基于回歸分析法對我國水資源現狀的分析

彭鵬

摘要：水是生命之源、生產之要、生態之基。自改革開放以來，我國水資源開發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、水生態惡化等問題十分嚴峻。為了更好地分析我國水資源現狀，同時對其發展作出科學預測，搜集有關文獻，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劃問題的最優解。從主要影響因素角度進一步分析我國水資源開發利用現狀及存在問題。

關鍵詞：水資源 現狀 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、利用、配置、節約、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、水生態惡化等問題不可避免地成為制約經濟社會可持續發展的主要瓶頸。

本文旨在通過建立數學模型方法進行我國水資源現狀的分析，根據我國2012—2016年水資源公報，分析我國水資源開發利用現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年水資源相關數據進行整理與預處理，接著針對影響我國水資源現狀的因素進行多元線性回歸分析，從主要影響因素出發進一步分析我國水資源開發利用現狀及存在問題。

對此，我們需要假設所收集的數據真實可靠;假設短期內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利用現狀與全國水資源量、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、農業、生活和工業用水總量之間的聯系，深度挖掘數據內部的相關性。接著分析水資源與影響因素之間的關系，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狀的主要因素出發，分析我國水資源開發利用現狀及存在的主要問題。

根據水資源公報統計了2012—2016年間北方6區和南方4區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。對其中數據進行歸納整理，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項指標相關數據，并作為主成分分析的對象，如表1[3]所示。

首先，對表1中的數據進行標準化處理，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。根據上述模型，將從上述四個方面具體分析我國水資源開發利用現狀及存在的問題。

二、基于線性回歸分析法分析現狀

根據線性回歸分析模型分析結果，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現狀、利用現狀和存在的主要問題[4]。

1.水資源開發現狀

（1）水資源總量呈現降低趨勢。（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，北方總量呈現降低趨勢，南方則呈現上升趨勢。（3）供水總量逐年增加，但用水增長速度有較大幅度下降。（4）工農業用水量比例逐年降低，生活用水量比例逐年增加。農業用水占比最大，其次是工業用水。農業和工業用水總量逐年降低，生活用水占比增大。

2.水資源利用現狀

（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）工業用水和農業用水總量降低，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、循環程度低、利用效率低五方面問題。

三、結語

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，已總結出水資源開發狀況、水資源利用現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問題，數據擬合、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].長江流域資源與環境，2009，18（2）：116-120.

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

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

責任編輯：劉健