山東省各市自然社會資源聚類分析研究

張守金 趙靜靜 王立志

摘要：指出了山東省人口基數大，所需的資源量大對環境的影響更大，巨大的人口壓力給環境與資源帶來了沉重的負擔，為保證山東省合理發展、統籌兼顧，以山東省目前的資源環境狀況為研究對象，分別從水資源、氣候資源、土地及動植物資源和污染物排放幾個方面，根據河流湖泊情況、土地利用情況、降水量、日照時間、濕地情況、各市供水用水情況、主要污染物排放量等數據，利用SPSS軟件的聚類分析，對山東省17座城市的資源環境狀況進行了分析評價，對各市出現的資源環境問題進行了梳理總結，對各區域的資源環境問題進行了深入研究，提出了各個類型城市未來發展的主要問題和發展方向，以期為提高山東人民生活水平、促進山東省發展提供參考。

關鍵詞：聚類分析;水資源;土地資源;氣候;污染物排放

中圖分類號：X51 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）20-0248-04

1引言

山東省位于中國東部以及黃河下游。境域東臨海洋，西接大陸，多丘陵，擁有豐富的海洋資源，陸運、海運交通發達，地理環境優越，是我國經濟較發達和城市化水平較高的地區。

2018年01月10日，國務院正式批復《山東新舊動能轉換綜合試驗區建設總體方案》（國函[2018]1號），同意設立山東新舊動能轉換綜合試驗區。

在面對市場化的壓力下，山東省及時采取了相應對策，不再片面的追求能源效益，逐漸淘汰高耗能、高污染的產業，重視資源協調，改善水資源嚴重短缺、土地資源遭到破壞和環境污染等問題。因此，進行山東省資源環境的評價有利于資源的合理配置，而這關乎到山東省未來經濟發展。

2研究區概況與研究方法

2.1研究區概況

山東省主要分為內陸和半島兩部分，中部地勢較高。黃河下游經由山東省入渤海，山東境內河流湖泊分布也較多，比較重要的河流有徒駭河、馬頰河、沂河、大汶河、濰河、沭河、彌河等。湖泊大多分布在中部偏西地區。其中，較為重要的湖泊有青沙湖、微山湖、南陽湖、昭陽湖、獨山湖、麻大湖、白云湖。

山東省分屬于黃河、淮河、海河三大流域。2016年山東省水利局公布的水資源公報上的數據顯示，2016年山東省全省平均年降水量658.30mm，2016年全省水資源總量為220.32億m³，其中地表水資源量為121.18億m³、地下水資源與地表水資源不重復量為99.14億m³。當地降水形成的出境與人海水量為52.66億m³。

山東省水資源存在的主要問題：人均、畝占有量稀少，水資源總量嚴重短缺，空間時間分配不均，易引發旱澇災害，屬于嚴重缺水的地區。

山東屬于暖溫帶季風氣候。雨熱同期，氣溫年較差大。沿海地區溫度較低，內陸溫度較高。全省光照資源充足，光照時數年均2290～2890h，農作物可以一年兩熟。年均降水量一般在550～950mm之間，由東南向西北遞減。降水季節分配不均，主要集中于夏季，易形成澇災，冬、春及晚秋易發生旱象。

據最新統計數據顯示，山東省全省的土地總面積為1571.26萬hm²，大約占全國總面積的1.63%，居于全國第19位。其中主要包括農業用地面積1157.19萬hm²、建設用地面積242.24萬hm²、未利用土地面積171.83萬hm²。

農業用地中，耕地面積為7518920.30hm²、園地面積為1020740.99hm²、林地面積為1351620.46hm²、牧草地面積為34052.95hm²、其他農用地面積為1646554.35hm²。

建設用地中，居民點及工礦用地面積約為2010990.65hm²、交通運輸用地面積約為161333.97hm²、水利設施用地面積約為250095.55hm²。

由于氣候適宜，山東省的生物資源種類多數量大。其中，僅植物就有3100余種，還有豐富的藥材資源。不僅如此，山東省也是全國糧食作物與經濟作物的主要供應省，素有“糧棉油之庫，水果水產之鄉”之稱。動物種類中，陸棲野生脊椎動物達500種，而陸棲無脊椎動物特別是昆蟲，其豐富程度山東省達到了中國之最。

