王春杰　张薇　王川川

摘要：将主成分分析法引入到水资源承载力研究中。以辽河干流为例，利用主成分分析法定量分析影响水资源承载力变化的最主要的驱动因素，结果表明：辽河干流水资源承载力的影响因素可以归纳为水资源开发利用因素、人口因素和社会经济因素3类；通过分析区域内各个城市的水资源承载潜力，表明辽河干流的承载能力基本处于饱和状态。

关键词：水资源承载力；主成分分析法；辽河干流；影响因素

中图分类号：TV213 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2015）04-00053-03

水资源是人类不可缺少且无法替代的重要环境资源，是维持社会进步、国民经济可持续发展的关键。研究水资源承载力的目的是为了揭示水资源、流域经济和人口之间的关系，以充分合理地利用水资源，使经济建设与水资源保护同步进行，促进社会经济持续发展。

1 主成分分析法的评价步骤

根据城市或流域的具体情况选取适当的指标，应用SPSS软件进行计算。最终由各个指标的标准化值可算出2个或3个主成分得分和综合得分F，F值越高说明该年的水资源承载力越小，反之亦成立。

2 主成分分析法研究实例

本研究选取辽河干流地区，评价水平年选取现状年2005年，计算流域分区划分到三级区（即辽宁省内的柳河口以上区间和柳河口以下区间），按行政分区分为铁岭、沈阳、抚顺、阜新、盘锦、锦州、鞍山7个城市。

2.1 影响因素的选取

按照评价指标的可测性、可靠性及充分性原则，考虑各区域水资源及其利用特点，选取不同的指标体系。根据辽河干流的具体情况，采用以下10个指标：人均水资源可利用量X1；水资源开发利用程度X2；单位面积水资源可利用量X3；供水量X4；人口密度X5；生态用水率X6；万元增加值用水量X7；耕地灌溉率X8；人均GDP X9；生活用水定额X10。这些因素全面反映了影响水资源承载力的供需水情况、社会经济情况（如耕地、人口等）及区域生态环境情况。

2.2 主成分分析法评价

选择2005年的资料作为基础数据，应用SPSS分析软件对样本进行分析计算，得出相关矩阵、特征值、主成分贡献率和累计贡献率。为了消除统计误差及量纲差异，首先对原始数据进行标准化处理，得到标准化矩阵；然后用SPSS软件进行主成分分析，得到辽河干流水资源承载力变化驱动因素相关系数矩阵和主成分特征值及贡献率。

主成分分析结果表明：前3个主成分的立即贡献率已达到84.88%，基本上代表了全部因素对辽河干流水资源承载力的影响，基本符合分析的要求。下一步得出主成分载荷矩阵（见表1），它是主成分与变量之间的相关系数。

从表1可以看出：X1，X3，X6，X7与第一主成分有很大的正相关；X5，X8与第二主成分有较大的正相关；X9与第三主成分有较大的正相关。因此，辽河干流水资源承载力的主要影响因素可归纳为水资源开发利用、人口和经济发展3个方面。从横向分析，各因素评价如下：

1） 水资源开发利用因素。第一主成分包含了46.18%的变化率，它是影响辽河干流水资源承载力的主控因素，同时也可以控制其他因素的变化。

2） 人口因素。第二主成分包含了23.97%的变化率，人口作为一种持续的外界压力，也是影响辽河干流水资源承载力的一个关键因素。

3） 社会经济因素。第三主成分包含了14.73%的变化率，它也是影响该地区水资源承载力的一个主要因素。

2.3 水资源承载力的分类

一般情况下将上述因素对水资源承载力的影响程度划分为3个等级，即承载力大、中、小3种情况，分别用V1，V2，V3表示。V1级属情况较好，表示该地区水资源开发尚处于初始阶段，开发程度低，水资源开发潜力大；V3级属情况较差，表示水资源的承载能力已经接近饱和值，进一步开发潜力很小；V2介于两者之间，表明该地区的水资源开发利用程度已有相当规模，但仍有一定的开发潜力。

2.4 评价结果分析及建议

经对比分析可知：柳河口以上区间抚顺的F值属于一级，表明其水资源承载能力还有一定的开发可能，潜力比较大，其供给情况比较乐观；柳河口以上的沈阳部分，柳河口以下的阜新、锦州、盘锦和沈阳的F值小于-0.676，属于3级，表明这些地区的水资源承载能力已经接近饱和，进一步开发的潜力很小；除此之外的柳河口以上的阜新、铁岭部分，柳河口以下的鞍山部分的F值处于-0.676～1.434之间，表明该地区的水资源开发利用已达到一定规模，虽说有一定的开发利用潜力，但必须要合理利用。

总体来说，辽河干流地区水资源的开发利用程度已经接近饱和状态，水资源承载能力较差，开发潜力已经很小。

3 结语

本研究利用主成分分析法对辽河干流地区的水资源进行评价，从总体上看，辽河地区的水资源开发已经基本处于饱和状态，在今后的发展过程中，应该通过不同方法，如调整水价、加强节水和制污能力、加强区域调水能力等措施，增强辽河干流地区水资源的发掘潜力。

参考文献

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Abstract： The purpose is to introduce principal component analysis method to the research of bearing capacity of water resource. The article uses Liaohe River as an example to analyze the most main driving factors of influencing bearing capacity of water resource by using the method of principal component analysis. The result shows that the influencing factors of water resource bearing capacity of Liaohe River can be summarized as 3 categories： utilization factor， demographic factor and socioeconomic factor； the analysis of the potential of water resource bearing capacity for all regions in the cities shows that the bearing capacity of Liaohe River is basically saturated.

Key words： water resource bearing capacity； principal component analysis method； Liaohe river mainstream； influencing factor