遼寧省水資源安全與新型城鎮(zhèn)化的協(xié)調(diào)性分析

孫志強(qiáng)

（北票市水資源辦公室，遼寧 北票 122100）

城鎮(zhèn)化質(zhì)量的高低是解決城市矛盾的關(guān)鍵，也是反映區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)的重要因素[1]。目前，全面提升城鎮(zhèn)化質(zhì)量是我國擴(kuò)大內(nèi)需及促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長的最大潛力，其中社會、經(jīng)濟(jì)、空間、人口等城鎮(zhèn)化屬于新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的主要內(nèi)容，其核心是實(shí)現(xiàn)人口的城鎮(zhèn)化，水資源安全的內(nèi)涵是保證水環(huán)境和人口安全[2-5]。受限于資源條件、人口規(guī)模等因素，城鎮(zhèn)化發(fā)展使得水資源供需矛盾更加突出，水資源供給壓力不斷增大。另外，以往的城鎮(zhèn)化進(jìn)程中過于追求經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，從而使得水資源安全面臨著極大威脅，甚至?xí)a(chǎn)生水資源危機(jī)。水資源安全與城鎮(zhèn)化質(zhì)量之間存在相互依賴、約束、影響的耦合作用，必須充分發(fā)揮兩者的協(xié)調(diào)性才能促進(jìn)水資源安全的協(xié)調(diào)持續(xù)發(fā)展。

遼寧省是我國著名的工業(yè)大省，特別是沈陽經(jīng)濟(jì)區(qū)、振興老工業(yè)基地、沿海經(jīng)濟(jì)帶戰(zhàn)略的實(shí)施，積極推動了城鎮(zhèn)化進(jìn)程，研究分析其水資源與城鎮(zhèn)化系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性具有代表性。近年來，我國許多學(xué)者研究探討了水資源安全與城鎮(zhèn)化質(zhì)量的耦合關(guān)系，如張引等利用耦合指數(shù)評價(jià)了生態(tài)環(huán)境與城鎮(zhèn)化之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，并深入分析引起變化的主要因素；張雪茹等通過熵值測度模型，探討了基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟(jì)、人口等因素對于城鎮(zhèn)化質(zhì)量空間分異的影響；徐云峰等研究評價(jià)了水資源對新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的支撐；李珊珊等運(yùn)用耦合模型揭示水資源與城鎮(zhèn)化的相互作用關(guān)系；藍(lán)慶新等綜合考慮協(xié)調(diào)度、效率和質(zhì)量等因素，揭示了我國城鎮(zhèn)化效率與質(zhì)量的關(guān)系[6-10]。

總體而言，我國現(xiàn)有研究比較宏觀，深入探討水資源安全與城鎮(zhèn)化質(zhì)量的內(nèi)在耦合機(jī)理還鮮有報(bào)道。鑒于此，本文通過測算2012-2020 年遼寧省水資源承載力，探討水資源安全的變化情況及其與城鎮(zhèn)化質(zhì)量的耦合規(guī)律，結(jié)合水資源安全的空間異質(zhì)性有針對性地提出行之有效的策略，以期為促進(jìn)區(qū)域水資源安全與新型城鎮(zhèn)化質(zhì)量的協(xié)調(diào)發(fā)展提供一定支持。

1 區(qū)域概況

遼寧省位于我國東北地區(qū)南部，緊靠吉林、內(nèi)蒙古、河北、渤海、黃海，總面積14.75 萬km2。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020 年全省總?cè)丝?351.7 萬人，其中城鎮(zhèn)人口占68%，全年GDP25115 億元，雖然同比增長0.6%低于全國增速2.3%，但已屬不易。

全省共下轄沈陽市、大連市、鞍山市、撫順市、本溪市、丹東市、錦州市、營口市、阜新市、遼陽市、盤錦市、鐵嶺市、朝陽市和葫蘆島市14 個地級市和綏中縣、昌圖縣2 個省管縣。從地域格局上，可以將遼寧省各市劃分成遼北、遼西、遼東和遼南4 個區(qū)域。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

本研究所用數(shù)據(jù)來源于2012-2020 年各地級市統(tǒng)計(jì)年鑒、遼寧省水資源公報(bào)及統(tǒng)計(jì)年鑒等資料?？紤]到各指標(biāo)的數(shù)量級或量綱不同無法直接參與計(jì)算，有必要對所有參評指標(biāo)初始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，對于正向指標(biāo)(數(shù)值越大則耦合協(xié)調(diào)度越高)和負(fù)向指標(biāo)(數(shù)值越小則耦合協(xié)調(diào)度越高)，預(yù)處理公式如下：

式中：Xij、xij代表第i年參評指標(biāo)j的標(biāo)準(zhǔn)化值和初始實(shí)測數(shù)據(jù)；max(xj)、min(xj)代表研究時(shí)段內(nèi)參評指標(biāo)j的最大和最小值，經(jīng)處理各指標(biāo)值處于0～1 之間。

