長三角城市群水生態(tài)文明建設(shè)水平及其時空分異*

李麗麗 陳雯雯 李東風(fēng)

(1.浙江水利水電學(xué)院建筑工程學(xué)院，浙江 杭州 310018；2.河海大學(xué)商學(xué)院，江蘇 南京 211100；3.浙江水利水電學(xué)院水利工程學(xué)院，浙江 杭州 310018)

黨的十九屆五中全會明確指出要堅持完善生態(tài)文明制度體系，提升生態(tài)環(huán)境治理效能，并明確了水生態(tài)文明建設(shè)方向，要求加快形成水生態(tài)文明建設(shè)新格局。

長三角城市群是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展最活躍、開放程度最高的區(qū)域之一。但伴隨著經(jīng)濟(jì)體量的擴張，水環(huán)境惡化與水資源緊張已成為限制長三角城市群經(jīng)濟(jì)社會進(jìn)一步發(fā)展的重要瓶頸。國家發(fā)展和改革委員會在2019年發(fā)布了《長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)總體方案》，明確指出長三角城市群要落實最嚴(yán)格水資源管理制度，促進(jìn)節(jié)水、減排、治污，提升水環(huán)境質(zhì)量。為此，國家層面對長三角城市群實施了水生態(tài)保護(hù)、水環(huán)境保護(hù)等生態(tài)環(huán)境保護(hù)專項行動[1]，地方層面落實水生態(tài)環(huán)境協(xié)同治理，以推動長三角城市群水生態(tài)文明建設(shè)。

水生態(tài)文明需要綜合考慮水生態(tài)環(huán)境和人類活動，其核心思想是人水和諧，也就是要在保護(hù)優(yōu)先、順應(yīng)自然的原則基礎(chǔ)上，推動水生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)活動的協(xié)調(diào)發(fā)展[2-4]。前期，較多學(xué)者對水生態(tài)文明建設(shè)水平的評價指標(biāo)體系構(gòu)建開展了討論[5-8]。在構(gòu)建評價指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，鄧宗兵等[9]采用熵值法構(gòu)建了水生態(tài)文明綜合評價模型，并指出了我國水生態(tài)文明建設(shè)存在高水平不均衡與低水平均衡的突出問題；張雯婕等[10]和任俊霖等[11]已對長江經(jīng)濟(jì)帶城市群的水生態(tài)文明建設(shè)水平進(jìn)行了初步評價；TIAN等[12]和劉孝富等[13]則對影響水生態(tài)文明建設(shè)水平的因素展開了分析。

然而，已有研究構(gòu)建的水生態(tài)文明建設(shè)水平評價指標(biāo)體系仍不全面；長三角城市群的水生態(tài)文明建設(shè)水平評價仍不深入。因此，本研究綜合考慮長三角城市群的經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)等因素，基于驅(qū)動力—壓力—狀態(tài)—影響—響應(yīng)(DPSIR)模型構(gòu)建水生態(tài)文明建設(shè)水平評價指標(biāo)體系與評價方法，對長三角城市群的水生態(tài)文明建設(shè)水平開展評價并分析其時空分異特征，旨在探索提高水生態(tài)文明建設(shè)水平的有效途徑，為長三角經(jīng)濟(jì)社會與生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展提供決策依據(jù)。

