1、京津冀城镇化与水资源系统的发展与协调性研究 摘 要京津冀城镇化进程在促进城乡公共资源均衡配置的同时，给区域的水资源系统带来严重的 ?迫效应，与此同时，水资源总量和水环境的承载力也给城镇化的速度和规模带来显著的约束效应。通过构建城镇化与水资源系统的评价指标体系，利用协调发展度模型，对比分析京津冀 “ 十一五 ” 与 “ 十二五 ” 期间城镇化与水资源系统的发展水平和协调程度，研究发现：京津冀三地城镇化快速发展的动因具有地区差异性，北京市和天津市城镇化发展主要得益于空间子系统的发展，而河北省城镇化水平的提升则依赖于人口与经济子系统的发展；京津冀三地水资源系统除水资 源利用能力子系统持续上升外，其余
2、子系统均存在波动；京津冀三地虽然城镇化与水资源系统耦合协调度起点不一，但经过多年发展最终都处于高度协调水平。据此，提出加大京津冀经济、社会、生态领域的合作，实现京津冀城镇化与水资源协调发展等政策建议。 下载 关键词京津冀；城镇化系统；水资源系统；协调度 中图分类号 F127； TV213 文献标识码 A 文章编号 1673-0461（ 2017）09-0061-07 京津冀地区是我国重要的政治文化中心，同时也是东北地区与中原地区进行经济来往的必经之 地，具有十分重要的战略地位。 2015 年京津冀协同发展规划纲要正式颁布实施，并确定了 “ 优化首都核心功能，强化京津双城联动，通过提升打造区域性
3、中心城市、重要节点城市，打造现代化新型首都圈 ” 战略目标，由此京津冀地区迎来了一体化协同发展的重要机遇期，为实现该宏伟蓝图，京津冀地区必须借助协同发展大势，全面加快新型城镇化进程，精心谋划、精准发力，建设成集约、智能、绿色的新型都市群。但城镇化进程在促进城乡公共资源均衡配置的同时，给区域的水资源系统带来严重的胁迫效应，与此同时，水资源总量和水环境的承载力也给城镇化的速度 和规模带来刚性的约束效应。因此，在城镇化推进的过程中，如何建立与水资源系统健康良性的互动体系是京津冀地区协同可持续发展的关键问题。 一、引 言 京津冀发展报告（ 2016）中明确指出水资源承载力已成为制约京津冀地区发展的最大
4、短板。京津冀地区属于 “ 资源型 ” 缺水地区，以不足全国 1%的水资源承载了 2.3%的土地、 8%的人口和 11%的经济总量，水资源极度匮乏。 2015 年末北京、天津与河北的人均水资源量分别为 124 立方米 /人、84 立方米 /人和 182 立方米 /人，远远低于国际公认的 1 000 立方米 /人的严重缺水标准。除水资源紧缺外，京津冀地区的水生态环境也不容乐观。随着城镇化的推进，水生态污染治理、水资源保护、水资源利用方面的问题也愈发严峻。各经济主体为了片面追求 GDP增长，采取过分开采地下水、截蓄地表水以及污染物随便排放等行为，导致京津冀地区地下水位下降、河流干涸、湖泊萎缩、水体质
5、量不断下降。如华北平原最大的淡水湖泊白洋淀上游补给河道多年断水，入淀水量急剧减少，已经显现出退化趋势和干淀危机， 2015 年的水质监测结果显示白洋淀水生动物数量明显减少，整体水质为劣 类，是水质级别最差的一级。区域性缺水和水 生态环境恶化对京津冀地区的城镇化和一体化建设造成了极大的困扰。 针对上述京津冀地区城镇化进程中的协同发展和资源环境问题，近年来学者们展开了丰富的研究。研究成果主要集中在两个方面：第一个方面是京津冀地区的城镇化水平测度和系统发展路径研究，如贾琦、运迎霞认为从 2000年以来京津冀都市圈 10个城市城镇化质量总体呈不断上升的趋势，其中京津及唐山、石家庄和秦皇岛城镇化质量较高
