海綿城市建設(shè)水平評(píng)價(jià)與分區(qū)域控制策略

徐心一, 張 晨,2,3, 朱曉東

(1.南京大學(xué) 環(huán)境學(xué)院, 污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江蘇 南京 210023; 2.福建師范大學(xué)福建省亞熱帶資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 福建 福州 350007; 3.福建師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院, 福建 福州 350007)

城市化是全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，但城市化進(jìn)程往往伴隨著不恰當(dāng)?shù)耐恋乩梅绞?，從而加劇了自然流域地形地貌與植被覆蓋狀況的改變，阻礙了雨水的自然下滲，使得許多城市在暴雨發(fā)生時(shí)，雨水不能及時(shí)排出，引發(fā)內(nèi)城“看海”現(xiàn)象[1]。另外，人口集聚與城市擴(kuò)張帶來(lái)了水資源壓力的增大，城市缺水成為全球普遍性現(xiàn)象。為了緩解城市內(nèi)澇與城市缺水的矛盾，早在20世紀(jì)70年代，一些發(fā)達(dá)國(guó)家即開(kāi)始采用雨水資源利用與管理手段[2]，如美國(guó)的“低影響開(kāi)發(fā)”理念，提出了以提高天然滲透能力為目標(biāo)的雨水收集利用模式[3-4]；新加坡的彈性城市建設(shè)理念，強(qiáng)調(diào)通過(guò)中水回用、海水淡化和雨水管理等措施，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用[5]；澳大利亞的水敏感城市設(shè)計(jì)理念基于水循環(huán)敏感性進(jìn)行城市的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，減少對(duì)自然水循環(huán)的負(fù)面影響并修復(fù)管理水生態(tài)系統(tǒng)的健康等[6-7]。隨著這些理念的發(fā)展，城市雨水管理中的控制目標(biāo)也從最初的徑流峰值控制向多樣化演變，包括水體污染防治、水資源補(bǔ)充、再生水利用等完整的雨水控制體系[8]。

近20 a來(lái)中國(guó)經(jīng)歷了高速的城市化發(fā)展，2016年中國(guó)城鎮(zhèn)人口比重已達(dá)到57.4%，城市化的快速進(jìn)程同樣帶來(lái)了嚴(yán)峻的城市水問(wèn)題[9]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2007年以來(lái)中國(guó)超過(guò)55%的城市遭遇過(guò)內(nèi)澇災(zāi)害，60%的城市供水不足，其中嚴(yán)重缺水的城市有110個(gè)[10]。據(jù)此，習(xí)近平總書(shū)記在2013年12月的中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議上提出“建設(shè)自然積存、自然滲透和自然凈化的海綿城市”，開(kāi)辟了中國(guó)特色化的城市雨水管理途徑。同時(shí)，國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)者對(duì)海綿城市的理論內(nèi)涵、管理措施進(jìn)行了大量的研究[11-12]，如俞孔堅(jiān)等[13]結(jié)合北京市等建設(shè)案例，闡述了“海綿城市”概念的起源、內(nèi)涵及多尺度的構(gòu)建方法體系，而對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究尚處探索階段。2015年7月，住建部頒布的《海綿城市建設(shè)績(jī)效評(píng)價(jià)與考核辦法(試行)》(以下簡(jiǎn)稱《辦法》)從6個(gè)方面提出了海綿城市建設(shè)情況18項(xiàng)考核指標(biāo)及相應(yīng)要求[14]，但《辦法》僅從宏觀角度闡釋了評(píng)價(jià)體系的構(gòu)成要素，并未明確各考核指標(biāo)的定量評(píng)價(jià)分析方法[15]，且未區(qū)分不同區(qū)域特征城市的考核要求，無(wú)法直接指導(dǎo)海綿城市建設(shè)工作的進(jìn)行。隨后相關(guān)學(xué)者進(jìn)行了海綿城市建設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系完善及分析方法的研究[16-17]，如王詒建[18]對(duì)已有指標(biāo)體系進(jìn)行了細(xì)化，并提出實(shí)現(xiàn)各指標(biāo)的具體工程項(xiàng)目和措施；胡愛(ài)兵等[19]以深圳市某新區(qū)為研究區(qū)域，對(duì)年徑流總量控制率等四項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了賦值與評(píng)價(jià)，但已有研究都只針對(duì)單個(gè)研究區(qū)域的海綿城市建設(shè)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，缺乏區(qū)域之間的橫向比較，且定量方法研究?jī)H局限于個(gè)別指標(biāo)[20]。而實(shí)際上，中國(guó)各城市自然地理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況復(fù)雜多樣，缺少本地水問(wèn)題導(dǎo)向性的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)及建設(shè)措施，容易使海綿城市建設(shè)走彎路，甚至南轅北轍，而指標(biāo)的量化結(jié)果可為城市之間的比較提供必要的依據(jù)。綜上所述，對(duì)不同區(qū)域進(jìn)行海綿城市建設(shè)的差異性研究是非常必要的，同時(shí)指標(biāo)的量化分析方法仍需進(jìn)一步探究。

