虛擬變量模型在污水處理廠進(jìn)水量分析中的應(yīng)用

張鈺琪

【摘 要】本文以青島市某污水處理廠為例，討論了虛擬變量模型在污水處理廠進(jìn)水量分析中的應(yīng)用。根據(jù)污水處理廠四個(gè)季度進(jìn)水量的變化情況，以第3季度為基礎(chǔ)變量，將3個(gè)虛擬變量引入回歸模型中，以反映污水處理進(jìn)水量的變化規(guī)律，并以此預(yù)測(cè)未來(lái)的進(jìn)水量。

【關(guān)鍵詞】虛擬變量；進(jìn)水量；預(yù)測(cè)

0 引言

進(jìn)水量是設(shè)計(jì)污水處理廠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，決定著城市污水處理廠的規(guī)模、工藝流程的選擇和工程的投資、運(yùn)行費(fèi)用。通常按照有關(guān)法規(guī)、城鎮(zhèn)總體規(guī)劃、人口和土地規(guī)劃等確定和預(yù)測(cè)，由于經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展快、涉及的可變因素多等原因，使已建成后的城鎮(zhèn)污水處理廠的進(jìn)水量跟設(shè)計(jì)值相差較大，影響了工程建設(shè)和運(yùn)行效果。因此，應(yīng)利用統(tǒng)計(jì)資料，通過分析預(yù)測(cè)下一年甚至若干年以后的進(jìn)水量，以使得設(shè)計(jì)規(guī)模更加合理，蓄水池處理能力得到更有效的發(fā)揮。文獻(xiàn)[1]以進(jìn)水量總變化系數(shù)和進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對(duì)污水處理廠進(jìn)水量和水質(zhì)做了統(tǒng)計(jì)和分析；文獻(xiàn)[2]研究了城市污水處理廠進(jìn)水動(dòng)態(tài)特性。本文統(tǒng)計(jì)了青島市某污水處理廠最近5年的進(jìn)水量數(shù)據(jù)，通過把虛擬變量引入回歸模型中，對(duì)進(jìn)水量變動(dòng)情況進(jìn)行分析并預(yù)測(cè)下一年的進(jìn)水量。

1 虛擬變量回歸

虛擬變量[3]又稱虛設(shè)變量、名義變量，是用以反映質(zhì)的屬性的一個(gè)人工變量，是量化了的質(zhì)變量。在虛擬變量的設(shè)置中，通常取值為0或1，基礎(chǔ)類型、肯定類型取值為1，比較類型、否定類型取值為0。引入虛擬變量可使回歸模型變得更復(fù)雜，但對(duì)問題描述更簡(jiǎn)明，一個(gè)方程能達(dá)到個(gè)幾方程的作用，而且更接近現(xiàn)實(shí)。

在模型中引入多個(gè)虛擬變量時(shí)，虛擬變量的個(gè)數(shù)應(yīng)按下列原則確定[4]：（1）如果回歸模型有截距項(xiàng)，有m種互斥的屬性類型，在模型中引入（m-1）個(gè)虛擬變量，否則會(huì)導(dǎo)致多重共線性；如果回歸模型無(wú)截距項(xiàng)，有m個(gè)特征，設(shè)置m個(gè)虛擬變量。（2）關(guān)于定性變量中哪個(gè)類別取0，哪個(gè)類別取1，是任意的，不影響檢驗(yàn)結(jié)果。（3）定性變量中取值為0所對(duì)應(yīng)的類別稱為基礎(chǔ)類別。（4）基礎(chǔ)類別的截距代表總體上的截距，某一個(gè)類別的虛擬變量的系數(shù)則表示了該類別與基礎(chǔ)類別之間在截距上的估計(jì)差異。

假定有m個(gè)水平，根據(jù)有截距項(xiàng)時(shí)引入虛擬變量的個(gè)數(shù)應(yīng)比變量數(shù)少一個(gè)的規(guī)則，我們引入（m-1）個(gè)虛擬變量來(lái)表示不同的水平：

其中，X為一個(gè)定量變量，y為因變量，Di為虛擬變量，如果將m個(gè)水平中的一種水平視為基準(zhǔn)類，則截距c代表了這一類的截距，γ1，γ2，…，γ（m-1）代表了其他（m-1）類的截距與基準(zhǔn)類的截距的差距有多大，u是隨機(jī)誤差項(xiàng)。