6、且相对稳定；陈甬军、张廷海强调城市群是京津冀协同发展的空间载体，应该从基础设施、产业体系跨区协调、公共服务和生态城市建设等方面提出相应 的协同策略。第二个方面是对京津冀地区城镇化进程中的资源约束问题进行研究，如封志明、刘登伟对京津冀地区的水资源供需平衡及其水资源承载力进行分析，发现京津冀地区存在着严重的水资源短缺；鲍超、贺东梅对京津冀地区发展过程中水资源开发利用变化的时空特征进行研究，发现各地水资源利用效率存在空间差异，且产业结构等经济因素强化了各地水资源利用的能力。事实上，城镇化发展与水资源系统存在着相互影响、相互制约的关系，应该以系统耦合的视角进行科学分析 8-9，这样才能保证城镇化进程与
7、水生态文明建设的协同。因此，本文首先对京津冀地 区城镇化与水资源系统的发展态势进行分析，并以此为基础，建立协调度模型对两者协同发展的状况进行评价，这将对京津冀地区的 “ 产城融合 ”“ 人水和谐 ” 具有重要的指导意义，从而促进京津冀地区城镇化建设中的可持续发展。 二、评价指标体系与模型构建 （一）评价指标体系的构建 城镇化系统与水资源系统具有多个层次和方面，因此在构建评价指标体系时不能只关注某一角度，而应该在遵循科学性和系统性原则的基础上，涵盖到城镇化与水资源系统的各个方面。本研究借鉴张胜武、夏富强等学者的研究成果，城镇化系统从人口城 镇化、经济城镇化、社会城镇化、空间城镇化等方面构建指标体
8、系；水资源系统从水资源本底条件、水资源利用能力、水资源管理水平、水资源污染治理等方面选择指标进行评价分析，具体的指标体系如表 1所示。 （二）数据处理及权重分配 城镇化和水资源系统的评价指标涉及量级和量纲差异，且不同指标正负取向不同，因此为了消除上述影响，采用极差标准化方法对原始数据进行处理。 Mij= （正向指标） （逆向指标）（ 1） 公式（ 1）中： i代表年份， j 为第 j 个指标。 xij 是第 i 年第 j 个指标的初始观测值 ， Mij 为标准化后的指标数据。由公式（ 1）可知标准化处理后的指标数据值分布在 0 1区间内。需说明的是，所有用来表征城镇化系统和水资源系统的指标数据
9、，均来源于历年中国统计年鉴，全国水资源公报和国家统计局官网数据。 另外由于各评价指标对系统发展的影响程度不同，因此权重的分配尤为关键。 T. L. Saaty 教授提出的层次分析法（ AHP）作为一种定性与定量相结合的方法，能够将复杂的决策系统层次化，逐层比较各关联因素的重要性，最终以量化形式确定各指标权重。在定量信息较少的复杂决策问题中具有良好 的适用性，因此选用该方法来对复杂的城镇化与水资源系统指标进行赋权，所得权重如表 1 所示。 （三） 协调度模型构建 水资源是城镇化建设中重要的战略性自然资源，限制着城镇化 ?l展的速度和方向，同时城镇化推进也会对水资源产生多方面的胁迫作用，直接影响水
10、资源消耗总量和水资源利用效率，因此我们可以借用物理学中的耦合协调理论来解释城镇化与水资源系统之间的相互动态关系。根据夏富强，王新敏等学者的研究，我们首先要需要得出城镇化与水资源系统的耦合度和综合调和指数，具体见公式（ 2）和公式（ 3），并以此为基础构建城 镇化与水资源系统协调度模型，见公式（ 4）： 耦合度函数： C= （ 2） 综合调和指数： T=af（ U） +bf（ W） （ 3） 协调度： D= （ 4） 公式（ 2）中， C代表城镇化与水资源系统的耦合度， f（ U）与 f（ W）分别代表由线性加权法得出的城镇化与水资源系统综合评价指数， K 为调节系数，一般来说 K2 ；公式（