因此，本文擬基于海綿城市建設(shè)目標(biāo)，從水環(huán)境安全、水資源利用、水污染治理和水人居建設(shè)4個(gè)方面，構(gòu)建一套科學(xué)全面的海綿城市建設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。在此基礎(chǔ)上，考慮地形地貌、氣象氣候、發(fā)展規(guī)模的代表性和差異性，選取北京市、重慶市及鎮(zhèn)江市海綿城市試點(diǎn)作為研究區(qū)域，結(jié)合主成分分析法和灰色模糊綜合評(píng)價(jià)模型，利用SPSS和Matlab軟件技術(shù)，客觀分析在中國(guó)快速城市化背景下，研究區(qū)域海綿城市建設(shè)水平的變化及其關(guān)鍵影響因素，并通過(guò)對(duì)比各區(qū)域研究結(jié)果的差異性，進(jìn)一步制定出針對(duì)不同區(qū)域特征的海綿城市建設(shè)管控目標(biāo)及相關(guān)措施建議，以期為中國(guó)海綿城市建設(shè)的分區(qū)域管控與推進(jìn)提供科學(xué)依據(jù)與政策導(dǎo)向。

1 研究區(qū)域及方法

1.1 研究區(qū)概況

(1) 北京市概況。北京市位于華北平原北部，水資源短缺，受多種氣象災(zāi)害影響，水問(wèn)題多發(fā)，總面積為16 400 km2。該地屬半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，多年平均降雨量為540 mm，而汛期(7月下旬和8月上旬)雨量約占全年降水量的75%，極易形成洪澇災(zāi)害。北京市內(nèi)總流域面積為1 255 km2。2016年北京市實(shí)現(xiàn)GDP 2.49×1012元，年末常住人口2.17×107余人，城區(qū)人口密度高達(dá)1 323.48人/km2，交通、住房擁擠。依據(jù)《中小城市綠皮書(shū)》[21]劃分標(biāo)準(zhǔn)，北京市屬于超大型城市。

(2) 重慶市概況。重慶市位于中國(guó)西南部，水資源充沛，總面積為34 519 km2。地形由南北向長(zhǎng)江河谷傾斜，山地面積高達(dá)76%，以“山城”揚(yáng)名。該地屬季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，降雨充沛，多年平均降雨量為1 150 mm，且雨量的70%集中在5—9月。境內(nèi)中小河流稠密，河流天然落差大，易形成陡漲陡落的尖瘦型洪峰，沿江河谷地帶年年遭受洪水威脅。2016年重慶市實(shí)現(xiàn)GDP1.76×1012元，年末常住人口3.04×107余人，其中城市人口1.84×107余人，屬超大型城市。主城區(qū)建筑密度大、排水管網(wǎng)密度低。

(3) 鎮(zhèn)江市概況。鎮(zhèn)江市位于中國(guó)東部沿海，水資源豐富，是一座長(zhǎng)江大運(yùn)河交匯處的山水城市，總面積為3 840 km2，其中丘陵山地占51.1%。該地屬亞熱帶季風(fēng)氣候，多年平均降水量1 236 mm，水熱同期配置合理，4—10月份降水量占全年的80%，境內(nèi)河流總長(zhǎng)達(dá)700余km。2016年鎮(zhèn)江市實(shí)現(xiàn)GDP3.83×1011元，年末常住人口3.10×106余人，其中城市人口近1.00×106人，屬中小型城市。近幾年經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為迅速，但面臨著水資源污染嚴(yán)重、公園綠地面積不足等問(wèn)題。