3結果與分析

3.1山東省各市土地利用狀況聚類分析

全省用地分配中農業用地占大部分，占總面積的73.65%，未利用的土地所占比重為10.93%，在建設用地中，城鎮村居民點用地及工礦用地占絕大部分，占建設用地總面積的83.02%。

山東省的農業用地主要以耕地為主，各地分布不均。農業用地中園地分布較為單一，林地則主要分布于中部的山地丘陵區。

山東省的建設用地多分布于工業化、城市化水平較高的地區，例如濟青沿線城市群。另外，在一些農村居民點多或需修建水利設施的地區，由于所需建筑面積大，建設用地比重也較大。

山東省的東營、濱州及濰坊市北部由于土壤鹽堿化程度高，灘涂和葦地面積比重大，未利用地面積大，占全省未利用地面積的17.87%。此外，還受地形因素的影響，位于山地丘陵區的濟南、泰安、臨沂等市因丘陵地區難以開發利用，也有較大比重的未利用地分布。

對山東省各市以農用地、城鎮村及工礦用地、交通用地、水利設施用地和未利用地這幾項指標進行聚類分析，結果如圖1所示。由圖1所知，可以將山東省各市土地利用狀況分成三類，第一類為東營市，第二類為濰坊市、臨沂市、青島市、煙臺市，第三類為棗莊市、日照市、威海市、淄博市、泰安市、聊城市、萊蕪市、德州市、菏澤市、濟南市、濱州市、濟寧市。通過各市土地利用狀況的聚類分析，可以明確一定區域不同分區的承載力狀況，有助于在區域規劃中針對不同類型功能分區的特點以及存在的問題，實施因地制宜的發展戰略。

3.2山東省各市濕地資源聚類分析

濕地被譽為“地球之腎”，在為人類提供維持生活必需的水和食物、抵御洪澇災害、調節氣候變化、控制污染擴散、美化自然環境等方面發揮著重要作用。

目前全省濕地總面積173.75萬hm²，結合前幾次的調查結果，濕地面積呈現逐年遞減的趨勢，并且破碎化日益嚴重。

根據天然濕地和人工濕地各項面積指標對山東省各市濕地進行聚類分析結果如圖2所示。可將山東省各市濕地類型劃分為三類，第一類是東營市，第二類是濟寧市，其余棗莊市、日照市、威海市、淄博市等山東省其他城市為第三類。這主要與東營市有黃河三角洲濕地，而濟寧市有南四湖濕地有關。

3.3山東省各市供水用水聚類分析

2018年山東省全省的總供水量為213.99億m³。供水量方面主要分析各市地下水量、地表水量兩方面數據。用水量方面主要分析各市農業用水量、工業用水量、生活用水量、生態用水量幾方面數據。

根據供水總量用水總量各方面指標對山東省各市供水總量用水總量進行聚類分析結果如圖3所示。可將山東省各市供水總量用水總量類型劃分為4類：

第一類是日照市、萊蕪市、棗莊市、威海市、淄博市、泰安市、濰坊市、煙臺市。

第二類是東營市、濱州市。

第三類是濟南市、臨沂市、青島市。

第四類是聊城市、德州市、菏澤市、濟寧市。

通過對用水供水情況的聚類分析，可以明確各市在水資源方面的供需情況，便于統籌規劃各市的水資源再分配，利用蓄水、供水調度等措施確保各市保持用水供水的基本平衡。

3.4山東省各市造林面積聚類分析

森林覆蓋率的上升對于生態環境有著重要作用，這不僅可以產生經濟效益，更可以創造一定的生態利益，植樹造林對于防風固沙、緩解溫室效應、凈化空氣、涵養水源等都具有很好的促進作用。山東省出臺了造林綠化十大工程來提升本省覆蓋率。

目前，山東“國家森林城市”數量已達11個，包括威海、臨沂、淄博、棗莊、濟南、青島、泰安、濰坊、煙臺、日照、萊蕪，居全國第二位。

由表中數據可以看出，在人工造林的成分中，經濟林和防護林是最主要的兩部分。東營、棗莊、濟寧、萊蕪、德州、聊城、濱州等城市，受環境因素影響，防護林比重高于經濟林，威海、菏澤兩種類型的比重基本相等。

