基于故障树分析与马尔科夫链模型的山西省水资源短缺风险预测

摘要

随着社会经济发展的进步和生态环境的持续破坏，人类所面临的水资源短缺问题也在不断加剧。山西省是我国著名的传统型重工业基地，同时也是我国水资源短缺最严重的省份之一。目前，煤炭在世界能源结构中的地位不断下降，山西省正面临产业结构转型的关键时期，如何解决水资源短缺问题，支撑山西省社会经济快速发展，是该地区亟待解决的问题。本文针对山西省水资源短缺的具体情况，探讨研究了山西省水资源短缺风险的马尔科夫预测方法和故障树分析模型，为预防和解决山西省经济社会发展过程中可能出现的水资源短缺问题提供了思路和建议。
　　经过对山西省水资源短缺风险预测的探究，得到以下结论:①建立了以山西省水资源短缺为顶上事件，以水资源要素、社会经济要素和生态环境要素为中间层事件，以水资源总量、实际用水量、人均用水量、万元GDP用水量、人口增长率、污水排放量和森林覆盖率为基本事件的故障树体系。②用马尔科夫链模型预测方法预测了2015年山西省发生水资源短缺的概率为90％，需做好相关防灾减灾工作。③在影响2015年山西省缺水事故发生的基本事件中，山西省实际用水量进一步上升的概率最大，为66％，因此，2015年山西省应严格控制水资源的实际使用情况，避免水资源的浪费。④通过对影响山西省水资源短缺的基本事件概率重要度的分析，结果表明实际用水量是对系统影响度最高的基本事件，其重要度达到0.291，其次为水资源总量和人均用水量，重要度分别为0.198和0.147，降低上述基本事件发生的概率，可以显著预防2015年山西省水资源短缺问题。⑤通过对各项基本事件的临界重要度分析，结果表明当实际用水量发生事故的概率变化时，对2015年山西水资源短缺事故发生的概率影响最大，影响度为0.213，其次为人均用水量和水资源总量，其影响度分别为0.109和0.054，当水资源短缺事故发生时，优先对上述三项基本事件进行监管和整治，能够加快水资源短缺事故的处理。⑥通过将预测结果与2015年山西省实际水资源供需情况进行对比，水资源总量较上一年有小幅度增加，万元工业增加值用水量下降4.6％，2015年山西省出现了大量水资源短缺事件，与论文结果基本一致。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 水资源风险评价研究

1．2．2 水资源风险保障研究

1．2．3 水资源短缺风险评价的主要研究方法及优缺点

1．2．4 水资源风险预测研究

1．3 研究内容及技术路线

2 水资源短缺风险预测理论与方法

2．1 水资源短缺与风险概念界定

2．1．1 水资源的概念

2．1．2 水资源短缺概念界定

2．1．3 风险概念界定

2．1．4 水资源短缺风险的概念

2．2 马尔科夫链预测模型与故障树分析模型概述

2．2．1 马尔科夫链预测模型

2．2．2 故障树分析模型

3 山西省水资源短缺风险预测

3．1 山西省水资源短缺故障树模型建立

3．1．1 山西省水资源短缺概况

3．1．2 山西省水资源短缺故障树体系

3．2 山西省水资源短缺基本事件分析

4 基于故障树模型的山西省水资源短缺状况分析

4．1 基于马尔科夫链的山西省水资源短缺预测

4．2 山西省水资源短缺的定性分析

4．2．1 最小割集

4．2．2 最小径集

4．2．3 结构重要度

4．3 山西省水资源短缺定量分析

4．3．1 顶上事件概率

4．3．2 概率重要度

4．3．3 临界重要度

5 山西省水资源短缺预测结果分析与建议

5．1 山西省水资源短缺风险预测结果

5．2 2015年山西省对水资源短缺现状采取的措施和预测结果验证

5．3 对山西省水资源安全问题的建议

6 结论

参考文献

致谢