要的，不僅能夠合理分配城市水資源，而且能過夠為供水單位制訂供水方案和進行供水設施更新升級提供理論上的依據(jù)和支撐。 主要參考文獻 方法研究及應用[D].重慶：重慶大學，2021. 方法在城市供水量預測中的應用[J].長春大學學報，2021〔12〕. 【3】劉洪波，謝玉霞，葉健，等.系統(tǒng)動力學在再生水供水量預測中的應用[J].系統(tǒng)工程，2021〔7〕.