一种分行业分层次用水总量驱动因子识别方法技术

本发明专利技术公开了一种分行业分层次用水总量驱动因子识别方法，首先将用水总量分成农田灌溉、工业、生活、林牧渔畜和河道外生态环境5个行业，并将它们作为一级驱动因子，随后分别识别农田灌溉用水、工业用水与生活用水的驱动因子，得到了10个二级驱动因子，最终建立了两级、5个行业、12个驱动因子构成的用水总量驱动因子集，其中实际灌溉比例、亩均净灌溉用水量两个因子主要反映来水丰枯对用水总量贡献，其他10个驱动因子则反映社会经济发展贡献。用LMDI方法，建立驱动因子贡献值测算公式，测算驱动因子贡献值，测算来水丰枯和社会经济发展贡献，并通过驱动因子贡献值大小辨识主要驱动因子，定量解释任意两年间用水总量变化，分析驱动机制。

A method for identifying the driving factors of water consumption at different levels in different sectors

The invention discloses an industry sub level total water driving factor identification method, the total amount of water into irrigation, industry, fishery, forestry and livestock living outside river ecological environment of the 5 industries, and use them as a driving factor, then identify the driving factors of farmland irrigation water, industrial water and living water the obtained 10 class two driving factors, finally established the total water consumption constitutes two and 5 industries, 12 driving factors driving factor set, the actual proportion of irrigation, with two Mu net irrigation water main factor to reflect the contribution of the total water inflow runoff, the other 10 driving factors is reflected with the development of social economy. Using LMDI method, a driving factor contribution value calculation formula, calculation of driving factors of contribution, contribution of water runoff and the social and economic development, and the driving factor contribution value identification of main driving factors, quantitative interpretation of any two years total water changes, driving mechanism analysis.

