基于主成分分析法的流域水資源承載能力綜合評價

李楨　潘妮

摘 要 根據東江流域水資源、社會、經濟情況及開發利用存在的問題，提出用主成分分析法對其承載能力進行分析評價。通過建立東江流域水資源承載指標體系，用主成分分析法分析評價知：東江流域的資源主要是水資源廣泛，所以這一區域的水資源的開發潛力目前很大。相對東江流域而言，開發潛力最大的應屬河源區，然后是惠州區、深圳區、東莞區，而廣州區的水資源開發潛力最小。

關鍵詞 水資源承載能力；主成分分析法；東江流域

中圖分類號：TV213 文獻標志碼：B 文章編號：1673-890X（2016）01--02

1 東江流域基本情況

東江是珠江水系的三大河流之一，東江流域與西江、北江流域合稱為珠江流域。東江發源于江西省尋鄔縣椏髻缽，上游稱尋鄔水，南邊進入廣東流域內直至龍川縣五河壩并與其匯合后的流域稱之為東江。東江整體流域廣泛，其主要流經的幾個區域分別為：龍川、紫金、博羅、惠陽和東莞下屬鎮石龍鎮，在石龍鎮分水倆邊，南邊與北邊分別匯入到獅子洋中。東江流域石龍以上集雨面積為27 040 km2，河口以上面積為34 144 km2，其中廣東省境內30 644 km2，江西省境內3 500 km2，1951-1997年系列徑流量分析，東江流域水資源量為324億m3，石龍鎮以上為257億m3，東江流域廣東省境內為291億m3。江西省境內的水資源量為33.0億m3。東江流域的地下水資源與地表水資源的分區一致，其中東江區的地下水資源量為67.8億m3/a，東江三角洲區的地下水資源量為18億m3/a，兩部分合計為85.8億m3/a。

表水由大氣降水形成，地下水由地表徑流補給，最終納入江河，故地下水包含在地表水中屬重復計算量，而特殊水資源（熱礦泉和礦泉）量少，忽略不記，故東江流域廣東省部分水資源總量為291億m3，地下水資源量為85.8億m3/a。

2 主要成分分析法

在對高維變量空間進行降維操作的同時，還要確保數據不丟失原信息，在這樣的原則下對高空間進行變更就是成分分析法的主要目的，也就是說在以損失原始數據最小，線性的變換及其他部分數據丟失最少的的前提下，利用變換維度方法，也就是少數的綜合變換替換掉原有數據的多維變量。

可以把原始變量認為是未知數x1，x2，…，xJ而在經過主要成分分析法處理后就會得到新的變量，設其為z1，z2，…，zm這里所有的線性組合變量均是（m水資源承載能力比較容易受到眾多的因素所影響，如供需方面的因素，供需對于水資源的承載能力屬于直接影響因素，還有一些其他的間接的因素，本文選取耕地灌溉率、水資源的使用率、水資源的開發程度、供水模數、需水模數及人均供水量x1，x2，…，x66個主要影響水資源承載能力的主要因素作為指標，各個指標的含義如下。

耕地灌溉率和灌溉與耕地的面積之比分別為（x1）（%）。水資源利用率和以P=50%情況下可以利用水量與總資源水量之比分別為（x2）（%）。水資源開放程度和以P=50%情況下供水量和總資源水量之比分別為（x3）（%）。供水模數和以P=50%的供水量與土地的面積之比分為別（x4）（104m3/km2）。供水模數和以P=50%的需水量與土地面積之比分別為（x5）（104m3/km2）。人均供水量和以P=50%的供水量與總人口數之比分為別（x6）（m3/人）。

3 用主成分分析法評價東江流域水資源承載能力

3.1 東江流域水資源資料

以東江目前的各種數據為基礎，如東江流域自然、社會經濟和水資源的使用等數據進行分析，具體數據見表1。

3.2 數據標準化和進行綜合評價

根據所選取的7個指標，對東江流域水資源資料進行分析，最終結果見表2。

通過計算，各指標與前兩個組成分的關系：

z1=-0.4001x1-0.3402x2-0.5007x3-0.4903x4-0.5013x5+0.1806x6

z2=-0.0593x1+0.5014x2-0.1993x3-0.1695x4-0.1703x5-0.8004x6

由主成分z1，z2與客觀權重e1，e2之積，即z*=得各分區水資源承載能力的綜合評判結果，見表3。

3.3 評價結果分析

由表2可知各分區的水資源承載能力綜合情況的評分；通過表3了解到，東江地區的水資源量不但廣泛而且具有開發潛力和價值，也就是說這一地區的水資源量是可以進行開發的。相對而言，河源區的水資源量具有最優開發潛力，然后是惠州等地，其中廣州區水資源最不具有開發潛力。

要保證東江流域各個區域的經濟持續發展，各區域都要進一步開發水資源。廣州區、深圳區、東莞區是經濟發達地區，對水資源的需求很大，而它們的水資源開發潛力又相對較小，所以更應該對其水資源開發潛力進行發掘，在必要的時候還可以綜合利用相鄰的河源區和惠州區的水資源，從相鄰區域調用水資源。

（責任編輯：趙中正）