[发明专利]一种基于资源生命周期过程的水-能源-粮食纽带关系预测方法

说明书

本发明公开了一种基于资源生命周期过程的水‑能源‑粮食纽带关系预测方法，包括以下步骤：通过生命周期理论和灰色预测模型确定预测年份的水资源、能源和粮食供给量；计算预测年份的水资源、能源和粮食需求总量；计算预测年份的水资源、能源或粮食满足度，满足度为供给量与需求总量之比，本发明的预测方法将生命周期理论与灰色预测模型结合起来，充分考虑水、能源和粮食三者之间的纽带关系，克服现有数学模型方法考虑不全面、预测精度低的问题，并且可以把多个资源生产消费方案放在一起进行计算和比较，客观量化不同的资源生产消费方案的差异。

技术领域

本发明涉及一种水-能源-粮食纽带关系预测方法，尤其涉及一种基于资源生命周期过程的水-能源-粮食纽带关系预测方法，属于自然资源管理领域。

背景技术

水、能源、粮食是人类社会生产生活不可或缺的资源。在经济社会发展的过程中，水、能源、粮食三者之间相互依存、相互制。在全球人口增长、资源短缺、环境恶化的背景下，对水-能源-粮食纽带关系的研究已成为可持续发展领域的重要课题。2011年11月，德国联邦政府在波恩召开“水-能源-粮食安全纽带关系会议”，首次指出水、能源、粮食之间存在复杂的“纽带关系”。

从资源生命周期流动过程的角度，水-能源-粮食纽带关系可描述为三种资源之间的相互依存、制约关系：比如水资源生命周期过程中的提取、净化等环节需要能源(电能)提供动力；能源和粮食生命周期过程中的生产、消费环节需要消耗水资源。目前，关于水-能源-粮食纽带关系的研究主要集中在通过其它已有的模型方法模拟不同条件下的水-能源-粮食纽带关系动态响应特征，尚未有专门针对水-能源-粮食纽带关系而提出的模型。例如论文“北京市水-能源-粮食可持续发展系统动力学模型构建与仿真”(李桂君，李玉龙，贾晓菁，等.北京市水-能源-粮食可持续发展系统动力学模型构建与仿真.管理评论，2016，28(10)：11-26.)以系统动力学模型为手段，对北京市水-能源-粮食纽带关系进行了仿真分析，预测了2020年北京市的水资源消耗总量、能源供应和消耗总量、粮食产量和消耗总量，但这种方法没有充分考虑水、能源、粮食三者之间的相互需求关系，也没有预测社会各产业部门的水资源、能源和粮食的供给量和消费量；论文“黄河流域水-能源-粮食的协同优化”(彭少明,郑小康,王煜,等.黄河流域水资源-能源-粮食的协同优化.水科学进展,2017(5):681-690.)借助协同优化模型提出了黄河流域水资源、能源、粮食的总体生产、消费布局方案，但这种模型计算方法原本就已经存在，也没有充分考虑水、能源和粮食生命周期过程中的相互需求关系。

现有关于水-能源-粮食纽带关系的模拟方法主要是采用各种数学模型，在一定的关于未来生产和需求变化假设基础上，计算未来水资源、能源和粮食的供给量、需求量变化，比如系统动力学模型、线性回归模型、指数回归模型。然而，这些模型方法单一，仅根据数学公式进行预测，没有充分考虑水、能源、粮食三者之间的纽带关系，因此预测结果精度往往不高。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种将生命周期理论与灰色预测模型结合、充分考虑水、能源和粮食三者之间的纽带关系，克服现有数学模型方法考虑不全面、预测精度低的问题，并且可以把多个资源生产消费方案放在一起进行计算和比较，客观量化不同的资源生产消费方案的差异的基于资源生命周期过程的水-能源-粮食纽带关系预测方法。

技术方案：本发明的基于资源生命周期过程的水-能源-粮食纽带关系预测方法，包括以下步骤：

(1)通过生命周期理论和灰色预测模型确定预测年份的水资源、能源和粮食供给量；

(2)计算预测年份的水资源、能源和粮食需求总量；

(3)计算预测年份的水资源、能源或粮食满足度，满足度为供给量与需求总量之比。

生命周期是指某个对象从出生到死亡的整个生命各个阶段的总和：水资源的生命周期可分为提取、净化、输送、利用、排放和回用六个环节，每个环节均需要能源提供动力；能源和粮食的生命周期可分为生产(种植)、运输和利用三个环节，每个环节需要消耗水资源。