一种区域工业用水量多目标协同统计方法技术

本发明专利技术公开了一种区域工业用水量多目标协同统计方法，包括：(1)分别界定适用于省、市、县三种行政级别尺度的取水许可量阈值，确定区域重点用水工业企业的涵盖范围；(2)使用逐一统计法合计得到区域重点用水工业企业用水量；(3)横向考虑行政区，纵向考虑行政级别尺度，制定典型抽样方案，分层抽取典型样本，确定各层用水定额，推算各层用水量，最终通过各级子层逐级汇总得到区域非重点用水工业企业用水量；(4)合计区域重点与非重点用水工业企业用水量，得到区域工业用水总量。本发明专利技术方法能够科学统计区域工业用水总量，提高统计效率，降低统计成本，对全面开展工业用水总量统计工作提供技术支撑，为区域水资源管理工作提供重要依据。

A Multi-objective Cooperative Statistical Method for Regional Industrial Water Consumption

The invention discloses a multi-objective collaborative statistical method for regional industrial water consumption, which includes: (1) defining the threshold of water intake allowance applicable to three administrative levels of provinces, cities and counties, and determining the coverage scope of regional key water industrial enterprises; (2) using one-by-one statistical method to total the water consumption of regional key water industrial enterprises; (3) considering administrative regions horizontally and vertically. At the level of government, typical sampling schemes are formulated, typical samples are selected in different layers, water quotas of each layer are determined, water consumption of each layer is calculated, and finally water consumption of regional non-key water-using industrial enterprises is obtained by summing up the water consumption of regional key and non-key water-using industrial enterprises step by step; (4) total water consumption of regional key and non-key water-using industrial enterprises is obtained. The method of the invention can scientifically count the total amount of industrial water used in a region, improve the statistical efficiency, reduce the statistical cost, provide technical support for the overall statistical work of industrial water consumption, and provide an important basis for the management of regional water resources.

