常州市城鎮(zhèn)化對工業(yè)廢水排放量的影響
——以江蘇省常州市為例

耿朝娜，秦 琳，趙 嵐， 劉堅一

(河海大學(xué)企業(yè)管理學(xué)院，江蘇常州 213022)

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常州市城鎮(zhèn)化對工業(yè)廢水排放量的影響
——以江蘇省常州市為例

耿朝娜，秦 琳，趙 嵐， 劉堅一

(河海大學(xué)企業(yè)管理學(xué)院，江蘇常州 213022)

基于熵值法對常州市城市化水平進(jìn)行評估，以2005～2014年數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)觀察當(dāng)?shù)毓I(yè)廢水排放量變化趨勢，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析法研究城鎮(zhèn)化對常州工業(yè)廢水排放量的具體影響。結(jié)果表明：經(jīng)濟(jì)、人口和社會城鎮(zhèn)化是影響工業(yè)廢水排放量的主要因素；第二產(chǎn)業(yè)在工業(yè)中占據(jù)的比例是影響工業(yè)廢水排放量的最主要的指標(biāo)；城鎮(zhèn)化的發(fā)展對工業(yè)廢水排放量的影響處于減小趨勢。

城鎮(zhèn)化；工業(yè)廢水排放量；熵值法；灰色關(guān)聯(lián)度

城鎮(zhèn)化的加速發(fā)展是當(dāng)今世界上重要的社會、經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象之一，但也引起了諸如環(huán)境污染、生態(tài)破壞和資源枯竭等一系列問題，以水體污染為主的城市水環(huán)境問題就是其中的一個重要方面[1]。常州市位于江蘇省南部，長江三角洲中心地帶，北臨長江，南瀕太湖，區(qū)內(nèi)地表水系極為發(fā)達(dá)，為太湖上游高水網(wǎng)區(qū)。2003年國務(wù)院批準(zhǔn)常州建設(shè)特大城鎮(zhèn)，城鎮(zhèn)建設(shè)的步伐不斷加快。2003年常州市區(qū)人口為201.01萬，到2014年底市區(qū)人口為316.48萬，城鎮(zhèn)化率由58.0%上升到68.7%。但是城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展給常州帶來了嚴(yán)重的水污染問題。地處上游的工業(yè)園區(qū)的發(fā)展使得沿河沿江的水環(huán)境惡化，京杭運(yùn)河周邊的工業(yè)廢水，生活污水的排放也使得常州市水網(wǎng)結(jié)構(gòu)之內(nèi)絕大部分水功能區(qū)水質(zhì)評價不過關(guān)。在2010年常州市區(qū)水功能區(qū)水質(zhì)評價中，111個水功能區(qū)優(yōu)于和達(dá)到水功能區(qū)目標(biāo)水質(zhì)的僅有9個，占8.1%，129個監(jiān)測斷面中，V類水以及劣V類水分別占18.6%和62.8%，城鎮(zhèn)化的飛速發(fā)展帶來的水環(huán)境污染問題已越發(fā)不可忽視。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)采用多種方法對城鎮(zhèn)化和水資源環(huán)境問題的關(guān)系進(jìn)行了研究。JunTu等[2]運(yùn)用GIS和統(tǒng)計分析方法研究表明美國馬薩諸塞州東部城鎮(zhèn)的擴(kuò)張給水質(zhì)造成了重大影響。LijunRen等[3]建立了城鎮(zhèn)化和水質(zhì)的綜合評估框架，全面分析了城鎮(zhèn)化對水質(zhì)的影響。周海麗等[4]建立回歸模型系統(tǒng)地分析了深圳城鎮(zhèn)化水平對河流水環(huán)境的影響，得出了城鎮(zhèn)化對水環(huán)境的主要影響因素。馬海良等[5]對工業(yè)廢水污染物和城鎮(zhèn)化率進(jìn)行庫茲涅茨曲線擬合，分析了城鎮(zhèn)化對工業(yè)廢水污染污染物排放的影響。張勝武等[6]通過理論分析研究了城鎮(zhèn)化與水資源環(huán)境系統(tǒng)之間存在的耦合機(jī)理以及不同發(fā)展階段的耦合作用強(qiáng)度。

