浙江水環境承載力與新型城鎮化協調發展研究

李麗麗，戴夢圓，李東風

（1.浙江水利水電學院，杭州310018；2.河海大學商學院，南京211100）

0 引 言

改革開放以來我國城鎮化進程的快速推進，但在城鎮發展規模擴大、人口數量增加與產業規模擴張的同時，水資源消耗量及廢污水排放量不斷攀升，對水環境承載力造成巨大壓力［1］。深入推進新型城鎮化是現代化的必然要求，但過快的城鎮化發展速度極有可能突破區域水環境承載力的極限。因此，如何將水環境保護理念融入新型城鎮化發展過程，妥善處理水環境承載力與城鎮化建設的關系，協調發展進程，成為區域高質量發展亟須解決的重要問題。

水環境承載力是指一定時期與具體區域范圍內，在某種狀態下水環境能夠支撐經濟、社會系統以及生態環境系統可持續發展能力的閾值［2-4］，是衡量區域經濟社會與水環境協調發展程度，判定區域可持續發展狀態的重要指標［5］。現階段學者對水環境承載力和城鎮化發展關系的討論和評價主要從三個方面展開。一是水環境承載力對城鎮化規劃的約束，當區域水資源、水環境系統受到城鎮化進程威脅時，區域水環境承載力會對城鎮化發展和規劃起到約束和脅迫作用［6-8］。許長新等構建水環境承載力約束下的區域城鎮化發展合理速度分析模型，運用2006-2017年江蘇省相關數據，得出到2030年，在政府對水環境不同管制力度的情形下，江蘇省應保持的城鎮化發展合理速度［9］。二是城鎮化發展對水環境承載力的影響，城鎮化帶來的資本、勞動力等生產要素的聚集，將提高技術創新和技術擴散的速度，從而加快傳統工業向高新工業轉變，城鎮化的技術效應凸顯［10，11］。三是二者耦合關系，馬海良等提出城鎮化發展要求穩定可靠的水資源供給和水環境保障，但其迅猛擴張意味著更多的水資源消耗以及廢水排放的增加，水環境承載力下降，又會反作用于城市化進程，抑制城市化健康成長［12］。鄭煒構建新型城鎮化質量與水資源安全指標體系，并利用耦合度模型對廣東省城鎮化質量和水資源安全耦合階段及綜合發展水平進行評價［13］。

綜上所述，水環境承載力與新型城鎮化發展的耦合研究已漸趨成熟，但仍有可完善之處：已有評價多采用耦合度模型，該模型能夠評價兩個及兩個以上經濟社會系統的相互作用強弱，卻無法反映協調狀況的優劣，因而本文選取在此基礎上形成的耦合協調度模型，用于評判系統間的協調發展程度［14］。其次，浙江省城鎮化率于2019年末達到70%，但水環境承載力仍存在人均水資源占有量低等薄弱方面，選取其作為研究區對其可持續發展具有重要意義。鑒于此，本文分別構建水環境承載力和新型城鎮化發展質量綜合評價體系，并利用耦合協調度模型，分析2011-2018年浙江省水環境承載力與新型城鎮化發展的耦合協調水平，以期為浙江省實施協調推進節水治水工作和新型城鎮化戰略提供一定的建議和理論參考。

1 研究方法及數據來源

1.1 研究方法

1.1.1 指標權重確立

本文選取熵權法作為確定指標權重的方法。熵權法是一種客觀賦權法，指標的權重取決于數據本身的離散性，數據離散程度越高，熵越大，包含的信息越多，則權重越大［15］。相比于主觀賦權方法，利用熵權法給指標賦權可以避免各評價指標權重的人為因素干擾，使評價結果更符合實際［16，17］。熵權法的具體計算過程如下：