2.2 構(gòu)建評價(jià)體系

本研究從經(jīng)濟(jì)、社會、空間、人口4個方面選擇能夠科學(xué)全面地反映新型城鎮(zhèn)化質(zhì)量的典型指標(biāo)，從水資源壓力—狀態(tài)—響應(yīng)3個方面選擇能夠反映人類活動對水資源安全壓力的代表性指標(biāo)，結(jié)合新型城鎮(zhèn)化試點(diǎn)績效指標(biāo)指引、城鎮(zhèn)化規(guī)劃建設(shè)評價(jià)體系、生態(tài)保護(hù)目標(biāo)任務(wù)以及水資源安全空間差異特征構(gòu)建多層次綜合評價(jià)體系[11-12]，如表1所示。

表1 水資源安全與新型城鎮(zhèn)化質(zhì)量評價(jià)體系

2.3 協(xié)調(diào)度計(jì)算

為保證評價(jià)結(jié)果的科學(xué)合理性，本研究利用模糊層次分析法(FAHP 法)計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重，具體流程參考董雯等[13]研究成果，結(jié)果見表1。

設(shè)反映水資源承載力的n項(xiàng)指標(biāo)為R1、R2、…、Rn，反映城鎮(zhèn)化質(zhì)量的m項(xiàng)指標(biāo)為U1、U2、…、Um，則有：

式中：g(R)、f(U)代表水資源承載力和城鎮(zhèn)化質(zhì)量評價(jià)函數(shù)；aj、bj代表參評指標(biāo)權(quán)重；Rj、Uj代表經(jīng)變向或標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)。通過上式可以計(jì)算出研究期間水資源承載力與城鎮(zhèn)化質(zhì)量綜合指數(shù)。為反映水資源承載力與城鎮(zhèn)化質(zhì)量之間的協(xié)調(diào)水平，依據(jù)綜合指數(shù)構(gòu)建定量評價(jià)水資源承載力與城鎮(zhèn)化質(zhì)量的協(xié)調(diào)度模型[14-15]，其表達(dá)式為：

式中：Ci代表第i年的協(xié)調(diào)度，其取值范圍為0～1，C值越大則g(Ri)與f(Ui)的離差越小，城鎮(zhèn)化質(zhì)量與水資源承載力子系統(tǒng)越協(xié)調(diào)；g(Ri)、f(Ui)代表第i年的水資源承載力和城鎮(zhèn)化質(zhì)量綜合指數(shù)；k代表調(diào)節(jié)系數(shù)，反映城鎮(zhèn)化質(zhì)量與水資源承載力之間的組合協(xié)調(diào)度，結(jié)合相關(guān)資料k≥2，本研究k取2。根據(jù)有關(guān)劃分標(biāo)準(zhǔn)和耦合度極限值，將協(xié)調(diào)度數(shù)值C劃分成10 個等級[16]，各等級的類型和特征如表2 所示。

表2 耦合協(xié)調(diào)度等級

3 結(jié)果與分析

3.1 時(shí)序耦合分析

在水資源安全與城鎮(zhèn)化質(zhì)量耦合時(shí)序上，若超過水資源的承載極限則區(qū)域水資源將出現(xiàn)衰退，因此也會阻礙城鎮(zhèn)化的發(fā)展；反之，若水資源超出經(jīng)濟(jì)承受能力則城鎮(zhèn)化質(zhì)量會下降，也就難以持續(xù)保障水資源安全。本文結(jié)合區(qū)域水資源利用和城鎮(zhèn)化進(jìn)程實(shí)際情況，通過計(jì)算確定2012～2020 年水資源安全和城鎮(zhèn)化質(zhì)量綜合指數(shù)及其耦合度，如表3 及圖1 所示。

表3 2012～2020 年子系統(tǒng)綜合指數(shù)及協(xié)調(diào)度

圖1 2012～2020 年綜合指數(shù)及耦合度變化趨勢

1）自2012 年以來，遼寧省經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高加快了城鎮(zhèn)化進(jìn)程，尤其是沈陽經(jīng)濟(jì)區(qū)、振興老工業(yè)基地和沿海經(jīng)濟(jì)帶戰(zhàn)略的實(shí)施，對推動城鎮(zhèn)化建設(shè)發(fā)揮著積極作用，截至2020 年城鎮(zhèn)化率已達(dá)到71%，發(fā)展速度達(dá)到全國中高水平。另外，2014年新型城鎮(zhèn)化試點(diǎn)工作開展以來，有效強(qiáng)化了區(qū)域資源環(huán)保型的生活、生產(chǎn)方式，進(jìn)一步擴(kuò)大了生態(tài)綠色發(fā)展范圍，資源條件、生態(tài)環(huán)境、社會發(fā)展對人口的承載力也明顯提升。

2）研究期間水資源安全綜合指數(shù)明顯提升，尤其是2018—2020 年呈快速上升趨勢，這說明區(qū)域水資源處于優(yōu)越發(fā)展態(tài)勢。該變化趨勢主要與遼寧省近幾年積極營造綠色開放空間，貫徹落實(shí)水資源保護(hù)、受損水生態(tài)空間修復(fù)以及優(yōu)質(zhì)水生態(tài)資源保護(hù)制度有關(guān)。然而，各年份之間的綜合指數(shù)存在差異說明水資源開發(fā)保護(hù)力度尚不均衡。

