基于城市供水安全情况的统计分析

　　【摘 要】本文采用中国2012年分地区城市供水情况统计数据，首先对地区全年供水量进行了简单相关分析，以及对全年总供水量对生活用水和生产用水进行了偏相关分析；接着利用影响供水安全的变量对地区总供水量进行多元线性回归，获知我国城市全年供水总量与生活用水、生产用水有显著相关关系；最后利用因子分析对各地区进行评价，通过计算综合得分对各地区进行排名，其中广东，江西，广西供水情况最优，海南、湖北、湖南、浙江次之。
　　【关键词】全年总供水量；相关分析；回归分析；因子分析
　　一、研究背景及目的
　　水是生命之源，城市供水安全问题不容忽视。中国是一个水资源短缺的国家，人均水资源占有量远低于世界平均水平。只有能够适应现代城市发展特性的、合理的、可持续的并且可以被实践的水资源供水规划才能保证我们以及我们的后代能够享用地球上有限的水资源。城市供水是城市基础设施的重要组成部分，是建设一个政治稳定、经济繁荣、科技发达、生活富裕的现代化城市的基本条件。此外，城市供水直接关系到工业生产和群众生活的需要，它与城市经济和社会发展的各要素，形成一种不可须臾分离的关系，是反映城市发展水平的重要标志。基于此，对我国各城市的供水能力分析不论是对于促进我国城市本身又好又快地发展，还是对于缓解我国水资源短缺问题、促进饮水安全和节水工作都具有重要意义。
　　二、指标说明
　　评价城市供水安全的因素应该包括该城市的供水总量、居民生活用水、工业生产用水、人均用水量和供水管道长度等重要因素，所以本文采用的数据指标包括：地区、年末供水综合生产能力、年末供水管道长度、全年供水总量、生活用水、生产用水、用水人口和人均日生活用水量，本研究采用的数据均来自于《2013年中国统计年鉴》。
　　三、实证分析
　　（一）相关分析
　　（1）全年供水总量的简单相关分析
　　对＂全年供水总量＂的两个组成部分：＂生活用水＂、＂生产用水＂进行简单相关分析；易见只有＂生活用水＂和＂生产用水＂之间具有很强的相关关系并且在0.01的显著性水平上显著。
　　（2）生活用水与生产用水的偏相关分析
　　在控制＂全年供水总量＂的前提下，对＂生活用水＂、＂生产用水＂进行偏相关分析；从分析结果可以看出，在控制＂全年供水总量＂的前提下，构成＂全年供水总量＂的2个组成部分中，＂生活用水＂和＂生产用水＂的相关关系依然显著。但相关系数却变成了负值，这是由于总供水量是一定。
　　（3）用水人口与人均日生活用水量的偏相关分析
　　在控制＂年末供水综合生产能力＂的前提下，对＂用水人口＂和＂人均日生活用水量＂进行偏相关分析；可见在控制＂年末总人口年末供水综合生产能力＂的前提下，＂人均生活用水量＂和＂用水人口＂之间的相关关系不显著。
　　（4）年末供水综合生产能力、年末供水管道长度与全年供水总量的相关分析
　　对＂年末供水综合生产能力＂、＂年末供水管道长度＂、＂全年供水总量＂这三个变量进行简单相关分析。可见，＂年末供水生产综合生产能力＂与＂年末供水管道长度＂正相关而且这种相关关系十分显著；＂年末供水生产综合生产能力＂与＂全年供水总量＂之间也存在显著的相关关系；＂年末供水管道长度＂与＂全年供水总量＂之间的相关关系不显著。
　　（二）回归分析
　　对于回归分析，以＂全年供水总量＂为被解释变量，＂年末供水综合生产能力＂、＂年末供水管道长度＂、＂生活用水＂、＂生产用水＂、＂用水人口＂、＂人均日生活用水量＂等为解释变量，进行多元线性回归，得到的结果如下：
　　全年供水总量=生活用水*1.464+生产用水*0.950
　　常量的t统计量的对应P值大于0.05，即常系数不是显著非零的，舍去，此外最终模型的拟合优度较好，修正后可决系数近乎1；模型中除了常量外，各自变量系数的显著性p值都小于0.05，回归方程的线性关系显著。
　　因此，经过以上多元线性回归分析，可以发现我国城市全年供水总量与生活用水，生产用水有显著关系，与其他变量之间的关系并不显著。
　　（三）因子分析
　　（1）KMO和Bartlett的检验，KMO的取值为0.797，表明数据适合做因子分析。Bartlett检验的Sig.值为0.000，说明数据来自正态总体，变量共同度都在90%以上，适合进一步分析。
　　（2）解释总方差，由表1可以看出，＂初始特征值＂一栏显示只有第一个特征值大于1，但是若只提取特征值大于1的，对总体解释只达到83.875%所以我们再提取一个，此时公共因子对原始数据的解释达到了96.336%，选取前两个因子已足够替代原来的变量。
　　（3）变量命名
　　第一因子上包括年末供水综合生产能力、年末供水管道长度、全年供水总量、生活用水、生产用水、用水人口，可命名为存量因子；第二因子包括人均日生活用水量，可命名为流量因子。
　　（4）成分得分系数矩阵
　　由成分得分系数矩阵，可知F1（存量因子）=0.184*年末供水综合生产能力+0.176*年末供水管道长度+0.166*全年供水总量+0.135*生活用水+0.206*生产用水+0.223*用水人口-0.216*人均日生活用水量
　　F2可以类似求出。
　　（四）后续分析
　　当我们获得了各城市在两个公因子的得分后，就可以利用因子得分进行分类和排序。我们可以利用计算变量和排序来进行各城市的供水安全得分计算和排序。
　　综合得分=0.47193*FAC1_1+0.29158*FAC2_1+0.07716*FAC3_1，其中FAC1_1、FAC2_1和FAC3_1是在做因子分析時提取的公因子保存变量，前面的系数是各个公因子的方差贡献率。根据计算的＂综合得分＂表，可以看出，广东、江苏、广西是供水安全最有保障的城市，海南、湖北、湖南、浙江的综合得分介于100～150之间，供水安全次之，而新疆，宁夏，重庆，河南，内蒙古等城市的综合得分为负值，说明这些城市的供水能力较差。
　　（五）研究结论
　　经过以上研究，我们可以对我国城市供水安全问题有一个比较全面的了解，这对于我国城市以后的发展有重要的借鉴和指导意义。比如根据回归分析部分可知，我国城市居民用水量在总用水量中占了很大的比重，这与我国众多的人口基数是分不开的，工业用水所占比重次之。
　　本文利用多种统计方法对各地区进行了统计分析，加入偏相关分析，有利于控制其他变量的影响，接着利用逐步回归对各种指标进行筛选，最后利用因子分析对经济综合指标进行了降维处理，大大降低共线性问题，并利用因子综合得分对各地区进行排序。
　　【参考文献】
　　[1]杨维忠，张甜.SPSS统计分析与行业应用案例详解（第二版）.清华大学出版社.2013.3
　　[2]谢龙汉，尚涛.SPSS统计分析与数据挖掘[M].电子工业出版社，2012.1.
　　[3]施春红，胡波.城市供水安全综合评价探讨[J]资源科学，2007.（5）