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水资源短缺风险综合评价二问题的分析对于问题一，要判定出北京市水资源短缺风险的主要风险因子。首先要找出造成水资源短缺的因素，我们主要从来水和用水两方面来分析；其次找到合适的筛选方法；最后通过数据分析找出水资源短缺风险的主要风险因子。对于问题二，水资源的短缺主要取决于供水和需水两方面影响，而这两两方面都具有随机性和模糊性。因此，水资源短缺风险也具有随机性和模糊性。北京市水资源短缺的主要风险因子的判别：三问题的假设各个共同因子之间不相关，特殊因子之间也不相关，共同因子和特殊因子之间也不相关。四符号说明五模型的建立与求解 1.问题一的陈述 2.主要风险因子的选取因子分析法的步骤： （1）输入原始数据并对数据的标准化处理(,)其中为第年对第个因素的值, 、为第j 个因素的样本均值和样本标准差.（2） 计算数据表的相关矩阵.(3)求R的第个特征值: ，以及对应的特征向量,它们标准正交。(4) 确定公共因子数m：根据累计贡献率的求 ，取前m个特征根及相应的特征向量，并写出因子载荷阵： (5)对载荷矩阵进行旋转，以求能更好地解释公共因子； (6)对公共因子作出专业性的解释并筛选出主要风险因子。 l 根据上述步骤，对问题一用SPSS求解如下（其中原始数据、标准化后的数据及相关矩阵见附件）,计算中的数据主要采用了20012009年的各类数据： 表1. 主成分的特征值与贡献率成份初始特征值合计方差的贡献率 %累积贡献率 %9.42862.85362.8533.07620.50783.3591.1297.52590.885.6104.06994.954.3692.46297.415.2621.75099.165.105.70399.868.020.132100.0004.398E-162.932E-15100.0002.039E-161.359E-15100.0003.105E-172.070E-16100.0001.232E-178.212E-17100.000-1.821E-16-1.214E-15100.000-2.692E-16-1.795E-15100.000-4.451E-16-2.967E-15100.000根据表1, 第1、2、3 主成分的特征值分别为、, 均大于1, 方差贡献率分别为、, 其累计方差率达到了. 由于这三个成分累计贡献率超过规定的,所以我们选择3个主成分。 由下面的碎石图图1也可以看出，主成分为3.图1.表2.初始因子载荷矩阵a成份123.976-.141.000.973-.139.002.970-.093.015.961-.149.106-.960.092-.096.941.227-.223-.933.261-.218-.931.034.009.916-.266.012.676.235.147-.663-.354.614-.079.933.201.061.908.320.281.786-.519.542.559.447但是根据表2可以看出尽管成分1、2的累积贡献率小于主成分法中规定的, 依据主成分的方差贡献率的多少来选择评价,当第一主成分的方差贡献率 80% 时, 只采用第一主成分来进行综合评价即可; 而当第一主成分的方差贡献率 80%时, 则需要按照贡献率的大小, 依次将前几个主成分进行线性加权综合, 使得方差贡献率的总和超过80% , 则认为它们基本包含了以上15个因素的所有信息。于是对于主成分三可以忽略。其中, 第一个主成分又是最重要的, 包含的信息最多, 对其水资源短缺风险的影响最大。下面求出旋转后的因子载荷矩阵如表3所示：表3.旋转后的因子载荷矩阵成份123-.991.031.067.974.012.087.968-.031.184.965-.029.183-.960-.058-.121.956.017.192.939-.139.101-.901-.053-.230.820.174.534.629.338.155-.071.949.159-.232.898.236.486.755.013.017.451.873-.456-.065-.854由表3看出，主成分1中各因子载荷值,从来水方面看,比较大的是降雨量,值为0. 974;从用水方面看,载荷较大的因子依次为农业用水、工业用水、人口规模、GDP总值、万元生产总值耗水量、污水处理率和环境绿化用水,载荷数值如上表。主成分2中各因子载荷值,从用水方面看,最大的是水库可利用水量和过境水量,值分别为0. 949和0.898 ;从用水方面看其值都较小。主成分(3) 中各因子载荷值都较小。根据以上分析可知:水资源短缺风险的主要风险因子为降雨量（）、农业用水（）、工业用水（）、人口规模（）、GDP总值()、万元生产总值耗水量()、污水处理率()、环境绿化用水()、水库可利用水量()和过境水（）。