【技术实现步骤摘要】
一种分行业分层次用水总量驱动因子识别方法
本专利技术涉及一种分行业分层次、可同时测算来水丰枯和社会经济发展贡献的用水总量驱动因子识别方法。
技术介绍
用水总量是河道外生产、生活和生态取用的包括输水损失在内的水量。随着人口增加和社会经济发展，取用水总量快速增加，水资源供需矛盾突出，水资源短缺问题严重。在部分地区，例如黄河和海河流域，用水总量过大，水资源过度开发，深刻影响了水文生态过程，引发了系列生态环境问题。识别影响用水总量变化的驱动因子，揭示驱动机制，对于掌握用水量变化趋势，制定水资源管理政策，抑制用水总量不合理增长，缓解水资源供需矛盾，维持良好生态环境具有重要意义。用水总量驱动因子识别和驱动机制分析非常复杂。从用水总量确定过程来看，用水总量是水资源供需调配结果，用水总量受供水和需水影响。其中供水量受来水丰枯、供水能力、流域水利工程体系调度运行方式等水资源条件影响，而需水量则同时受社会经济发展和来水丰枯影响。因此来水丰枯和社会经济发展变化是用水总量的两类驱动因子。从用水总量组成来看，用水总量由生活、生产和生态三生用水组成。不同行业用水量驱动因子各不相同。以生活用水量为例，生活用水量由总人口、城市化率、农村居民人均生活用水量和城镇居民人均生活用水总量等因素决定。对于这四个因素，还可以逐层深入挖掘其影响因子。用水总量驱动因子识别应分行业进行。从用水总量计算方法来看，用水总量是用水规模(例如各工业增加值和农田灌溉面积)和用水效率的乘积。其中用水规模主要由社会经济发展规模和工业结构决定，而用水效率则主要由用水环境和用水行业特性决定。这里的用水环境主要由气象条件(例如温度和降雨)、水资源管理制度政策(例如水价政策)和供水条件等要素构成。用水行业特性主要指用水行业自身的工艺技术水平、经济水平(居民收入)、节水意识等。用水效率可能影响用水规模。以工业用水为例，技术进步与工艺革新在提高工业用水效率的同时，也促进了工业发展，引起了工业用水规模变化。用水总量驱动因子之间可能相互关联。现有研究主要以社会经济因子为主，对来水丰枯考虑不够，现有驱动因子识别方法无法同时考虑来水丰枯和社会经济发展的贡献，也无法测算来水丰枯变化的贡献。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种分行业分层次可同时测算来水丰枯和社会经济发展贡献的用水总量驱动因子识别方法。本专利技术通过以下技术方案实现：分行业分层次、可同时测算来水丰枯和社会经济发展贡献的用水总量驱动因子识别方法，其步骤包括：(1)将用水总量TWt分成农田灌溉用水量WAt、工业用水量WIt和生活用水量WLt、林牧渔畜用水量WYt和河道外生态环境用水量WEt共5个行业用水量，并将这5个行业用水量作为用水总量一级驱动因子，再将农田灌溉用水分解成有效灌溉规模Iact、实际灌溉比例Pir、灌溉用水有效利用系数Wer和亩均净灌溉用水量Wir四个驱动因子；工业用水分解成行业用水效率Iwue、工业结构Istr和工业增加值Eact三个驱动因子，生活用水分解成人口数量Pact、城市化率Pstr和居民人均生活用水量Wle三个驱动因子，将这3个行业的10个驱动因子作为用水总量二级驱动因子；最终建立了两级、5个行业、12个驱动因子构成的用水总量驱动因子集，如图1所示，其中实际灌溉比例、亩均净灌溉用水量两个因子主要反映来水丰枯对用水总量贡献，其他10个驱动因子则反映社会经济发展贡献；t～t+1年期间用水总量变化ΔTW和两级驱动因子贡献值关系如式(1)所示：式中：Δ(·)为驱动因子贡献值，t分表示年份；(2)收集第t年和第t+1年林牧渔畜用水量WYt和WYt+1，河道外生态环境用水量WEt和WEt+1数据，利用式(2)计算林牧渔畜用水贡献值ΔWY，利用式(3)计算河道外生态环境用水贡献值ΔWE；ΔWY＝WYt+1-WYt(2)ΔWE＝WEt+1-WEt(3)(3)识别农田灌溉用水量驱动因子获取第t年和第t+1年实际灌溉面积IRRt和IRRt+1、有效灌溉面积IRAt和IRAt+1、农田灌溉用水量WAt和WAt+1和灌溉用水有效利用系数ηt和ηt+1数据；利用式(4)，将农田灌溉用水量分解成有效灌溉规模Iact、实际灌溉比例Pir、灌溉用水有效利用系数Wer和亩均净灌溉用水量Wir四个二级驱动因子乘积：式中：Wert＝(WAtηt)/IRRt，Wirt＝1/ηt，Pirt＝IRRt/IRAt，Iactt＝IRAt，则第t～t+1年期间农田灌溉用水量变化量ΔWA可表示为：利用对数平均迪氏指数法(logarithmicmeandivisiaindex，LMDI)方法，推导出如式(6)所示的有效灌溉面积Iact、实际灌溉比例Pir、灌溉用水有效利用系数Wer和亩均净灌溉用水量Wir四个驱动因子贡献值测算公式，利用这一公式测算驱动因子贡献值：式中：Wert＝(WAtηt)/IRRt，Wirt＝1/ηt，Pirt＝IRRt/IRAt，Iactt＝IRAt，L(WAt+1,WAt)＝(WAt+1-WAt)/(ln(WAt+1)-ln(WAt))；(4)识别工业用水量驱动因子收集第t年和第t+1年工业分行业的用水量和可比价的工业分行业的增加值IGDPit和IGDPit+1数据，可比价的工业增加值IGDPt和IGDPt+1；利用式(7)，将工业水量分解成行业用水效率Iwue、工业结构Istr和工业增加值Eact三个二级驱动因子乘积：式中：Eactt＝IGDPt，第t～t+1年期间工业用水变化量ΔWI可表示为：利用LMDI方法，推导出如式(9)所示的工业用水效率Iwue、工业结构Istr和工业增加值Eact三个驱动因子贡献值测算公式，利用这一公式测算驱动因子贡献值：式中Eactt＝IGDPt，L(IWit+1,IWit)＝(IWit+1-IWit)/ln(IWit+1/IWit)；(5)识别生活用水量驱动因子收集第t年和第t+1年的城镇居民年末常住人口P1t和P1t+1、农村居民年末常住人口和城镇生活用水量和农村居民生活用水量和和生活用水量WLt和WLt+1；利用式(10)，将生活用水量的变化分解成人口Pact、城市化率Pstr和居民人均生活用水量Wle三个二级驱动因子乘积：式中：i＝1和2分别表示城镇和农村生活用水量，Pactt＝TPt。考虑这三个因子贡献，第t～t+1年期间生活用水变化量ΔWL可表示为：利用LMDI方法，推导出如式(12)所示的人口Pact、城市化率Pstr和居民人均生活用水量Wle三个驱动因子贡献值测算公式，利用这一公式测算驱动因子贡献值：式中：Pactt＝TPt，在测算出用水总量12个驱动因子贡献值后，通过驱动因子贡献值大小和正负，定量地解释任意两年间用水总量变化，分析驱动机制。当因子贡献值为负值时，表示它是抑制用水量增长的因子，简称抑制因子，反之则为推动用水总量增长的因素，简称推动因子。贡献值绝对值大小表示抑制和推动作用的强弱。贡献值绝对值较大的因子是主要驱动因子。本专利技术将将用水总量分成农田灌溉、工业、生活、林牧渔畜和河道外生态环境5个行业，并将它们作为一级驱动因子，随后分别识别农田灌溉用水、工业用水与生活用水的驱动因子，得到了10个二级驱动因子，最终建立了两级、5个行业、12个驱动因子构成的用水总量驱动因子集本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分行业分层次、可同时测算来水丰枯和社会经济发展贡献的用水总量驱动因子识别方法，其步骤包括：(1)将用水总量TW