11、3）中 T 为城镇化与水资源系统的调和指数，反映城镇化与水资源系统的的整体协同效应， a， b为待定系数，且 a+b=1。考虑到耦合复杂系统中城镇化和水资源系统处于同等重要地位 ，因此设定a=b=0.5。公式（ 4）中 D为协调度，且取值范围为 0 到 1 之间， D的值越大，代表两系统协调发展程度越高。 三、京津冀地区实证分析 （一） 京津冀地区城镇化发展水平分析 根据表 1 中京津冀三地城镇化系统中的指标体系和权重，我们对比分析“ 十一五 ” 与 “ 十二五 ” 期间京津冀三地城镇化系统综合发展情况，以及各子系统评价值的增长变化情况，具体如表 2所示。 根据表 2，我们可以分析出 “ 十一
12、五 ” 与 “ 十二五 ” 期间推动京津冀三地城镇发展的不同因素。 “ 十一五 ” 期间，京津冀三 地城镇化水平都得到了不同程度的发展，其中河北省城镇化系统发展最快，北京市发展最慢。可以看出，京津冀三地城镇化水平的提升都主要得益于城镇人口子系统的发展。河北省是人口大省， “ 十一五 ” 期间河北省城镇人口年均增长率为 4.39%， 2010年末城镇人口占总人口比重较 2006 年末增长了 14.7%。但由于省内产业结构落后，科学技术水平较低，河北省经济发展并不理想， “ 十一五 ” 期间省内年均 GDP为 22 558 元 /人，不足北京市的 8/25，接近于天津市的 2/5，导致城镇经济子系
13、统发展缓慢。天津市除城镇社会子系统评分有所降低外， 城镇人口、城镇经济与城镇空间子系统发展都相对较快。天津市城镇社会子系统评分值降低主要是受到医疗水平和教育水平的影响。由于外来人口增多，人口基数迅速扩张，天津市的人均医疗设施与教育资源无法跟上城镇化步伐，城镇社会子系统评分值下降。北京市 “ 十一五 ” 期间的城镇化发展速度较慢，这主要是因为随着城镇人口数量增加和城镇人口比例的提高，北京市人均拥有的公共设施水平下降，北京市资源短缺和空间有限性问题显现出来，城镇社会与空间子系统发展受到阻碍。 “ 十二五 ” 期间，北京市与河北省城镇化发展速度较快，而天津市城镇化发展 水平偏低。北京市城镇化发展速度
14、较快主要得益于城镇空间子系统的发展，而河北省城镇化进步依旧依赖于城镇人口子系统的提升。北京市为了缓解非首都功能，把较大精力和资源投入到通州建设，通过城镇空间水平的建设使得城镇空间子系统得到显著提高。需要注意的是， “ 十二五 ”期间北京市城镇人口子系统发展水平降低，这主要是由于 “ 十二五 ” 期间北京市严控人口规模，常住人口的增速、增量实现双下降，常住外来人口快速增长的势头得到有效抑制。如 2015 年末北京市城镇人口数为 1 877 万人，仅比 2011 年末增长 7%，增量比 “ 十一五 ” 期间减少 199 万人，增速比“ 十一五 ” 期间回落 21 个百分点，城镇人口密集问题得到一定
15、程度的缓解。河北作为城镇化程度最低的区域，通过人口子系统、经济子系统、社会子系统和空间子系统的合力发展，继续保持较快的综合增长率。另外，天津市城镇发展速度趋向减缓，主要原因是城镇人口子系统受到人口增长率的降低而发生退化，但天津在 “ 十二五 ” 期间通过大力建设滨海新区保持了较高的城镇空间水平发展，如 2015年底天津市建成区面积比 2011年末增加了 174 平方公里，约上升了 25%。 （二）京津冀水资源系统发展水平分析 根据表 1 中京 津冀三地水资源系统中的指标体系和权重，我们对比分析“ 十一五 ” 与 “ 十二五 ” 期间京津冀三地水资源系统综合发展情况，具体如表 3所示。 可以看出
