第17卷第2期 自然资源学报 Vol 17 No. 2 202年3月 OURNAL OF NATURAL RESOURCES Mar.2002 黄河流域水资源可再生性评价指标体系与评价方法 沈珍瑶,杨志峰 吡京师范大学环境科学研究所,环境模拟与污染控制国家重点联合实验室,北京100875) 摘要:基于定性分析结果初步建立了黄河流域水资源可再生性评价指标体系,该指标体系共有 32个指标,分别反映水资源可再生性的天然、天然一人为复合及社会三大特性。对黄河流域9 个行政分区、19个流域二级分区的所有32个指标值进行了获取工作,获取了其中大部分指标 值。针对黄河流域的实际资料,利用灰色关联方法与主成分分析方法对定性分析所得的指标体系 进行了筛选,最终确定19个指标作为评价指标。同时,探讨了水资源可再生性评价标准的建立 问题,建立了以黄河流域资料为基准及以全国资料为基准的两个评价标准,认为在进行实际评价 时,应利用以全国资料为基准的评价标准。利用主成分赋权法进行了19个评价指标权重的确定 工作。最后利用灰关联分析方法与模糊综合评判法对黄河流域9个行政分区、19个流域二级分 区的水资源可再生性进行了评价,总的结论为黄河流域水资源总体上可再生能力较弱,不同行政 分区与流域二级分区的水资源可再生能力在弱一中等之间。 关键词:水资源可再生性:指标体系:评价标准:权重:评价方法」 中图分类号:TV213 文献标识码:A 文章编号:1000-30372002)02-0188-10 引言 黄河流域水资源短缺,其开发利用面临较大的压力。这主要与该流域水资源短缺有关。如何用好现有 水资源,并避免环境恶化是研究的关键之一。在此,确定水资源的天然、天然一人工及社会可再生能力是 项重要的基础工作,也是后续工作的基础。考虑到实际情况下很难用一个系统指标来反映水资源的可再 性,本研究通过建立一套较为完整的指标体系来比较这种可再生能力的相对强弱。下述探讨实际上并未 将水资源可再生性与水资源利用切实结合起来,因为在天然情况下,水资源具有一定可再生能力,这种可 再生能力可以用单位面积的水资源可更新量来表示,但考虑到它是一个多年平均的概念,遂将其与不同保 证率情况下的单位面积的水资源可更新量结合起来:同时,由于目前已不存在纯粹的天然水资源系统,故 人类活动的影响需要叠加,即要预测人类活动影响下水资源可再生能力的变化。在此基础上,探讨人类开 发利用水资源与水资源可再生能力之间的关系,显然,人类开发利用水资源不能超过水资源可再生能力 另外还要留有余地,以确保生态环境需水量及部分人类无法利用的水资源量,因此,实际开发利用的阈值 应较小于水资源的可再生能力。基于此认识,在水资源可再生性评价时,将很少涉及水资源利用方面的问 题,即使涉及,也只是与水资源可再生性有较大关系的因素,也即影响水资源可再生能力的因素。 水资源可再生性评价指标体系的建立 2.1水资源天然可再生性的评价指标体系 天然情况下,可以以某地区或流域的水资源更新量除以该地区或流域占据的面积来反映水资源的天然 可再生能力,但由于目前给出的水资源量一般均是多年平均值,不作补充说明可能不合适,在此建议考虑 不同保证率情况下水资源可再生能力的变化问题。另外,由于目前已经很难知道天然情况下的水质状况 收稿日期:2001-08-20:修订日期:2001-10-15 基金项目:国家重点基础研究发展规划项目G1999043605)。 第一作者简介!珍瑶95;劈;浙注眢鎯县关;副敦授P博,里夔从爭水钚境!采资源、核环境反三废 治理等研究工作。E-mil: z.v. shen@263net,zy.shen@163com