3）2012-2020 年協(xié)調(diào)度C總體呈逐年上升趨勢，從2012 年的0.685 不斷增長到2020 年的0.998，最終達(dá)到優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)階段，說明人們生活的基本目標(biāo)已經(jīng)轉(zhuǎn)向成城鎮(zhèn)化質(zhì)量與水資源安全問題。總體而言，遼寧省水資源安全與城鎮(zhèn)化質(zhì)量呈現(xiàn)穩(wěn)步發(fā)展態(tài)勢，區(qū)域水資源安全承載力較好且兼顧了城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量。

3.2 各地市耦合度值

通過計(jì)算2020 年各地級市綜合指數(shù)及其耦合協(xié)調(diào)度值，全面分析各區(qū)域水資源安全及其城鎮(zhèn)化水平，如表3 及圖2 所示。

圖2 2020 年各地市綜合指數(shù)及耦合度變化趨勢

表3 2020 年子系統(tǒng)綜合指數(shù)及協(xié)調(diào)度

結(jié)果顯示，各地級市水資源安全與新型城鎮(zhèn)化質(zhì)量耦合協(xié)調(diào)度空間分異規(guī)律與我國北方區(qū)域性規(guī)模分布狀況相似，耦合協(xié)調(diào)度處于0.94～0.99 之間，均達(dá)到優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)階段，從低到高耦合排序遼北＜遼西＜遼東＜遼南，這與遼寧省整體分布格局相符，說明在確定方向上各要素所呈現(xiàn)的發(fā)展態(tài)勢與遼寧省實(shí)際情況相符，在保證城鎮(zhèn)化質(zhì)量的情況下，水資源綜合指數(shù)的空間分布還具有明顯差異。

目前，遼北、遼西地區(qū)尚處于工業(yè)化初期，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度相對緩慢，這是因?yàn)楦鞯丶壥械某鞘谢l(fā)展水平及其對水資源安全的影響不同，但城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量并未受這種影響而發(fā)生改變。因此，雖然遼寧省水資源安全與新型城鎮(zhèn)化質(zhì)量的整體耦合度較好，但各地區(qū)的發(fā)展重點(diǎn)和目標(biāo)不同，使得其對水資源要求也具有明顯的差異，仍需要結(jié)合當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)化發(fā)展?fàn)顩r和水資源稟賦條件因地制宜地制定相應(yīng)的策略，否則區(qū)域發(fā)展將出現(xiàn)倒退或者停滯，對水資源安全構(gòu)成潛在威脅，并大大提高后期的治理難度和成本[17-20]。

4 結(jié)論

本將定性與定量分析相結(jié)合，從水資源壓力、環(huán)境、發(fā)展和城鎮(zhèn)化經(jīng)濟(jì)、社會、空間、人口等方面選擇24 項(xiàng)典型指標(biāo)構(gòu)建評價(jià)體系，并利用耦合協(xié)調(diào)度模型和2012-2020 年面板數(shù)據(jù)，全面分析了遼寧省水資源安全與新型城鎮(zhèn)化的耦合度，主要結(jié)論如下：

1）研究期間遼寧省水資源安全與城鎮(zhèn)化質(zhì)量總體處于0.685～0.998 之間，屬于協(xié)調(diào)發(fā)展類型?？傮w而言，區(qū)域水資源安全與城鎮(zhèn)化質(zhì)量呈現(xiàn)穩(wěn)步發(fā)展態(tài)勢，整體波動較小。對提升區(qū)域水資源承載力和推動社會、經(jīng)濟(jì)、空間、人口城鎮(zhèn)化等方面，遼寧省取得了實(shí)質(zhì)性突破表現(xiàn)出良好的局面。然而，新型城鎮(zhèn)化與水資源安全達(dá)到優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)階段，從側(cè)面也說明了原城鎮(zhèn)化發(fā)展形勢滯后，進(jìn)一步拓展空間有限，迫切需要調(diào)整城鎮(zhèn)化發(fā)展模式。對此，應(yīng)加強(qiáng)水環(huán)境保護(hù)，在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長的同時(shí)不以犧牲水系統(tǒng)承載力為代價(jià)，以防增大水資源壓力，加大后期治理難度和成本。

2）各地級市耦合協(xié)調(diào)度空間分異規(guī)律與我國北方區(qū)域性規(guī)模分布狀況相似，耦合協(xié)調(diào)度處于0.94～0.99 之間，均達(dá)到優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)階段，從低到高耦合排序遼北＜遼西＜遼東＜遼南，這與遼寧省整體分布格局相符。另外，在快速提高新型城鎮(zhèn)化質(zhì)量的情況下，空間分布上的水資源安全指數(shù)具有明顯差異，必須結(jié)合當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)化發(fā)展?fàn)顩r和水資源稟賦條件因地制宜地制定相應(yīng)的策略，如優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、重置產(chǎn)業(yè)空間布局和調(diào)整水資源利用方式，通過合理轉(zhuǎn)移過剩人口逐漸降低對水資源的依賴，切實(shí)提高水資源安全保障度和水生態(tài)修復(fù)技術(shù)水平。