1.2 指標(biāo)體系構(gòu)建

海綿城市建設(shè)立足于解決城市化發(fā)展過(guò)程中的水問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)有效緩解城市內(nèi)澇、降低水資源消耗強(qiáng)度、治理水體面源污染、建設(shè)宜居城市生態(tài)環(huán)境為目標(biāo)。根據(jù)指標(biāo)體系構(gòu)建的代表性、敏感性、生態(tài)優(yōu)先及可實(shí)施性等原則，本研究結(jié)合《辦法》所提供的指標(biāo)體系，確定了水環(huán)境安全、水資源利用、水污染治理、水人居建設(shè)4項(xiàng)子目標(biāo)層及26項(xiàng)底層指標(biāo)來(lái)表征海綿城市的建設(shè)水平，并建立了相應(yīng)的指標(biāo)體系框架(圖1)。

圖1 海綿城市建設(shè)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

4項(xiàng)子目標(biāo)層中，水環(huán)境安全子目標(biāo)層旨在評(píng)價(jià)城市洪澇安全及飲用水安全狀況，由城市地面雨水入滲、滯留、蓄積、排水能力及飲用水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率相關(guān)指標(biāo)來(lái)表征；水資源利用子目標(biāo)層旨在評(píng)價(jià)城市水資源稟賦條件及開(kāi)發(fā)利用狀況，其指標(biāo)主要描述了城市用水效率及地表、地下水總量等；水污染治理子目標(biāo)層旨在評(píng)價(jià)水環(huán)境質(zhì)量及自凈能力，主要通過(guò)污水排放與治理、地表水水質(zhì)、植被覆蓋3個(gè)方面的相關(guān)指標(biāo)予以表征；水人居建設(shè)子目標(biāo)層反映人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)對(duì)水環(huán)境系統(tǒng)產(chǎn)生的間接壓力及驅(qū)動(dòng)作用力，選取了與水資源開(kāi)發(fā)利用密切的社會(huì)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，包括人均用水量、萬(wàn)元GDP水耗、水利投資等。

1.3 評(píng)價(jià)方法

本文將主成分分析法與灰色模糊綜合評(píng)價(jià)模型相結(jié)合，采用“組合評(píng)價(jià)法”按照以下步驟對(duì)研究區(qū)域海綿城市建設(shè)水平進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)具體方法如下。

(1) 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理。采用極值標(biāo)準(zhǔn)化法，將指標(biāo)按照“正、負(fù)向”類型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除指標(biāo)間的量綱影響。

(2) 指標(biāo)體系綜合和簡(jiǎn)化。運(yùn)用主成分分析法對(duì)研究區(qū)域海綿城市建設(shè)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行共線性分析，形成一組新的互相無(wú)關(guān)的綜合指標(biāo)來(lái)代替原來(lái)的指標(biāo)，并以方差作為信息量的測(cè)度，對(duì)新指標(biāo)體系進(jìn)行降維處理，完成對(duì)海綿城市構(gòu)建子系統(tǒng)的主成分評(píng)價(jià)[22]，以消除指標(biāo)之間的信息重疊。

(3) 海綿城市建設(shè)子系統(tǒng)權(quán)重確定。利用層次分析法，根據(jù)海綿城市建設(shè)子系統(tǒng)間的相互關(guān)聯(lián)影響以及隸屬關(guān)系，確定各子系統(tǒng)相對(duì)于海綿城市建設(shè)綜合評(píng)價(jià)的相對(duì)重要性權(quán)值。

(4) 研究區(qū)域海綿城市建設(shè)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)計(jì)算。將模糊綜合評(píng)判與灰色綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行組合，以克服兩類方法的缺陷，建立灰色模糊綜合評(píng)價(jià)模型[23-24]。將海綿城市看成是由多項(xiàng)指標(biāo)組成的模糊集合，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度求解各指標(biāo)對(duì)相應(yīng)子目標(biāo)層的歸屬程度，然后根據(jù)各指標(biāo)在評(píng)價(jià)目標(biāo)中的權(quán)重分配，確定研究區(qū)域海綿城市建設(shè)的模糊評(píng)價(jià)矩陣，通過(guò)計(jì)算最終得到研究區(qū)域海綿城市建設(shè)的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)(表1)。