灰色關(guān)聯(lián)分析方法是灰色理論統(tǒng)計分析方法中的一種，通過分析曲線幾何形狀的接近程度來評估序列間的關(guān)系，對樣本量和樣本規(guī)律性的要求較低，因而適用性較高，近些年也被應(yīng)用到了城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境關(guān)系評估[7]和河流水質(zhì)評價[8]等諸多方面。筆者以常州市為研究單位，基于熵值法計算不同維度下的城鎮(zhèn)化水平，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)法計算城鎮(zhèn)化水平與工業(yè)廢水排放量的關(guān)聯(lián)度，分析城鎮(zhèn)化對工業(yè)廢水排放量的影響，為相關(guān)部門決策提供參考依據(jù)。

1　數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1數(shù)據(jù)來源城鎮(zhèn)化評價指標(biāo)和工業(yè)廢水排放量的數(shù)據(jù)來源于2005～2014年《常州統(tǒng)計年鑒》。

1.2研究方法

1.2.1基于熵值法的城鎮(zhèn)化水平評估。

1.2.1.1指標(biāo)選擇及數(shù)據(jù)預(yù)處理。借鑒現(xiàn)有城鎮(zhèn)化水平評價的研究成果[9-10]，從城鎮(zhèn)化內(nèi)涵出發(fā)選取評價指標(biāo)。遵循系統(tǒng)性、完整性和數(shù)據(jù)的可獲得性等原則從人口城鎮(zhèn)化、經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化、社會城鎮(zhèn)化和空間城鎮(zhèn)化4個維度選取評價指標(biāo)對常州市城鎮(zhèn)化水平進(jìn)行評價(表1)。

鑒于各指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)的量綱、數(shù)量級及正負(fù)取向均有差異，為了能夠進(jìn)行區(qū)域的縱向?qū)Ρ龋捎脴O差標(biāo)準(zhǔn)化的方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。設(shè)xij(i=1，2，…，n；j=1，2，…，m)為屬性值，i為第i個年份，j為第j個指標(biāo)，xij即為第i年第j個指標(biāo)的數(shù)據(jù)。

1.2.1.2城鎮(zhèn)化水平確定。根據(jù)2005～2014年數(shù)據(jù)，用熵值法確定權(quán)重，減少因主觀因素出現(xiàn)的誤差。設(shè)n表示統(tǒng)計年數(shù)，m表示指標(biāo)個數(shù)，具體計算步驟如下：

(1)計算第j項指標(biāo)第i年的數(shù)值所占的比例rij。公式為：

(2)計算評價指標(biāo)的熵權(quán)。公式為：

(3)計算第i年的城鎮(zhèn)化水平。公式為：

式中，j取1～4為人口城鎮(zhèn)化水平，5～8為經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化水平，9～12為社會城鎮(zhèn)化水平，13～15為空間城鎮(zhèn)化水平。

表1　城鎮(zhèn)化水平評價指標(biāo)體系

1.2.2灰色關(guān)聯(lián)分析方法。在研究城鎮(zhèn)化對工業(yè)廢水排放的關(guān)系時，通過灰色關(guān)聯(lián)分析方法進(jìn)行分析，步驟如下[11]。

(1)設(shè)參考序列為X0={x0(k),k=1,2,…，q}，比較序列為Xi={xi(k),k=1，2，…，q},Xj={xj(k),k=1,2,…，q}，q為序列中元素個數(shù)。X0={工業(yè)廢水排放量}，Xi={Xa,Xb,Xc,Xd,Xe}，Xj={X1，X2，…，X15}。Xi中的各個序列分別表示不同維度下的城鎮(zhèn)化水平，Xj中各個序列表示城鎮(zhèn)化水平評價的各個指標(biāo)。以X0表示參考序列，Xi和Xj中元素表示比較序列，分析其與工業(yè)廢水排放量的關(guān)系。Xi和Xj的計算方法一樣，所以下面以Xi為例解釋計算過程。