（1）計算樣本占該指標的權重：

式中：Yij表示指標值標準化后的結果。

（2）對數值變化幅度進行計算：

式中：Ej表示指標信息熵；pij表示樣本占指標權重。

（3）確定指標權重：

式中：Wi表示指標權重；Ei表示指標信息熵。

1.1.2 耦合協調度模型

耦合是物理學中的基本概念，可以表示兩個或兩個以上系統或運動形式相互強度［18］，耦合度可以度量兩個系統間的關聯程度，模型公式為：

式中：C表示耦合度；U1表示水環境承載力水平綜合評價指數；U2表示新型城鎮化發展質量綜合評價指數。

協調是指兩種或兩種以上系統或要素之間配合得當、良性循環的關系［19］。耦合度僅能體現兩者相互作用的程度強弱，無法反映協調狀況的優劣，而耦合協調度是指相互作用中良性耦合程度的大小，可以表征二者是高水平上相互促進還是低水平上相互制約［20］，耦合協調度模型表達為：

式中：T表示耦合協調發展水平的綜合評價指數；D表示耦合協調度；α、β分別表示各子系統權重且α+β=1。本文認為水環境承載力和新型城鎮化發展質量具有同等重要的地位，因此取α=β=0.5。

借鑒相關研究成果［21］，將水環境承載力與新型城鎮化發展耦合協調度分為10 個等級，協調水平分為4 個等級，如表1所示。

表1 耦合協調度類型Tab.1 Type of coupled coordination

1.2 數據來源及處理

本研究以浙江省為研究對象，采取2011年至2018年水環境及經濟社會的相關數據進行研究。研究所需數據來源于對應年份《浙江省統計年鑒》、《浙江自然資源與環境統計年鑒》以及浙江省各市統計年鑒等政府部門公開發布的數據，具有較高的權威性和可靠性。為統一指標量綱，對數據進行標準化處理，具體公式如下：

正向指標的標準化公式為：

負向指標的標準化公式為：

2 實例研究

本文選取浙江省水環境承載力和新型城鎮化發展質量共24 項指標（表2、表3），基于耦合協調度模型計算得出2011-2018年浙江省整體水環境承載力水平綜合指數、新型城鎮化發展質量綜合指數以及耦合協調度值的變化趨勢（圖1），根據市 域數據計算出2011和2018年各指數的具體得分（表4）。

表2 水環境承載力水平評價體系Tab.2 Evaluation index system of water environmental carrying capacity

表3 新型城鎮化發展質量評價體系Tab.3 Evaluation index system of new urbanization quality

圖1 2011-2018年浙江省水環境承載力水平和新型城鎮化發展質量綜合指數及耦合協調度值趨勢Fig.1 The trend of comprehensive index and coupling coordination value of water environmental carrying capacity and new urbanization quality in Zhejiang Province

2.1 指標體系

廣義的水環境承載力是指在某一時期、某一狀態下，某一區域水環境對人類活動的支持能力［22］。本文基于浙江省水環境發展現狀，遵循區域性、層次性、相對獨立性和可量性等原則［23］，從水量、水質以及生態建設3 個方面選取12 項指標對浙江省水環境承載力水平進行評價［24，25］。其中，人均水資源量、萬元GDP 用水量、有效灌溉面積及人均日生活用水量表征水量狀態，廢水排放總量、城市污水處理率、污水處理廠污水日處理能力及綜合蔚藍指數表征水質狀態，人工造林面積、濕地面積占土地面積比重、本年新增除澇面積及本年新增水土流失治理面積表征生態環境建設情況。

新型城鎮化發展質量既與經濟社會結構有關，也與居民生活質量等密切相關［26］。參考相關研究成果，本文從人口、經濟、社會和土地城鎮化四個維度選取12 項相關指標對浙江省新型城鎮化發展質量進行綜合評價［27-29］。城鎮人口占總人口的比重不斷上升，勞動力從第一產業向第二、三產業轉移是城鎮化的標志型特征，因此分別選取城鎮人口比重、城鎮人口增速、第二、三產業從業人員占比表征人口城鎮化發展質量；經濟城鎮化主要指產業結構由以農業為主向以工業和服務業等二、三產業為主逐漸轉變，因此選取人均GDP、第二、三產業增加值占GDP 比重表征；城鎮產業主要通過城市基礎設施等方面來服務于人的需求，選取平均每萬人口中大學生數、平均每千人口擁有醫生數兩項指標，表征社會城鎮化發展水平；廣義的城鎮化還包括城市用地向郊區擴展，即土地城鎮化現象，本文選取人均擁有道路面積及人均擁有建成區面積表征土地城鎮化。

