水资源短缺风险综合评价

唐 莎 孙媛媛 马期英 廖玉梅

（贵州师范学院 贵州 贵阳 550018）

0 引言

水资源是基础资源与战略资源，是人类赖以生存和发展的基本条件。北京市属温带半干旱半湿润性季风气候，且处于水资源匮乏的海河流域，人均水资源占有量不足300m3，仅为全国人均水资源占有量的八分之一，是世界人均水资源占有量的三十分之一，水资源短缺已经严重制约北京市的可持续发展。近年来，北京市水资源面临着更加严峻的考验。

1 基本思想理论

1.1 回归分析

研究一个随机变量 Y 对另一个（X）或一组（X1，X2…，Xk）变量的相依关系的统计分析方法。可分为一元回归分析和多元回归分析；按照自变量和因变量之间的关系类型，又可分为线性回归分析和非线性回归分析。

1.2 主成分分析

也称“主分量分析”，利用降维的思想，在损失很少信息的前提下把多个指标转化为几个综合指标的多元统计方法。通常把转化生成的互不相关且更具优越性能的综合指标称为主成分，通过用原始变量的线性组合表示每个主成分来简化问题，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广，它也是利用降维的思想。相较于主成分分析，因子分析更倾向于描述原始变量之间的相关关系，并就此出发，把具有错综复杂关系的变量归结为少数几个综合因子。

1.4 聚类分析

聚类分析指将物理或抽象对象的集合分组成为由类似的对象组成的多个类的分析过程。

1.5 时间序列模型

它是根据系统观测得到的时间序列数据，通过曲线拟合和参数估计来建立数学模型的理论和方法。

2 实证分析

2.1 对北京市水资源短缺风险进行综合评价，判定其主要风险因子

主要采用回归分析，利用spss对附录一中表一的数据进行处理。得到一个回归模型附录二，参照附录二里的表系数∂，得出线性回归方程

y＝（－3.77）×农业用水量＋0.387×工业用水量＋（－1.186）×第三产业及生活等其他用水量＋43.535

其中，y是总用水量。从中可知，农业用水与第三产业及生活等其他用水的系数分别是-3.77和-1.186，即总用水量随它们的增大而减少，但后者较接近0，则其减少的幅度较小；工业用水的系数为0.387，即总用水量与之成正比。综上所述，北京市水资源短缺风险的主要风险因子为工业用水、农业用水、第三产业及生活等其他用水。

2.2 建立数学模型对北京市水资源短缺风险进行综合评价，划分风险等级并提出相应的调控措施

通过因子分析和聚类分析。用spss处理附录一中表一的数据，得表附录三。由表看到前2个主成分占全部方差的83.479%,即包含原数据信息总量的83.479%，说明可以用前2个主成分来代表原来的5个指标，对北京市水资源短缺风险进行综合评价。分别用y1,y2来表示这2个主成分，按下表成分矩阵∂，得2个主成分的线性组合：

y1＝0.811×总用水量＋0.859×农业用水量＋0.813×工业用水量+（－0.877）×第三产业及生活等其它用水量＋0.461×水资源总量

y2＝0.499×总用水量＋0.472×农业用水量＋（－0.281）×工业用水量+0.221×第三产业及生活等其它用水量＋（－0.759）×水资源总量

通过主成分计算，从5个指标中选择2个主成分。第一主成分的线性组合中除水资源总量外，其余变量的系数相当，所以将第一主成分看成用水问题，第二主成分说明水资源问题。

利用spss计算出主成分得分，参照表附录三。

根据系统聚类和主成分得分表以及分类结果树状图和饼状图得出分类结果：

第1类 第2类 第3类 第4类 第5类 第6类 第7类 第8类4类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类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类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类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类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，分为5个等级较为合理。等级划分结果为：

2.2.1 农业用水

农业用水包括灌溉和林牧渔业用水。其中，灌溉用水占90%以上。21世纪以来，北京市在农业灌溉上广泛应用节水技术，使其从1979年的24.18亿m3下降到2008年的12.00亿m3，年均降低率40.60%，其比重也由56.34%下降到34.48%，提高了水资源的利用效率。农业需水量主要受农业灌溉面积、节水技术及作物种类的影响。而作物产量与需水量存在非线性关系，提高灌溉节水率对产量的实际影响不大，但能使水资源得以高效利用。故可通过各种工程、技术和管理的措施，提高农业灌溉节水率，降低农业需水量。

