基于城市供水安全情況的統計分析

趙子華

【摘 要】本文采用中國2012年分地區城市供水情況統計數據，首先對地區全年供水量進行了簡單相關分析，以及對全年總供水量對生活用水和生產用水進行了偏相關分析；接著利用影響供水安全的變量對地區總供水量進行多元線性回歸，獲知我國城市全年供水總量與生活用水、生產用水有顯著相關關系；最后利用因子分析對各地區進行評價，通過計算綜合得分對各地區進行排名，其中廣東，江西，廣西供水情況最優，海南、湖北、湖南、浙江次之。

【關鍵詞】全年總供水量；相關分析；回歸分析；因子分析

一、研究背景及目的

水是生命之源，城市供水安全問題不容忽視。中國是一個水資源短缺的國家，人均水資源占有量遠低于世界平均水平。只有能夠適應現代城市發展特性的、合理的、可持續的并且可以被實踐的水資源供水規劃才能保證我們以及我們的后代能夠享用地球上有限的水資源。城市供水是城市基礎設施的重要組成部分，是建設一個政治穩定、經濟繁榮、科技發達、生活富裕的現代化城市的基本條件。此外，城市供水直接關系到工業生產和群眾生活的需要，它與城市經濟和社會發展的各要素，形成一種不可須臾分離的關系，是反映城市發展水平的重要標志。基于此，對我國各城市的供水能力分析不論是對于促進我國城市本身又好又快地發展，還是對于緩解我國水資源短缺問題、促進飲水安全和節水工作都具有重要意義。

二、指標說明

評價城市供水安全的因素應該包括該城市的供水總量、居民生活用水、工業生產用水、人均用水量和供水管道長度等重要因素，所以本文采用的數據指標包括：地區、年末供水綜合生產能力、年末供水管道長度、全年供水總量、生活用水、生產用水、用水人口和人均日生活用水量，本研究采用的數據均來自于《2013年中國統計年鑒》。

三、實證分析

（一）相關分析

（1）全年供水總量的簡單相關分析

對“全年供水總量”的兩個組成部分：“生活用水”、“生產用水”進行簡單相關分析；易見只有“生活用水”和“生產用水”之間具有很強的相關關系并且在0.01的顯著性水平上顯著。

（2）生活用水與生產用水的偏相關分析

在控制“全年供水總量”的前提下，對“生活用水”、“生產用水”進行偏相關分析；從分析結果可以看出，在控制“全年供水總量”的前提下，構成“全年供水總量”的2個組成部分中，“生活用水”和“生產用水”的相關關系依然顯著。但相關系數卻變成了負值，這是由于總供水量是一定。

（3）用水人口與人均日生活用水量的偏相關分析

在控制“年末供水綜合生產能力”的前提下，對“用水人口”和“人均日生活用水量”進行偏相關分析；可見在控制“年末總人口年末供水綜合生產能力”的前提下，“人均生活用水量”和“用水人口”之間的相關關系不顯著。

（4）年末供水綜合生產能力、年末供水管道長度與全年供水總量的相關分析

對“年末供水綜合生產能力”、“年末供水管道長度”、“全年供水總量”這三個變量進行簡單相關分析。可見，“年末供水生產綜合生產能力”與“年末供水管道長度”正相關而且這種相關關系十分顯著；“年末供水生產綜合生產能力”與“全年供水總量”之間也存在顯著的相關關系；“年末供水管道長度”與“全年供水總量”之間的相關關系不顯著。

（二）回歸分析

對于回歸分析，以“全年供水總量”為被解釋變量，“年末供水綜合生產能力”、“年末供水管道長度”、“生活用水”、“生產用水”、“用水人口”、“人均日生活用水量”等為解釋變量，進行多元線性回歸，得到的結果如下：

全年供水總量=生活用水*1.464+生產用水*0.950

常量的t統計量的對應P值大于0.05，即常系數不是顯著非零的，舍去，此外最終模型的擬合優度較好，修正后可決系數近乎1；模型中除了常量外，各自變量系數的顯著性p值都小于0.05，回歸方程的線性關系顯著。

因此，經過以上多元線性回歸分析，可以發現我國城市全年供水總量與生活用水，生產用水有顯著關系，與其他變量之間的關系并不顯著。

（三）因子分析

（1）KMO和Bartlett的檢驗，KMO的取值為0.797，表明數據適合做因子分析。Bartlett檢驗的Sig.值為0.000，說明數據來自正態總體，變量共同度都在90%以上，適合進一步分析。

（2）解釋總方差，由表1可以看出，“初始特征值”一欄顯示只有第一個特征值大于1，但是若只提取特征值大于1的，對總體解釋只達到83.875%所以我們再提取一個，此時公共因子對原始數據的解釋達到了96.336%，選取前兩個因子已足夠替代原來的變量。

（3）變量命名

第一因子上包括年末供水綜合生產能力、年末供水管道長度、全年供水總量、生活用水、生產用水、用水人口，可命名為存量因子；第二因子包括人均日生活用水量，可命名為流量因子。

（4）成分得分系數矩陣

由成分得分系數矩陣，可知F1（存量因子）=0.184*年末供水綜合生產能力+0.176*年末供水管道長度+0.166*全年供水總量+0.135*生活用水+0.206*生產用水+0.223*用水人口-0.216*人均日生活用水量

F2可以類似求出。

（四）后續分析

當我們獲得了各城市在兩個公因子的得分后，就可以利用因子得分進行分類和排序。我們可以利用計算變量和排序來進行各城市的供水安全得分計算和排序。

綜合得分=0.47193*FAC1_1+0.29158*FAC2_1+0.07716*FAC3_1，其中FAC1_1、FAC2_1和FAC3_1是在做因子分析時提取的公因子保存變量，前面的系數是各個公因子的方差貢獻率。根據計算的“綜合得分”表，可以看出，廣東、江蘇、廣西是供水安全最有保障的城市，海南、湖北、湖南、浙江的綜合得分介于100～150之間，供水安全次之，而新疆，寧夏，重慶，河南，內蒙古等城市的綜合得分為負值，說明這些城市的供水能力較差。

（五）研究結論

經過以上研究，我們可以對我國城市供水安全問題有一個比較全面的了解，這對于我國城市以后的發展有重要的借鑒和指導意義。比如根據回歸分析部分可知，我國城市居民用水量在總用水量中占了很大的比重，這與我國眾多的人口基數是分不開的，工業用水所占比重次之。

本文利用多種統計方法對各地區進行了統計分析，加入偏相關分析，有利于控制其他變量的影響，接著利用逐步回歸對各種指標進行篩選，最后利用因子分析對經濟綜合指標進行了降維處理，大大降低共線性問題，并利用因子綜合得分對各地區進行排序。

【參考文獻】

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