基于灰-回归耦合模型和VAR模型的用水量预测研究

摘要

水资源是基础自然资源，是发展国民经济不可缺少的重要物质基础。水资源总体偏少，时空分布不均匀，资源型及水质型缺水严重，水生态环境破坏严重等是我国水资源面临的现状。随着工业和城市的迅速发展，用水不断增加，出现了供水紧张的局面，水资源的保证程度已成为某些地区经济发展的主要制约因素。用水量预测是解决这一问题的重要一环。
　　长期以来，国内外学者对中长期用水量预测进行了较为深入的探索，也形成了一系列行之有效的预测方法。然而水资源是一个极其复杂的系统，用水量受多种因素的影响，各种影响因素之间的关系错综复杂，同一影响因素在不同的地域影响程度往往也是不一样的。因此本文针对武汉市用水的历史及现状，在研究其影响因素的基础上，采用两种不同方法建模分别预测武汉市中期用水量和长期用水量，并从系统动力学角度分析不同发展模式下用水量及其影响因素。主要研究内容如下：
　　（1）采用灰色关联度分析法对用水量影响因素进行分析，并在此基础上，对经典灰关联分析法予以改进，采用熵值法与层次分析法相结合的方法来确定权重用以改进灰色关联度模型。以武汉市为实例进行分析，确定武汉市用水量影响因素从大到小依次为国内生产总值、人均可支配收入、重复利用率、单位GDP能耗、平均气温、人口数，作为建立武汉市用水量预测模型的重要依据。
　　（2）选取关联度较高的国内生产总值、人均可支配收入及重复利用率分别建立多个多元线性回归方程并筛选出三因素多元线性回归方程为最优方程。分别建立三个影响因素的灰色模型对各因素进行预测，并将预测值代入多元线性回归方程，建立灰色-多元线性回归耦合模型。同时对该模型加以改进，采用各因素GM预测值建立多元线性回归方程进行耦合预测。结果表明改进模型预测精度高，预测武汉市中期（2012-2015年）用水量分别为：266524.9，273424.8，282348.8及289912.3万吨。
　　（3）运用计量经济学方法建立中长期预测VAR模型，并对2012～2020年武汉市用水量进行预测，预测武汉市远期（2020年）用水量为366165.2万吨。同时，采用协整理论相关知识对武汉市用水量与GDP的关系进行量化分析。
　　（4）采用系统动力学理论分别在传统型、发展经济型及节水型三种不同发展模式下预测武汉市2020年用水量依次为：354724.22、384292.36、335781.4万吨，并对水资源可持续发展提出相关建议。
　　本文的创新点如下：
　　（1）基于经典灰色关联分析法，提出采用熵值法与层次分析法相结合的方法来确定权重以改进灰色关联度模型，并用于武汉市用水量的影响因素分析。
　　（2）基于灰色理论模型和多元线性回归模型，建立灰色-多元线性回归耦合模型并加以改进，以用水量影响因素的GM预测值建立多元线性回归模型进行耦合，来预测武汉市中期用水量。
　　（3）基于计量经济学理论对武汉市用水量进行分析，建立VAR模型对武汉市长期用水量进行预测，并探讨武汉市用水量与地区GDP之间的关系。

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目录

1 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外相关研究综述与评析

1.3 主要研究内容

1.4 研究方法及创新点

2 用水量预测模型与方法

2.1 预测步骤

2.2 预测原则

2.3 预测方法分类

2.4 预测方法简介

2.5 常用预测方法比较

3 基于改进灰关联分析法的用水量影响因素研究

3.1 引言

3.2 影响因素分析

3.3 灰色关联度分析法

3.4 改进灰色关联度分析法

3.5 实例分析

3.6 本章小结

4 基于改进灰色-线性回归耦合模型的中期用水量预测研究

4.1 引言

4.2 灰色预测模型

4.3 多元线性回归预测模型

4.4 灰色-多元线性回归耦合预测模型

4.5 改进灰色-多元线性回归耦合预测模型

4.6 实例分析

4.7 本章小结

5 基于VAR建模的长期用水量预测研究

5.1 引言

5.2 单整检验

5.3 向量自回归模型VAR

5.4 协整分析

5.5 实例分析

5.6 本章小结

6 基于系统动力学的用水量预测研究

6.1 引言

6.2 系统动力学建模

6.3 实例分析

6.4 本章小结

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献

附录——攻读博士学位期间发表的学术论文