自 然 资 源 学 报 !"#$%&’ "( %&)#$&’ $*+"#$,*+ 第 -. 卷 第 / 期 /00/ 年 1 月 !"#$%& ’"$( )*+$, (--( 黄河流域水资源可再生性评价指标体系与评价方法 沈珍瑶，杨志峰 （北京师范大学 环境科学研究所，环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京 -002.3） 摘要：基于定性分析结果初步建立了黄河流域水资源可再生性评价指标体系，该指标体系共有 1/ 个指标，分别反映水资源可再生性的天然、天然—人为复合及社会三大特性。对黄河流域 4 个行政分区、-4 个流域二级分区的所有 1/ 个指标值进行了获取工作，获取了其中大部分指标 值。针对黄河流域的实际资料，利用灰色关联方法与主成分分析方法对定性分析所得的指标体系 进行了筛选，最终确定 -4 个指标作为评价指标。同时，探讨了水资源可再生性评价标准的建立 问题，建立了以黄河流域资料为基准及以全国资料为基准的两个评价标准，认为在进行实际评价 时，应利用以全国资料为基准的评价标准。利用主成分赋权法进行了 -4 个评价指标权重的确定 工作。最后利用灰关联分析方法与模糊综合评判法对黄河流域 4 个行政分区、-4 个流域二级分 区的水资源可再生性进行了评价，总的结论为黄河流域水资源总体上可再生能力较弱，不同行政 分区与流域二级分区的水资源可再生能力在弱—中等之间。 关 键 词：水资源可再生性；指标体系；评价标准；权重；评价方法 中图分类号： )5/-1 文献标识码：& 文章编号：-0006101.（/00/）0/60-226-0 - 引 言 黄河流域水资源短缺，其开发利用面临较大的压力。这主要与该流域水资源短缺有关。如何用好现有 水资源，并避免环境恶化是研究的关键之一。在此，确定水资源的天然、天然—人工及社会可再生能力是 一项重要的基础工作，也是后续工作的基础。考虑到实际情况下很难用一个系统指标来反映水资源的可再 生性，本研究通过建立一套较为完整的指标体系来比较这种可再生能力的相对强弱。下述探讨实际上并未 将水资源可再生性与水资源利用切实结合起来，因为在天然情况下，水资源具有一定可再生能力，这种可 再生能力可以用单位面积的水资源可更新量来表示，但考虑到它是一个多年平均的概念，遂将其与不同保 证率情况下的单位面积的水资源可更新量结合起来；同时，由于目前已不存在纯粹的天然水资源系统，故 人类活动的影响需要叠加，即要预测人类活动影响下水资源可再生能力的变化。在此基础上，探讨人类开 发利用水资源与水资源可再生能力之间的关系，显然，人类开发利用水资源不能超过水资源可再生能力。 另外还要留有余地，以确保生态环境需水量及部分人类无法利用的水资源量，因此，实际开发利用的阈值 应较小于水资源的可再生能力。基于此认识，在水资源可再生性评价时，将很少涉及水资源利用方面的问 题，即使涉及，也只是与水资源可再生性有较大关系的因素，也即影响水资源可再生能力的因素。 / 水资源可再生性评价指标体系的建立 !"# 水资源天然可再生性的评价指标体系 天然情况下，可以以某地区或流域的水资源更新量除以该地区或流域占据的面积来反映水资源的天然 可再生能力，但由于目前给出的水资源量一般均是多年平均值，不作补充说明可能不合适，在此建议考虑 不同保证率情况下水资源可再生能力的变化问题。另外，由于目前已经很难知道天然情况下的水质状况， 收稿日期：/00-6026/07 修订日期：/00-6-06-3。 基金项目：国家重点基础研究发展规划项目 （8-444091:03）。 第一作者简介：沈珍瑶 （-4:.6 ），男，浙江省鄞县人，副教授，博士，主要从事水环境、水资源、核环境及三废 治理等研究工作。*;<=>?：@ABACDEFG/:1AFEHI @ABACDEFG-:1AJK<
沈珍瑶等:黄河流域水资源可再生性评价指标体系与评价方法 在此简单认为讨论的水资源其水质能达到用水要求,因此不将之作为其中一个指标。 在仅考虑主要指标的情况下,水资源天然可再生性的评价指标为:①单位面积的水资源量多年平 均),此值在较大区域可以利用水资源评价数据,在小区域可以由水资源更新速率及水资源占据的体积获 得;②不同保证率情况下的单位面积水资源量,以丰水年与枯水年单位面积水资源量表示。 考虑到许多因素对水资源天然可再生性直接有关,因此,下述指标也应包括在指标体系中:①单位面 积地表水水资源量:②单位面积地下水水资源量:③蒸发量或干旱指数),黄河流域必须对此予以考虑 而其它流域可以不考虑:④降水量,它是水资源的来源,其大小变化直接影响到水资源量的大小:⑤水源 涵养指标皙以植被覆盖率代替),主要是由于径流的形成与植被覆盖率密切相关:⑥过境水资源量以 客水利用率表示),它是水资源短缺地区水资源的一个良好补充,宁夏自治区是比较典型的利用过境水资 源的地区 2.2水资源天然一人工复合可再生性的评价指标体系 由于水资源天然一人工复合可再生性是水资源可再生性的本质特点,因此,其研究相对较为复杂。