基于主成分分析方法的山东省水资源承载力研究

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1、基于主成分分析方法的山东省水资源承力研究摘要：指出了随着人口的快速增长和社会经济的发展，水资源已经成为制约国家或地区发展的重要因素之一。基于主成分分析法对水资源承载力进行研究，主成分分析法可以确定指标的权重，避免了人为因素。运用主成分分析法分析了山东省17地市水资源相对承载能力的大小，取得了较好的评价结果。关键词：山东省；水资源承载力；主成分分析法中图分类号：P968文献标识码：A文章编号：1674-9944(2013)01-0082-031引言水资源是人类赖以生存的重要物质，也是工业生产、经济发展和改善环境不

2、可替代的自然财富。水资源的供应能力不仅取决于自然系统中可利用水资源的更新能力的更新速度，而且还受到经济发展及人类活动的影响。我国水资源总量是有限的，人口基数大，人均水资源量远低于世界平均水平。随着人口规模的不断扩大，工业化和城市化的加速推进，水资源供需矛盾及短缺问题已经日益成为当前社会经济发:的重要阻碍。由于社会经济的发展离不开水资源，目前以水定产，以水定发展”的发展方针多次被提出，即水资源承载力问题受到了国内外广泛的关注。国内水资源承载力的研究起步较晚，至今都没有形成一个系统科学的理论体系。由于我国许多学者对

3、水资源承载力的理解不同，主要是其内涵的界定尚存在一定的分歧，各种定义的表述与侧重点也就不尽相同。综合众多定义，大致分为3种：第一种观点是水资源开发规模论，第二种观点是水资源承载最大人口论，第三种观点是水资源支撑社会经济系统持续发展能力论，即水资源承载力是：某一地区的水资源在某一具体历史发展阶段下，以可预见的技术、经济和社会发展水平为依据，以可持续发展为原则，以维护生态环境良性循环发展为条件，经过合理优化配置，对该地区社会经济发展的最大支撑能力。常见的水资源承载力评价方法有向量模法、模糊综合评判法、多目标决策分析

4、法、系统动力学方法、主成份分析方法等。与其它方法相比，主成分分析法可以更客观的确定指标的权重避免了人为因素产生的误差，同时还保留了原数据的大部分信息，更具科学性。山东省位于中国东部沿海，黄河下游，东临黄海，北濒渤海，总面积15.67万km2，年平均气温11〜14°C，年平均降水量一般在550〜950mm之间。山东省的水资源主要来源于大气降水。从全省看，水资源比较贫乏，人平均占有量仅为520m3，为全国人均占有量2770m3的18.8%。并且有水资源地区分布不均匀，年际、年内变化剧烈，地表水和地下水联系密切等特点

5、。2山东省水资源综合评价2.1指标的选取指标选取可以从不同的角度反映区域水资源供需关系及开发利用的状况。本文通过对区域水资源系统影响因素的综合分析，充分考虑了山东省水资源自然赋存量及开发利用方式，选取如下评价指标。其中，指标为正向，即其值越大水资源承载力越大；指标为逆向，即其值越大水资源承载力越小(1)人均水资源量占有量XI，m3:水资源总量/总人口;(2)单位面积水资源量X2,m3/km2：水资源总量/土地面积；正。(3)万元GDP用水量X3，m3:GDP/用水量；正。(4)人均GDPX4，元：GDP/总人口

6、；逆。(5)水资源利用率X5,％:供水量/水资源总量；逆。(6)供水模数X6,m3/km2：水平年的供水量/土地面积;(7)人均供水量X7,m3:水平年的供水量/总人口；正。(3)农田实灌亩均用量X8,m3/km2：农业用水量/灌溉积；正。(3)城镇居民生活人均用水量X9，m3:城镇生活用水量/非农业人口数；逆。(4)人口密度X10，人/km2:总人口/土地面积；逆。(5)城镇化水平XII，％:非农业人口数/总人口；逆。2.2主成分推求依据这11个指标，对山东省17地市的这写指标Xij(i=l，2，…，17;j

7、=l，2，…，11)进行标准化，见表1。应用SPSS软件对数据进行分析计算，得出相关系数矩阵、特征值、贡献率和累计贡献率，见表2,表3。根据主成分的统计信息表及碎石1)所提供的信息，选取特征值大于0.8的成分为主成分。选取累计贡献率迗到85%〜95%以上的特征值所对应的前m个主成分，这样，原数据的大部分信息得以保留，且迗到了降维的目的。三是对碎石进行分析判断，可以看出有明显的拐点，取拐点前所有的因子及拐点后的第一个因子作为主成分。综合主成分确定因素及碎石图。选取了3个主成份。第1主成分的特征值为3.353;第2

8、个主成分的特征值为2.948；第3个主成分的特征值为2.150;第4个主成分的特征值为1.113。前4个主成分的累积贡献率为86.941%说明前4个主成分大体可以反映原变量的大部分信息。所以仅选取前4个主成分来代替原有的11个指标变量。提取方法为主成分分析法。已提取了4个成分。从表4中可以看出，第一主成分与万元GDP用水量、城镇居民生活人均用水量、城镇化水平关系密切，故第一主成分可以看