1 水生態(tài)文明建設(shè)水平的評價指標(biāo)體系與評價方法

1.1 評價指標(biāo)體系

在水生態(tài)文明建設(shè)水平評價的DPSIR模型中，驅(qū)動力是指影響水生態(tài)文明建設(shè)水平的直接原因。經(jīng)濟(jì)增長是水生態(tài)環(huán)境治理的重要支撐，對水生態(tài)文明建設(shè)水平的提高起著直接的正向驅(qū)動作用；在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中人口的集聚也迫使用水需要集約化，需要不斷提高水資源的利用效率；城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)也給水資源和水環(huán)境帶來顯著的直接影響[14-15]。因此，本研究選取人均國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)、人口密度與城鎮(zhèn)化率表征經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對水生態(tài)文明建設(shè)的驅(qū)動力。壓力是指在驅(qū)動力的推動下經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對水生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的壓力。城市群經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展會產(chǎn)生大量的用水需求，在水資源總量有限的情況下加劇用水緊張問題[16]?；诖?，本研究選取供水總量占水資源總量比例、單位GDP消耗供水表征因經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展而產(chǎn)生的水資源供給壓力。狀態(tài)是指在驅(qū)動力和壓力之下，社會與環(huán)境所呈現(xiàn)的狀況，反映了水資源量、水資源供給以及水環(huán)境質(zhì)量狀態(tài)[17]。本研究選取地表水和地下水資源量占水資源總量比例表征水資源量狀態(tài)，人均水資源量、用水普及率表征水資源供給狀態(tài)，蔚藍(lán)水質(zhì)指數(shù)表征水環(huán)境質(zhì)量狀態(tài)。影響是指在驅(qū)動力和壓力下水生態(tài)文明建設(shè)對生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會的影響。對生態(tài)環(huán)境的影響，水首先影響的是植被[18]；對經(jīng)濟(jì)社會的影響，水對農(nóng)漁業(yè)影響最為直接。因此，本研究選取歸一化植被指數(shù)(NDVI)表征對植被的影響，農(nóng)業(yè)和漁業(yè)增加值增長速率表征對農(nóng)漁業(yè)的影響。響應(yīng)是指為了降低對水生態(tài)環(huán)境的壓力，減弱對生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會的影響，提高水生態(tài)文明建設(shè)水平而采取的措施與對策。提高污水治理能力與排水防澇能力是緩解城市建設(shè)和生產(chǎn)發(fā)展過程中對水生態(tài)環(huán)境造成的不利影響的措施與對策。本研究選取污水日處理能力、污水處理率表征污水治理能力，建成區(qū)排水管道密度、人均排水管道長度表征排水防洪能力。

1.2 數(shù)據(jù)來源

長三角城市群共包括41個城市，具體指江蘇省的13個地級市、浙江省的11個地級市、安徽省的16個地級市和直轄市上海市，評價年份為2010—2018年。人均GDP、人口密度和人均水資源量數(shù)據(jù)來源于中國城市統(tǒng)計年鑒；各省份統(tǒng)計年鑒中有城鎮(zhèn)化率數(shù)據(jù)的直接使用統(tǒng)計年鑒中的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計年鑒中沒有的則通過城鎮(zhèn)常住人口除以總常住人口計算得到，其中城鎮(zhèn)常住人口來源于中國城市統(tǒng)計年鑒，總常住人口來源于各省市統(tǒng)計年鑒；供水總量占水資源總量比例中的供水總量數(shù)據(jù)來源于中國城市建設(shè)統(tǒng)計年鑒，水資源總量數(shù)據(jù)來源于中國城市統(tǒng)計年鑒；單位GDP消耗供水?dāng)?shù)據(jù)來源于中國城市建設(shè)統(tǒng)計年鑒；上海市地表水和地下水資源量數(shù)據(jù)來源于中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒，其他城市地表水和地下水資源量數(shù)據(jù)來源于各省份統(tǒng)計年鑒；用水普及率、農(nóng)業(yè)和漁業(yè)增加值增長速率、污水日處理能力、污水處理率、建成區(qū)排水管道密度和人均排水管道長度數(shù)據(jù)來源于各省份統(tǒng)計年鑒；蔚藍(lán)水質(zhì)指數(shù)數(shù)據(jù)來源于“蔚藍(lán)地圖”網(wǎng)站(http://www.ipe.org.cn/)；NDVI數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心。

1.3 評價方法

本研究也采用熵值法進(jìn)行指標(biāo)賦權(quán)，構(gòu)建長三角城市群水生態(tài)文明綜合評價模型。熵可用于表示指標(biāo)的離散程度，指標(biāo)的熵越小，則離散程度越大，即所含信息量越多，權(quán)重應(yīng)越大；指標(biāo)的熵越大，則離散程度越小，即所含信息量越少，權(quán)重應(yīng)越小[19]。利用熵值法對每個指標(biāo)賦權(quán)的具體步驟如下：

(1) 對各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。對于指標(biāo)數(shù)值越大越好的正向指標(biāo)采用式(1)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化；對于指標(biāo)數(shù)值越小越好的負(fù)向指標(biāo)采用式(2)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。其中，單位均根據(jù)實際情況而定。

(1)

(2)

式中：xδij’為δ年城市i的第j個指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化后數(shù)據(jù)；xδij為δ年城市i的第j個指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)；minxδij、maxxδij分別為所有年份所有城市的第j個指標(biāo)原始數(shù)據(jù)的最小值和最大值。

(2) 根據(jù)式(3)計算指標(biāo)的比重(aδij)，再根據(jù)式(4)和式(5)計算得到第j個指標(biāo)的熵和熵冗余度。

(3)

(4)

dj=1-ej

(5)

