我国主要城市废水排放情况聚类判别分析

我国主要城市废水排放情况 聚类判别分析 一、 研究背景 全球范围可以利用的新鲜水越来越少。据统计全球陆地降雨量约100000 m ／d，其中人类可以利用的水约为 25％，而这部分有 50％～60％已用于农业灌溉。水已成为全人类高度关注的资源。节约用水不但有重要的社会意义，而且也有明显的经济效益。据报道，20世纪90年代新鲜水供应费用为30～90美元／1000m。我国是一个水资源贫乏的国家，人均水资源不足2200m，仅为世界人均水平的28％，节水工作尤为重要。 工业废水与生活污水是我国水环境污染的两大污染源，工业废水和生活污水的最大区别就在于工业废水的成分非常复杂，而且性质也千差万别。工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液,其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。随着工业的迅速发展,废水的种类和数量迅猛增加,对水体的污染也日趋广泛和严重,威胁人类的健康和安全。 二、 指标选取 为了更深入地了解我国主要城市废水排放情况，现利用2010年我国主要城市废水排放情况数据进行聚类分析。 分析选用了2个指标：（1） 工业废水排放总量(万吨)； （2） 生活污水排放量 (万吨)。 其数据资料见表1所示。 三、 实证分析 表1 我国主要城市废水排放情况（万吨） 地 区 工业废水排放总量 生活污水排放量 北 京 8198 128217 天 津 19680 48516 河 北 114232 148311 山 西 49881 68418 内蒙古 39536 53012 辽 宁 71521 146668 吉 林 38656 75775 黑龙江 38921 79654 上 海 36696 211554 江 苏 263760 291740 浙 江 217426 177402 安 徽 70971 113729 福 建 124168 114334 江 西 72526 88135 山 东 208257 228115 河 南 150406 208273 湖 北 94593 176162 湖 南 95605 172505 广 东 187031 535947 广 西 165211 147419 海 南 5782 30907 重 庆 45180 82933 四 川 93444 162651 贵 州 14130 46693 云 南 30926 61066 西 藏 736 3089 陕 西 45487 70186 甘 肃 15352 35889 青 海 9031 13578 宁 夏 21977 18676 新 疆 25413 58277 四、 聚类分析 我们用SPSS软件对表1的31个数据进行分类。

图1 聚类凝聚过程图 表2 Cluster Membership

图1是聚类的凝聚过程图，表中各项的意义如下： （1） Stage：聚类步骤号。 （2） （Cluster Combined）：Cluster1， Cluster2是该步被合并的两类中的观测样品号。如第一步中第7号样品与第8号样品合并。 （3） Coefficients：距离测度值。距离最小的先合并。 （4） Stage Cluster First Appears：合并的两项第一次出现的聚类部序号。Cluster1和 Cluster2的值均为0的是两个样品合并，其中有一个为0的是样品与类合并；两个均为非0值的是两类合并。 （5） Next Stage：表示对应步骤生成的新类将在第几步与其他样品或新类合并如第一行的值6表示第1步聚类生成的新类将在第6步与其他样品或新类合并。 表2我们选出了样品聚为3类时的样品归类情况： 第一类：北京、天津、河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、上海、浙江、安徽、福建、江西、山东、河南、湖北、湖南、广西、海南、重庆、四川、贵州、云南、西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆。 第二类：江苏。 第三类：广东。

五、 判别分析

得到聚类之后新的表格，如表3所示。 表 3 类别 编号 地区 工业废水排放总量（万吨） 生活污水排放量(万吨)

第一类 1 北 京 8198 128217 2 天 津 19680 48516 3 河 北 114232 148311 4 山 西 49881 68418 5 内蒙古 39536 53012 6 辽 宁 71521 146668 7 吉 林 38656 75775 8 黑龙江 38921 79654 9 上 海 36696 211554 10 浙 江 217426 177402 11 安 徽 70971 113729 12 福 建 124168 114334 13 江 西 72526 88135 14 山 东 208257 228115 15 河 南 150406 208273 16 湖 北 94593 176162 17 湖 南 95605 172505 18 广 西 187031 535947 19 海 南 165211 147419 20 重 庆 5782 30907 21 四 川 45180 82933 22 贵 州 93444 162651 23 云 南 14130 46693 24 西 藏 30926 61066 第二类 25 江 苏 736 3089 第三类 26 广 东 263760 291740