【技术实现步骤摘要】
一种区域工业用水量多目标协同统计方法
本专利技术属于水资源
，尤其涉及一种区域工业用水量多目标协同统计方法。
技术介绍
依据历年水资源公报数据显示，工业用水量约占用水总量的30％，对社会经济发展的影响至关重要，工业用水的控制管理是实行最严格水资源管理制度的一项重要内容，开展对工业用水量统计方法的研究，提高其统计精度对准确掌握工业用水量，支撑最严格考核十分必要。用水总量统计工作开展以前，区域工业用水情况主要通过各地区的水资源公报反映，水资源公报主要采用典型调查获取工业用水定额，并结合相关经济社会指标测算用水总量的方法，选取典型数量较少，代表性不强，统计方式较为粗放。2015年之后，逐步采用重点用水工业企业逐一统计用水量，非重点用水工业企业采用典型抽样调查的方法推算用水量，工业用水量即为重点用水与非重点用水工业企业用水量之和的测算方法，但如何根据区域实际情况合理界定重点用水工业企业的阈值以及非重点用水样本工业企业的典型抽样等问题仍有待进一步研究。因此，为支撑今后长期科学、合理、高效地开展工业用水量统计工作，当前亟需一套符合区域实际情况的、先进的工业用水量统计方法。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术的不足，本专利技术基于多重分层随机抽样理论，权衡协调统计精度与调查成本两个目标，提供一种区域工业用水量多目标协同统计方法，解决了当前水资源管理新形势下工业用水统计精度较低的问题。技术方案：为实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种区域工业用水量多目标协同统计方法，包括以下步骤：(1)分别界定适用于省、市、县三种行政级别尺度的取水许可量阈值，确定区域重点用水工业企业的涵盖范围；(2)使用逐一统计法合计得到区域重点用水工业企业用水量；(3)横向考虑行政区，纵向考虑行政级别尺度，制定典型抽样方案，分层抽取典型样本，确定各层用水定额，推算各层用水量，最终通过各级子层逐级汇总得到区域非重点用水工业企业用水量；(4)合计区域重点与非重点用水工业企业用水量，得到区域工业用水总量。进一步的，步骤(1)中通过选取不同取水许可量作为阈值进行对比分析，不断降低阈值，观察变动系数随重点用水工业企业用水量的变化情况，找到变动系数逐渐趋于稳定的临界点作为最优阈值，针对省、市、县级分别确定出区域的重点用水工业企业和非重点用水工业企业。进一步的，步骤(3)中依据组内差异小、组间差异大的原则，将调查的非重点用水工业企业总体依照与工业用水量高度相关的指标划分成多个组，在各组内独立进行简单随机抽样，以较高的精度估计所在组的工业用水量，对各组估计值加权最终整合得到非重点用水工业企业总体的用水量估计值，即对区域内非重点用水工业企业进行多重分层随机抽样。进一步的，步骤(3)具体包括以下步骤：(31)多重分层；按选定的n个重点辅助变量进行分层，先按最主要的变量分成大层，在大层中再按次重要变量分成一级子层，以此类推，分成n-1级子层，从而形成交叉分层。按照最主要变量划分后每大层的层权为Wa·(a＝1,2……,R)；按照变量i划分后第i级子层每层的层权为：Wa··W·j，j＝1,2,…,s，其中s的值为变量(i＝1,2,…,n-1)；(32)构造目标函数；为同时权衡费用和方差两个指标，综合考虑总费用和方差中受各层样本数量影响的部分，根据调查总费用函数和分层随机抽样中总体均值估计量方差表达式，构造目标函数为：；其中，CT为调查总费用；c0为与样本量无关的固定费用；Wh为第h层层权；Sh为第h层的总体方差；N为抽样框中非重点用水工业企业的总体数量；V为分层随机抽样中总体均值估计量方差的上限；(33)分配各层样本量；对于分层随机抽样，根据步骤(32)中的调查总费用函数，则最优分配为：；其中，wh为第h层的样本分配系数；N非重为非重点用水工业企业样本总量；Nh为第h层的非重点用水工业企业总数；ch为在第h层中抽取一个单元的平均费用；nh为在第h层中抽取的非重点用水工业企业样本数量；(34)确定样本总量；(a)根据分层随机抽样中总体均值估计量方差表达式及步骤(33)中的最优分配式，当精度要求以方差的上限V的形式给出时，样本总数为：；(b)根据分层随机抽样中总体均值估计量方差表达式及步骤(33)中的最优分配式，当精度要求以绝对误差限d的形式给出时，样本总数为：；其中，d为绝对误差限，zα/2代表标准正态分布的右α/2分位点；(35)分析抽样方法稳定性针对区域非重点用水工业企业，多次采用多重分层随机抽样方法，统计分析得到多方案下区域非重点用水工业企业用水量统计值，通过样本变动对统计成果造成的影响分析采用抽样方法的稳定性。更进一步的，步骤(32)中调查总费用函数为：；其中，CT为调查总费用；c0为与样本量无关的固定费用；ch为在第h层中抽取一个单元的平均费用；nh为在第h层中抽取的非重点用水工业企业样本数量。分层随机抽样中总体均值估计量方差表达式为：；式中，为总体均值估计量的方差；Wh为第h层层权；Sh为第h层的总体方差；N为抽样框中非重点用水工业企业的总体数量。进一步的，步骤(4)中重点用水工业企业与非重点用水工业企业的用水量统计值之和即为区域工业用水总量统计值，计算公式为：；其中，W工业为区域工业用水总量统计值；W重t为第t家重点用水工业企业用水量统计值；为交叉分层的非重点用水工业企业用水定额；为交叉分层的非重点用水工业企业相关经济社会指标值；N重为重点用水工业企业的总数；R、S……Z分别为大层及各级子层的分层总数。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：1、本专利技术方法分别考虑了省、市、县三个行政级别尺度，依据许可取水量指标，通过指标阈值变化对工业统计用水量变化的影响分析，科学、合理地界定出适用于省、市、县的划分重点用水工业企业的许可取水量指标阈值。2、本专利技术方法横向考虑了区域所辖行政区域，纵向考虑了省、市、县三个不同行政级别尺度，科学制定了非重点用水工业企业典型抽样方案：(1)保证统计精度的前提下控制调查成本，研究确定了区域工业用水统计工作中的最优样本总量；(2)综合考虑各区域国民经济水平、产业结构以及调查工作量，确定了调查样本在地域上的分布密度；(3)针对非重点用水工业企业，综合考虑行业、工业企业规模方面、用水方面等对工业企业用水效率造成的影响，以确保样本的典型性和代表性为原则选用了合适的抽样方法，制定出一套样本分布均匀、代表性强的抽样方案。附图说明图1是本专利技术方法流程图；图2是重点用水工业企业用水量估计值的变动系数随取水许可量阈值的变化曲线；图3是对非重点用水工业企业进行多重分层随机抽样的示意图。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案做进一步具体说明。以下详细描述了本专利技术的优选实施方式。但是，本专利技术并不限于下述实施方式中的具体细节，在本专利技术的技术构思范围内，可以对本专利技术的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本专利技术的保护范围。如图1所示，一种区域工业用水量多目标协同统计方法，包括以下步骤：步骤1，分别界定适用于省、市、县三种行政级别尺度的取水许可量阈值，确定区域重点用水工业企业的涵盖范围；通过选取不同取水许可量作为阈值进行对比分析，阈值选取主要取决于区域重点用水工业企业用水估计量的变动系数和抽样调查的精度要求本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种区域工业用水量多目标协同统计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)分别界定适用于省、市、县三种行政级别尺度的取水许可量阈值，确定区域重点用水工业企业的涵盖范围；(2)使用逐一统计法合计得到区域重点用水工业企业用水量；(3)横向考虑行政区，纵向考虑行政级别尺度，制定典型抽样方案，分层抽取典型样本，确定各层用水定额，推算各层用水量，最终通过各级子层逐级汇总得到区域非重点用水工业企业用水量；(4)合计区域重点与非重点用水工业企业用水量，得到区域工业用水总量。

