李驥飛 徐天元

摘要：指出了水是維系人類生存和發(fā)展的重要資源，是人類可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。但干旱、洪澇、水資源污染、缺水等異常水資現(xiàn)象嚴(yán)重威脅社會的可持續(xù)發(fā)展。運(yùn)用主成分分析法對上海市水資源承載力狀況進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：①上海市2007-2016年水資源承載力總體呈現(xiàn)上升趨勢，水環(huán)境也得到進(jìn)一步優(yōu)化。影響上海市水資源承載力的因子主要是人口因子和經(jīng)濟(jì)因子。②通過預(yù)測分析，根據(jù)上海市2035規(guī)劃，至2035年常住人口控制在2500萬人左右，年用水總童控制在138億m³，萬元地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）用水量控制在22.5m³以下，上海市水資源承載力可承載的經(jīng)濟(jì)活動的最大量為56354.25億元。

關(guān)鍵詞：承載力;預(yù)測;利用紅線

中圖分類號：TV213.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2020）04-0168-04

1 引言

水是人類賴以生存和發(fā)展的不可缺少的最重要的物質(zhì)資源之一，隨著水資源短缺和污染問題日益嚴(yán)峻，水資源的短缺和污染問題已逐漸成為束縛人類社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素[1]。水資源承載力是某一地區(qū)的水資源在某一具體歷史發(fā)展階段下，以可預(yù)見的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展水平為依據(jù)，以可持續(xù)發(fā)展為原則，以維護(hù)生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)發(fā)展為條件，經(jīng)過合理優(yōu)化配置，對該地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最大支撐力[2]。水資源承載力已經(jīng)成為衡量該區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要指標(biāo)。因此，正確地評價區(qū)域水資源的承載力，對合理充分利用水資源以及促進(jìn)區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[3]。

我國目前對于水資源承載力的研究區(qū)域主要集中于中西部，對于東南沿海水資源承載力的研究相對較少，對于沿海特大城市例如上海的研究將對我國社會生態(tài)的發(fā)展具有重要意義。本文基于主成分分析法，構(gòu)建影響水資源承載力的綜合指標(biāo)體系，對上海市水資源承載力從時間尺度對上海市水資源承載力變化進(jìn)行分析評價，力求全面客觀反應(yīng)起時空變化。根據(jù)上海市2035城市規(guī)劃，通過回歸分析預(yù)測上海市水資源可承載的經(jīng)濟(jì)總量。

2 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

上海市地處長江和黃浦江人海匯合處，是長江三角洲沖積平原的一部分，下轄黃浦、徐匯、靜安、松江等16個市轄區(qū)，境內(nèi)水系發(fā)達(dá)，河網(wǎng)密布。2013年本地水資源總量為28.03億m³，過境水資源總量為8046.4億m³[4]。

本文原始數(shù)據(jù)分別來自《上海市統(tǒng)計年鑒》（2008-2016）、《上海市水資源公報》、中華人民共和國國家統(tǒng)計局國家數(shù)據(jù)網(wǎng)以及各區(qū)縣2016年統(tǒng)計年鑒，并通過計算整理獲得。

3 上海市水資源承載力綜合評價

3.1 指標(biāo)的選取

對上海市水資源承載力進(jìn)行分析時，關(guān)鍵是選擇合適的指標(biāo)數(shù)據(jù)，參照全國水資源承載分析中的指標(biāo)體系和其他水資源評價指標(biāo)體系及標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)科學(xué)性原則，本文選取了15個指標(biāo)因子對上海市2007～2015年的水資源承載力進(jìn)行動態(tài)綜合評價，X₁為地區(qū)生產(chǎn)總值（10⁸元），X2為固定資產(chǎn)投資額（10⁸元），X₃為總?cè)丝冢?0⁴人），X₄為城市人口比重（%），X₅為水資源總量（108m³）、X₆為萬元GDP耗水量（m³/10⁴元），X₇為生態(tài)用水量（10⁸m³）、X₈為有效灌溉面積（10³hm²）、X₉為廢水排水量（10⁴t）、X₁₀為總供水量（10⁸m³）、X₁₁為人均用水量（m³）、X₁₂為工業(yè)用水量（10⁸m³）、X₁₃為農(nóng)業(yè)用水量（10⁸m³）、X₁₄為生活用水量（10⁸m³）、X₁₅為工業(yè)增加值（10⁸元）。

3.2 結(jié)果分析

通過分析發(fā)現(xiàn)，只有前三個特征值大于1，所以選擇了前三個主成分，第一個主成分的方差貢獻(xiàn)率是61.724%，第二個主成分的貢獻(xiàn)率為18.546%，第三個主成分的貢獻(xiàn)率為10.291%，前三個主成分的累計貢獻(xiàn)率達(dá)到了90.561%。由此可見，選前三個主成分已足以替代原來的變量，幾乎涵蓋了其他因子的全部信息（表1～3）。