16、， “ 十一五 ” 期间，天津市和河北省水资源系统都得到发展，而北京市水资源系统发生退化。北京市水资源系统评分值下降主要是水资源管理水平及水资源污染治理子系统评分值下降导致的。虽然北京市 “ 十一五 ” 期间的水资源利用能力有较大水平的提升，但对水资源的管理及污染治理未能跟上社会经济发展的步伐。如 2010 年末北京市供水综合生产能力较 2006 年下降了 39%，城市污水日处理能力下降了 2%，而废水排放总量却由 104 922 万吨上升到 136 415 万吨，增长了将近 30%。天津市水资源利用能力、管理水平、污染治理子系统都有所发展，但水资源本底条件发生严重退化。 2010 年天津市降
17、水量较常年均值偏低，地表水资源减少，水资源总量仅为 9.2 亿立方米，相比于 2006 年降低了 9%，为 2006 2015 年这10 年间水资源总量最低的一年。同时由于 “ 十一五 ” 期间人口规模的急剧扩张， 2010 年天津市的人均水资源量仅为 72.8 立方米 /人，相比于 2006 年下降了 24%。河北省水资源系统进步最大，水资源系统综合评分值 由 2006年的 0.143上升为 2010年的 0.517，增长了 2.6倍。这主要得益于河北省水资源利用能力和管理水平子系统的迅速提高。由于人口众多，省内人均水资源相对较少，因此对水资源的利用及管理颇为重要。经过 “ 十一五 ” 时期
18、省内的发展建设， 2010年末河北省万元 GDP耗水量降低了 46.6%，城镇供水综合生产能力上升了 9%，城镇供水与排水管道等相关设施也得到完善。 “ 十二五 ” 期间，北京市水资源系统取得较好进展，天津市水资源系统发展缓慢，河北省水资源系统发生较小幅度退化。 “ 十二五 ” 期间北京市水资源管理水平 与污染治理子系统得到较大水平发展。在水资源污染处理方面， 2015年末北京市废水排放总量较 2011年底增加了 4%，相比于 “ 十一五 ” 期间废水排放增加 30%来说，废水排放量已得到有效遏制。且 “ 十二五 ”期间北京市污水处理能力有所提升，城市污水日处理能力增加了 21%，水资源污染程
19、度下降。天津市水资源本底条件再次降低，人均水资源量由 2011年的 115.96立方米 /人下降为 83.56立方米 /人，降低了 28%。水资源本底条件的不足迫使天津市加强对水资源的管理，积极实行 “ 节流 ” 政策并寻找“ 开源 ” 途径。 2015年末天津市万元 GDP耗水量下降 24%，单位工业增加值用水量降低 3%，供水综合生产能力上升 6.3%，水资源利用能力和管理水平的进步使天津市水资源系统得到提升。河北省除水资源利用子系统有所提升外，其余子系统均有不同程度的降低。 （三）京津冀地区城镇化与水资源系统协调度评价 城镇化与水资源系统的协调度可以分为以下 5个等 ?8-9：低级协调度
20、（ 0， 0.2、较低协调度（ 0.2， 0.4、中协调度（ 0.4， 0.6、较高协调度（ 0.6， 0.8、高级协调度（ 0.8， 1，利用上文给出的协调度模型和相关数据，对 “ 十一 五 ” 与 “ 十二五 ” 期间京津冀三地城镇化系统与水资源系统的协调度进行计算，所得结果列入表 4。为了能够更直观的看出三地区协调度的变化态势，做出相关折线图，如图 1所示。 由图 1 可以看出，虽然京津冀三地城镇化与水资源系统协调度起点不一，但经过 “ 十一五 ” 与 “ 十二五 ” 期间的发展，两个系统的耦合协调度都在不断上升，最终都处于高度协调水平。具体分析， “ 十一五 ” 期间，受水资源系统变化
