王九妹 曹婷

[摘要]隨著社會經濟的發(fā)展，城鎮(zhèn)化的推進，水資源需求量的增加不僅造成了水資源壓力增大，而且還伴隨一系列的水環(huán)境問題，導致了區(qū)域水資源承載力發(fā)生變化，影響區(qū)域社會經濟的建設與發(fā)展。為了探明荊州市水資源承載力的現(xiàn)狀，利用主成分分析法，對荊州市2009～2016年的水資源承載力進行了綜合評估。結果表明：由2009～2016年荊州市的水資源承載力呈逐年上升趨勢，但在2011年產生波動。在保持水資源合理利用的基礎上，荊州市水資源承載力還有很大的提升空間。

[關鍵詞]水資源承載力;主成分分析法;荊州市

[中圖分類號]TV211.1[文獻標識碼]A

1? ? 水資源承載力的概念及研究進展

1.1? ? 水資源承載力的概念

關于水資源承載力的定義，具有代表性的主要有兩種：第一種觀點認為：水資源承載力是指某一地區(qū)的水資源，在一定社會經濟技術條件下，為了保證社會、經濟與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)能夠健康協(xié)調發(fā)展，所能承載的農業(yè)、工業(yè)、城市規(guī)模和人口數(shù)量。第二種觀點認為：水資源承載力是在一個具體歷史發(fā)展階段和可以達到的經濟、技術和社會發(fā)展水平條件下，保持水資源的高效永續(xù)利用，保障生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，水資源對該地區(qū)經濟社會發(fā)展所提供的最大支撐力。

1.2? ? 水資源承載力的研究進展

在國外，Shelby等對伊利諾伊斯河承載力的研究開創(chuàng)了水資源承載力的先河，此研究發(fā)現(xiàn)水資源能被利用的比率決定了物理承載力的大小，人們從事生產和生活的活躍性制約著生態(tài)承載力的強弱。Harris的研究發(fā)現(xiàn)：水資源的可利用量影響農作物的產量，進而影響農業(yè)承載力的大小。美國URS公司在1998年時利用數(shù)學模型分析法對佛羅里達keys流域水資源承載力進行了相關分析。在國內，對水資源承載力的研究主要集中在我國水資源缺乏的地區(qū)，研究領域主要集中在城市水資源承載力和區(qū)域（流域）水資源承載力，所采用的方法有定性分析法和定量分析法。新疆水資源軟科學課題組在1985年對新疆地區(qū)水資源承載力的研究標志著我國進入了水資源承載力的研究領域，后來的“973”項目等都偏向于對西北地區(qū)的水資源承載力的研究，但是，隨著水資源的污染和浪費，導致供給人們利用的水資源越來越少，人們對水資源的研究也不再局限于某個地區(qū)和領域，而是與其他研究領域相結合，如從水資源生態(tài)系統(tǒng)管理出發(fā)，在防止水污染的前提下，將水資源承載力與水資源安全相結合進行研究。

2? ? ?研究概況

2.1? ? 研究區(qū)介紹

荊州市位于湖北省中南部（東經111°15?～114°05?和北緯29°26?～31°37?）。荊州市的總人口646萬人（2016年國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報）。全市總面積大約為1.41萬km2。荊州市屬于典型的亞熱帶季風氣候，多年年均降水量在1100～1300mm之間。境內河流和湖泊分布較廣，主要河流有長江（荊州段長為480km）、內荊河、洈水河和松西河等。轄區(qū)內大小湖泊面積加起來高達8萬多hm2。

2.2? ? 研究方法及數(shù)據(jù)來源

對水資源承載力的研究方法有常規(guī)趨勢法、多目標決策分析法、系統(tǒng)動力學法和主成分分析法等。本文選擇利用主成分分析法對荊州市的水資源承載力進行研究與評價。

本研究選取荊州市2009～2016年的14個相關指標數(shù)據(jù)來自《荊州統(tǒng)計年鑒》（2009-2016），《湖北省水資源公報》。基于社會經濟、水資源供需等諸多要素，根據(jù)相關文獻研究結果，本文選取14個指標：總人口X1（萬人）;城鎮(zhèn)人口X2（萬人）;全市生產總值X3（億元）;全社會固定資產投資X4（億元）;污水排放量X5（萬t）;污水處理量X6（萬t）;年降水量X7（億m3）;總水資源量X8（億m3）;總供水量X9（億m3）;工業(yè)用水量X10（億m3）;農業(yè)用水量X11（億m3）;生活用水量X12（億m3）;人均總用水量X13（m3）;萬元GDP用水量X14（m3）。

