基于回歸分析法對我國水資源現(xiàn)狀的分析

彭鵬

摘要：水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基。自改革開放以來，我國水資源開發(fā)等工作取得顯著成績，為社會進步作出巨大貢獻。但是人多水少、水資源短缺、水生態(tài)惡化等問題十分嚴峻。為了更好地分析我國水資源現(xiàn)狀，同時對其發(fā)展作出科學預測，搜集有關(guān)文獻，在合理的假設條件下，利用主成分分析模型、多元線性回歸等方法分析水資源問題。利用MATLAB的psearchtool工具箱，運用遺傳算法尋求規(guī)劃問題的最優(yōu)解。從主要影響因素角度進一步分析我國水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及存在問題。

關(guān)鍵詞：水資源 現(xiàn)狀 多元線性回歸分析

中圖分類號：TV213? 文獻標識碼：A? 文章編號：1009-5349（2020）05-0049-02

近年來，我國的水資源開發(fā)、利用、配置、節(jié)約、保護和管理工作雖然取得了顯著的成績，然而人多水少、水資源分布不均仍是我國的基本國情，水資源短缺、水生態(tài)惡化等問題不可避免地成為制約經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸。

本文旨在通過建立數(shù)學模型方法進行我國水資源現(xiàn)狀的分析，根據(jù)我國2012—2016年水資源公報，分析我國水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及存在的主要問題。與國家提出的2020年、2030年目標，進行對比分析。

一、線性回歸模型[1]

首先對《中國水資源公報》中2012—2016年水資源相關(guān)數(shù)據(jù)進行整理與預處理，接著針對影響我國水資源現(xiàn)狀的因素進行多元線性回歸分析，從主要影響因素出發(fā)進一步分析我國水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及存在問題。

對此，我們需要假設所收集的數(shù)據(jù)真實可靠;假設短期內(nèi)水資源不受水利設施影響;假設未來二十年我們國家不會發(fā)生洪災或旱災或興建大型的水利工程;無極端氣候，水資源短缺影響因素不會因此發(fā)生大的改變;不考慮全球變暖導致的冰川融化。

利用線性回歸分析法，分析我國水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀與全國水資源量、南方地表水資源量、北方地表水資源量、南方地下水資源量和北方地下水資源量，以及供水總量、農(nóng)業(yè)、生活和工業(yè)用水總量之間的聯(lián)系，深度挖掘數(shù)據(jù)內(nèi)部的相關(guān)性。接著分析水資源與影響因素之間的關(guān)系，對各項指標作線性回歸分析，從而達到降維的目的。從確定影響水資源利用現(xiàn)狀的主要因素出發(fā)，分析我國水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及存在的主要問題。

根據(jù)水資源公報統(tǒng)計了2012—2016年間北方6區(qū)和南方4區(qū)10條主要河流的地表水資源量[2]與地下水資源量，以此反映我國水資源基本狀況。對其中數(shù)據(jù)進行歸納整理，從中選取9個指標并對其進行線性回歸分析。整理2012—2016年9項指標相關(guān)數(shù)據(jù)，并作為主成分分析的對象，如表1[3]所示。

首先，對表1中的數(shù)據(jù)進行標準化處理，考慮到進行線性回歸分析的指標變量有45個，共有9個評價對象。第i個評價對象的第j個指標的取值為? ，將各項指標轉(zhuǎn)化成標準化指標值 。

最后，通過編寫代碼提取主要因素，在MATLAB中的運行結(jié)果如表2所示。

觀察可知，前4個特征根的累積貢獻率可達到95%以上，主成分分析的效果很好。下面選取前4個主成分（總用水量、用水消耗量、廢污水排放量、用水效率）進行綜合評價。根據(jù)上述模型，將從上述四個方面具體分析我國水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及存在的問題。

二、基于線性回歸分析法分析現(xiàn)狀

根據(jù)線性回歸分析模型分析結(jié)果，我們主要從總用水量、用水消耗量、廢污水排放量、用水效率這四個方面，分別分析我國水資源開發(fā)現(xiàn)狀、利用現(xiàn)狀和存在的主要問題[4]。

1.水資源開發(fā)現(xiàn)狀

（1）水資源總量呈現(xiàn)降低趨勢。（2）地表水及地下水南北差異顯著。地表水分布呈現(xiàn)南多北少、東多西少的特征，差異顯著。地下水量兩極分化明顯，北方總量呈現(xiàn)降低趨勢，南方則呈現(xiàn)上升趨勢。（3）供水總量逐年增加，但用水增長速度有較大幅度下降。（4）工農(nóng)業(yè)用水量比例逐年降低，生活用水量比例逐年增加。農(nóng)業(yè)用水占比最大，其次是工業(yè)用水。農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水總量逐年降低，生活用水占比增大。

2.水資源利用現(xiàn)狀

（1）用水總量及用水消耗量逐年降低。（2）廢污水排放量逐年降低。（3）用水效率升高。（4）工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)用水總量降低，生活用水總量升高。

3.我國水資源存在的主要問題[4]

我們水資源主要存在水資源短缺、時空分布不均、污染嚴重、循環(huán)程度低、利用效率低五方面問題。

三、結(jié)語

至此通過建造線性回歸分析模型，采用多元線性回歸分析，合理地從總用水量、用水消耗量、廢污水排放量、用水效率四個方面著手分析，已總結(jié)出水資源開發(fā)狀況、水資源利用現(xiàn)狀和我國水資源存在的主要問題。

本文所使用的模型都不僅限于解決水資源相關(guān)問題，數(shù)據(jù)擬合、多元線性回歸模型用途很廣泛，可以推廣到更大的研究范圍。我們甚至可以利用該模型擬合未來一百年我國水資源情況，輔助制定我國未來的用水方案，進而有效地解決我國水資源短缺的問題。

參考文獻：

[1]姜啟源，謝金星，葉俊.數(shù)學模型[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2]張利平，夏軍，胡志芳.中國水資源狀況與水資源安全問題分析[J].長江流域資源與環(huán)境，2009，18（2）：116-120.

[3]中華人民共和國國家統(tǒng)計局.《中國統(tǒng)計年鑒》2007—2016年度供水用水情況[R].北京：中國統(tǒng)計出版社，2019.

[4]劉寶珺，廖聲萍.水資源的現(xiàn)狀、利用與保護[J].西南石油大學學報，2007，6：1-11.

責任編輯：劉健