式中：ej為第j個指標(biāo)的熵；n為城市總數(shù)；dj為第j個指標(biāo)的熵冗余度。

(3) 根據(jù)各指標(biāo)的熵冗余度計算各指標(biāo)權(quán)重(wj)，計算結(jié)果見表1。

(6)

(4) 根據(jù)式(7)計算長三角城市群δ年城市i的水生態(tài)文明建設(shè)水平綜合得分(bδi)。

(7)

表1 水生態(tài)文明建設(shè)水平評價指標(biāo)權(quán)重Table 1 The weight of water ecological civilization level indexes

1.4 莫蘭指數(shù)

莫蘭指數(shù)是一種空間自相關(guān)分析的統(tǒng)計指標(biāo)，用于判別某種屬性是否存在空間自相關(guān)性。莫蘭指數(shù)>0表示正的空間自相關(guān)性，屬性趨于空間集聚，莫蘭指數(shù)越大，空間集聚越明顯；莫蘭指數(shù)<0表示負(fù)的空間自相關(guān)性，屬性趨于空間分散，莫蘭指數(shù)越小，空間差異越大；莫蘭指數(shù)=0時，屬性呈隨機狀態(tài)。莫蘭指數(shù)計算參見文獻(xiàn)[20]。

2 結(jié)果分析

2.1 長三角城市群水生態(tài)文明建設(shè)水平時間演變分析

2010—2018年長三角城市群的水生態(tài)文明建設(shè)水平呈波動上升趨勢(見圖1)，年均增長率為10.70%。其中，2010—2011、2013—2014、2015—2016年出現(xiàn)了負(fù)增長。對于2010—2011年的負(fù)增長，一方面是由于長三角城市群對外依存程度較高，受2008年全球性金融危機后沖擊影響嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)增長勢頭減弱，導(dǎo)致水生態(tài)文明建設(shè)的驅(qū)動力下降；另一方面，那時候產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型處于初步探索階段，傳統(tǒng)工業(yè)仍占較大比重，污水、廢水亂排放現(xiàn)象仍然給生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了巨大壓力。而2013—2014、2015—2016年長三角城市群已步入經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)階段，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展勢頭良好，但人口流入、產(chǎn)業(yè)擴張等加劇水資源供給壓力，是水資源供需矛盾加劇導(dǎo)致的水生態(tài)文明建設(shè)水平暫時性負(fù)增長。2011—2013年為“十二五”中期，長三角城市群水生態(tài)文明建設(shè)水平增長迅速，綜合得分由2011年的0.215 8上升至2013年的0.496 5，年均增長率達(dá)到51.67%，期間長三角城市群年GDP增長速度均達(dá)到9%以上，經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展為水生態(tài)文明建設(shè)提供了強大的驅(qū)動力，城鎮(zhèn)化水平的不斷提升與城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)日趨完善為水生態(tài)文明建設(shè)提供了良好環(huán)境，同時也與各地方政府大力推動建設(shè)資源節(jié)約、環(huán)境友好型社會，加強水環(huán)境整治有關(guān)。2016—2018年再次進(jìn)入穩(wěn)步增長期，這是因為“十三五”對環(huán)境綜合治理與生態(tài)保護(hù)提出更高要求，將生態(tài)文明建設(shè)擺在了重要地位，各地均積極落實環(huán)境污染防治、環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、生態(tài)修復(fù)等方面的法律法規(guī)與規(guī)章條例，并在長三角一體化進(jìn)程中加強協(xié)同治理，促進(jìn)人與自然和諧共生，且經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入高質(zhì)量增長新階段，長三角城市群推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級，水污染與水浪費現(xiàn)象得到緩解，推動了水生態(tài)文明建設(shè)水平穩(wěn)步前進(jìn)。

圖1 長三角城市群水生態(tài)文明建設(shè)水平時間演變Fig.1 The time evolution of water ecological civilization construction level of city group in Yangtze River Delta

2.2 長三角城市群水生態(tài)文明建設(shè)水平空間特征分析

雖然2010—2018年長三角城市群的水生態(tài)文明建設(shè)水平有波動，但整體呈上升趨勢，因此從空間角度選擇了2010、2014、2018年分析各城市的水生態(tài)文明建設(shè)水平，結(jié)果見圖2。

總體而言，長三角城市群水生態(tài)文明建設(shè)水平呈“東高西低、南高北低”的格局。按省份來看，上海市的水生態(tài)文明建設(shè)水平最高，江蘇省、浙江省、安徽省依次遞減。