参考文献 12冯利华. 环境质量的主成分分析 J . 数学实践与认识, 2003, 33( 8): 32- 35. 13 陈建华, 叶飞. 城市文化广场环境质量的主成分分析与综合评价 J. 甘肃科学学报, 2003, 15( 4 ): 98 -100.2. 1 水资源量的短缺 石羊河流域深居大陆腹地,远离海洋,属大陆性温带干旱气候,气候和地理条件决定了该流域资源型缺水的现状。干旱是流域农业生产中的最主要自然灾害。正所谓“十旱九荒”,干旱是造成农作物减产甚至是颗粒无收的主要原因。尽管在流域内修建了许多水利工程,提高了抗御自然灾害的能力,但远不能满足流域内工农业用水的需求。由于水资源的极度缺乏,流域内不得不大量开采地下水。带来的后果是地下水位大幅度下降。以民勤地区为例,近二十年来,地下水位持续下降,已经导致逐渐枯竭的境地6 7 。长此以往,民勤绿洲将不复存在。2. 2 水资源质的短缺这里主要是指水环境被严重污染从而导致可利用的水资源量大幅度减少。近年来,由于流域内工业发展迅速,从而带来了大量的工业污水。同时又由于“只顾发展经济,而忽视环境保护”的思想普遍存在,导致大量的污水不经处理直接排放,使区域内地表水和地下水受到严重的污染,整个流域内以金昌市最为严重。金昌市号称“镍都”,是以镍等有色金属冶炼和加工为主的工业城市,工业污水排放量大,给水环境造成了极大危害。2. 3 影响水资源短缺风险的因素加大和降低流域水资源短缺风险的因素主要源于以下三方面1 、自然因素;2 、社会经济;3 、工程技术,以下分别从三方面对其因素进行定性分析:a 、自然因素: (1) 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,当降雨量减小时,水资源短缺风险就相应增大。(2) 蒸发量:蒸发量增大将导致区域可用水资源减少,从而增大水资源短缺风险。(3) 水汽量(以水气输送总量表示) :随着科学技术的发展和国民经济实力的增强,向大气要水资源、进行人工增雨已成为干旱缺水地区补充部分水资源的一个新手段。如果区域的水汽量少的话,则会使水资源补充的能力降低,从而加大水资源短缺风险。(4) 源涵养指标(以植被覆盖率表示) :一般植被覆盖率越大,涵养水源较好,能有效降低水资源短缺风险; (5) 地下水天然补给量:此补给量越大,则可用地下水也越多,可以降低水资源短缺风险。b、社会经济: (1) 单位GDP 产值污水排放量:污水排放量越大,该区域水体的水质就越差,可用水资源也就相应减小,加大了水资源短缺风险; (2) 污水处理率:污水进行处理后,使不是水资源的污水转变为水资源,从水质的角度增加了水资源量,从而降低了水资源短缺风险; (3) 人均GDP :此值越高,表示经济实力越强,可以对水资源的开发和利用进行更大的投资,原则上能够降低水资源短缺风险; (4) 万元产值工业耗水率:在保证产值的情况下耗水率越低,则越节约水资源,能够降低水资源短缺风险,反之则能加大风险; (5) 万元产值农业耗水率:与工业耗水率原则相同; (6) 工业总产值占有率:一般工业产生污染比较严重,工业总产值越高,则水污染越严重,所以该值增大会加大水资源短缺风险; (7) 人口度:人口密度大将导致水资源使用更加紧张,此值增大将加大水资源短缺风险。(8) 生活用水定额:在石羊河流域这种干旱地区,用水一般较紧张,普遍提倡节约用水,因此在保证人们正常生活用水情况下,生活用水定额越小,水资源短缺风险也越低。c、工程技术: (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,人类就可能更多地利用水资源,从而降低水资源短缺风险; (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,渠系渗漏补给量越小,则水资源利用率越高,降低了水资源短缺风险; (3) 农业灌溉定额:干旱地区的农业灌溉水一般都是供不应求,所以一旦有水则大量进行灌溉,这造成了大量的水资源浪费,应充分考虑到水资源的不足,对农业灌溉进行节制,所以农业灌溉定额减小能够相应降低水资源短缺风险; (4) 水循环利用率:原则上该值越高,则水的利用率越高,水资源短缺风险也相应减小; (5) 跨流域调水率(调入的水量与原有水量之比) :能够从其他流域将水资源调入,此值增大将降低水资源短缺风险。由于目前石羊河流域尚未大量实现跨流域调水,所以现有数据较少,更多的是远景规划。当前,主要规划并初步实现的有“引硫济金”、“引大济西”和“黄河大柳树调水”等几项工程。从流域外调水无疑是增加流域水资源的一种最直接的途径,因此认为跨流域调水是降低水资源短缺风险的主要因素之一。通过对水资源短缺风险因素的分析,我们建立起相应的风险指标体系。如图1 所示,该指标体系分为3 个层次,共由18 个指标组成。指标体系建立后,我们需要进一