3? ? 結果分析

3.1? ? 荊州市水資源承載力的年變化分析

運用SPSS20.0統(tǒng)計分析軟件對指標數(shù)據(jù)進行計算歸納，得到荊州市水資源承載力各評價因子的相關系數(shù)矩陣見表1，特征值及貢獻率見表2，進行最大方差旋轉后的因子載荷矩陣見表3。

表2選取了特征值大于1的三個主成分，累計貢獻率達到了91.065%，因此可以選取第一、第二、第三主成分對水資源承載力進行分析評價，并求出表3和表4的數(shù)據(jù)。

從表3可以看出，第一主成分與X2（城鎮(zhèn)人口）、X12（生活用水量）、X4（全社會固定資產投資）存在正相關，與X1（總人口）、X10（工業(yè)用水量）存在負相關，主要代表社會經濟發(fā)展狀況;第二主成分與X14（萬元GDP用水量）、X9（總供水量）、X11（農業(yè)用水量）存在負相關，與X6（污水處理量）存在正相關，主要反映水資源利用情況;第三主成分與X8（總水資源量）、X7（年降水量）存在負相關，與X13（人均總用水）存在正相關，主要反映人均水資源壓力面臨狀況。根據(jù)這些數(shù)據(jù)與信息，可以將影響荊州市水資源承載力的三個主要成分定為社會經濟發(fā)展，水資源利用情況和人均水資源壓力狀況。

第一主成分包含了37.625%的方差變化，對荊州市水資源承載力的影響最大。2009年的總人口與2016年的總人口相比變化不大，但是城鎮(zhèn)人口由256.97萬人變成了302.62萬人，增加了17.76%;全市生產總值由707.81億元上升至1726.8億元，增加了143.96%;全社會固定資產投資由435.16億元提升至2108.9億元，增加了384.63%;經濟的發(fā)展除了帶來巨大的經濟效益外，也加劇了水資源的消耗。荊州市的生活用水量也由2009年的2.99億m3上升至2016年的5.18億m3，增加了73.24%。由此可見，隨著人民生活水平的提升，使得生活用水總量大幅度上升，給水資源承載力造成了重壓，而且由于分配的不合理以及利用效率低下，還伴隨著水污染等問題，進一步加劇了水資源承載力的壓力。

第二主成分包含了29.511%的方差變化，主要反映了水資源的使用情況。荊州市2016年工業(yè)用水量為5.17億m3，比2009年的6.94億m3減少了14.48%。2016年的農業(yè)用水量為24.01億m3，比2009年的30.12億m3減少了73.24%。2016年的萬元GDP用水量為199m3，比2009年的599m3降低了60.1%。2016年的污水處理量達到了11992萬t，比2009年的5723萬t增加了109.54%。這說明隨著科技與經濟的發(fā)展，人們對水的利用效率有所提高，對廢水的處理和再利用技術也得到了良好的應用，在一定程度上緩解了水資源承載力的壓力。

第三主成分包含了23.929%的方差變化，主要反映了人均水資源壓力狀況。荊州市的年降水量總體保持著遞增的趨勢，在2016年達到了207.41億m3，與2009年的155.2億m3相比，增加了33.64%。降水的增多，增加了荊州市水資源的儲備量與供應量，緩解了人均水資源應用的壓力。第三主成分是反向因子，表明人均水資源面臨壓力越高，水資源承載力越低。

3.2? ? 水資源承載力綜合得分

由圖1可以看出，2009～2016年荊州市水資源承載力總體呈上升的趨勢。在2010年出現(xiàn)波動，其主要原因是2010年年降水量相對偏高。其中2016年的水資源承載力綜合得分最高達到了0.89，2009年的水資源承載力綜合得分則是最低的-0.74分。荊州市的水資源承載力之所以呈如此平穩(wěn)的上升趨勢，其主要原因是荊州市為一個農業(yè)大市，農業(yè)用水量占了總供水量的75%左右，而隨著農業(yè)生產技術的提高，隨著科技的發(fā)展，灌溉技術不斷得到提升，減少了廢水的產生，提高了水資源的利用效率。使水資源承載能力有所提升。

4? ? 結論

本文運用主成分分析法分析了荊州水資源承載力歷年變化趨勢，結果顯示：荊州水資源承載力主要受社會經濟發(fā)展狀況、水資源使用情況和水資源供應情況的影響較大;荊州市水資源承載力隨著年份的增加，水資源承載力逐漸增強，但隨著經濟技術的不斷發(fā)展，人類生活水平得到不斷提升，不僅對水的需求量連續(xù)上升，還加劇了對優(yōu)質水源的需求，且作為農業(yè)大市，荊州市對灌溉用水的需求量也很高，還存在水資源利用效率低下與水污染等問題。

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