2.2 浙江省水環境承載力與新型城鎮化時空耦合協調分析

從時間層面分析，浙江省水環境承載力與新型城鎮化發展的耦合協調度呈上升趨勢（圖1），2011-2012年間耦合協調度由2011年的0.5936 升至2012年的0.6601，增長率達到22.33%，由低水平的協調轉向中等水平的協調，隨后耦合協調度不斷提高，僅2014-2015年出現負向增長。具體分析可發現，新型城鎮化發展質量的增長速度明顯快于水環境承載力水平的變化，2011-2018年浙江省水環境承載力水平增長總體平緩，有明顯階段性特征，2011-2015年處于波動變化時期，其中2012年和2014年的水環境承載力稍高于其他時期；2016-2018年處于平穩增長時期。浙江省新型城鎮化發展質量逐年提高，呈明顯上升趨勢，成為區域高質量發展的有力支撐。上述變化趨勢說明在研究期間內，浙江省水環境承載力的變化滯后于新型城鎮化發展質量提升速度。因此耦合協調度的增長受新型城鎮化發展質量的影響更明顯，其增長趨勢大致與新型城鎮化發展質量的變化相同，但2014年耦合協調度較高主要是源于水環境承載力水平表現突出的影響。

從空間層面分析，浙江省水環境承載力與新型城鎮化發展的耦合協調水平具有空間異質性，呈現出“浙東北強，浙西南弱”的格局。分析表4可知，新型城鎮化發展質量的空間差異為東北強西南弱。浙東北各市新型城鎮化發展質量較高，一方面因為經濟發展水平較高，第二、三產業增加值占GDP 比重較高，城市產業對外來人口和農村剩余勞動力的吸納力強。另一方面，為滿足城鎮化人口不斷增加的需要，各市會提高城市基礎設施水平，間接促進新型城鎮化發展，提高城市對人口的集聚能力。水環境承載力水平則表現為浙西南地區強于浙東北地區，主要原因是浙江省降水總的空間分布趨勢是由西向東、由南向北遞減，豐富的水資源量可以保障經濟社會發展的需要，為水環境承載力進一步提升創造良好條件。由各指數的空間差異可知，耦合協調水平與新型城鎮化發展質量的空間格局更為相似，這源于浙江省新型城鎮化進程的深入推進，建設成效顯著，而水環境承載力的優化速度和力度仍需進一步提升。

2.3 浙江省水環境承載力與新型城鎮化的耦合協調度動態變化

2011-2018年全省耦合協調度不斷提高，存在小范圍波動，但省內存在著巨大的空間差異（表4）。2011年杭州市耦合協調度已達到0.753，接近高水平協調狀態，仍有近一半的城市新型城鎮化發展與水環境承載力的協調發展仍處于失調狀態，即耦合協調度低于0.5（紹興市、金華市、衢州市、麗水市），其中衢州市的協調度僅為0.209，協調度不足杭州市的1/3。隨時間推移浙江省各市水環境承載力與新型城鎮化發展的平均協調水平不斷提升，2018年均值已突破0.7，由2011年的基本協調水平提升至中級協調水平（表5）。

表5 2011-2018年各區域耦合協調度評價對比Tab.5 Evaluation comparison of coupling coordination degree of each region during 2011-2018