表1 海綿城市建設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系選取

注：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒(2006—2015年)、中國(guó)城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒(2006—2015年)、中國(guó)水利年鑒(2006—2015年)以及3個(gè)城市的統(tǒng)計(jì)年鑒(2006—2015年)、環(huán)境質(zhì)量公報(bào)(2006—2015年)、水資源公報(bào)(2006—2015年)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)(2006—2015年)等。

2 結(jié)果與分析

2.1 海綿城市建設(shè)指數(shù)測(cè)算與評(píng)價(jià)

借助SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化后的26項(xiàng)底層指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，根據(jù)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率F1+F2>85%的原則，對(duì)4項(xiàng)子目標(biāo)層進(jìn)行主成分選擇，選擇結(jié)果詳見(jiàn)表2。

用各城市的主成分代替原來(lái)的指標(biāo)變量，計(jì)算得到水環(huán)境安全、水資源利用、水污染治理和水人居建設(shè)數(shù)值。利用層次分析法和灰色模糊綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)各子系統(tǒng)根據(jù)權(quán)重系數(shù)進(jìn)行加權(quán)后綜合評(píng)判，得到研究區(qū)域海綿城市建設(shè)指數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 主成分因子的方差貢獻(xiàn)率分析

表3 研究區(qū)域海綿城市建設(shè)指數(shù)計(jì)算結(jié)果

如圖2a所示，2006—2015年期間北京市、重慶市和鎮(zhèn)江市的海綿城市建設(shè)指數(shù)均呈上升的趨勢(shì)。其中，鎮(zhèn)江市海綿城市建設(shè)指數(shù)提升較快，上升135.9%，海綿城市建設(shè)水平由相對(duì)較差變到了相對(duì)較好，表明城市規(guī)模較小，海綿城市建設(shè)收效更快；北京市及重慶市的海綿城市建設(shè)指數(shù)均有所波動(dòng)且提升幅度較小，分別為59.6%和43.6%，海綿城市建設(shè)水潛力較大。

分別對(duì)單個(gè)城市進(jìn)行各子目標(biāo)層評(píng)價(jià)結(jié)果與分析(見(jiàn)圖2b—2d)。北京市及重慶市各項(xiàng)子目標(biāo)層中，僅水資源利用指數(shù)呈下降的變化趨勢(shì)，與海綿城市建設(shè)指數(shù)整體變化趨勢(shì)相反，而水環(huán)境安全、水污染治理及水人居建設(shè)子目標(biāo)層指數(shù)均呈上升趨勢(shì)，與海綿城市建設(shè)指數(shù)整體變化趨勢(shì)一致，表明大型城市水生態(tài)環(huán)境建設(shè)與污染治理均得到有效改善，對(duì)海綿城市建設(shè)水平有一定程度的積極影響，而被大量消耗的水資源成為其海綿城市建設(shè)過(guò)程中的短板。鎮(zhèn)江市的各子目標(biāo)層指數(shù)均呈上升的變化趨勢(shì)，與海綿城市建設(shè)指數(shù)整體變化趨勢(shì)一致，其中水污染治理指數(shù)上升幅度最慢，且其水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于北京市與重慶市，表明中小型城市的水污染治理可能是其海綿城市建設(shè)過(guò)程中的短板。

圖2 研究區(qū)域海綿城市建設(shè)指數(shù)變化趨勢(shì)

2.2 水環(huán)境安全評(píng)價(jià)分析

如圖3所示，2006—2015年期間研究區(qū)域水環(huán)境安全指數(shù)均呈上升的變化趨勢(shì)，其中，鎮(zhèn)江市的水環(huán)境安全指數(shù)提升較快且水平相對(duì)較高，水環(huán)境安全建設(shè)成效較為顯著；重慶市的水環(huán)境安全指數(shù)前期處于較高水平，但上升幅度相對(duì)較小，表明重慶市的水環(huán)境安全狀況相對(duì)較好但建設(shè)力度仍有不足；北京市的水環(huán)境安全指數(shù)則相對(duì)較小，水環(huán)境安全狀況相對(duì)較差。