上海市的水生態(tài)文明建設(shè)水平綜合得分均在0.45以上。2010—2014年上海市的水生態(tài)文明建設(shè)水平快速上升，年均增長率為1.24%，該期間上海市加快建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國際大都市，在轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的同時推動生態(tài)環(huán)境不斷優(yōu)化，驅(qū)動力與響應(yīng)子系統(tǒng)對水生態(tài)文明建設(shè)水平提升發(fā)揮顯著作用。2014—2018年上海市的水生態(tài)文明建設(shè)水平有所下滑，可能是由于上海市人口數(shù)量增長過快，在水資源有限的情況下人均水資源量下降加劇了水資源供需矛盾，從而制約了水生態(tài)文明建設(shè)水平的發(fā)展；其次，響應(yīng)子系統(tǒng)的推動作用也有所減弱，說明上海市的水環(huán)境管理力度不夠，應(yīng)持續(xù)全方位深入管理。

江蘇省水生態(tài)文明建設(shè)水平整體較高，2010—2018年各城市的水生態(tài)文明建設(shè)水平基本都呈上升趨勢，2010年無錫的水生態(tài)文明建設(shè)水平綜合得分最高，達(dá)到0.320 4，2015、2018年南京開始居于首位，說明南京作為省會城市，在持續(xù)推進(jìn)水生態(tài)治理與水污染防控方面起到了領(lǐng)頭的作用，水生態(tài)文明建設(shè)水平提升明顯。

浙江省的水生態(tài)文明建設(shè)水平綜合得分主要為0.15～0.30，各城市間差異較大，其中杭州、寧波、衢州、麗水的水生態(tài)文明建設(shè)水平較高，基本都在0.20以上；舟山在2010—2018年的水生態(tài)文明建設(shè)水平增長最為迅速，年均增長率達(dá)到6.56%，在“十二五”末期至“十三五”中期，舟山積極推行“五水共治”，在開源節(jié)流的同時統(tǒng)籌推進(jìn)源頭治理工程，提高水資源保障能力并改善水環(huán)境，因此提升較快。

圖2 長三角城市群水生態(tài)文明建設(shè)水平的空間特征Fig.2 The spatial characteristics of water ecological civilization construction level of city group in Yangtze River Delta

安徽省多數(shù)城市的水生態(tài)文明建設(shè)水平綜合得分在0.20以下，2010、2014年僅有黃山的水生態(tài)文明建設(shè)水平綜合得分達(dá)到0.2以上，不過該期間銅陵的水生態(tài)文明建設(shè)水平快速增長，年均增長率達(dá)到2.23%；2018年安徽省多個城市的水生態(tài)文明建設(shè)水平更是出現(xiàn)了不同程度的下降，主要分布在南北兩頭，壓力子系統(tǒng)對水生態(tài)文明建設(shè)的抑制作用明顯，說明安徽省各城市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展帶來的水污染與水緊張現(xiàn)象亟需解決。

長三角城市群2010、2014、2018年的水生態(tài)文明建設(shè)水平莫蘭指數(shù)見表2。2010、2014、2018年的莫蘭指數(shù)均為正值且均通過0.1水平的顯著性檢驗，表現(xiàn)出正的空間自正相關(guān)，且莫蘭指數(shù)呈上升趨勢，說明長三角城市群的水生態(tài)文明建設(shè)水平具有顯著的空間集聚特征，并且這種趨勢呈增強趨勢。

表2 水生態(tài)文明建設(shè)水平的莫蘭指數(shù)Table 2 The Moran’s Index of water ecological civilization construction level

