基于主成分分析法的流域水资源承载能力综合评价

       　1 东江流域基本情况 
　　东江是珠江水系的三大河流之一，东江流域与西江、北江流域合称为珠江流域。东江发源于江西省寻邬县桠髻钵，上游称寻邬水，南边进入广东流域内直至龙川县五河坝并与其汇合后的流域称之为东江。东江整体流域广泛，其主要流经的几个区域分别为：龙川、紫金、博罗、惠阳和东莞下属镇石龙镇，在石龙镇分水俩边，南边与北边分别汇入到狮子洋中。东江流域石龙以上集雨面积为27 040 km2，河口以上面积为34 144 km2，其中广东省境内30 644 km2，江西省境内3 500 km2，1951-1997年系列径流量分析，东江流域水资源量为324亿m3，石龙镇以上为257亿m3，东江流域广东省境内为291亿m3。江西省境内的水资源量为33.0亿m3。东江流域的地下水资源与地表水资源的分区一致，其中东江区的地下水资源量为67.8亿m3/a，东江三角洲区的地下水资源量为18亿m3/a，两部分合计为85.8亿m3/a。 
　　表水由大气降水形成，地下水由地表径流补给，最终纳入江河，故地下水包含在地表水中属重复计算量，而特殊水资源（热矿泉和矿泉）量少，忽略不记，故东江流域广东省部分水资源总量为291亿m3，地下水资源量为85.8亿m3/a。 
　　2 主要成分分析法 
　　在对高维变量空间进行降维操作的同时，还要确保数据不丢失原信息，在这样的原则下对高空间进行变更就是成分分析法的主要目的，也就是说在以损失原始数据最小，线性的变换及其他部分数据丢失最少的的前提下，利用变换维度方法，也就是少数的综合变换替换掉原有数据的多维变量。 
　　可以把原始变量认为是未知数x1，x2，…，xJ而在经过主要成分分析法处理后就会得到新的变量，设其为z1，z2，…，zm这里所有的线性组合变量均是（m<j）。经过变换后的变量z1，z2，…，zm构成的新的坐标系是原坐标经过平移后再进行正交旋转后得到的数据，把这个新构成的空间称为m维主超平面空间，在这个新的平面上，第一主分量应该对应的是变换最大的方向，而与对其他的变量可以一次比较为v（z1）≥v（z2）≥…≥v（zm），因此，第一主分量是具有与原始数据重合性最多的一维变量，而m维主超平面则是与原始数据信息量匹配程度最高的m维子空间。 　　水资源承载能力比较容易受到众多的因素所影响，如供需方面的因素，供需对于水资源的承载能力属于直接影响因素，还有一些其他的间接的因素，本文选取耕地灌溉率、水资源的使用率、水资源的开发程度、供水模数、需水模数及人均供水量x1，x2，…，x66个主要影响水资源承载能力的主要因素作为指标，各个指标的含义如下。 
　　耕地灌溉率和灌溉与耕地的面积之比分别为（x1）（%）。水资源利用率和以P=50%情况下可以利用水量与总资源水量之比分别为（x2）（%）。水资源开放程度和以P=50%情况下供水量和总资源水量之比分别为（x3）（%）。供水模数和以P=50%的供水量与土地的面积之比分为别（x4）（104m3/km2）。供水模数和以P=50%的需水量与土地面积之比分别为（x5）（104m3/km2）。人均供水量和以P=50%的供水量与总人口数之比分为别（x6）（m3/人）。 
　　3 用主成分分析法评价东江流域水资源承载能力 
　　3.1 东江流域水资源资料 
　　以东江目前的各种数据为基础，如东江流域自然、社会经济和水资源的使用等数据进行分析，具体数据见表1。 
　　3.2 数据标准化和进行综合评价 
　　根据所选取的7个指标，对东江流域水资源资料进行分析，最终结果见表2。 
　　通过计算，各指标与前两个组成分的关系： 
　　z1=-0.4001x1-0.3402x2-0.5007x3-0.4903x4-0.5013x5+0.1806x6 
　　z2=-0.0593x1+0.5014x2-0.1993x3-0.1695x4-0.1703x5-0.8004x6 
　　由主成分z1，z2与客观权重e1，e2之积，即z*=得各分区水资源承载能力的综合评判结果，见表3。 
　　3.3 评价结果分析 
　　由表2可知各分区的水资源承载能力综合情况的评分；通过表3了解到，东江地区的水资源量不但广泛而且具有开发潜力和价值，也就是说这一地区的水资源量是可以进行开发的。相对而言，河源区的水资源量具有最优开发潜力，然后是惠州等地，其中广州区水资源最不具有开发潜力。 
　　要保证东江流域各个区域的经济持续发展，各区域都要进一步开发水资源。广州区、深圳区、东莞区是经济发达地区，对水资源的需求很大，而它们的水资源开发潜力又相对较小，所以更应该对其水资源开发潜力进行发掘，在必要的时候还可以综合利用相邻的河源区和惠州区的水资源，从相邻区域调用水资源。 
　　（责任编辑：赵中正）