水資源短缺風(fēng)險綜合評價

唐 莎 孫媛媛 馬期英 廖玉梅

（貴州師范學(xué)院 貴州 貴陽 550018）

0 引言

水資源是基礎(chǔ)資源與戰(zhàn)略資源，是人類賴以生存和發(fā)展的基本條件。北京市屬溫帶半干旱半濕潤性季風(fēng)氣候，且處于水資源匱乏的海河流域，人均水資源占有量不足300m3，僅為全國人均水資源占有量的八分之一，是世界人均水資源占有量的三十分之一，水資源短缺已經(jīng)嚴重制約北京市的可持續(xù)發(fā)展。近年來，北京市水資源面臨著更加嚴峻的考驗。

1 基本思想理論

1.1 回歸分析

研究一個隨機變量 Y 對另一個（X）或一組（X1，X2…，Xk）變量的相依關(guān)系的統(tǒng)計分析方法。可分為一元回歸分析和多元回歸分析；按照自變量和因變量之間的關(guān)系類型，又可分為線性回歸分析和非線性回歸分析。

1.2 主成分分析

也稱“主分量分析”，利用降維的思想，在損失很少信息的前提下把多個指標轉(zhuǎn)化為幾個綜合指標的多元統(tǒng)計方法。通常把轉(zhuǎn)化生成的互不相關(guān)且更具優(yōu)越性能的綜合指標稱為主成分，通過用原始變量的線性組合表示每個主成分來簡化問題，提高分析效率。

1.3 因子分析

因子分析模型是主成分分析的推廣，它也是利用降維的思想。相較于主成分分析，因子分析更傾向于描述原始變量之間的相關(guān)關(guān)系，并就此出發(fā)，把具有錯綜復(fù)雜關(guān)系的變量歸結(jié)為少數(shù)幾個綜合因子。

1.4 聚類分析

聚類分析指將物理或抽象對象的集合分組成為由類似的對象組成的多個類的分析過程。

1.5 時間序列模型

它是根據(jù)系統(tǒng)觀測得到的時間序列數(shù)據(jù)，通過曲線擬合和參數(shù)估計來建立數(shù)學(xué)模型的理論和方法。

2 實證分析

2.1 對北京市水資源短缺風(fēng)險進行綜合評價，判定其主要風(fēng)險因子

主要采用回歸分析，利用spss對附錄一中表一的數(shù)據(jù)進行處理。得到一個回歸模型附錄二，參照附錄二里的表系數(shù)?，得出線性回歸方程

y＝（－3.77）×農(nóng)業(yè)用水量＋0.387×工業(yè)用水量＋（－1.186）×第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水量＋43.535

其中，y是總用水量。從中可知，農(nóng)業(yè)用水與第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水的系數(shù)分別是-3.77和-1.186，即總用水量隨它們的增大而減少，但后者較接近0，則其減少的幅度較小；工業(yè)用水的系數(shù)為0.387，即總用水量與之成正比。綜上所述，北京市水資源短缺風(fēng)險的主要風(fēng)險因子為工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水、第三產(chǎn)業(yè)及生活等其他用水。

2.2 建立數(shù)學(xué)模型對北京市水資源短缺風(fēng)險進行綜合評價，劃分風(fēng)險等級并提出相應(yīng)的調(diào)控措施

通過因子分析和聚類分析。用spss處理附錄一中表一的數(shù)據(jù)，得表附錄三。由表看到前2個主成分占全部方差的83.479%,即包含原數(shù)據(jù)信息總量的83.479%，說明可以用前2個主成分來代表原來的5個指標，對北京市水資源短缺風(fēng)險進行綜合評價。分別用y1,y2來表示這2個主成分，按下表成分矩陣?，得2個主成分的線性組合：

y1＝0.811×總用水量＋0.859×農(nóng)業(yè)用水量＋0.813×工業(yè)用水量+（－0.877）×第三產(chǎn)業(yè)及生活等其它用水量＋0.461×水資源總量

y2＝0.499×總用水量＋0.472×農(nóng)業(yè)用水量＋（－0.281）×工業(yè)用水量+0.221×第三產(chǎn)業(yè)及生活等其它用水量＋（－0.759）×水資源總量

通過主成分計算，從5個指標中選擇2個主成分。第一主成分的線性組合中除水資源總量外，其余變量的系數(shù)相當，所以將第一主成分看成用水問題，第二主成分說明水資源問題。

利用spss計算出主成分得分，參照表附錄三。

根據(jù)系統(tǒng)聚類和主成分得分表以及分類結(jié)果樹狀圖和餅狀圖得出分類結(jié)果：

第1類 第2類 第3類 第4類 第5類 第6類 第7類 第8類4類1,985 1,987 1,996 1,979 1,984 1,988 1,990 1,991 1,994 1,998 2,008 1,980 1,981 1,989 1,992 1,993 1,999 2,000 2,001 2,002 1,982 1,983 1,986 1,995 1,997 2,003 2,004 2,005 2,006 2,007 5類1,979 1,984 1,988 1,990 1,991 1,994 1,998 2,008 1,980 1,981 1,989 1,992 1,993 1,999 2,000 2,001 2,002 1,983 1,997 2,003 2,004 6類1,980 1,981 1,999 1,979 1,984 1,988 1,990 1,991 1,994 1,998 2,008 1,982 1,986 1,995 2,005 2,006 2,007 1,989 1,992 1,993 2,000 2,001 2,002 1,983 1,997 2,003 2,004 1,985 1,987 1,996 8類1,982 1,986 1,995 2,005 2,006 2,007 1,983 1,997 2,003 2,004 1,984 1,991 1,994 1,979 1,988 1,990 1,998 2,008 1,980 1,981 1,999 1,982 1,986 1,995 2,005 2,006 2,007 1,985 1,987 1,996 1,985 1,987 1,996 7類1,979 1,988 1,990 1,998 2,008 1,980 1,981 1,999 1,982 1,986 1,995 2,005 2,006 2,007 1,983 1,997 2,003 2,004 1,984 1,991 1,994 1,989 1,992 1,993 2,000 2,001 2,002 1,985 1,987 1,989 1,992 1,993 2,000 2,001 2,002 1,996