2.3 長三角城市群水生態(tài)文明建設(shè)水平的子系統(tǒng)分析

由圖3可見，長三角城市群水生態(tài)文明建設(shè)的驅(qū)動力和響應(yīng)子系統(tǒng)綜合得分總體呈現(xiàn)上升趨勢，壓力和狀態(tài)子系統(tǒng)總體呈穩(wěn)定趨勢，而影響子系統(tǒng)總體呈下降趨勢。其中，響應(yīng)子系統(tǒng)的綜合得分上升幅度特別大，年均增長率達(dá)到76.78%，表明長三角城市群對水資源和水環(huán)境問題的響應(yīng)力度在不斷增強，污水處理能力與污水處理效率提高以及城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)完善是重要原因，各城市要繼續(xù)重視響應(yīng)子系統(tǒng)在水生態(tài)文明建設(shè)中的關(guān)鍵性，充分發(fā)揮其能動性以進(jìn)一步推進(jìn)環(huán)境治理與城市建設(shè)。驅(qū)動力子系統(tǒng)的年均增長率為19.56%，說明人均GDP上升、人口密度增加與城鎮(zhèn)化進(jìn)程推進(jìn)是水生態(tài)文明建設(shè)的重要驅(qū)動力，但也存在部分城市的水生態(tài)文明建設(shè)水平與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展?fàn)顩r不匹配的現(xiàn)象，因此應(yīng)促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)與經(jīng)濟(jì)建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展，實現(xiàn)良性驅(qū)動。壓力子系統(tǒng)的綜合得分整體較低，2013—2014年出現(xiàn)過暫時性上升，這是由長三角城市群從高耗水、高排放的粗放型經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式向節(jié)水、低耗的集約型經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)型的結(jié)果，然而由于缺乏長遠(yuǎn)的系統(tǒng)性規(guī)劃，在2014年后回落，用水供需緊張問題一直成為了長期的障礙。狀態(tài)子系統(tǒng)的綜合得分波動明顯，這是因為經(jīng)濟(jì)社會、自然環(huán)境不穩(wěn)定，政策效果存在短期性與暫時性。雖然長三角城市群水質(zhì)狀態(tài)明顯轉(zhuǎn)好，然而影響子系統(tǒng)的綜合得分基本處于下降趨勢，其中城市植被覆蓋養(yǎng)護(hù)水資源的作用未充分發(fā)揮，農(nóng)業(yè)和漁業(yè)發(fā)展速度減緩對水生態(tài)文明建設(shè)的抑制影響加大，因此在促進(jìn)高新科技行業(yè)發(fā)展的同時也要注重推動農(nóng)業(yè)和漁業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程，充分挖掘水生態(tài)文明建設(shè)水平提升的各方面積極因素。

圖3 長三角城市群各子系統(tǒng)的水生態(tài)文明建設(shè)水平Fig.3 The water ecological civilization costruction level of city group in Yangtze River Delta for subsystems

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié) 論

(1) 從時間演變來看，2010—2018年長三角城市群的水生態(tài)文明建設(shè)水平呈波動上升趨勢，年均增長率為10.70%。

(2) 從空間特征來看，長三角城市群的水生態(tài)文明建設(shè)水平整體呈“東高西低、南高北低”的格局，具有空間集聚性。按省份整體水平高低排序為上海市、江蘇省、浙江省、安徽省。上海市、江蘇省各城市的水生態(tài)文明建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，而浙江省、安徽省各城市波動較大，與地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平、生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度相關(guān)。

(3) 從子系統(tǒng)分析結(jié)果來看，長三角城市群水生態(tài)文明建設(shè)的驅(qū)動力和響應(yīng)子系統(tǒng)綜合得分總體呈現(xiàn)上升趨勢，壓力和狀態(tài)子系統(tǒng)總體呈穩(wěn)定趨勢，而影響子系統(tǒng)總體呈下降趨勢。

3.2 建 議

長三角城市群要堅持轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，通過產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移、產(chǎn)業(yè)升級促使企業(yè)污染排放下降；嚴(yán)抓水環(huán)境治理、嚴(yán)控污染物排放，提高各城市的污水治理能力，制定嚴(yán)格、統(tǒng)一的行業(yè)污(廢)水排放標(biāo)準(zhǔn)，全面提高各行業(yè)的用水效率；開源節(jié)流要兩手抓，深入源頭治理，厲行水資源節(jié)約，健全水生態(tài)治理與水環(huán)境保護(hù)的市場體系，并加大節(jié)水宣傳力度，構(gòu)建節(jié)水型社會；各地區(qū)因地施策，上海市應(yīng)深入挖掘水生態(tài)文明建設(shè)潛力，在污水治理方面落實地方政府責(zé)任，以排放量許可管理與減排目標(biāo)為抓手，改善水環(huán)境質(zhì)量，江蘇省應(yīng)充分發(fā)揮河長制、環(huán)境與生態(tài)綜合治理等政策對水生態(tài)文明建設(shè)的長期推動作用，浙江省和安徽省則要調(diào)整水生態(tài)文明建設(shè)的規(guī)劃與考量，以實現(xiàn)水生態(tài)文明建設(shè)穩(wěn)步發(fā)展；長三角城市群要打破行政壁壘，完善區(qū)域水利發(fā)展布局，建立長三角區(qū)域內(nèi)治水管水聯(lián)動與水資源協(xié)調(diào)供給機制，加強水污染防治協(xié)作，統(tǒng)籌推進(jìn)水生態(tài)空間共保，實現(xiàn)區(qū)域一體化治水。