【技术特征摘要】
1.一种分行业分层次、可同时测算来水丰枯和社会经济发展贡献的用水总量驱动因子识别方法，其步骤包括：(1)将用水总量TWt分成农田灌溉用水量WAt、工业用水量WIt和生活用水量WLt、林牧渔畜用水量WYt和河道外生态环境用水量WEt共5个行业用水量，并将这5个行业用水量作为用水总量一级驱动因子，再将农田灌溉用水分解成有效灌溉规模Iact、实际灌溉比例Pir、灌溉用水有效利用系数Wer和亩均净灌溉用水量Wir四个驱动因子；工业用水分解成行业用水效率Iwue、工业结构Istr和工业增加值Eact三个驱动因子，生活用水分解成人口数量Pact、城市化率Pstr和居民人均生活用水量Wle三个驱动因子，将这3个行业的10个驱动因子作为用水总量二级驱动因子；t～t+1年期间用水总量变化ΔTW和两级驱动因子贡献值关系如式(1)所示：式中：Δ(·)为驱动因子贡献值，t分表示年份；(2)收集第t年和第t+1年林牧渔畜用水量WYt和WYt+1，河道外生态环境用水量WEt和WEt+1数据，利用式(2)计算林牧渔畜用水贡献值ΔWY，利用式(3)计算河道外生态环境用水贡献值ΔWE；ΔWY＝WYt+1-WYt(2)ΔWE＝WEt+1-WEt(3)(3)识别农田灌溉用水量驱动因子获取第t年和第t+1年实际灌溉面积IRRt和IRRt+1、有效灌溉面积IRAt和IRAt+1、农田灌溉用水量WAt和WAt+1和灌溉用水有效利用系数ηt和ηt+1数据；利用式(4)，将农田灌溉用水量分解成有效灌溉规模Iact、实际灌溉比例Pir、灌溉用水有效利用系数Wer和亩均净灌溉用水量Wir四个二级驱动因子乘积：式中：Wert＝(WAtηt)/IRRt，Wirt＝1/ηt，Pirt＝IRRt/IRAt，Iactt＝IRAt，则第t～t+1年期间农田灌溉用水量变化量ΔWA可表示为：利用LMDI方法，推导出如式(6)所示的有效灌溉面积Iact、实际灌溉比例Pir、灌溉用水有效利用系数Wer和亩均净灌溉用水量Wir四个驱动因子贡献值测算公式，利用这一公式测算驱动因子贡献值：

【专利技术属性】
技术研发人员：程亮，王宗志，刘克琳，赵君，刘勇，崔婷婷，王坤，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32