模型中引入虛擬變量的作用[5]：（1）用虛擬變量測(cè)量截距的變動(dòng)；（2）用虛擬變量解釋變量系數(shù)的變動(dòng)；（3）用虛擬變量測(cè)量斷點(diǎn)。

2 污水處理廠進(jìn)水量的虛擬變量模型

青島某污水處理廠2009年1季度至2013年4季度的進(jìn)水量（單位：噸）變化如圖1所示。首先，進(jìn)水量具有明顯的季節(jié)特征，即一年四季中，每年第一季度和第四季度進(jìn)水量比較少，第三季度進(jìn)水量比較多，這說(shuō)明季節(jié)因素對(duì)進(jìn)水量具有重要影響。其次，隨著時(shí)間的變化，污水處理廠的進(jìn)水量有明顯增加的趨勢(shì)。因此，可以通過建立包含截距項(xiàng)虛擬變量模型，考察進(jìn)水量的季節(jié)變動(dòng)是否具有顯著性，并利用虛擬變量模型預(yù)測(cè)未來(lái)進(jìn)水量。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文是對(duì)青島市某污水處理廠最近5年進(jìn)水量變化情況的分析，其結(jié)果可以為環(huán)保企業(yè)制定合理的計(jì)劃提供借鑒，同時(shí)為政府加大對(duì)環(huán)保型企業(yè)的資金支持力度提供參考。改革開放以來(lái)，我國(guó)實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)的跨越式發(fā)展，同時(shí)也造成了一系列的環(huán)境污染問題，政府如何協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系是新時(shí)期面臨的重要問題。把握污水處理廠進(jìn)水量的規(guī)律 ，對(duì)科學(xué)的進(jìn)行環(huán)境保護(hù)和治理具有指導(dǎo)性意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張健君，呂英俊，劉章富. 某污水處理廠運(yùn)行進(jìn)水水量和水質(zhì)數(shù)據(jù)的初步統(tǒng)計(jì)和分析[J].中國(guó)建設(shè)信息.水工業(yè)市場(chǎng)，2009，11（1）：58-62.

[2]靜賀，邱勇，沈童剛，王志強(qiáng)，施漢昌，張榮兵，文洋. 城市污水處理廠進(jìn)水動(dòng)態(tài)特性及其影響研究[J].給水排水，2010，08（1）：35-38.

[3]劉俐，鄒東生，段李堅(jiān)，趙瑩.量化投資[M].國(guó)家行政學(xué)院出版社，2013.

[4]攸頻，張曉峒.Eviews6.0實(shí)用教程 [M].CDAC中國(guó)財(cái)政經(jīng)濟(jì)出版社，2008.

[5]李敏，陳生可.eviews 統(tǒng)計(jì)分析與應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社，2011.

[責(zé)任編輯：龐修平]

【摘 要】本文以青島市某污水處理廠為例，討論了虛擬變量模型在污水處理廠進(jìn)水量分析中的應(yīng)用。根據(jù)污水處理廠四個(gè)季度進(jìn)水量的變化情況，以第3季度為基礎(chǔ)變量，將3個(gè)虛擬變量引入回歸模型中，以反映污水處理進(jìn)水量的變化規(guī)律，并以此預(yù)測(cè)未來(lái)的進(jìn)水量。

【關(guān)鍵詞】虛擬變量；進(jìn)水量；預(yù)測(cè)

0 引言

進(jìn)水量是設(shè)計(jì)污水處理廠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，決定著城市污水處理廠的規(guī)模、工藝流程的選擇和工程的投資、運(yùn)行費(fèi)用。通常按照有關(guān)法規(guī)、城鎮(zhèn)總體規(guī)劃、人口和土地規(guī)劃等確定和預(yù)測(cè)，由于經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展快、涉及的可變因素多等原因，使已建成后的城鎮(zhèn)污水處理廠的進(jìn)水量跟設(shè)計(jì)值相差較大，影響了工程建設(shè)和運(yùn)行效果。因此，應(yīng)利用統(tǒng)計(jì)資料，通過分析預(yù)測(cè)下一年甚至若干年以后的進(jìn)水量，以使得設(shè)計(jì)規(guī)模更加合理，蓄水池處理能力得到更有效的發(fā)揮。文獻(xiàn)[1]以進(jìn)水量總變化系數(shù)和進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對(duì)污水處理廠進(jìn)水量和水質(zhì)做了統(tǒng)計(jì)和分析；文獻(xiàn)[2]研究了城市污水處理廠進(jìn)水動(dòng)態(tài)特性。本文統(tǒng)計(jì)了青島市某污水處理廠最近5年的進(jìn)水量數(shù)據(jù)，通過把虛擬變量引入回歸模型中，對(duì)進(jìn)水量變動(dòng)情況進(jìn)行分析并預(yù)測(cè)下一年的進(jìn)水量。