同 由于在定义中将水资源利用时的可再生性作为其社会可再生性进行探讨,因此本节不包括这部分内 在上节中探讨的水资源天然可再生性评价指标将作为水资源天然一人工复合可再生性的评价指标体系 中的自然特性来对待,同时其自然特性中尚需包括水质方面的指标,这里暂用水质现状达标率这个指标 对于流域或地区较大范围内水质可恢复性评价,目前还没有找到合适指标,后续我们将结合生态环境方面 的指标来综合反映水质可恢复性。另外,在本指标体系中,拟用水质恢复半衰期这个概念来反映水资源质 的可恢复性,至于其具体获得方法,正在研究中,水质恢复半衰期数值越大,越不利于水质恢复 其它方面的特性包括水资源天然一人工复合可再生性的经济特性、工程技术特性及生态环境特性。经 济特性主要指人类的经济活动会对水资源的形成及可利用水资源量产生影响,工程技术特性主要对可利用 水资源产生影响,生态环境特性则主要对水资源形成影响。其它间接影响因素在此暂不考虑。 经济特性:①GDP年增长率:②农业总产值年增长率:③工业总产值年增长率:④水利工程投资增 工程技术特性:①地表水控制率,地表水控制率为当地地表水蓄水工程入库水量与当地地表水水资源 量之比,控制率越大,人类就可能多利用地表水,同时水库也可能改变局地气候:②渠系水利用系数,指 的是渠首引水量减去渠系渗漏补给量与渠首引水量之比,此值越大,渠系滲漏补给量越小,则利用率越 高:③水利设施灌溉保证率,有效灌溉的耕地面积占总耕地面积的百分比,灌溉的耕地会改变地区水分与 热量条件,因此,有可能对气候产生影响。 生态环境特性:①土地利用情况奢以土地退化治理率表示),不同的土地利用方式对水资源再生是 有影响的,目前尚难以找到合适的指标:②水土保持情况以水土流失治理率表示),水土流失的治理对 资源的影响尚有不同看法,但其确实减少了汛期地表水水量,但同时却增加了地下水水量,因此,在评 价时肯定水土流失治理的作用,其值越大,越有利于水资源再生:③污水处理率,越高则越有利于水资源 再生:④单位面积废气排放量,排放量越大,特别是其中的温室气体越大,越易改变气候,但对水资源的 影响情况难以判断,在此仅作为一个应考虑的因素,不参与实际评 23水资源社会可再生性的评价指标体系 水资源的社会可再生性指的是人们在利用水资源时引起的水资源可再生性,从技术、社会及人口三方 面建立指标体 水资源社会可再生性的技术指标:①工业用水循环利用率,原则上该值越高,则水的利用率越高:②污水 处理率污水回用率),污水处理且回用,则使不是水资源的污水转变为水资源,且有利于水质恢复:③单 面积污水排放量,此值越小越好 水资源社会可再生性的经济指标:①万元产值工业耗水率,在保证产值的情况下耗水率越低越好:②万 元产值农业耗水率,在保证产值的情况下,耗水率越低越好:③万元产值第三产业耗水率,在保证产值的 情况下,耗水率越低越好:④农业用水价格,黄河流域水资源主要为农业灌溉用水,因此,该指标可反映 水资源可再生性的9个面A农业用水价格增加用水浪费相应就减少有利于水资源再生 reserved 水资源社会可再生性的人口指标:①城镇生活用水定额:②农村生活用水定额:③牲畜用水定额:④人
! 期 沈珍瑶等：黄河流域水资源可再生性评价指标体系与评价方法 在此简单认为讨论的水资源其水质能达到用水要求，因此不将之作为其中一个指标。 在仅考虑主要指标的情况下，水资源天然可再生性的评价指标为：!单位面积的水资源量 （多年平 均），此值在较大区域可以利用水资源评价数据，在小区域可以由水资源更新速率及水资源占据的体积获 得；"不同保证率情况下的单位面积水资源量，以丰水年与枯水年单位面积水资源量表示。 考虑到许多因素对水资源天然可再生性直接有关，因此，下述指标也应包括在指标体系中：!单位面 积地表水水资源量；"单位面积地下水水资源量；#蒸发量 （或干旱指数），黄河流域必须对此予以考虑， 而其它流域可以不考虑；$降水量，它是水资源的来源，其大小变化直接影响到水资源量的大小；%水源 涵养指标 （暂以植被覆盖率代替），主要是由于径流的形成与植被覆盖率密切相关；&过境水资源量 （以 客水利用率表示），它是水资源短缺地区水资源的一个良好补充，宁夏自治区是比较典型的利用过境水资 源的地区。 !"! 水资源天然—人工复合可再生性的评价指标体系 由于水资源天然—人工复合可再生性是水资源可再生性的本质特点，因此，其研究相对较为复杂。同 时，由于在定义中将水资源利用时的可再生性作为其社会可再生性进行探讨，因此本节不包括这部分内 容。 在上节中探讨的水资源天然可再生性评价指标将作为水资源天然—人工复合可再生性的评价指标体系 中的自然特性来对待，同时其自然特性中尚需包括水质方面的指标，这里暂用水质现状达标率这个指标。 对于流域或地区较大范围内水质可恢复性评价，目前还没有找到合适指标，后续我们将结合生态环境方面 的指标来综合反映水质可恢复性。另外，在本指标体系中，拟用水质恢复半衰期这个概念来反映水资源质 的可恢复性，至于其具体获得方法，正在研究中，水质恢复半衰期数值越大，越不利于水质恢复。 其它方面的特性包括水资源天然—人工复合可再生性的经济特性、工程技术特性及生态环境特性。经 济特性主要指人类的经济活动会对水资源的形成及可利用水资源量产生影响，工程技术特性主要对可利用 水资源产生影响，生态环境特性则主要对水资源形成影响。其它间接影响因素在此暂不考虑。 经济特性： !"#$ 年增长率；"农业总产值年增长率；#工业总产值年增长率；$水利工程投资增 长率。 工程技术特性：!地表水控制率，地表水控制率为当地地表水蓄水工程入库水量与当地地表水水资源 量之比，控制率越大，人类就可能多利用地表水，同时水库也可能改变局地气候；"渠系水利用系数，指 的是渠首引水量减去渠系渗漏补给量与渠首引水量之比，此值越大，渠系渗漏补给量越小，则利用率越 高；#水利设施灌溉保证率，有效灌溉的耕地面积占总耕地面积的百分比，灌溉的耕地会改变地区水分与 热量条件，因此，有可能对气候产生影响。 生态环境特性：!土地利用情况 （暂以土地退化治理率表示），不同的土地利用方式对水资源再生是 有影响的，目前尚难以找到合适的指标；"水土保持情况 （以水土流失治理率表示），水土流失的治理对 水资源的影响尚有不同看法，但其确实减少了汛期地表水水量，但同时却增加了地下水水量，因此，在评 价时肯定水土流失治理的作用，其值越大，越有利于水资源再生；#污水处理率，越高则越有利于水资源 再生；$单位面积废气排放量，排放量越大，特别是其中的温室气体越大，越易改变气候，但对水资源的 影响情况难以判断，在此仅作为一个应考虑的因素，不参与实际评价。 !"# 水资源社会可再生性的评价指标体系 水资源的社会可再生性指的是人们在利用水资源时引起的水资源可再生性，从技术、社会及人口三方 面建立指标体系。 水资源社会可再生性的技术指标：!工业用水循环利用率，原则上该值越高，则水的利用率越高；"污水 处理率 （污水回用率），污水处理且回用，则使不是水资源的污水转变为水资源，且有利于水质恢复；#单 位面积污水排放量，此值越小越好。 水资源社会可再生性的经济指标：!万元产值工业耗水率，在保证产值的情况下耗水率越低越好；"万 元产值农业耗水率，在保证产值的情况下，耗水率越低越好；#万元产值第三产业耗水率，在保证产值的 情况下，耗水率越低越好；$农业用水价格，黄河流域水资源主要为农业灌溉用水，因此，该指标可反映 水资源可再生性的一个方面，农业用水价格增加，用水浪费相应就减少，有利于水资源再生。 水资源社会可再生性的人口指标：!城镇生活用水定额；"农村生活用水定额；#牲畜用水定额；$人 %&’
自然资源学报 表1水资源可再生性评价指标体系 Table 1 Assessment index system of water resources renewablility 基本特性 特性归类 )单位面积的水资源量 2)单位面积地表水水资源量 s)单位面积地下水水资源量 4)丰水年单位面积水资源量 水资源天然可再生性 自然特性 6)枯水年单位面积水资源量 )蒸发量或干早指数 0)降水量 )水源涵养指标以植被覆盖率代替) 0)过境水资源量以客水利用率表示) 4)单位面积的水资源量 2)单位面积地表水水资源量 8)单位面积地下水水资源量 4)丰水年单位面积水资源量 6)枯水年单位面积水资源量 自然特性 6)蒸发量或干旱指数) )降水量 8)水源涵养指标以植被覆盖率代替) 