2.2.2 工业用水

工业用水是指各工业行业在净化、洗涤、加工、制造、冷却等方面的用水。北京市工业发展迅速，工业用水比重较大。近来，由于采取了水资源的优化配置、推广节水技术、循环高效利用水资源和调整水价等方法，北京市工业用水总量由1979年的14.37亿m3下降到2008年的5.20亿m3，其比重由33.38%下降到30.57%。年均降低率为14.94%。因此，在工业方面可通过调整产业结构、计划性利用水资源来降低工业用水量。

2.2.3 第三产业及生活用水

自1979年到2008年，北京市生活用水总量从4.37亿m3上升到17.60亿m3，其比重由10.18%上升到50.57%，年均增长率为44.10%。而生活用水的增加是导致北京市用水总量增加的最直接和最根本的原因。由此可知，提高居民的节水意识至关重要且势在必行。

2.3 对北京市未来两年水资源的短缺风险进行预测

利用spss建立时间序列模型对附录一的表一的数据进行处理，得表附录四。

预测

对于每个模型，预测都在请求的预测时间段范围内的最后一个非缺失值之后开始，在所有预测值的非缺失值都可用的最后一个时间段或请求预测时间段的结束日期（以较早者为准）结束。

由上图以及预测表格可知，在未来两年内北京市水资源总量保持稳定，但最近一年内将有所下降。因此，必须采取相应的防治措施。

3 提出建议

3.1 普及节水意识，建设节水型社会

普及节水知识，树立节水意识，还可适当地通过社会舆论监督，使人们摒弃落后的用水观念和习惯，最终达到全社会的共同参与，共同缓解水资源的紧张局面。

3.2 调整水资源用水结构

优先保证必要的生活用水和生态环境用水，对经济用水采取控制管理，以供定需。由于产业结构调整是影响北京市水资源需求的核心要素，故可通过提高用水效率，促使其形成节水防污产业结构。

3.3 加强水资源保护力度，建立高效的用水循环系统

在现有水资源的条件下，保障水质并实行分质用水。优水优用，中水回用，污水处理后再利用，可在很大程度上清除环境污染，使资源再生，缓解水资源危机。此外，还应加强地下采矿管理，有效保护水资源，避免水资源污染等。

3.4 建立完善的水资源价格体系，发挥其杠杆作用

在其它条件不变时，水价每提高1%，生活用水量下降0.366%；当居民人均可支配收入提高1%，用水量提高0.532%。故应根据北京市居民平均收入，建立合理的计收水费和排污收费制度。而对于非居民生活用水，应加强管理并严格执行用水超定额加价制度。

3.5 实施保护型开发，确保长期安全

南水北调中线工程是解决华北地区缺水的战略措施，在一定程度上缓解了北京市的水资源危机。此外，北京市每年雨洪出境量有7.00亿m3（扣除过境水量），应对其深度开发利用，增加可用水资源量。同时，将地下水视为备用水源而避免开采，也保护了水资源的可持续性发展。

［1］高训宇,郑建华,卢静,夏建新.北京市水资源结构变化及其驱动力分析[J].北京水务,2008，5.

［2］范英英,刘永,郭怀成.北京市水资源供需平衡趋势及分析[J].安全与环境学报,2006，1.

［3］何晓群.多元统计分析[M].北京:中国人民大学出版社,2009，5.

［4］王燕.应用时间序列分析[M].北京:中国人民大学出版社,2008，12.

［5］陈莹.节水型社会系统理论及其驱动因子研究[D].Beijing:Beijing Normal University.2004.

［6］刘宝勤,姚治君,高迎春.北京市用水结构变化趋势及驱动力分析[J].资源科学，2003，2.

［7］北京市人民政府,中华人民共和国水利部21世纪初期(2001-2005年)首都水资源可持续利用规划[R].Beijing:China Hydrology and Electricity Press,2001.