1 虛擬變量回歸

虛擬變量[3]又稱虛設(shè)變量、名義變量，是用以反映質(zhì)的屬性的一個(gè)人工變量，是量化了的質(zhì)變量。在虛擬變量的設(shè)置中，通常取值為0或1，基礎(chǔ)類型、肯定類型取值為1，比較類型、否定類型取值為0。引入虛擬變量可使回歸模型變得更復(fù)雜，但對(duì)問題描述更簡(jiǎn)明，一個(gè)方程能達(dá)到個(gè)幾方程的作用，而且更接近現(xiàn)實(shí)。

在模型中引入多個(gè)虛擬變量時(shí)，虛擬變量的個(gè)數(shù)應(yīng)按下列原則確定[4]：（1）如果回歸模型有截距項(xiàng)，有m種互斥的屬性類型，在模型中引入（m-1）個(gè)虛擬變量，否則會(huì)導(dǎo)致多重共線性；如果回歸模型無(wú)截距項(xiàng)，有m個(gè)特征，設(shè)置m個(gè)虛擬變量。（2）關(guān)于定性變量中哪個(gè)類別取0，哪個(gè)類別取1，是任意的，不影響檢驗(yàn)結(jié)果。（3）定性變量中取值為0所對(duì)應(yīng)的類別稱為基礎(chǔ)類別。（4）基礎(chǔ)類別的截距代表總體上的截距，某一個(gè)類別的虛擬變量的系數(shù)則表示了該類別與基礎(chǔ)類別之間在截距上的估計(jì)差異。

假定有m個(gè)水平，根據(jù)有截距項(xiàng)時(shí)引入虛擬變量的個(gè)數(shù)應(yīng)比變量數(shù)少一個(gè)的規(guī)則，我們引入（m-1）個(gè)虛擬變量來(lái)表示不同的水平：

其中，X為一個(gè)定量變量，y為因變量，Di為虛擬變量，如果將m個(gè)水平中的一種水平視為基準(zhǔn)類，則截距c代表了這一類的截距，γ1，γ2，…，γ（m-1）代表了其他（m-1）類的截距與基準(zhǔn)類的截距的差距有多大，u是隨機(jī)誤差項(xiàng)。

模型中引入虛擬變量的作用[5]：（1）用虛擬變量測(cè)量截距的變動(dòng)；（2）用虛擬變量解釋變量系數(shù)的變動(dòng)；（3）用虛擬變量測(cè)量斷點(diǎn)。

2 污水處理廠進(jìn)水量的虛擬變量模型

青島某污水處理廠2009年1季度至2013年4季度的進(jìn)水量（單位：噸）變化如圖1所示。首先，進(jìn)水量具有明顯的季節(jié)特征，即一年四季中，每年第一季度和第四季度進(jìn)水量比較少，第三季度進(jìn)水量比較多，這說(shuō)明季節(jié)因素對(duì)進(jìn)水量具有重要影響。其次，隨著時(shí)間的變化，污水處理廠的進(jìn)水量有明顯增加的趨勢(shì)。因此，可以通過建立包含截距項(xiàng)虛擬變量模型，考察進(jìn)水量的季節(jié)變動(dòng)是否具有顯著性，并利用虛擬變量模型預(yù)測(cè)未來(lái)進(jìn)水量。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文是對(duì)青島市某污水處理廠最近5年進(jìn)水量變化情況的分析，其結(jié)果可以為環(huán)保企業(yè)制定合理的計(jì)劃提供借鑒，同時(shí)為政府加大對(duì)環(huán)保型企業(yè)的資金支持力度提供參考。改革開放以來(lái)，我國(guó)實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)的跨越式發(fā)展，同時(shí)也造成了一系列的環(huán)境污染問題，政府如何協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系是新時(shí)期面臨的重要問題。把握污水處理廠進(jìn)水量的規(guī)律 ，對(duì)科學(xué)的進(jìn)行環(huán)境保護(hù)和治理具有指導(dǎo)性意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張健君，呂英俊，劉章富. 某污水處理廠運(yùn)行進(jìn)水水量和水質(zhì)數(shù)據(jù)的初步統(tǒng)計(jì)和分析[J].中國(guó)建設(shè)信息.水工業(yè)市場(chǎng)，2009，11（1）：58-62.