0)过境水资源量以客水利用率表示) 40)水质现状达标率 水资源天然一人工复合 41)水质恢复半衰期 水资源可再生性评可再生性 42)CDP年增长率 价指标体系 经济特性 43)农业总产值增长率 44)工业总产值增长率 45)水利工程投资增长率 46)地表水控制率 工程技术特性 47)渠系利用系数 8)水利设施灌溉保证率 49)土地退化治理率 Q0)水土流失治理率 生态环境特性 Q1)污水处理率 Q2)单位面积废气排放量 23)工业用水循环利用率 技术特性 Q1)污水处理率 24)单位面积污水排放量 05)万元产值工业耗水率 水资源社会可再生性 经济特性 06)万元产值农业耗水率 27)万元产值第三产业耗水率 Q8)农业用水单价 29)城镇生活用水定额 90)农村生活用水定额 人口特性
自 然 资 源 学 报 !" 卷 基本特性 特性归类 指 标 水资源可再生性 评 价指标体系 水资源天然可再生性 自然特性 （!）单位面积的水资源量 （#）单位面积地表水水资源量 （$）单位面积地下水水资源量 （%）丰水年单位面积水资源量 （&）枯水年单位面积水资源量 （’）蒸发量（或干旱指数） （"）降水量 （(）水源涵养指标（以植被覆盖率代替） （)）过境水资源量（以客水利用率表示） 水 资 源 天 然 —人 工 复 合 可再生性 自然特性 （!）单位面积的水资源量 （#）单位面积地表水水资源量 （$）单位面积地下水水资源量 （%）丰水年单位面积水资源量 （&）枯水年单位面积水资源量 （’）蒸发量（或干旱指数） （"）降水量 （(）水源涵养指标（以植被覆盖率代替） （)）过境水资源量（以客水利用率表示） （!*）水质现状达标率 （!!）水质恢复半衰期 经济特性 （!#）+,- 年增长率 （!$）农业总产值增长率 （!%）工业总产值增长率 （!&）水利工程投资增长率 工程技术特性 （!’）地表水控制率 （!"）渠系利用系数 （!(）水利设施灌溉保证率 生态环境特性 （!)）土地退化治理率 （#*）水土流失治理率 （#!）污水处理率 （##）单位面积废气排放量 水资源社会可再生性 技术特性 （#$）工业用水循环利用率 （#!）污水处理率 （#%）单位面积污水排放量 经济特性 （#&）万元产值工业耗水率 （#’）万元产值农业耗水率 （#"）万元产值第三产业耗水率 （#(）农业用水单价 人口特性 （#)）城镇生活用水定额 （$*）农村生活用水定额 （$!）牲畜用水定额 （$#）人口年增长率 表 ! 水资源可再生性评价指标体系 ./012 ! 3442445267 8692: 4;4725 <= >/72? ?24<@?A24 ?262>/018187; !)*
沈珍瑶等:黄河流域水资源可再生性评价指标体系与评价方法 口年增长率。前3个指标在保证正常用水情况下,低则表示减少了浪费 表1给出了黄河流域水资源可再生性的指标体系,共32个指标如除重复指标)。 指标的筛选 对于建立的指标体系,选取方法有定性分析和定量分析二种叫。在建立指标体系时已考虑到定性分析, 因此,本节主要采用定量分析来筛选指标体系。 3.1利用灰色关联方法筛选指标 以黄河流域9个行政分区及19个流域二级分区为单位9个行政分区及19个流域二级分区的名称见 表6、表7,下同),利用灰色关联方法进行了指标体系的初选工作。有关情况说明如下: 4)根据文献[3-9,试图获得黄河流域9个行政分区及19个流域二级分区的32个指标值。但由于 有些指标值难以获得,因此,这些指标暂不参加下述的定量评价。9个行政分区共获得32个指标中的19 个指标值,19个流域二级分区共获得32个指标中的17个指标值,其中16个指标在9个行政分区及19 个流域二级分区均获取了,获取数据的指标名称见表2包括作为参考指标的单位面积水资源量这个指标) Q)考虑到天然情况下水资源的可再生能力是进行一切工作的基础,选定单位面积的水资源量作为参 考序列母序列),其它列入指标体系表中袋1)的指标组成的序列即为比较序列 ③)在对参考序列与比较序列进行无量纲处理时,对于指标值越大越好的情况,处理方法为以各序列 中最大值为1,其氽均以此值相除:对于指标值越小越好的情况,以最小指标值除以其它指标值 4)分辨系数取0.5 通过计算,得到的关联度计算结果如表2所示,表中仅列出有具体数据,因而获得其相应关联度的指标 由该表筛选如下指标进行水资源可再生性评价:单位面积的水资源量、单位面积地表水水资源量、单 位面积地下水水资源量、丰水年单位面积水资源量、枯水年单位面积水资源量、干旱指数、降水量、水源 涵养指标、水质现状达标率、农业总产值增长率、万元产值工业耗水率、万元产值农业耗水率作为评价指 标,同时由于相当一部分指标没有实际数据,而这些指标的水资源可再生性影响较大,故先给予补充,它 们是水质恢复半衰期、地表水控制率、工业用水循环利用率与污水治理率等,评价指标共16个。 