(2)求參考數(shù)列和比較數(shù)列的關(guān)聯(lián)系數(shù)。計算公式為：

式中，ρ為分辨系數(shù)，且ρ∈(0,1)，一般取值0.5；k=1，2，…，f；i=1，2，…，q。

(3)計算關(guān)聯(lián)度。公式為：

2　結(jié)果與分析

2.1常州市城鎮(zhèn)化水平根據(jù)統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，運(yùn)用“1.2.1”中的方法，計算得到2005～2014年常州市城鎮(zhèn)化水平變化情況(圖1)。從圖1可以看出，常州的城鎮(zhèn)化水平增長率總體上處于上升趨勢，經(jīng)濟(jì)、社會、空間城鎮(zhèn)化水平均不斷上升。但是人口城鎮(zhèn)化水平從2011年開始不再上升甚至逐漸呈現(xiàn)下降趨勢。人口城鎮(zhèn)化反映的是人口向城鎮(zhèn)的轉(zhuǎn)移，初期會表現(xiàn)為城鎮(zhèn)人口比重的不斷增大以及第二、三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比重的上升，但是城市發(fā)展到一定階段后就需要進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級和優(yōu)化調(diào)整，第二產(chǎn)業(yè)的從業(yè)人員會逐步向第三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，引起第二產(chǎn)業(yè)人口的下降。轉(zhuǎn)移的過渡階段則表現(xiàn)為第二產(chǎn)業(yè)從業(yè)人口的減少和失業(yè)人口的增多。2011年起常州市第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員增長速度開始放緩，年均增長僅為0.2%和0.1%，使人口城鎮(zhèn)化水平增長放緩。2012～2013年第二從業(yè)人員比重出現(xiàn)3%的大幅下降，第二產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員下降0.2%，直接導(dǎo)致了人口城鎮(zhèn)化水平的下降。

圖1　2005～2014年常州市城鎮(zhèn)化水平變化情況Fig.1　Changes of urbanization level in Changzhou City from 2005 to 2014

2.2常州市工業(yè)廢水排放量變化情況根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2005～2014年常州市工業(yè)廢水排放量變化情況見圖2。從圖2可以看出，工業(yè)廢水排放量總體上以2010年為界表現(xiàn)出先升后降的趨勢。由于2006年常州市采取了一系列水環(huán)境的治理措施，所以工業(yè)廢水排放量在2006年出現(xiàn)了小幅度下降。但是效果不是特別好，很快廢水排放量又進(jìn)入了上升階段，從2010年開始才呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢。

圖2　2005～2014年常州市工業(yè)廢水排放量變化情況Fig.2　Changes of industrial waste water discharge in Changzhou City from 2005 to 2014

2.3城鎮(zhèn)化對工業(yè)廢水排放量的影響分析由于常州市2005～2014年工業(yè)廢水排放量變化情況從2010年開始出現(xiàn)大幅度且持續(xù)的下降趨勢，所以以2010年為分界點將研究期分為2個階段，分別分析前期和后期的關(guān)聯(lián)情況，通過對比來分析發(fā)展趨勢。工業(yè)廢水排放量與不同維度下城鎮(zhèn)化水平的灰色關(guān)聯(lián)度見表2。

表2工業(yè)廢水排放量與不同維度下城鎮(zhèn)化水平的灰色關(guān)聯(lián)度

Table2Graycorrelationdegreebetweentheindustrialwastewaterdischargeandthedifferentdimensionsofurbanization

城鎮(zhèn)化維度Dimensionofurbanization2005～2014年2005～2010年2010～2014年綜合城鎮(zhèn)化Comprehensiveurbaniza-tion0.98120.96540.6776人口城鎮(zhèn)化Populationurbanization0.96720.99300.6237經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化Economyurbanization0.99080.99220.6240社會城鎮(zhèn)化Societyurbanization0.98720.61590.6116空間城鎮(zhèn)化Spaceurbanization0.57070.98430.6072

從表2可以看出，總體而言工業(yè)廢水排放量受城鎮(zhèn)化發(fā)展的影響較大。不同維度上的城鎮(zhèn)化與工業(yè)廢水排放量的關(guān)聯(lián)度數(shù)據(jù)對比表明，空間城鎮(zhèn)化對工業(yè)廢水排放量的影響較小，經(jīng)濟(jì)、社會和人口城鎮(zhèn)化幾個方面影響較大，尤其是經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化的影響，關(guān)聯(lián)程度超過了0.99。不過隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展，各維度城鎮(zhèn)化對工業(yè)廢水排放量的影響程度均有所降低。對比前后2個研究期可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)、人口以及空間3個維度上的城鎮(zhèn)化與工業(yè)廢水排放量的關(guān)聯(lián)度出現(xiàn)減小且變化幅度較大，說明工業(yè)廢水排放量受經(jīng)濟(jì)、人口、空間城鎮(zhèn)化發(fā)展的影響越來越小，工業(yè)廢水排放量不再隨著城鎮(zhèn)化水平的上升而增長，這一點從圖1和圖2的對比也可以看出。但是后期的數(shù)據(jù)仍舊表明，工業(yè)廢水排放與城鎮(zhèn)化的發(fā)展還是有著一定的關(guān)系，需要繼續(xù)從多方面出發(fā)進(jìn)行管理、控制。