【技术特征摘要】
1.一种区域工业用水量多目标协同统计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)分别界定适用于省、市、县三种行政级别尺度的取水许可量阈值，确定区域重点用水工业企业的涵盖范围；(2)使用逐一统计法合计得到区域重点用水工业企业用水量；(3)横向考虑行政区，纵向考虑行政级别尺度，制定典型抽样方案，分层抽取典型样本，确定各层用水定额，推算各层用水量，最终通过各级子层逐级汇总得到区域非重点用水工业企业用水量；(4)合计区域重点与非重点用水工业企业用水量，得到区域工业用水总量。2.根据权利要求1所述的一种区域工业用水量多目标协同统计方法，其特征在于：步骤(1)中通过选取不同取水许可量作为阈值进行对比分析，不断降低阈值，观察变动系数随重点用水工业企业用水量的变化情况，找到变动系数逐渐趋于稳定的临界点作为最优阈值，针对省、市、县级分别确定出区域的重点用水工业企业和非重点用水工业企业。3.根据权利要求1所述的一种区域工业用水量多目标协同统计方法，其特征在于，步骤(3)中依据组内差异小、组间差异大的原则，将调查的非重点用水工业企业总体依照与工业用水量高度相关的指标划分成多个组，在各组内独立进行简单随机抽样，以较高的精度估计所在组的工业用水量，对各组估计值加权最终整合得到非重点用水工业企业总体的用水量估计值，即对区域内非重点用水工业企业进行多重分层随机抽样。4.根据权利要求1所述的一种区域工业用水量多目标协同统计方法，其特征在于，步骤(3)具体包括以下步骤：(31)多重分层；按选定的n个重点辅助变量进行分层，先按最主要的变量分成大层，在大层中再按次重要变量分成一级子层，以此类推，分成n-1级子层，从而形成交叉分层。按照最主要变量划分后每大层的层权为Wa·(a＝1,2……,R)；按照变量i划分后第i级子层每层的层权为：Wa··W·j，j＝1,2,…,s，其中s的值为变量(i＝1,2,…,n-1)；(32)构造目标函数；为同时权衡费用和方差两个指标，综合考虑总费用和方差中受各层样本数量影响的部分，根据调查总费用函数和分层随机抽样中总体均值估计量方差表达式，构造目标函数为：；其中，CT为调查总费用；c0为与样本量无关...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟平安，杨敏芝，李洁玉，高益辉，李映辉，张怡，卢庆文，马昱斐，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32