南寧市城市發(fā)展與水資源環(huán)境耦合關(guān)系研究

□ 劉 昭 麻春曉 寧曉飛

水資源對于一個城市的建設(shè)與發(fā)展至關(guān)重要，如何加強城市水資源的合理利用已成為一個亟待解決的重要問題，其中探究城市發(fā)展與水資源環(huán)境之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系已成為國內(nèi)外研究的熱點[1]。

南寧古稱“邕城”—四面環(huán)水的城池，由此可見南寧水資源充沛，城區(qū)與水環(huán)境聯(lián)系緊密。南寧自古以來城市選址一直緊靠邕江，歷代多次擴建。城區(qū)從民國時期拆除城墻并填埋壕塘，開始不斷快速擴張城市建設(shè)用地規(guī)模，在“城進水退”的發(fā)展模式之下，城市防洪和防內(nèi)澇壓力逐年增加。1962年邕江大橋通車之后，方便了兩岸的交通，形成了江南區(qū)以邕江大橋為圓點的扇形展開?，F(xiàn)代南寧市的發(fā)展長期持續(xù)單中心空間結(jié)構(gòu)，主城區(qū)一極獨大，人地矛盾突出。從《南寧市城市總體規(guī)劃（2011—2020年）》開始，城市建設(shè)突出“一軸兩帶多中心”的發(fā)展模式，由單核集中向帶型拓展轉(zhuǎn)變，逐步形成沿邕江兩岸串珠式展開、沿其支流縱深發(fā)展的城市布局形態(tài)，當現(xiàn)狀前五象新區(qū)和外圍城鎮(zhèn)組團尚處于培育階段；而水系變化較大，水體面積縮減，河流長度變短，部分河流斷流甚至消失[2]。

目前，市區(qū)范圍內(nèi)共有18條支流從南、北兩側(cè)匯入邕江?？焖俪鞘谢M程下的南寧處于經(jīng)濟飛速發(fā)展階段，其城市形態(tài)亦處于巨變時期，水資源環(huán)境壓力逐漸增大，水資源與社會經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)系以及對人居環(huán)境建設(shè)水平提高的影響，強烈需要相關(guān)理論研究與實踐探索。南寧市作為西部后發(fā)展地區(qū)，應(yīng)積極探索生態(tài)文明建設(shè)與經(jīng)濟社會發(fā)展同頻共振的方式。隨著南寧市綠色發(fā)展理念的深入貫徹，明確“治水、建城、為民”的城市工作主線，治水工作的重要性不斷提升，治水專項行動及規(guī)劃不斷展開，如開展邕江綜合治理和“百里秀美邕江”景觀帶打造，深入實施黑臭水體治理和海綿城市建設(shè)攻堅戰(zhàn)等。其中2009年開展的“中國水城”規(guī)劃建設(shè)提出要使城市發(fā)展布局、功能定位、發(fā)展規(guī)模與防洪保安、水資源、水環(huán)境承載能力相適應(yīng)[3]。

南寧市長期的治水建設(shè)成效如何？城水關(guān)系耦合程度如何？未來水資源利用的瓶頸和前景如何？本次研究通過構(gòu)建南寧城市發(fā)展與水資源環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)模型，通過計算并分析南寧市城市發(fā)展與水資源環(huán)境的相關(guān)內(nèi)在聯(lián)系，劃分南寧市城水關(guān)系歷史階段并進行特點分析，嘗試回答以上3個問題。

1 城水關(guān)系耦合度評價指標體系與耦合協(xié)調(diào)度模型構(gòu)建

1.1 評價指標體系與指標權(quán)重確定

1.1.1 指標體系

考慮指標體系結(jié)果的科學性、整體性及層次性原則，參考已有研究[2]，將指標劃分為4個層級，分別為目標層、系統(tǒng)層、評價層、指標層：一級指標分為水資源環(huán)境系統(tǒng)及城市發(fā)展系統(tǒng)，其對應(yīng)的評價層與指標層分別為水資源、水環(huán)境壓力、水資源保護、經(jīng)濟條件、人口規(guī)模、城市建設(shè)及公共事業(yè)，最終細分為指標層的15個指標（見表1）。

表1 南寧市城市發(fā)展與水資源環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度評價指標體系及權(quán)重

1.1.2 數(shù)據(jù)來源

2005—2019年的《南寧統(tǒng)計年鑒》《南寧市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》《南寧市水資源公報》《南寧市環(huán)境公報》）。