表2评价指标灰关联分析结果表 Table 2 The result of gray associate analysis method with assessment indexes 参考指标 单位面积水资源量 比较指标 由行政分区数据得到的关联度 由流域分区数据得到的关联度 单位面积地表水水资源量 0.925 0.88 单位面积地下水水资源量 0.833 0.816 丰水年单位面积水资源量 枯水年单位面积水资源量 0.918 干早指数 0.798 0.731 降水量 0.63 0.690 植被覆盖率 水质现状达标率 0.718 农业总产值增长率 工业总产值增长率 水利设施灌溉保证率 0.639 水土流失治理率 0.590 万元产值工业耗水率 0.678 0.680 万元产值农业耗水率 0.703 城镇生活用水定额 农村生活用水定额 0.623 牲畜用水定额2009 China academic journal en.663 onic publishing house. All 0.609 s reserved 人口增长率
! 期 沈珍瑶等：黄河流域水资源可再生性评价指标体系与评价方法 口年增长率。前 " 个指标在保证正常用水情况下，低则表示减少了浪费。 表 # 给出了黄河流域水资源可再生性的指标体系，共 "! 个指标 （扣除重复指标）。 " 指标的筛选 对于建立的指标体系，选取方法有定性分析和定量分析二种$#% 。在建立指标体系时已考虑到定性分析， 因此，本节主要采用定量分析来筛选指标体系。 !"# 利用灰色关联方法筛选指标 以黄河流域 & 个行政分区及 #& 个流域二级分区为单位 （& 个行政分区及 #& 个流域二级分区的名称见 表 ’、表 (， 下同），利用灰色关联方法$!% 进行了指标体系的初选工作。有关情况说明如下： （#）根据文献 $")&%，试图获得黄河流域 & 个行政分区及 #& 个流域二级分区的 "! 个指标值。但由于 有些指标值难以获得，因此，这些指标暂不参加下述的定量评价。& 个行政分区共获得 "! 个指标中的 #& 个指标值，#& 个流域二级分区共获得 "! 个指标中的 #( 个指标值，其中 #’ 个指标在 & 个行政分区及 #& 个流域二级分区均获取了，获取数据的指标名称见表 !（包括作为参考指标的单位面积水资源量这个指标）。 （!）考虑到天然情况下水资源的可再生能力是进行一切工作的基础，选定单位面积的水资源量作为参 考序列 （母序列），其它列入指标体系表中 （表 #）的指标组成的序列即为比较序列。 （"）在对参考序列与比较序列进行无量纲处理时，对于指标值越大越好的情况，处理方法为以各序列 中最大值为 #，其余均以此值相除；对于指标值越小越好的情况，以最小指标值除以其它指标值。 （*）分辨系数取 +,-。 通过计算，得到的关联度计算结果如表 ! 所示，表中仅列出有具体数据，因而获得其相应关联度的指标。 由该表筛选如下指标进行水资源可再生性评价：单位面积的水资源量、单位面积地表水水资源量、单 位面积地下水水资源量、丰水年单位面积水资源量、枯水年单位面积水资源量、干旱指数、降水量、水源 涵养指标、水质现状达标率、农业总产值增长率、万元产值工业耗水率、万元产值农业耗水率作为评价指 标，同时由于相当一部分指标没有实际数据，而这些指标的水资源可再生性影响较大，故先给予补充，它 们是水质恢复半衰期、地表水控制率、工业用水循环利用率与污水治理率等，评价指标共 #’ 个。 参考指标 单位面积水资源量 比较指标 由行政分区数据得到的关联度 由流域分区数据得到的关联度 单位面积地表水水资源量 +,&!- +,..