張 磊，唐德善

（河海大學水利水電學院，江蘇 南京 210098）

水資源承載力是指在一定流域或區(qū)域內，其自身的水資源能持續(xù)性支撐經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)模，并維系良好的生態(tài)系統(tǒng)的最大支撐能力[1]。研究地區(qū)的水資源承載力，可以指導水資源的合理開發(fā)與利用，具有非常重要的現(xiàn)實意義。上海市位于長江入?？?，太湖水也從這里匯入大海，雖然本地水資源不多，但是擁有長江、太湖豐富的過境水，水資源總量十分豐富[2]。但是上海作為我國的經(jīng)濟中心，人口非常密集，工業(yè)化程度很高，生活、生產(chǎn)用水量大，且排放的廢水、污水非常多，給水資源造成了很大的壓力。因此，分析上海市的水資源承載力狀況對其可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。本文應用因子分析法對上海市2006年至2010年的水資源承載力進行評價。

1 因子分析法

因子分析是多元統(tǒng)計分析中處理降維的一種方法，它將多個具有相關聯(lián)系的變量指標綜合為少數(shù)幾個綜合變量指標，是主成分分析的推廣與發(fā)展[3][4]。其具體操作步驟為[5]：

設現(xiàn)有n個評價樣本，每個樣本有m個觀測指標，記為

步驟1 對原始指標數(shù)據(jù)進行標準化處理，以消除量綱的影響：

步驟2 計算指標變量的相關系數(shù)矩陣R，并求解其特征值λi。

步驟4 對因子荷載矩陣進行方差最大正交旋轉，使得新的因子荷載要么趨于1，要么趨于0，從而賦予公共因子新的含義。

步驟5 根據(jù)因子得分系數(shù)矩陣和方差貢獻率計算綜合得分F。

其中：Fj為各個因子的得分；βji為因子得分系數(shù)；F為綜合得分。

2 上海市水資源承載力研究

2.1 建立指標體系

根據(jù)上海市水資源現(xiàn)狀及其利用特點，以及指標選取中的整體性、科學性、實用性和可比性等原則[6]，根據(jù)上海市2006至2010年的水資源公報提供的數(shù)據(jù)，并參考專家意見，選擇了12個指標構建上海市水資源承載力指標體系，分別為：總人口（X1），年平均降雨量（X2），人均年用水量（X3），國內 GDP（X4），取用水總量（X5），工業(yè)用水量（X6），萬元工業(yè)增加值用水量（X7），工業(yè)用水重復利用率（X8），人均日綜合生活用水量（X9），城市公共用水（X10），城鎮(zhèn)污水處理率（X11），農(nóng)田灌溉畝均用水量（X12）。

2.2 上海市水資源承載力綜合評價

利用SPSS17.0軟件對樣本數(shù)據(jù)進行標準化處理，并求出其相關矩陣的特征值、主成分貢獻率及累計貢獻率。從表1可以看出，前兩個主因子的累計方差貢獻率已達到92.699%，可以用來代替原始指標體系。為了使因子變量的含義更加清晰，對因子荷載矩陣進行方差最大正交旋轉（見表2）。

表1 旋轉后的方差累積貢獻率

表2 旋轉后的因子荷載矩陣

通過旋轉后的因子荷載矩陣可以看出，第一主因子中，指標總人口、國內GDP、取用水總量、工業(yè)用水量、工業(yè)用水重復利用率、城鎮(zhèn)污水處理率、及農(nóng)田灌溉畝均用水量有較大的荷載，說明第一主因子與這些指標都有較大的相關關系，體現(xiàn)了上海市的社會經(jīng)濟發(fā)展總體水平及水資源利用水平。第二主因子中，平均年降雨量具有較大的荷載，體現(xiàn)了自然因素對上海市水資源承載力的影響。