21、影响，北京市两系统协调度在中等协调水平与较高协调水平之间上下波动；而 “ 十二五 ” 期间则表现为协调度逐步上升趋势， 2015 年协调度达到最高水 平，为 0.839。天津市 “ 十一五 ” 时期，城镇化与水资源系统综合评分不断提高且增长速度相近，所以二者的协调水平上升明显，很快由中等协调水平上升为为较高协调水平； “ 十二五 ” 时期由于滨海新区的快速发展，导致城镇化速度大于水资源系统发展速度，因此 2013 年和2014 年协调度出现了回调的现象。对于河北省， “ 十一五 ” 与 “ 十二五 ”期间城镇化与水资源系统协调度取得了快速的发展，由较低协调水平发展为高等协调水平。尤其在 “ 十
22、一五 ” 期间，系统的协调度从 0.396 上升到0.724，增幅几乎接近 1 倍，表明这时期河北省城镇化的发展与水 资源系统能够相互适应，两者协同发展态势明显。而 “ 十二五 ” 期间系统协调度曲折递增，且在 2014年产生明显降低的状况，这主要是由于 2014年河北省平均降水量较常年偏少 22%，降水不足导致省内水资源总量下降，水资源本底条件得分较 2013 年减少 32%，水资源系统发生明显退化。 四、结论与建议 （一）研究结论 基于 “ 十一五 ” 与 “ 十二五 ” 期间的相关数据，合理构建城镇化与水资源系统指标评价体系，利用层次分析法赋权并借助协调度模型，对京津冀地区城镇化与水资源
23、系统的发展和两系统的协调水平进行研究 ，结论如下： 第一，京津冀三地城镇化快速发展动因具有较大的地区差异性。 “ 十一五 ” 期间，河北省城镇化系统发展最快，北京市发展最慢，京津冀三地城镇化水平的提升都主要得益于城镇人口子系统的发展。 “ 十二五 ” 期间，北京市与河北省城镇化发展较快，天津市城镇化发展水平偏低，北京市和天津市城镇化进步主要得益于城镇空间子系统的发展，而河北省的城镇化提升仍然依赖于城镇人口子系统的发展。 第二，京津冀三地水资源系统除利用能力子系统持续上升外，其余子系统均存在波动。 “ 十一五 ” 时期，河北省水资源系统发展最快，各子 系统都有所提升，天津市水资源系统的进步主要得
24、益于水资源利用能力与管理水平子系统的发展，北京市水资源系统发生退化。 “ 十二五 ” 期间，北京市水资源系统进步较大，天津市水资源系统缓慢发展，河北省水资源系统发生较小幅度退化。 第三， “ 十一五 ” 与 “ 十二五 ” 期间，河北省和天津市城镇化与水资源系统协调度总体上不断提高，北京市城镇化与水资源系统协调度发展存在波动。 “ 十一五 ” 时期北京市城镇化与水资源系统在中等协调水平和较高协调水平之间波动；天津市由中等协调水平发展为较高协调水平；河北省起点最低，由较低协调水平发展为较 高协调水平。 “ 十二五 ” 期间京津冀三地城镇化与水资源系统协调度都由较高协调水平发展为高等协调水平，城镇
25、化与水资源系统发展越来越协调。 （二）政策建议 在京津冀一体化进程日益加快的背景下，保障水资源供给、推进城镇化建设是京津冀地区全面协调可持续发展的必由之路。依据研究结论，针对京津冀地区城镇化与水资源协调发展提出以下建议： 第一，推进京津冀地区新型城镇化建设，三地应针对各自短板努力提升，实现经济、人口、社会、空间全面发展。目前而言，北京市和天津市的城镇化发展应当通过调整产业结构、提 升教育、医疗、生态水平等手段来提升城镇化质量。要严格限制空间、人口的过度扩张，通过完善城市基础设施、提升人口素质的途径实现空间系统和人口系统的发展。河北省作为相对落后地区，应当在保证质量的前提下优先考虑城镇化的数量和