由上表可知，分為5個等級較為合理。等級劃分結(jié)果為：

2.2.1 農(nóng)業(yè)用水

農(nóng)業(yè)用水包括灌溉和林牧漁業(yè)用水。其中，灌溉用水占90%以上。21世紀以來，北京市在農(nóng)業(yè)灌溉上廣泛應(yīng)用節(jié)水技術(shù)，使其從1979年的24.18億m3下降到2008年的12.00億m3，年均降低率40.60%，其比重也由56.34%下降到34.48%，提高了水資源的利用效率。農(nóng)業(yè)需水量主要受農(nóng)業(yè)灌溉面積、節(jié)水技術(shù)及作物種類的影響。而作物產(chǎn)量與需水量存在非線性關(guān)系，提高灌溉節(jié)水率對產(chǎn)量的實際影響不大，但能使水資源得以高效利用。故可通過各種工程、技術(shù)和管理的措施，提高農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水率，降低農(nóng)業(yè)需水量。

2.2.2 工業(yè)用水

工業(yè)用水是指各工業(yè)行業(yè)在凈化、洗滌、加工、制造、冷卻等方面的用水。北京市工業(yè)發(fā)展迅速，工業(yè)用水比重較大。近來，由于采取了水資源的優(yōu)化配置、推廣節(jié)水技術(shù)、循環(huán)高效利用水資源和調(diào)整水價等方法，北京市工業(yè)用水總量由1979年的14.37億m3下降到2008年的5.20億m3，其比重由33.38%下降到30.57%。年均降低率為14.94%。因此，在工業(yè)方面可通過調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、計劃性利用水資源來降低工業(yè)用水量。

2.2.3 第三產(chǎn)業(yè)及生活用水

自1979年到2008年，北京市生活用水總量從4.37億m3上升到17.60億m3，其比重由10.18%上升到50.57%，年均增長率為44.10%。而生活用水的增加是導(dǎo)致北京市用水總量增加的最直接和最根本的原因。由此可知，提高居民的節(jié)水意識至關(guān)重要且勢在必行。

2.3 對北京市未來兩年水資源的短缺風(fēng)險進行預(yù)測

利用spss建立時間序列模型對附錄一的表一的數(shù)據(jù)進行處理，得表附錄四。

預(yù)測

對于每個模型，預(yù)測都在請求的預(yù)測時間段范圍內(nèi)的最后一個非缺失值之后開始，在所有預(yù)測值的非缺失值都可用的最后一個時間段或請求預(yù)測時間段的結(jié)束日期（以較早者為準）結(jié)束。

由上圖以及預(yù)測表格可知，在未來兩年內(nèi)北京市水資源總量保持穩(wěn)定，但最近一年內(nèi)將有所下降。因此，必須采取相應(yīng)的防治措施。

3 提出建議

3.1 普及節(jié)水意識，建設(shè)節(jié)水型社會

普及節(jié)水知識，樹立節(jié)水意識，還可適當?shù)赝ㄟ^社會輿論監(jiān)督，使人們摒棄落后的用水觀念和習(xí)慣，最終達到全社會的共同參與，共同緩解水資源的緊張局面。

3.2 調(diào)整水資源用水結(jié)構(gòu)

優(yōu)先保證必要的生活用水和生態(tài)環(huán)境用水，對經(jīng)濟用水采取控制管理，以供定需。由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是影響北京市水資源需求的核心要素，故可通過提高用水效率，促使其形成節(jié)水防污產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

3.3 加強水資源保護力度，建立高效的用水循環(huán)系統(tǒng)

在現(xiàn)有水資源的條件下，保障水質(zhì)并實行分質(zhì)用水。優(yōu)水優(yōu)用，中水回用，污水處理后再利用，可在很大程度上清除環(huán)境污染，使資源再生，緩解水資源危機。此外，還應(yīng)加強地下采礦管理，有效保護水資源，避免水資源污染等。

3.4 建立完善的水資源價格體系，發(fā)揮其杠桿作用

在其它條件不變時，水價每提高1%，生活用水量下降0.366%；當居民人均可支配收入提高1%，用水量提高0.532%。故應(yīng)根據(jù)北京市居民平均收入，建立合理的計收水費和排污收費制度。而對于非居民生活用水，應(yīng)加強管理并嚴格執(zhí)行用水超定額加價制度。

3.5 實施保護型開發(fā)，確保長期安全

南水北調(diào)中線工程是解決華北地區(qū)缺水的戰(zhàn)略措施，在一定程度上緩解了北京市的水資源危機。此外，北京市每年雨洪出境量有7.00億m3（扣除過境水量），應(yīng)對其深度開發(fā)利用，增加可用水資源量。同時，將地下水視為備用水源而避免開采，也保護了水資源的可持續(xù)性發(fā)展。

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