根據人工造林各方面指標對山東省各市人工造林面積進行聚類分析結果如圖4所示?？蓪⑸綎|省各市人工造林面積劃分為3類，第一類為泰安市、日照市、威海市、萊蕪市、棗莊市、煙臺市、濰坊市、青島市、濟南市、淄博市、濱州市、濟寧市、菏澤市、I臨沂市，第二類為東營市，第三類為德州市、聊城市。通過對山東省各市的人工造林情況的聚類分析，可以大致反映當地生態環境問題，如水土流失、沙塵肆虐等問題，再結合當地實際情況，有助于在生態建設中針對不同省市的具體問題及特點，實施因地制宜的防治措施和發展戰略。

3.5山東省各市主要污染物排放聚類分析

一直以來，環境問題是人們關心的重要話題，然而人們對高度工業化所產生的負面環境影響預料不足，導致產生一系列嚴重的環境污染物問題。因此，對污染物排放的管控成為了環保部門工作重心。圖5是山東省各市主要污染物排放情況，可以發現各個地區的差異，主要與當地經濟發展水平、人口數量以及工業發展狀況有關，重污染工廠越多，排放的工業廢水越多，經濟水平高，人口稠密的城市生活廢水就多。

幾種主要的污染物中，化學需氧量、氨氮化物主要來源于生活廢水，氮氧化物主要來源于工業廢水，二氧化硫和煙塵的主要來源依照各市實際情況。

對山東省各市以工業廢水、生活廢水、工業化學需氧量、生活化學需氧量、工業氨氮、生活氨氮、工業二氧化硫、生活二氧化硫、工業氮氧化物、生活氮氧化物、工業煙塵、生活煙塵排放量為指標進行聚類分析，結果如圖5所示。由圖5可知，可以將山東省各市主要污染物排放情況分為4類，第一類為棗莊市、威海市、泰安市、日照市、濟南市、聊城市、德州市、東營市、青島市、萊蕪市，第二類為淄博市、煙臺市，第三類為濰坊市、濱州市，第四類為濟寧市、菏澤市、臨沂市。根據山東省各市主要污染物排放情況的聚類分析結果，可以明確各市在處理污染物方面的能力以及工業生產水平，為以后各市在污水處理、節能減排方面提供科學依據，制訂適合本區域的生態發展戰略。

3.6山東省各市工業固體廢物排放及處理利用聚類分析

工業固體廢物即在工業生產活動中產生的固體廢物。一般工業固體廢物經過簡單加工可變成有用的資源能源，實現綜合利用。一般工業固體產生量的多少與當地經濟發展方式密切相關，工業發達地區產生的量較多;提高綜合利用率也是處理固體廢物的重要途徑，不僅實現了廢物再利用還保護了環境，大部分城市都實現了利用率達到70%以上，甚至到達90%以上，濱州市的綜合利用率只達到50%多。此外，貯存量也是衡量標準之一。貯藏量的多少決定了占用多大的土地來堆放，而且還會繼續污染周圍土壤和空氣，要確保盡量低的貯存量。最后，危險廢物的產生量、綜合利用量等數值也是重要指標。

根據山東省各市的一般工業固體廢物產生量，一般工業固體廢物綜合利用量，一般工業固體廢物處置量，危險廢物處置量等指標，對山東省各市的工業固體廢物排放及處理利用情況進行聚類分析，結果圖6所示。由圖6可知，可以將山東省各市工業固體廢物排放及處理利用情況分為3類，第一類為棗莊市、濟南市、青島市、泰安市、威海市、德州市、東營市、菏澤市、濰坊市、臨沂市、萊蕪市、日照市、淄博市、煙臺市、聊城市，第二類分為濟寧市，第三類分為濱州市。根據山東省各市工業固體廢物排放及處理利用的聚類分析結果，可以明確各市在處理固體污染物方面的能力，有利于更好地了解各地區工業發展狀況，科學地制定發展戰略。

4結論

根據上述分析總結，排除自然因素，山東省的土地開發利用率較高，山東作為農業大省，要保證耕地面積，控制建設用地增長過快，加大土地整理復墾力度;森林和濕地作為調節生態環境的兩個重要資源，要保護好自然濕地，延長封山育林時間，加大人工濕地、人工造林的建設，為實現可持續發展提供保障;全省供水用水基本保持平衡，主要地表水源為黃河，但部分城市地下水儲量不足;在污染物治理方面，還存在部分地區排放多且治理能力較差等問題，需重點關注。