# 单位面积地下水水资源量 +,."" +,.#’ 丰水年单位面积水资源量 +,&’" +,&-’ 枯水年单位面积水资源量 +,&*& +,&#. 干旱指数 +,(&. +,("# 降水量 +,’"’ +,’&+ 植被覆盖率 +,’(’ +,’’’ 水质现状达标率 / +,(#. 012 年增长率 +,-". / 农业总产值增长率 +,’*’ +,(+& 工业总产值增长率 +,’## +,’#. 水利设施灌溉保证率 +,’#+ +,’"& 水土流失治理率 +,-&+ / 万元产值工业耗水率 +,’(. +,’.+ 万元产值农业耗水率 +,(+" +,’." 城镇生活用水定额 +,-*( +,-&# 农村生活用水定额 +,-&. +,’!" 牲畜用水定额 +,’’" +,’+& 人口增长率 +,’-( / 表 $ 评价指标灰关联分析结果表 34567 ! 387 97:;6< => ?94@ 4::=AB4<7 4C46@:B: D7<8=E FB<8 4::7::D7C< BCE7G7: #&#
自然资源学报 3.2利用主成分分析方法筛选指标 主成分分析方法的步骤可参考文献[0,在此不再具体给出。需要说明的是在求得特征值及主成分 后,需要进行精度分析,求累计贡献率,一般要求取累计贡献率>80%的最小主超平面的维数m值,从而 可对m个主成分进行综合分析。 通过对黄河流域10个行政分区的指标值进行主成分分析,得到如下结果:计算所得的前4个特征根 为A=8.63,A2=4.12,A=233,A=2.10,其累计贡献率E=863+4.12+2.33+210)/19=90.42%,因此,取 此4个特征根对应的特征向量u1,a2,3,u4。在获得特征向量与特征值,并确定主超平面的维数之后 计算正交旋转后的主因子载荷矩阵,其结果如表3所示 由正交旋转后的主因子载荷矩阵袋3)及据此作的图1可知: 主成分4)中各因子载荷值,从正方向看,最大的是万元产值农业耗水率与干旱指数,分别为0.865 表3正交旋转后的主因子载荷矩阵 Table 3 The principle component load matrix after orthogonal circumgyration 指标1指标2指标3指标4指标5指标6指标7指标8指标12指标13 主成分4)-0.936-0901-0.897 0.946-0.9040.804-0.950-0414-0.1690.149 主成分)0.1980.33400020.1720.244-0078-0.0650.7570.764-0.019 主成分B)-0.279-0.245-0.216-0.237-0.3220.380-0.02504600.3840.708 主成分4)0.0610.0910.1520.0660059-0.033 0.0420.310-0.614 指标14指标18指标20指标25指标26指标29 指标31指标32 主成分4)-0.5780.412-0.7190.2390865-0.546 25-0.1680.330 主成分Q)-0.577-0.867-0400.724-0.0400.1770.216-0.9300.147 主成分B)0.136-0404 0.1710.467-0.5430.252 主成分4)0.1090.005-0.389-0 0080-0.544-0.223-0.136 ◆ 图1指标关系图 Fig 1 The relationship between indexes 与0.804:从负方向看,主要为降水量、丰水年单位面积水资源量、单位面积水资源量、枯水年单位面积 水资源量、单位面积地表水水资源量及单位面积地下水水资源量,其载荷值很大,说明与上述二指标正好 相反:另外从负方向看,水土流失治理率、农村生活用水定额、工业生产年增长率、城镇生活用水定额等 与主成分4)也有密切关系,只是载荷值小一些而已。 主成分Q)中各因子载荷值,从正方向看,最大的是GDP年增长率与万元产值工业耗水率,分别为 .764与0.724:从负方向看,牲畜用水定额、水利设施灌溉保证率及植被覆盖率,其载荷值很大:而工业 生产年增长率与主成分Q)也有密切关系 主成分β)中各因子载荷值,从正方向看,最大的是城镇生活用水定额、植被覆盖率,但其值较小 仅为0467写0460:(负方向生与之相关的为农业总产值增长率与农村生活用水定额 rights reserved 主成分4)中各因子载荷值,从正方向看,载荷值均较小,负方向上人口增长率、农业总产值增长