到2018年，所有城市的耦合協調度均突破0.5，已達到基本協調水平及以上，但僅有杭州市協調度超過0.8，衢州市協調度仍不足0.6，有五座城市的耦合協調度集中在0.7 至0.8 分數段，處于中級協調水平，四座城市協調度介于0.6 至0.7，為初級協調水平。杭州市于2018年達到良好協調水平，其作為浙江省經濟發展的核心城市，城鎮化進程快，實現良性的產業轉型升級，對外來人口吸引力高；對水環境問題的重視程度高，統籌水資源和水環境治理，注重污染減排，因此新型城鎮化發展質量與水環境承載力水平都較為突出。處于中級協調水平的城市包括寧波、溫州、紹興、嘉興和舟山，其中寧波、紹興、嘉興三市經濟發展較好，經濟城鎮化水平高，且城市基礎設施建設完善，對人口的集聚能力強，城鎮化率高；而溫州市近年來實行最嚴格水資源管理制度，廣泛開展節水宣傳，用水效率不斷提高，水環境承載力水平位于全省前列；舟山市則以舟山群島新區的建立為契機，形成特色產業格局，第二、三產業對經濟的貢獻率提高，同時實行戶籍制度改革，實現新型城鎮化的進一步發展。處于初級協調水平的城市包括湖州、金華、臺州和麗水，其中臺州、麗水水環境承載力表現較為突出，但新型城鎮化發展質量的提升較為滯后，存在產業結構有待進一步優化，對剩余勞動力的就業吸納力不足等問題，導致兩者未能呈現出良好的協調關系。湖州和金華的制約因素為水環境承載力，湖州存在水污染治理滯后等問題，有水質型缺水的隱患；金華近年來水資源短缺的問題突出，水資源空間分布不均勻，已經制約部分縣市經濟社會的發展。衢州仍處于基本協調水平，其新型城鎮化發展質量和水環境承載力水平均表現不佳。城鄉之間地理連接程度不高，以及城市產業對勞動力的吸納力不強的雙重原因導致衢州市城鎮化率排位落后；近年來工農業導致水質污染，用水效率低，缺乏水資源統一規劃等問題凸顯，水環境承載力水平未取得較大提升。

對比2011年至2018年各區域耦合協調度可知，研究期間各市之間的差異不斷縮小，變異系數由0.306 減小至0.121，極差由0.544 減小至0.332。具體來看，水環境承載力與新型城鎮化發展耦合協調水平變化程度呈現出西南快東北慢的態勢，即協調水平較低的西南地區協調發展速度更快。2011-2018年間增速最快的城市為位于浙西南的衢州、麗水兩市，其中麗水年平均增長速率達到16%，衢州增速超過20%，建設成效最顯著。除溫州以外，浙西南地區城市的年平均增速均在5%以上，而與此對比，浙東北地區僅有紹興增速超過12%，杭州、寧波和湖州的增速均低于4%。2011年已達到中級協調水平的杭州、溫州兩市，在研究期間的建設成效并不突出，增速甚至不足2%，說明原本水環境承載力和新型城鎮化建設基礎好、協調水平高的地區在進一步提高協調發展質量時遭遇瓶頸。一方面這些地區水環境承載力的建設起步較早，傳統的水利建設工程已接近飽和，且多數水利工程并未實現有效管理，缺乏后期維護，導致部分工程的效益未完全發揮，提前進入衰減期；另一方面，城鎮化率較高的地區已進入城鎮化的中后期，進程放緩。以上原因均表明近年來浙江省耦合協調水平高的地區進一步提高建設成效的難度較大；而協調水平較差的城市發展更為迅速，省內水環境承載力與新型城鎮化發展的耦合協調水平空間差異程度正在不斷縮小。

3 討 論

比較已有文獻，從研究方法看，相關研究多采用耦合度模型評價生態環境和城鎮化質量等經濟社會系統的相互作用強弱［27］，但該模型無法反映協調狀況的優劣，而本研究選取的耦合協調度模型則可以同時體現出系統間的耦合狀態和發展水平，可以較好地表征水環境承載力和新型城鎮化的良性耦合程度，從而反映兩者的協同發展狀態。從研究對象看，已有研究更側重于分析水資源利用與城鎮化發展的協調關系，未將水環境納入評價范圍，而本研究則從水量、水質以及生態建設三個方面構建水環境承載力評價體系，綜合考慮水資源和水環境與新型城鎮化的耦合協調關系，對于實現區域水環境承載力和城鎮化協同發展具有更強的現實意義。從研究結果看，本文研究所得2011-2018年浙江省水環境承載力與新型城鎮化發展的耦合協調評價結果與浙江省實際情況較為符合，且與相關文獻結論一致［30，31］；但已有文獻僅測度了浙江全省整體的協同發展狀況，而缺乏從省內空間差異的視角展開詳細分析。盡管浙江省經濟發展迅速，城鎮化發展水平較高，但仍存在人均水資源量較低、水資源空間分布差異明顯等約束條件。從時間和空間兩個維度分析水環境承載力與新型城鎮化的協調發展水平及其動態演化特征可以為浙江省因地制宜協調區域水環境和新型城鎮化發展提供科學依據。