對各個維度上的衡量指標(biāo)與工業(yè)廢水的排放量進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析，以找出具體的影響指標(biāo)。城鎮(zhèn)化評估指標(biāo)與工業(yè)廢水排放總量的灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果見表3。

表3　城鎮(zhèn)化評估指標(biāo)與工業(yè)廢水排放總量的灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果

由表3可知，就整個研究期(2005～2014年)而言，第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重和第二產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比重與工業(yè)廢水排放量關(guān)聯(lián)度很大，說明城鎮(zhèn)化過程中，第二產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展是影響工業(yè)廢水排放量的主要因素。據(jù)統(tǒng)計，常州市規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)的總產(chǎn)值在2005年僅為875億元，到2014年，工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到11 037億元，超過了2005年的12倍，推動了整個社會的飛速發(fā)展，提高了城鎮(zhèn)化的發(fā)展水平，但也對工業(yè)廢水排放量造成了不小的影響。

前后期的數(shù)據(jù)對比表明，第二產(chǎn)業(yè)的發(fā)展始終是影響工業(yè)廢水排放量的主要因素，前期第二產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展使得工業(yè)廢水排放量不斷增長，后期通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和對重污染企業(yè)的管制，工業(yè)廢水量開始下降。除城區(qū)人口密度外，其余各指標(biāo)與工業(yè)廢水排放量的關(guān)聯(lián)度在后期均有所下降，說明城鎮(zhèn)化的發(fā)展對工業(yè)廢水排放量的影響越來越小。

3　結(jié)論與建議

運(yùn)用熵值法對不同維度下的常州市城鎮(zhèn)化水平進(jìn)行了評估，結(jié)合2005～2014年常州市工業(yè)廢水排放量變化情況，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析方法計算城鎮(zhèn)化水平與工業(yè)廢水排放量的灰色關(guān)聯(lián)度，分析城鎮(zhèn)化對工業(yè)廢水排放量的影響，得出以下結(jié)論與建議。

(1)2005～2014年常州市城鎮(zhèn)化水平一直處于上升階段，但是隨著人口的城鎮(zhèn)化發(fā)展的減緩甚至出現(xiàn)負(fù)向增長，綜合城鎮(zhèn)化水平的增速放緩。

(2)隨著城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，人口、經(jīng)濟(jì)、空間城鎮(zhèn)化的發(fā)展與工業(yè)廢水的關(guān)聯(lián)減小，說明工業(yè)廢水排放量受這幾個維度城鎮(zhèn)化的影響減弱。未來對工業(yè)廢水排放量進(jìn)行控制可以考慮從技術(shù)發(fā)展等其他方面入手。

(3)現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是影響工業(yè)廢水排放量的主要因素，一方面可以繼續(xù)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，發(fā)展生態(tài)產(chǎn)業(yè)，對于現(xiàn)有的高能耗、高排量企業(yè)進(jìn)行嚴(yán)格的管理，從源頭上減少工業(yè)廢水的排放；另一方面可以提高工業(yè)廢水再利用率，將排放的部分工業(yè)廢水進(jìn)行再利用，降低工業(yè)廢水的相對排放量。

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EffectsofUrbanizationonIndustrialWastewaterDischarge——AcaseofChangzhouCityinJiangsuProvince

GENGZhao-na,QINLin,ZHAOLanetal(SchoolofBusinessManagement,HohaiUniversity,Changzhou,Jiangsu213022)

ThelevelofurbanizationwasevaluatedinChangzhouCitybyentropymethod.Basedonthedatafrom2005to2014,changetrendofindustrialwastewateremissionwasobserved.GreycorrelationanalysiswasusedtoresearchtheeffectsofurbanizationontheindustrialwastewaterdischargeofChangzhouCity.Resultsshowedthateconomy,populationandsocietyurbanizationwerethemainfactorsaffectingtheindustrialwastewaterdischarge.Proportionofsecondaryindustryinindustrywasthemainindicatorinfluencingthedischargeamountofindustrialwastewater.Impactofurbanizationdevelopmentonindustrialwastewaterdischargewasinadecliningtrend.

Urbanization;Industrialwastewaterdischarge;Entropymethod;Greycorrelationdegree

2015年河海大學(xué)常州校區(qū)學(xué)生科技基金重點項目。

耿朝娜(1994- )，女，河北新樂人，本科生，專業(yè)：信息管理與信息系統(tǒng)。

2016-06-20

S-9

A

0517-6611(2016)22-218-03