基于以上結(jié)果，進(jìn)一步運(yùn)用主成分分析法探究水環(huán)境安全指數(shù)的關(guān)鍵影響因素。由結(jié)果可知，北京市及重慶市水環(huán)境安全指數(shù)的第一主成分與人均管網(wǎng)基數(shù)之間存在較高的相關(guān)性(相關(guān)系數(shù)分別為+0.90和+0.96)，表明人均管網(wǎng)基數(shù)是北京市及重慶市水環(huán)境安全狀況變化的關(guān)鍵影響因素，且該基數(shù)的增大對(duì)北京市及重慶市的水環(huán)境安全建設(shè)具有較強(qiáng)推動(dòng)作用。同理，綠地率(+0.97)、入滲量(+0.95)及人均管網(wǎng)基數(shù)(+0.91)是鎮(zhèn)江市水環(huán)境安全狀況變化的關(guān)鍵影響因素且同樣起正向推動(dòng)作用。通過(guò)對(duì)研究區(qū)域的現(xiàn)狀分析，由于超大型城市人口與建筑高度集中，而排水管網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)不能滿足城市需求，北京市具有較高的排水壓力，水環(huán)境安全性能相對(duì)較差。重慶市的城市規(guī)模雖不及北京市，但其特殊的山地地形加速了雨水的徑流過(guò)程，徑流量的控制較高地依賴排水系統(tǒng)和雨水回用[17]，突發(fā)性暴雨發(fā)生時(shí)易產(chǎn)生內(nèi)澇災(zāi)害，水環(huán)境安全指數(shù)波動(dòng)較大。鎮(zhèn)江市城市規(guī)模較小且河網(wǎng)密集，降雨引發(fā)的徑流雨水能有效地被水體容納，水環(huán)境安全性能較好。

圖3 研究區(qū)域水環(huán)境安全指數(shù)變化趨勢(shì)

2.3 水資源利用評(píng)價(jià)分析

如圖4所示，2006—2015年期間研究區(qū)域的水資源利用指數(shù)變化差異較大。其中，鎮(zhèn)江市的水資源利用指數(shù)提升較快且數(shù)值相對(duì)較大，水資源利用建設(shè)成效較為顯著；北京市的水資源利用指數(shù)有明顯波動(dòng)，而重慶市的水資源利用指數(shù)則呈下降趨勢(shì)，從2013年開(kāi)始降為負(fù)值，說(shuō)明其水資源利用建設(shè)嚴(yán)重不足。

根據(jù)主成分分析結(jié)果可知，節(jié)水量(+0.94)和單位面積水庫(kù)容積(-0.92)是重慶市水資源利用狀況變化的關(guān)鍵影響因素，其中節(jié)水量的增多對(duì)重慶市水資源利用建設(shè)有較強(qiáng)阻礙作用，而單位面積水庫(kù)容積的增大則對(duì)水資源利用建設(shè)有較強(qiáng)的促進(jìn)作用。而北京市和鎮(zhèn)江市水資源利用指數(shù)的關(guān)鍵影響因素分別為單位面積水庫(kù)容積(+0.86)和再生水利用率(+0.91)，且這兩項(xiàng)指標(biāo)同樣起正向推動(dòng)作用。通過(guò)對(duì)研究區(qū)域的現(xiàn)狀分析，鎮(zhèn)江市所處的華東地區(qū)近年來(lái)逐步重視節(jié)水型社會(huì)建設(shè)，加大工農(nóng)業(yè)水循環(huán)技術(shù)改造，有效提高了城市再生水利用率，水資源利用狀態(tài)較好。北京市所處的華北地區(qū)水資源保有量少、需求大，水利設(shè)施修建空間較小，水資源利用狀況較差。重慶市所處的西南地區(qū)節(jié)水建設(shè)不足，水利設(shè)施建設(shè)與管理手段相對(duì)落后，起伏的地形加大了水資源利用難度，水資源利用狀況較差。

圖4 研究區(qū)域水資源利用指數(shù)變化趨勢(shì)

2.4 水污染治理評(píng)價(jià)分析

如圖5所示，2006—2015年期間研究區(qū)域水污染治理指數(shù)變化趨勢(shì)略有差異。其中，北京市和重慶市的水污染治理指數(shù)均呈上升的變化趨勢(shì)，表明水污染治理建設(shè)已顯成效；而鎮(zhèn)江市的水污染治理指數(shù)有所波動(dòng)，提升幅度相對(duì)較小，水污染治理建設(shè)仍有不足。