主成分載荷是主成分與變量之間的相關(guān)系數(shù)，如表4所示。第一主成分與X₅、X₁₀、X₁₁、X₁₂在較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系，與X₁、X₂、X₃存在較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系，第二主成分主要受城市人口因子、水資源供應(yīng)因子的影響，第三主成分主要受廢水排水量因子的影響?；竞w了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口以及水資源供需的主要因子。由此可以得出，影響水資源承載力的因子主要包括經(jīng)濟(jì)發(fā)展因子、人口因子、水資源供需平衡因子、工業(yè)生產(chǎn)用水因子，隨著上海經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，對水資源的需求不斷增長，但經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技水平的提高，也使得城市污水處理能力得到顯著增強(qiáng)，人口作為持續(xù)的外部因素，也在一定程度上影響著水資源的承載力。但是，就目前上海市的常住人口變化趨勢來看，近幾年上海常住人口數(shù)量出現(xiàn)波動，故上海市人口對于上海市水資源承載力的影響有限。

通過計算三個主成分得分并根據(jù)3個主成分F₁、F₂和F₃的得分貢獻(xiàn)率，計算出綜合得分F，F(xiàn)值越小說明當(dāng)年的水資源承載力越大[5，6]，具體水資源承載力的各主成分得分和綜合得分及其排序。由表5的排名可見，2007～2009年水資源承載力為上升趨勢，2010年出現(xiàn)波動，2011～2016年又呈現(xiàn)出逐漸上升的趨勢。上海市的水資源承載力總體呈現(xiàn)出逐年波動上升的發(fā)展趨勢。

3 上海市水資源承載力預(yù)測及缺水風(fēng)險評估

3.1 上海水資源承載力預(yù)測

通過分析，發(fā)現(xiàn)上海水資源的主要驅(qū)動力是經(jīng)濟(jì)因子與人口因子為主，故選取5個與主成分相關(guān)性較高的經(jīng)濟(jì)、人口、供水指標(biāo)因子（Z₁為地區(qū)生產(chǎn)總值（10⁸元）、Z₂為總?cè)丝冢?0⁴人）、Z3萬元GDP耗水量（1m³/10⁴元）、Z₄總供水量（10⁸m³）、Z₅人均用水量（m³））。以總供水量為因變量，地區(qū)生產(chǎn)總值、人口、萬元GDP耗水量以及人均用水量為自變量通過回歸分析建立各個因子之間的線性模型并根據(jù)模型做評價和預(yù)測（表6～8）。

經(jīng)過對數(shù)據(jù)進(jìn)行多重線性回歸分析可知：得到的最終模型為模型5，也就是以總供水量（Z₄）為因變量，以地區(qū)生產(chǎn)總值（Z₁）、總?cè)丝冢╖₂）、萬元GDP耗水量（Z₃）以及人均用水量為自變量（Z₅）。模型表達(dá)式為：

根據(jù)2035上海市城市總體規(guī)劃，至2035年常住人口控制在2500萬人左右，至2035年，年用水總量控制在138億m³，萬元地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）用水量控制在22.5m³以下，可算得上海市水資源承載力可承載的經(jīng)濟(jì)活動的最大量為56354.25億元。

4 結(jié)論與討論

（1）應(yīng)用主成分分析法對上海市的水資源承載力進(jìn)行綜合評價，能比較全面客觀的反映上海市水資源承載力的變化趨勢，通過分析發(fā)現(xiàn)：上海市2007～2016年水資源承載力總體呈現(xiàn)上升趨勢，水環(huán)境也得到進(jìn)一步優(yōu)化。影響上海市水資源承載力的主要驅(qū)動因子為經(jīng)濟(jì)發(fā)展因子、人口因子以及水資源供需平衡因子。

（2）通過預(yù)測分析，根據(jù)上海市2035規(guī)劃，至2035年常住人口控制在2500萬人左右，年用水總量控制在138億m³，萬元地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）用水量控制在22.5m³以下，得上海市水資源承載力可承載的經(jīng)濟(jì)活動的最大量為56354.25億元。

（3）上海市水資源承載力總體處于逐年上升的發(fā)展趨勢，上海市較為豐富的入境水量為上海市經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展提供了強(qiáng)大的支撐作用。一方面，上海市加強(qiáng)了對與水污染的治理，使得可利用的水資源總量逐年上升，另一方面，加強(qiáng)對水資源的利用管理，鼓勵水資源利用率高、水資源使用量少的低耗水產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，積極開展水資源的回收利用和污水處理，加強(qiáng)了水污染防治工作，使得水資源承載力逐年上升。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳健，胡冬雯，王敏，等.上海水資源可持續(xù)利用與管理對策[J].長江流域資源與環(huán)境，2007（2）：20～25.

[2]許世存.吉林省水資源承載力研究[D].長春：吉林大學(xué)，2009.

[3]王奎峰.山東半島資源環(huán)境承載力綜合評價與區(qū)劃[D].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)，2015.

[4]何斌.金鵬飛，羊丹.上海市水資源調(diào)度現(xiàn)狀與思考[J].中國水利，2015（3）：25～26.

[5]張鴻齡，孫麗娜.趙國革.運(yùn)用主成分分析法評價渾河水體中重金屬污染來源[J].沈陽大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，24（5）;5～9.

[6]曹麗娟，張小平.基于主成分分析的甘肅省水資源承載力評價[J].干早區(qū)地理，2017（4）.

收稿日期：2020-02-16

作者簡介：李驥飛（i995-），男，碩士研究生，研究方向?yàn)槌鞘协h(huán)境與生態(tài)。