待判 27 陕 西 45487 70186 28 甘 肃 15352 35889 29 青 海 9031 13578 30 宁 夏 21977 18676 31 新 疆 25413 58277 由上述的聚类分析判断运用SPSS根据判别分析分析待判的5个数据的类型 表4 参与分析的样品处理综述表 Analysis Case Processing Summary Unweighted Cases N Percent Valid 26 83.9 Excluded Missing or out-of-range group codes 5 16.1

At least one missing discriminating variable 0 .0

Both missing or out-of-range group codes and at least one missing discriminating variable

0 .0

Total 5 16.1 Total 31 100.0 总体摘要说明有效数值31个，缺失5个待定量需要进行判断 表5 分类统计表 表6 分类结果表汇总 地方 工业废水排放总量（万吨） 生活污水排放量(万吨) 类别 预测数值 类别/预测数值

北 京 8198 128217 1 1 1 天 津 19680 48516 1 2 0.5 河 北 114232 148311 1 1 1 山 西 49881 68418 1 1 1 内蒙古 39536 53012 1 2 0.5 辽 宁 71521 146668 1 1 1 吉 林 38656 75775 1 1 1 黑龙江 38921 79654 1 1 1 上 海 36696 211554 3 3 1 浙 江 217426 177402 1 3 0.33 安 徽 70971 113729 1 1 1 福 建 124168 114334 1 1 1 江 西 72526 88135 1 1 1 山 东 208257 228115 1 3 0.33 河 南 150406 208273 1 1 1 湖 北 94593 176162 1 1 1 湖 南 95605 172505 1 1 1 广 西 187031 535947 1 1 1 海 南 165211 147419 1 3 0.33 重 庆 5782 30907 1 2 0.5 四 川 45180 82933 1 1 1 贵 州 93444 162651 1 1 1 云 南 14130 46693 1 2 0.5 西 藏 30926 61066 1 2 0.5 江 苏 736 3089 2 2 1 广 东 263760 291740 3 3 1 陕 西 45487 70186 . 1 甘 肃 15352 35889 . 2 青 海 9031 13578 . 2 宁 夏 21977 18676 . 2 新 疆 25413 58277 . 2

六、 原因 由SPSS软件得出，待定的五个城市：陕西属于第一类，甘肃、青海、宁夏、新疆属于第二类。 通过判别分析，得到分为三类当中的错误率为31%，由上表可以看出： （一）第一类：北京、河北、山西、辽宁、吉林、黑龙江、安徽、福建、江西、河南、湖北、湖南、广西、四川、贵州、陕西。 其原因是像吉林这个城市处于经济发展较慢的东北地区，主要以第一产业为主，第二三产业发展较为缓慢。四川、贵州、陕西等这些城市处于我国的中西部地区，经济发展相对落后，东西发展不平衡，工业相对不是很发达，生态环境较好，对外所排放的污水都相对较少，而北京是文化中心，我们的首都，以环境为主，污染就不存在了。 （二）第二类：江苏、天津、内蒙古、重庆、云南、西藏、甘肃、青海、宁夏、新疆。 华中地区，和西南地区，经过十二五规划，国家的政策改革，经济发展起来了，工业也想多多些污水排放量就大了些。 （三）第三类：广东、浙江、山东、上海、海南。 这类地区是我国的沿海城市，经济发展迅速，第二三产业集中地，现代化工业城市的集中地，所以环境污染严重，水污染也严重，污水排放量最多地区。

七、 总结 通过对我国主要城市废水排放情况聚类判别分析，环境问题是由于人类不合理地开发和利用自然源所造成的。触目惊心水质污染、恶魔般无情地吞噬着人类的生命。它威胁着生态平衡，危害着人体健康，制约着经济和社会的可持续发展，它让人类陷入了困境。我们的企业在提高生产效益的同时，也应该注重加强环境的保护，处理好排放的污水，避免环境污染。使经济发展的同时和自然环境走可持续发展道途，不能图一时的利益，而破坏了水资源。