根據(jù)主成分分析結(jié)果可知，鎮(zhèn)江市水污染治理指數(shù)變化的關(guān)鍵影響因素為農(nóng)業(yè)污染負(fù)荷(-0.97)，且該數(shù)值的增大對(duì)鎮(zhèn)江市水污染治理建設(shè)起阻礙作用；森林覆蓋率(+0.97)和污水處理率(+0.96)是北京市的關(guān)鍵影響因素，這兩項(xiàng)指標(biāo)同樣對(duì)北京市的水污染治理建設(shè)有正向推動(dòng)作用；而重慶市的關(guān)鍵影響因素則為生活廢水排放量(-0.99)、森林覆蓋率(+0.98)和工業(yè)廢水排放量(+0.93)，其中生活廢水排放量的增加對(duì)重慶市水污染治理建設(shè)起阻礙作用，而森林覆蓋率和工業(yè)廢水排放量的增加則起推動(dòng)作用。通過(guò)對(duì)研究區(qū)域的現(xiàn)狀分析，城市化水平相對(duì)較低的鎮(zhèn)江市農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷相對(duì)較大，農(nóng)藥化肥等農(nóng)業(yè)面源污染物經(jīng)雨水沖刷進(jìn)入水體，水污染治理狀況較差。城市化水平相對(duì)較高的北京市和重慶市近年來(lái)大力建設(shè)污水處理廠、實(shí)施綠色城市建設(shè)工程等，有效地增強(qiáng)了城市污水處理能力，北京市及重慶市的水污染治理狀況相對(duì)較好。

圖5 研究區(qū)域水污染治理指數(shù)變化趨勢(shì)

2.5 水人居建設(shè)評(píng)價(jià)分析

如圖6所示，2006—2015年期間研究區(qū)域的水人居建設(shè)指數(shù)均呈上升的變化趨勢(shì)，表明3個(gè)城市的水人居建設(shè)均有成效。其中，北京市的水人居建設(shè)指數(shù)提升較快，而重慶市與鎮(zhèn)江市的水人居建設(shè)指數(shù)變化趨勢(shì)及水平較為接近，均低于北京。

根據(jù)主成分分析結(jié)果可知，人均GDP(+0.96)、城市土地?cái)U(kuò)張(-0.95)和人均公園綠地面積(+0.90)是鎮(zhèn)江市水人居建設(shè)狀況變化的關(guān)鍵影響因素，其中城市土地?cái)U(kuò)張對(duì)鎮(zhèn)江市水人居建設(shè)有較強(qiáng)的阻礙作用，而人均GDP及人均公園綠地面積的增大則起推動(dòng)作用。重慶市與北京市水人居建設(shè)的關(guān)鍵影響因素為萬(wàn)元GDP水耗(+0.95/+0.92)和人口城市化(-0.91/-0.90)，其中萬(wàn)元GDP水耗的增加對(duì)水人居建設(shè)有較強(qiáng)推動(dòng)作用，而人口城市化則有較強(qiáng)的抑制作用。通過(guò)對(duì)研究區(qū)域的現(xiàn)狀分析，北京市所處的華北地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，人類活動(dòng)對(duì)水環(huán)境系統(tǒng)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)效果更為顯著，水人居建設(shè)水平相對(duì)較高；而重慶市的經(jīng)濟(jì)水平雖優(yōu)于鎮(zhèn)江市，但其人口規(guī)模帶來(lái)的壓力也更大，水人居建設(shè)水平與鎮(zhèn)江市相近，均相對(duì)較差。

圖6 研究區(qū)域水人居建設(shè)指數(shù)變化趨勢(shì)

2.6 重點(diǎn)管控指標(biāo)分析

綜合海綿城市建設(shè)指數(shù)變化及其關(guān)鍵影響因素的分析結(jié)果，當(dāng)子目標(biāo)層評(píng)價(jià)結(jié)果呈上升的變化趨勢(shì)時(shí)，關(guān)鍵影響指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)為負(fù)值則表示其對(duì)海綿城市建設(shè)具有較強(qiáng)的限制作用，這類指標(biāo)對(duì)海綿城市建設(shè)有較大的不良影響，是急需解決的關(guān)鍵因素，需要嚴(yán)格把控，本文將其定義為高管控指標(biāo)；而當(dāng)系數(shù)為正值則表明其對(duì)海綿城市建設(shè)具有較強(qiáng)的推進(jìn)作用，有利于海綿城市建設(shè)狀況的改善，本文將其定義為低管控指標(biāo)，并分別提出相應(yīng)的管控措施。同理，當(dāng)子目標(biāo)層評(píng)價(jià)結(jié)果呈下降的變化趨勢(shì)時(shí)，高管控和低管控的劃分依據(jù)相反，劃分結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 不同研究區(qū)域特征及其關(guān)鍵影響指標(biāo)