[2]靜賀，邱勇，沈童剛，王志強(qiáng)，施漢昌，張榮兵，文洋. 城市污水處理廠進(jìn)水動(dòng)態(tài)特性及其影響研究[J].給水排水，2010，08（1）：35-38.

[3]劉俐，鄒東生，段李堅(jiān)，趙瑩.量化投資[M].國(guó)家行政學(xué)院出版社，2013.

[4]攸頻，張曉峒.Eviews6.0實(shí)用教程 [M].CDAC中國(guó)財(cái)政經(jīng)濟(jì)出版社，2008.

[5]李敏，陳生可.eviews 統(tǒng)計(jì)分析與應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社，2011.

[責(zé)任編輯：龐修平]

【摘 要】本文以青島市某污水處理廠為例，討論了虛擬變量模型在污水處理廠進(jìn)水量分析中的應(yīng)用。根據(jù)污水處理廠四個(gè)季度進(jìn)水量的變化情況，以第3季度為基礎(chǔ)變量，將3個(gè)虛擬變量引入回歸模型中，以反映污水處理進(jìn)水量的變化規(guī)律，并以此預(yù)測(cè)未來(lái)的進(jìn)水量。

【關(guān)鍵詞】虛擬變量；進(jìn)水量；預(yù)測(cè)

0 引言

進(jìn)水量是設(shè)計(jì)污水處理廠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，決定著城市污水處理廠的規(guī)模、工藝流程的選擇和工程的投資、運(yùn)行費(fèi)用。通常按照有關(guān)法規(guī)、城鎮(zhèn)總體規(guī)劃、人口和土地規(guī)劃等確定和預(yù)測(cè)，由于經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展快、涉及的可變因素多等原因，使已建成后的城鎮(zhèn)污水處理廠的進(jìn)水量跟設(shè)計(jì)值相差較大，影響了工程建設(shè)和運(yùn)行效果。因此，應(yīng)利用統(tǒng)計(jì)資料，通過分析預(yù)測(cè)下一年甚至若干年以后的進(jìn)水量，以使得設(shè)計(jì)規(guī)模更加合理，蓄水池處理能力得到更有效的發(fā)揮。文獻(xiàn)[1]以進(jìn)水量總變化系數(shù)和進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對(duì)污水處理廠進(jìn)水量和水質(zhì)做了統(tǒng)計(jì)和分析；文獻(xiàn)[2]研究了城市污水處理廠進(jìn)水動(dòng)態(tài)特性。本文統(tǒng)計(jì)了青島市某污水處理廠最近5年的進(jìn)水量數(shù)據(jù)，通過把虛擬變量引入回歸模型中，對(duì)進(jìn)水量變動(dòng)情況進(jìn)行分析并預(yù)測(cè)下一年的進(jìn)水量。

1 虛擬變量回歸

虛擬變量[3]又稱虛設(shè)變量、名義變量，是用以反映質(zhì)的屬性的一個(gè)人工變量，是量化了的質(zhì)變量。在虛擬變量的設(shè)置中，通常取值為0或1，基礎(chǔ)類型、肯定類型取值為1，比較類型、否定類型取值為0。引入虛擬變量可使回歸模型變得更復(fù)雜，但對(duì)問題描述更簡(jiǎn)明，一個(gè)方程能達(dá)到個(gè)幾方程的作用，而且更接近現(xiàn)實(shí)。