根據(jù)各因子得分系數(shù)和方差貢獻率計算上海市各年度水資源承載力綜合得分，并進行排序，得分越高，說明上海市該年度的水資源承載力越小，反之越大（見表3）。

表3 上海市年度水資源承載力綜合得分及排名

2.3 評價結果分析

從5年的綜合得分及排名可以看出：上海市的水資源開發(fā)利用程度越來越高，水資源承載力正在逐年降低，這與現(xiàn)實情況吻合。一方面，上海市人口總量急劇增加，僅2006至2010年這五年時間就增加了487.66萬人，大大提高了生活用水需求；另一方面，在工業(yè)創(chuàng)收的同時，工業(yè)用水量也在不斷增加，工業(yè)廢污水的排放對水資源產(chǎn)生巨大的負面影響，給水資源帶來了巨大的壓力；另外，農(nóng)田灌溉畝均用水量逐年上升，也是上海市水資源承載力下降的一個原因。

2.4 提高上海市水資源承載力對策

2.4.1 節(jié)約用水。節(jié)水措施不但能夠減少水的需求，而且可以減少污水的產(chǎn)生，具有顯著的收益。上海作為我國經(jīng)濟發(fā)展核心，擁有便利的條件，向世界學習先進的工業(yè)技術水平，調整產(chǎn)業(yè)結構，實現(xiàn)工業(yè)用水的零增長甚至負增長；日常生活中，培養(yǎng)人們形成節(jié)約用水理念，加強水的循環(huán)利用；農(nóng)業(yè)上，提高農(nóng)作物的灌溉方式，大力發(fā)展節(jié)水灌溉。

2.4.2 治理水污染，修復水環(huán)境。污水的直接排放對水資源是一種破壞，污水處理要做到誰污染誰治理，禁止未處理的污水排入河道，2010年上海市的城鎮(zhèn)污水處理率已經(jīng)超過80%，距離發(fā)達國家城市污水處理率100%還有一定差距，需要進一步提高城鎮(zhèn)污水處理能力。另外，面對已經(jīng)被污染的水體，積極開展河道整治、引清調度等措施修復水環(huán)境，提高水資源承載力。

2.4.3 實行水務一體化管理。在科學合理的水資源開發(fā)、利用和保護規(guī)劃體系[7]的基礎上，對取水、用水和污水處理等涉水事務進行統(tǒng)一管理，對水質、水量進行統(tǒng)一監(jiān)管，嚴格進行水行政執(zhí)法，使水資源引領經(jīng)濟、社會和生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展。

3 結語

a.本文應用因子分析法，對上海市水資源承載力指標體系進行分析，歸結出兩個影響上海市水資源承載力的綜合因子：社會經(jīng)濟發(fā)展和水資源利用水平因子和自然因子。

b.通過因子評分，結果顯示上海市水資源承載力呈逐年下降趨勢，符合實際情況，證明本文方法是可行的。

c.結合上海市水資源利用的情況，提出了節(jié)水、治污和加強管理等建議，以提高上海市水資源承載力。

[1]左其亭.城市水資源承載能力——理論·方法·應用[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005.

[2]阮仁良.上海市水資源和水環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展[J].水資源保護.2003，1：21-24.

[3]高翔寶，董寒青.數(shù)據(jù)分析與spss應用[M].北京：清華大學出版社，2007.

[4]薛薇.統(tǒng)計分析與spss的應用[M].北京：中國人民大學出版社，2001.

[5]李文生，許士囯.基于因子分析定權的水質評價模型[J].遼寧工程技術大學學報，2008，27（3）：444-446.

[6]周德群，方志耕，潘東旭，等.系統(tǒng)工程概論[M].北京：科學出版社，2007.

[7]王華杰.上海市水資源開發(fā)、利用和保護措施的探討[J].水文水資源.2002，2：31-33.

[8]上海市水務局.上海市水資源公報[EB/OL].http://www.shanghaiwater.gov.cn/web/sw/2010_1_1.jsp.