自 然 资 源 学 报 !" 卷 图 ! 指标关系图 #$%&! ’() *)+,-$./0($1 2)-3))/ $/4)5)0 !"# 利用主成分分析方法筛选指标 主成分分析方法的步骤可参考文献 6!78，在此不再具体给出。需要说明的是在求得特征值及主成分 后，需要进行精度分析，求累计贡献率，一般要求取累计贡献率9:7;的最小主超平面的维数 ! 值，从而 可对 ! 个主成分进行综合分析。 通过对黄河流域 !7 个行政分区的指标值进行主成分分析，得到如下结果：计算所得的前 < 个特征根 为 !!=:&>?，!@=<&!@，!?=@&??，!<=@&!7，其累计贡献率 "= （:&>?A<&!@A@&??A@&!7） B !C=C7&<@;，因此，取 此 < 个特征根对应的特征向量 #!，#@，#?，#<。在获得特征向量与特征值，并确定主超平面的维数之后， 计算正交旋转后的主因子载荷矩阵，其结果如表 ? 所示。 由正交旋转后的主因子载荷矩阵 （表 ?）及据此作的图 ! 可知： 主成分 （!）中各因子载荷值，从正方向看，最大的是万元产值农业耗水率与干旱指数，分别为 7&:>D 与 7&:7<；从负方向看，主要为降水量、丰水年单位面积水资源量、单位面积水资源量、枯水年单位面积 水资源量、单位面积地表水水资源量及单位面积地下水水资源量，其载荷值很大，说明与上述二指标正好 相反；另外从负方向看，水土流失治理率、农村生活用水定额、工业生产年增长率、城镇生活用水定额等 与主成分 （!）也有密切关系，只是载荷值小一些而已。 主成分 （@）中各因子载荷值，从正方向看，最大的是 EFG 年增长率与万元产值工业耗水率，分别为 7&">< 与 7&"@<；从负方向看，牲畜用水定额、水利设施灌溉保证率及植被覆盖率，其载荷值很大；而工业 生产年增长率与主成分 （@）也有密切关系。 主成分 （?）中各因子载荷值，从正方向看，最大的是城镇生活用水定额、植被覆盖率，但其值较小， 仅为 7&<>" 与 7&<>7；负方向上与之相关的为农业总产值增长率与农村生活用水定额。 主成分 （<）中各因子载荷值，从正方向看，载荷值均较小，负方向上人口增长率、农业总产值增长 指标 ! 指标 @ 指标 ? 指标 < 指标 D 指标 > 指标 " 指标 : 指标 !@ 指标 !? 主成分（!） H7&C?> H7&C7! H7&:C" H7&C<> H7&C7< 7&:7< H7&CD7 H7&<!< H7&!>C 7&!<C 主成分（@） 7&!C: 7&??< H7&77@ 7&!"@ 7&@<< H7&7": H7&7>D H7&"D" 7&">< H7&7!C 主成分（?） H7&@"C H7&@<D H7&@!> H7&@?" H7&?@@ H7&?:7 H7&7@D 7&<>7 7&?:< H7&"7: 主成分（<） 7&7>! 7&7C! 7&!D@ 7&7>> 7&7DC H7&7?? H7&@!< H7&7<@ 7&?!7 H7&>!< 指标 !< 指标 !: 指标 @7 指标 @D 指标 @> 指标 @C 指标 ?7 指标 ?! 指标 ?@ 主成分（!） H7&D": 7&<!@ H7&"!C 7&@?C 7&:>D H7&D<> H7&>@D H7&!>: 7&??7 主成分（@） H7&D"" H7&:>" H7&<<7 7&"@< H7&7<7 7&!"" H7&@!> H7&C?7 7&!<" 主成分（?） 7&!?> H7&<7< 7&?D< 7&@>> H7&!"! 7&<>" H7&D<? 7&@D@ H7&7@! 主成分（<） 7&!7C 7&77D H7&?:C H7&D:: 7&7:7 H7&D<< H7&@@? H7&!?> H7&:7" 表 ! 正交旋转后的主因子载荷矩阵 ’,2+) ? ’() 1*$/I$1+) I.J1./)/- +.,4 J,-*$5 ,K-)* .*-(.%./,+ I$*ILJ%M*,-$./ !C@