注：表中數(shù)據(jù)基準(zhǔn)年均為2015年；關(guān)鍵影響指標(biāo)后數(shù)值表示該指標(biāo)與目標(biāo)層的相關(guān)系數(shù)。

本研究結(jié)果顯示不同地區(qū)海綿城市建設(shè)的高管控與低管控指標(biāo)具有較顯著的差異性。北京市的高管控指標(biāo)為人口城市化和單位面積水庫(kù)容積，表明華北地區(qū)對(duì)這兩項(xiàng)指標(biāo)的要求應(yīng)嚴(yán)于華東地區(qū)與西南地區(qū)，海綿城市建設(shè)應(yīng)注重提升水利設(shè)施調(diào)蓄雨水能力，引導(dǎo)城鎮(zhèn)人口向周邊城市轉(zhuǎn)移；重慶市的高管控指標(biāo)為人口城市化、節(jié)水量和生活廢水排放量，表明山地城市對(duì)這3項(xiàng)指標(biāo)的要求應(yīng)嚴(yán)于平原與丘陵地區(qū)，海綿城市建設(shè)需加強(qiáng)城市節(jié)水改造、提升森林撫育力度，并抬高城鎮(zhèn)落戶門(mén)檻以控制人口數(shù)量；而鎮(zhèn)江市的高管控指標(biāo)為城市土地?cái)U(kuò)張和農(nóng)業(yè)污染負(fù)荷，表明華東地區(qū)對(duì)這兩項(xiàng)指標(biāo)的要求應(yīng)嚴(yán)于華北、西南地區(qū)，海綿城市建設(shè)需加大農(nóng)藥化肥、畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖的管控力度，引導(dǎo)建設(shè)用地從新增向存量挖潛轉(zhuǎn)變，并保護(hù)水源涵養(yǎng)區(qū)面積不減少。

3 結(jié) 論

作為新型城鎮(zhèn)化建設(shè)過(guò)程中的一項(xiàng)重大舉措，海綿城市已在中國(guó)多個(gè)城市開(kāi)展了試點(diǎn)建設(shè)，如何針對(duì)城市的區(qū)域特征有效的提出相應(yīng)的管控策略是各界關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。本文從水環(huán)境安全、水資源利用、水污染治理、水人居建設(shè)4個(gè)方面構(gòu)建了一套完整的海綿城市建設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。運(yùn)用主成分分析法和灰色模糊綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)北京市、重慶市及鎮(zhèn)江市的海綿城市建設(shè)狀況做出了定量評(píng)估，結(jié)果顯示研究區(qū)域2006—2015年海綿城市建設(shè)指數(shù)均呈上升的變化趨勢(shì)，表明海綿城市建設(shè)已有成效。對(duì)比分析各子目標(biāo)層變化趨勢(shì)及關(guān)鍵影響因素的區(qū)域差異性，本研究得到以下主要研究結(jié)論并提出了不同區(qū)域海綿城市建設(shè)的相關(guān)政策建議。

(1) 水環(huán)境安全指數(shù)均有顯著提高。城市規(guī)模較小的鎮(zhèn)江市水環(huán)境安全指數(shù)相對(duì)較高，推動(dòng)其水環(huán)境安全建設(shè)的關(guān)鍵因素中，綠地率的數(shù)值相對(duì)較低，因此鎮(zhèn)江市的海綿城市建設(shè)工作需進(jìn)一步擴(kuò)大綠地面積，提高雨水的入滲能力；城市規(guī)模較大的北京市及重慶市水環(huán)境安全指數(shù)相對(duì)較低，人均管網(wǎng)基數(shù)作為推動(dòng)其水環(huán)境安全建設(shè)的關(guān)鍵因素，海綿城市建設(shè)應(yīng)注重城市管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化建設(shè)。