1.1.3 數(shù)據(jù)標準化處理

通過對指標數(shù)據(jù)進行無量綱化處理，采用極差標準化法消除量綱，從而使單位不一致的數(shù)據(jù)能進行對比分析。鑒于指標存在正負屬性，采取如下計算公式：

1.1.4 主觀賦值法與客觀賦值法結(jié)合確定指標權(quán)重

一是對南寧城市發(fā)展與水資源環(huán)境的協(xié)調(diào)性指標評價體系中的評價層采取主觀賦值法進行賦值，通過整理文獻及參考相關(guān)學者研究[4]，判斷評價層內(nèi)共7項指標的相互重要程度。結(jié)果顯示水資源環(huán)境系統(tǒng)中均取權(quán)重值1/3；城市發(fā)展系統(tǒng)中均取權(quán)重值1/4。

二是保證權(quán)重結(jié)果的客觀性，采用客觀賦值法中的變異系數(shù)法計算各指標層內(nèi)共15項指標權(quán)重。計算公式如下：

1.2 耦合協(xié)調(diào)度模型建立

首先構(gòu)建耦合模型，然后進一步構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)度模型。其表達式如下[5]：

式中，C代表系統(tǒng)耦合度，E代表城市發(fā)展系統(tǒng)綜合指數(shù)，R代表水資源環(huán)境環(huán)境系統(tǒng)綜合指數(shù)，k為調(diào)節(jié)系數(shù)，參考相關(guān)研究成果，本文取值k=2；

T為兩系統(tǒng)綜合協(xié)調(diào)指數(shù)，指數(shù)越大說明南寧市城市發(fā)展與水資源環(huán)境的整體發(fā)展水平越高，對耦合協(xié)調(diào)度的貢獻程度越大；

D為耦合協(xié)調(diào)度，根據(jù)專家學者研究，耦合協(xié)調(diào)度可劃分為（0＜D≤0.3）的耦合失調(diào)、（0.3＜D≤1）的耦合協(xié)調(diào)（見表2）。

表2 耦合協(xié)調(diào)度D階段劃分

耦合度C取值在0到1之間，數(shù)值靠近1表明兩系統(tǒng)耦合程度越好，數(shù)值靠近0則耦合度越低，整體發(fā)展偏向無序。

2 南寧市城市發(fā)展與水資源環(huán)境耦合協(xié)調(diào)分析

2.1 水資源概況綜合指數(shù)變化趨勢

南寧市2005年至2019年水資源的綜合指數(shù)波動情況比較劇烈（見圖1），總體的變化趨勢呈現(xiàn)出略微下降的狀態(tài)。由于水資源總量包含地表水資源量以及地下水資源量，而這兩個因素受到年氣候與年降水量的影響比較嚴重，在2005年至2019年這15年中，人均年降水量的極差計算結(jié)果數(shù)值比較大，故而波動比較強烈。

2.2 水資源壓力耦合度分析

由于指標水環(huán)境壓力屬于負向指標，數(shù)值越小則證明該層指標壓力越大。在統(tǒng)計數(shù)據(jù)中城市年人均生活污水排放量從2005年至2019年總體逐步增長，表明了城市發(fā)展會使城市生活用水、生活污水處理系統(tǒng)壓力逐漸上升（見圖1）。

圖1 南寧市水資源系統(tǒng)、水資源壓力和水資源保護綜合綜合指數(shù)變化（2005—2019年）

2.3 水資源保護耦合度分析

根據(jù)綜合指數(shù)計算顯示，南寧市水資源保護綜合指數(shù)呈現(xiàn)出總體上升的態(tài)勢（見圖1）。城市污水處理率從數(shù)據(jù)年2005年的56.92%提高至2019年的98.40%，工業(yè)污水達標排放率由開始數(shù)據(jù)采集年的93.9%提升至2019年的97.8%。結(jié)合生態(tài)建設(shè)、“中國水城”等項目，南寧市開展黑臭水體環(huán)境治理，對主要水系污水管網(wǎng)建設(shè)、雨污管網(wǎng)錯混接點改造、防江水倒灌口整改等工作，表明南寧市在水資源保護方面投入力度大且效益回饋良好。

2.4 城市發(fā)展系統(tǒng)計算結(jié)果分析

根據(jù)城市發(fā)展相關(guān)指標顯示，南寧城市人均GDP整體翻了6倍、城鎮(zhèn)化水平增長了1倍，城市建設(shè)、公共事業(yè)綜合指數(shù)指標呈逐年上升的趨勢。對城市發(fā)展系統(tǒng)指數(shù)E計算結(jié)果表明，南寧市城市發(fā)展各項指標穩(wěn)中有升，持續(xù)健康發(fā)展；而水資源系統(tǒng)綜合指數(shù)R則一直有波動，總體偏下行（見表3、圖2）。