目前，浙江省水環境承載力提升略滯后于新型城鎮化發展，且耦合協調水平有明顯空間差異，有效的水資源、水環境規劃將有利于城市水資源使用效率的提升，疏解區域水環境承載壓力，實現人-水和諧的發展目標，對浙江省可持續發展具有重要的戰略意義。鑒于此，建議各級政府加強對水環境承載力與新型城鎮化的協同發展的重視程度，完善區域水資源管理體系，依據科學發展的理念和方法，因地制宜推進治水、護水、節水工作。浙西南地區應繼續保障水生態環境質量持續改善，實行嚴格的水資源管理制度，統籌水資源規劃，針對滯后地區加強監督指導；同時深入踐行“綠水青山就是金山銀山”發展理念，調整產業結構和能源結構，加快推進綠色發展方式，以水資源承載力優勢保障城鎮化高質量發展。而浙東北地區則應進一步落實量水而行、以水定產的原則，提高污水處理效率，完善城市管網建設和水利基礎設施，以新型城鎮化發展的經濟優勢和技術優勢驅動區域水環境承載力水平的提升。

4 結 論

本文基于水環境承載力和新型城鎮化的內涵，從水量、水質和生態建設3 個方面構建水環境承載力水平評價體系；從人口、經濟、社會和土地城鎮化4個維度構建新型城鎮化發展質量評價體系；并運用耦合協調度模型探究二者之間的耦合關系。以浙江省為研究區，利用2011-2018年市域面板數據，得出2011-2018年浙江省各市水環境承載力、新型城鎮化發展質量綜合指數和耦合協調度。并分析其時空變化特征，得出結論如下。

（1）從時間層面看，研究期內浙江省新型城鎮化發展水平逐年提高，而水環境承載力水平整體較為平穩，其增長速度滯后于新型城鎮化發展；而二者耦合協調度的變化則呈上升趨勢，僅在2015年前后出現短暫下降。在研究期間內，浙江省水環境承載力的提升相對滯后，說明浙江省在水環境的保護和水污染控制方面的成效相對不顯著，因此未來浙江省在促進水環境承載力與新型城鎮化的協調發展工作中的重點應是提升水資源利用效率和疏解水環境壓力以提升水環境承載力。

（2）從空間層面看，浙江省水環境承載力與新型城鎮化發展的耦合協調水平有明顯的空間差異，協調水平較高的城市多集中于浙東北地區，呈現出“浙東北強，浙西南弱”的格局。具體分析可以發現，浙東北地區新型城鎮化發展質量普遍較高，而浙西南地區的水環境承載力水平表現較好。這說明經濟社會發展對水資源的需求程度高是浙東北地區水環境承載力與新型城鎮化的協調程度制約因素，該地區未來應實行嚴格的水資源管理制度，緩解水資源短缺等問題，保障新型城鎮化的持續發展。而浙西南地區新型城鎮化發展不足導致協調程度不高，后期需要加快推進新型城鎮化發展。

（3）從動態變化看，浙江省各市水環境承載力與新型城鎮化發展的平均協調水平不斷提升。具體而言，由2011年的基本協調水平提高至2018年的中級協調水平，且2018年所有城市均已達到基本協調水平及以上；同時省內各市間差異不斷縮小，發展更加均衡，變化程度呈現出西南快東北慢的態勢，說明耦合協調水平高的地區進一步提高建設成效的難度較大，而協調水平較差的城市進步更快，省內水環境承載力與新型城鎮化發展的耦合協調水平空間差異程度正在不斷縮小。在下一階段，浙江省應依據科學發展的理念和方法，因地制宜，協同推進水環境管理和新型城鎮化發展工作。 □