趙莉 楊昊 柴晨 孔博

摘 要：工業(yè)是推動社會經(jīng)濟發(fā)展的主要動力之一，但其快速發(fā)展也導致了一系列問題。依據(jù)十九大報告的要求，應加快水污染防治，實施流域環(huán)境和近岸海域綜合治理。本文統(tǒng)計了全國十多年來工業(yè)廢水排放量及工業(yè)用水總量、治理工業(yè)廢水項目完成投資、工業(yè)企業(yè)產(chǎn)成品、工業(yè)企業(yè)利潤總額、工業(yè)增加值、人均GDP、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等因素。運用主成分分析方法，得到經(jīng)濟因素、用水量及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)三個成分，并進行非線性回歸分析得到相應的預測方程。

關(guān)鍵詞：主成分分析；非線性回歸分析；工業(yè)廢水

一、全國工業(yè)廢水排放的現(xiàn)狀

工業(yè)高速發(fā)展帶來顯著的經(jīng)濟效益，但其帶來的隱患也亟待解決，而工業(yè)用水的附屬產(chǎn)品——工業(yè)廢水也成為顯著的隱患之一。據(jù)環(huán)保部相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2016年全國總用水量6040.2億m3，其中工業(yè)用水占總用水量的21.6%，僅次于農(nóng)業(yè)用水，我國工業(yè)廢水已然成為廢水排放的主要來源。但隨著工業(yè)廢水處理工藝的純熟，我國工業(yè)廢水排放量逐年減少，全國工業(yè)廢水處理總量從2011年580億噸減至2014年的500億噸，工業(yè)廢水排放量從2011年的230.9億噸減至2014年205.3億噸，2016年工業(yè)廢水排放量已減至186.4億噸，所占廢水排放總量的比重逐年下降，年均下降率達0.33%【1】。盡管工業(yè)廢水排放量有所減少，但基數(shù)仍然十分龐大，同時，工業(yè)廢水對自然環(huán)境和生活環(huán)境都將產(chǎn)生非常嚴重的危害。

二、工業(yè)廢水模型的建立

1）工業(yè)廢水數(shù)據(jù)的選取。通過查文獻，可得工業(yè)廢水排放量有三個主要影響因素，治理投資費用【2】，工業(yè)增加值【3】，經(jīng)濟發(fā)展【4】。故從《中國統(tǒng)計年鑒》選取工業(yè)用水總量、治理工業(yè)廢水項目完成投資、工業(yè)企業(yè)產(chǎn)成品、工業(yè)企業(yè)利潤總額、工業(yè)增加值、人均GDP、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等七個因素，另外從《中國環(huán)境狀況公報》可得工業(yè)廢水排放量的數(shù)據(jù)。

2）根據(jù)以上分析，進行主成分分析的指標變量有7個：x1，x2…x7，從2004到2014共有十年數(shù)據(jù)，故第i個指標j年取值為xij。將其按照下式標準化

3）運用SPSS軟件進行KMO 和 Bartlett 的檢驗，可見kmo值為0.635大于0.5為中等，近似卡方值較大，sig遠小于0.05為顯著，通過了假設(shè)檢驗，可以進行主成分分析。運用SPSS及EXCEL得到特征值根及其貢獻率如表1。

可以看出，前兩個特征根的累積貢獻率達到97%，主成分效果很好。并計算前兩個特征根對應的特征向量，由此知

從主成分的系數(shù)可以看出，第一個主成分主要反映了后五個指標的信息，主要表現(xiàn)為工業(yè)經(jīng)濟的影響，第二個主成分反映了前兩個指標，其中第二個指標為用水量增大而引起治理廢水投資的增大，即第二個反映了用水量的影響。且根據(jù)特征根的貢獻率可知其第一主成分對工業(yè)廢水排放總量影響最大。

4）根據(jù)所得的主成分公式，將2004到2014年全國工業(yè)廢水的相關(guān)數(shù)據(jù)代入，并統(tǒng)計產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，標準化后匯總。根據(jù)環(huán)境庫茲涅茨曲線【5】可假定，工業(yè)廢水排放量與工業(yè)經(jīng)濟因素，為到U型關(guān)系可為二次曲線，用水總量及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為線性關(guān)系。放入SPSS中進行非線性回歸得到結(jié)果如下：

其中y1 、y2、y3為工業(yè)經(jīng)濟因素、用水總量及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的標準化數(shù)值。

5）通過上述模型所得回歸方程，計算預測值并與實際值比較如圖。

由此可見，所得模型的預測量與實際相比，殘差平方和為0.719，R方為0.928。故所的模型的與實際相比，較為準確。

3.結(jié)論

1.模型中y1二次項系數(shù)為負值，可知全國工業(yè)廢水的排放量與工業(yè)經(jīng)濟因素呈到U型關(guān)系，與環(huán)境庫茲涅茨曲線相一致，即一個地區(qū)的污染水平會隨著經(jīng)濟發(fā)展和國民收入的增加而上升，當經(jīng)濟發(fā)展到一定程度，隨著收入的上升污染水平又會下降。而此回歸模型具體量化了，兩者的相互關(guān)系，使結(jié)果能夠預測。

2.全國工業(yè)廢水排放量與全國用水量呈正相關(guān)，即全國用水量增加，會相應地增加全國廢水量的排放。但從主成分分析結(jié)果看，前者工業(yè)經(jīng)濟因素的貢獻率更大，而經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，也使全國廢水排放量減少。

3.根據(jù)我國現(xiàn)狀GDP及第二產(chǎn)業(yè)比例減少、第三產(chǎn)業(yè)比例增加，從環(huán)境庫茲涅茨曲線可知，我國工業(yè)廢水排放總量已經(jīng)從2007年開始進入下降階段。

參考文獻：

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[3]張曉穎，劉小峰.工業(yè)增加值與廢水排放量之間的關(guān)系研究[J]. 《環(huán)境科學與管理》2010年11期

[4]陳景輝，盧新衛(wèi)，任春暉.陜西省經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境污染的計量模型研究[J].《首都師范大學學報（自然科學版）》2011年4期

[5]虞依娜，陳麗麗.中國環(huán)境庫茲涅茨曲線研究進展[J] 生態(tài)環(huán)境學報2012年12期

作者簡介：

趙莉（1998.01.10-）女，漢族，吉林長春，本科，研究方向：水利水電工程

楊昊（1997.09.19-）男，漢族，河南南陽，本科，研究方向：水利水電工程

柴晨（1996.10.14-）男，漢族，河南鶴壁，本科，研究方向：道路橋梁與渡河工程

孔博（1997.09.19-）男，漢族，河南南陽，本科，研究方向：地理信息科學工程