表3 城市發(fā)展E與水資源環(huán)境R綜合指數(shù)計算結(jié)果

圖2 水環(huán)境系統(tǒng)R與城市發(fā)展E變化趨勢

2.5 城市發(fā)展與水資源環(huán)境耦合分析

根據(jù)圖表計算結(jié)果顯示（見表4、圖3），南寧市城水耦合關(guān)系總結(jié)以下3個階段：

圖3 南寧市耦合度與耦合協(xié)調(diào)度變化趨勢線

表4 南寧市城市發(fā)展與水資源環(huán)境系統(tǒng)耦合度與耦合協(xié)調(diào)度計算結(jié)果

（1）2005年為拮抗階段。城市水資源保護壓力大，城市的污水處理能力相對較低，城市人均社會消費品零售總額低，城鎮(zhèn)化水平進展緩慢。

（2）2005—2011年為中級協(xié)調(diào)、磨合階段。城市發(fā)展與水資源環(huán)境緩慢呈現(xiàn)出相互脅迫、相互促進的狀態(tài)。城市經(jīng)濟、空間發(fā)展逐年上升，但在2011年，城市污水處理率降至64.6%，水資源保護壓力明顯上升，城水之間的耦合協(xié)調(diào)度還處在低等級發(fā)展水平。

（3）2012—2019年為良好協(xié)調(diào)階段。城水之間的耦合協(xié)調(diào)度處在良好協(xié)調(diào)水平，并呈現(xiàn)出一個緩慢平穩(wěn)增長的趨勢。城市發(fā)展的速度平穩(wěn)上升，城市空間不斷拓展、城市人口增加、城鎮(zhèn)化水平也達到63.7%。城市的快速擴張使得用水壓力、水環(huán)境與水資源保護壓力增大；另一方面是對城市污水處理系統(tǒng)造成壓力，即城市污水處理系統(tǒng)在保證污水處理率（2005年污水處理率56.9%，2019年污水處理率98.4%）處于較高水平下，每日需要處理更多的污水量。二者處在一個相對促進的狀態(tài)，城市發(fā)展帶來水資源保護的壓力，城市發(fā)展效益又反饋水資源保護，兩者耦合協(xié)調(diào)度逐漸上升。

3 結(jié)論與探討

研究整理概括了南寧自晉代以來各時期的城市演變與城市周圍水系內(nèi)在關(guān)系，并結(jié)合耦合模型分析當代南寧市城市發(fā)展與城市水資源二者間耦合協(xié)調(diào)度。

3.1 晉代至清代南寧市的城水關(guān)系

晉代南寧古城坐落邕江江畔，水量充足，滿足人類生存的基本需求，在這一時期水系水量、位置等因素成為影響城市選址的重要因素。從唐宋開始，南寧集市貿(mào)易就已形成，水運貿(mào)易的生產(chǎn)活動使得城市形態(tài)呈現(xiàn)“沿江而走”的趨勢。城市受到周邊良好的水資源環(huán)境支持而得以發(fā)展，同時也在影響著城市形態(tài)布局。清朝時期，南寧開通商埠，商貿(mào)來往日漸繁榮。城市的擴張也導致城市內(nèi)部及周圍的水系被填埋消失，急劇抬升了城市內(nèi)澇風險。

3.2 當代南寧的城水關(guān)系

通過對南寧市近15年的城市發(fā)展與水資源保護耦合模型結(jié)果整理分析，城市發(fā)展與水資源環(huán)境關(guān)系從初始的低水平耦合狀態(tài)以及互相遏制逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗷ゴ龠M，這離不開城市建設(shè)發(fā)展觀念的轉(zhuǎn)變和持續(xù)項目的投入建設(shè)帶來的極大促進。

3.3 未來城水關(guān)系瓶頸與發(fā)展前景

南寧市城市發(fā)展還在持續(xù)加速，城市規(guī)模擴張的同時必然給城市水環(huán)境帶來更大的壓力，城市用水需求、污水排放等矛盾將更為突出。因此必須保證城市發(fā)展與城市水資源開發(fā)保護利用同步協(xié)調(diào)進行，城市發(fā)展中對水資源環(huán)境已經(jīng)造成損害的要即刻采取措施，未來城市發(fā)展過程中嚴格落實保護城市水資源環(huán)境的相關(guān)舉措，使兩者之間的關(guān)系向著協(xié)調(diào)共生的高級階段演進。