(2) 水資源利用指數(shù)變化差異較大。鎮(zhèn)江市的水資源利用指數(shù)大幅度上升，再生水利用率是推動(dòng)其水資源高效利用的關(guān)鍵因素，反映了華東地區(qū)的海綿城市建設(shè)應(yīng)注重水的循環(huán)利用，提高用水效率；北京市的水資源利用指數(shù)波動(dòng)較大，單位面積水庫(kù)容積是推動(dòng)其水資源高效利用的關(guān)鍵因素，反映了華北地區(qū)的海綿城市建設(shè)應(yīng)加強(qiáng)水庫(kù)等水利工程實(shí)施力度，提高水利設(shè)施蓄洪補(bǔ)枯作用；重慶市的水資源利用指數(shù)持續(xù)下降，節(jié)水量及單位面積水庫(kù)容積作為推動(dòng)其水資源高效利用的關(guān)鍵因素，反映了西南地區(qū)的海綿城市建設(shè)應(yīng)注重工農(nóng)業(yè)節(jié)水改造，同時(shí)加大水利基礎(chǔ)設(shè)施的修建。

(3) 研究區(qū)域水污染治理指數(shù)均呈上升趨勢(shì)。城市化水平較高的北京市及重慶市水污染治理指數(shù)提升較快，但廢水排放量及污水處理率仍是阻礙其水污染治理的關(guān)鍵因素，海綿城市建設(shè)需進(jìn)一步加大重點(diǎn)涉水行業(yè)的綜合整治，推進(jìn)污水處理設(shè)施的建設(shè)；城市化水平較低的鎮(zhèn)江市水污染治理指數(shù)波動(dòng)較大，農(nóng)業(yè)污染負(fù)荷是阻礙其水污染治理的關(guān)鍵因素，鎮(zhèn)江市的海綿城市建設(shè)應(yīng)加大對(duì)農(nóng)藥化肥、畜禽污染的管控力度。

(4) 研究區(qū)域水人居建設(shè)指數(shù)均有顯著提高。北京市的水人居建設(shè)指數(shù)相對(duì)較高，但人口城市化是阻礙其水人居建設(shè)的關(guān)鍵因素，應(yīng)注意華北地區(qū)的海綿城市建設(shè)中城市人口擴(kuò)張問(wèn)題。鎮(zhèn)江市及重慶市的水人居建設(shè)指數(shù)相對(duì)較低，城市土地?cái)U(kuò)張對(duì)鎮(zhèn)江市水人居建設(shè)有較強(qiáng)的阻礙作用，說(shuō)明華東地區(qū)海綿城市建設(shè)應(yīng)嚴(yán)守城市開(kāi)發(fā)邊界，保護(hù)水源涵養(yǎng)區(qū)及濕地面積不減少；而人口城市化對(duì)重慶市水人居建設(shè)有較強(qiáng)的阻礙作用，說(shuō)明西南地區(qū)的海綿城市建設(shè)應(yīng)嚴(yán)格控制其人口規(guī)模，優(yōu)化人口結(jié)構(gòu)及空間分布。

(5) 基于以上結(jié)果與分析，本研究提出了中國(guó)分區(qū)域海綿城市建設(shè)的重點(diǎn)指標(biāo)管控目標(biāo)：基于地理位置分析，華北地區(qū)的海綿城市建設(shè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)單位面積水庫(kù)容積、人口城市化的指標(biāo)管控；華東地區(qū)的海綿城市建設(shè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)污染負(fù)荷、城市土地?cái)U(kuò)張的指標(biāo)管控。基于地形地貌分析，山地地區(qū)的海綿城市建設(shè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)節(jié)水量、生活廢水排放量、人口城市化的指標(biāo)管控。

綜上所述，本研究結(jié)果對(duì)于中國(guó)分區(qū)域海綿城市建設(shè)工作的合理有序開(kāi)展具有一定的實(shí)用價(jià)值，同時(shí)可為完善與細(xì)化海綿城市分區(qū)域管控目標(biāo)提供一定的科學(xué)依據(jù)。但限于數(shù)據(jù)的可獲得性，本文未將海綿城市制度建設(shè)納入評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究。因此，未來(lái)的研究將進(jìn)一步考慮海綿城市制度建設(shè)水平，并納入更多類型的區(qū)域進(jìn)行對(duì)比分析，從而完善相應(yīng)的指標(biāo)體系。