26、规模，积极承接京津地区产业和人口的转移，抓住城镇发展机遇，提升城镇化总体水平。 第二，加强京津冀水生态合作，提升水资源利用、管理水平，完善区域污水处理体系。京津冀区域水环境作为一个整体，不同地区之间必然相互影响。面对水资源短缺、水环境污染等问题，京津冀三地都应当有责任、有担当，积极推动 区域水环境整体的提升和改善；在水资源管理利用以及水环境保护的过程中树立整体意识，做到北京、天津、河北一把抓，水资源利用、水资源管理、水环境保护一把抓；通过提高企业效率、完善政府管理系统、增强居民节水爱水意识以及合理的跨流域调水等举措，逐步填补区域水资源本底条件的不足，为京津冀新型城镇化建设提供生态保障。 第三，
27、加大京津冀经济、社会、生态领域的合作，实现京津冀城镇化与水资源协调发展。一方面，京津冀地区可以参考国外 “ 碳交易 ” 体制，进一步完善区域 “ 水权 ” 体系的构建，使水生态文明建设通过 “ 水权交易市场 ” 向 工业消耗和城市扩张索取资金；同时使落后地区得到 “ 生态补偿 ” ，走出产业落后 污染加剧 生态恶化的恶性循环。另一方面，京津冀应考虑推广 “ 海绵城市 ” 理念，将具有弹性功能和自净功能的 “ 海绵体 ” 建设融入城市的改造和扩张中去，实现城市系统和水系统达到自然耦合的状态，努力打造 “ 环境友好型 ”“ 资源集约型 ” 社会，实现京津冀区域协调可持续发展。 参考文献 张达，何春
28、阳，邬建国，黄庆旭 . 京津冀地区可持续发展的主要资源和环境限制性要素评价 基于景观可持续科学概念框架 J. 地球科学进展，2015（ 10）： 1151-1161. 吴健，昌敦虎，孙嘉轩 . 京津冀一体化进程中的水环境保护策略 J. 环境保护， 2014（ 17）： 34-37. 邹秀萍，陈劭锋，苏利阳，刘扬 . 京津冀经济增长与水环境污染的实证分析 J. 生态经济， 2009（ 8）： 40-42. 贾琦，运迎霞 .京津冀都市圈城镇化质量测度及区域差异分析 J. 干旱区资源与环境， 2015（ 3）： 8-12. 陈甬军，张廷海 .京津冀城市群 “ 产城融合 ” 及其协同策略评价 J.河北
29、学刊， 2016（ 5）： 136-140. 封志明，刘登伟 .京津冀地区水资源供需平衡及其水资源承载力 J. 自然资源学报， 2006（ 5）： 689-699. 鲍超，贺东梅 . 京津冀城市群水资源开发利用的时空特征与政策启示J. 地理科学进展， 2017（ 1）： 58-67. 樊鹏飞，梁流涛，李炎埔，段琳琼，王楠楠，陈常优 . 基于系统耦合视角的京津冀城镇化协调发展评价 J. 资源科学， 2016（ 12）： 2361-2374. 马海良，徐佳，王普查 . 中国城镇化进程中的水资源利用研究 J. 资源科学， 2014， 36（ 2）： 334-341. 张胜武，石培基，王祖静 .干旱区内陆河流域城镇化与水资源环境系统耦合分析 以石羊河流域为例 J.经济地理， 2012， 32（ 8）： 142-148. 夏富强，唐宏，杨德刚，武广洋 . 干旱区典型绿洲城市发展与水资源潜力协调度分析 J. 生态学报， 2013（ 18）： 5883-5892. 王新敏，石培基，焦贝贝，聂晓英，刘海龙 . 敦煌城市发展与水资源利用潜力协调度评价 J. 水土保持研究， 2015（ 3）： 203-209.