在模型中引入多個(gè)虛擬變量時(shí)，虛擬變量的個(gè)數(shù)應(yīng)按下列原則確定[4]：（1）如果回歸模型有截距項(xiàng)，有m種互斥的屬性類型，在模型中引入（m-1）個(gè)虛擬變量，否則會(huì)導(dǎo)致多重共線性；如果回歸模型無(wú)截距項(xiàng)，有m個(gè)特征，設(shè)置m個(gè)虛擬變量。（2）關(guān)于定性變量中哪個(gè)類別取0，哪個(gè)類別取1，是任意的，不影響檢驗(yàn)結(jié)果。（3）定性變量中取值為0所對(duì)應(yīng)的類別稱為基礎(chǔ)類別。（4）基礎(chǔ)類別的截距代表總體上的截距，某一個(gè)類別的虛擬變量的系數(shù)則表示了該類別與基礎(chǔ)類別之間在截距上的估計(jì)差異。

假定有m個(gè)水平，根據(jù)有截距項(xiàng)時(shí)引入虛擬變量的個(gè)數(shù)應(yīng)比變量數(shù)少一個(gè)的規(guī)則，我們引入（m-1）個(gè)虛擬變量來(lái)表示不同的水平：

其中，X為一個(gè)定量變量，y為因變量，Di為虛擬變量，如果將m個(gè)水平中的一種水平視為基準(zhǔn)類，則截距c代表了這一類的截距，γ1，γ2，…，γ（m-1）代表了其他（m-1）類的截距與基準(zhǔn)類的截距的差距有多大，u是隨機(jī)誤差項(xiàng)。

模型中引入虛擬變量的作用[5]：（1）用虛擬變量測(cè)量截距的變動(dòng)；（2）用虛擬變量解釋變量系數(shù)的變動(dòng)；（3）用虛擬變量測(cè)量斷點(diǎn)。

2 污水處理廠進(jìn)水量的虛擬變量模型

青島某污水處理廠2009年1季度至2013年4季度的進(jìn)水量（單位：噸）變化如圖1所示。首先，進(jìn)水量具有明顯的季節(jié)特征，即一年四季中，每年第一季度和第四季度進(jìn)水量比較少，第三季度進(jìn)水量比較多，這說(shuō)明季節(jié)因素對(duì)進(jìn)水量具有重要影響。其次，隨著時(shí)間的變化，污水處理廠的進(jìn)水量有明顯增加的趨勢(shì)。因此，可以通過建立包含截距項(xiàng)虛擬變量模型，考察進(jìn)水量的季節(jié)變動(dòng)是否具有顯著性，并利用虛擬變量模型預(yù)測(cè)未來(lái)進(jìn)水量。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文是對(duì)青島市某污水處理廠最近5年進(jìn)水量變化情況的分析，其結(jié)果可以為環(huán)保企業(yè)制定合理的計(jì)劃提供借鑒，同時(shí)為政府加大對(duì)環(huán)保型企業(yè)的資金支持力度提供參考。改革開放以來(lái)，我國(guó)實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)的跨越式發(fā)展，同時(shí)也造成了一系列的環(huán)境污染問題，政府如何協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系是新時(shí)期面臨的重要問題。把握污水處理廠進(jìn)水量的規(guī)律 ，對(duì)科學(xué)的進(jìn)行環(huán)境保護(hù)和治理具有指導(dǎo)性意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張健君，呂英俊，劉章富. 某污水處理廠運(yùn)行進(jìn)水水量和水質(zhì)數(shù)據(jù)的初步統(tǒng)計(jì)和分析[J].中國(guó)建設(shè)信息.水工業(yè)市場(chǎng)，2009，11（1）：58-62.

[2]靜賀，邱勇，沈童剛，王志強(qiáng)，施漢昌，張榮兵，文洋. 城市污水處理廠進(jìn)水動(dòng)態(tài)特性及其影響研究[J].給水排水，2010，08（1）：35-38.

[3]劉俐，鄒東生，段李堅(jiān)，趙瑩.量化投資[M].國(guó)家行政學(xué)院出版社，2013.

[4]攸頻，張曉峒.Eviews6.0實(shí)用教程 [M].CDAC中國(guó)財(cái)政經(jīng)濟(jì)出版社，2008.

[5]李敏，陳生可.eviews 統(tǒng)計(jì)分析與應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社，2011.

[責(zé)任編輯：龐修平]