長三角城市群水生態文明建設水平及其時空分異*

李麗麗 陳雯雯 李東風

(1.浙江水利水電學院建筑工程學院，浙江 杭州 310018；2.河海大學商學院，江蘇 南京 211100；3.浙江水利水電學院水利工程學院，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文明制度體系，提升生態環境治理效能，并明確了水生態文明建設方向，要求加快形成水生態文明建設新格局。

長三角城市群是我國經濟發展最活躍、開放程度最高的區域之一。但伴隨著經濟體量的擴張，水環境惡化與水資源緊張已成為限制長三角城市群經濟社會進一步發展的重要瓶頸。國家發展和改革委員會在2019年發布了《長三角生態綠色一體化發展示范區總體方案》，明確指出長三角城市群要落實最嚴格水資源管理制度，促進節水、減排、治污，提升水環境質量。為此，國家層面對長三角城市群實施了水生態保護、水環境保護等生態環境保護專項行動[1]，地方層面落實水生態環境協同治理，以推動長三角城市群水生態文明建設。

水生態文明需要綜合考慮水生態環境和人類活動，其核心思想是人水和諧，也就是要在保護優先、順應自然的原則基礎上，推動水生態環境與社會經濟活動的協調發展[2-4]。前期，較多學者對水生態文明建設水平的評價指標體系構建開展了討論[5-8]。在構建評價指標體系的基礎上，鄧宗兵等[9]采用熵值法構建了水生態文明綜合評價模型，并指出了我國水生態文明建設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]已對長江經濟帶城市群的水生態文明建設水平進行了初步評價；TIAN等[12]和劉孝富等[13]則對影響水生態文明建設水平的因素展開了分析。

然而，已有研究構建的水生態文明建設水平評價指標體系仍不全面；長三角城市群的水生態文明建設水平評價仍不深入。因此，本研究綜合考慮長三角城市群的經濟、社會、生態等因素，基于驅動力—壓力—狀態—影響—響應(DPSIR)模型構建水生態文明建設水平評價指標體系與評價方法，對長三角城市群的水生態文明建設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文明建設水平的有效途徑，為長三角經濟社會與生態環境和諧發展提供決策依據。

1 水生態文明建設水平的評價指標體系與評價方法

1.1 評價指標體系

在水生態文明建設水平評價的DPSIR模型中，驅動力是指影響水生態文明建設水平的直接原因。經濟增長是水生態環境治理的重要支撐，對水生態文明建設水平的提高起著直接的正向驅動作用；在經濟發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；城鎮化進程的推進也給水資源和水環境帶來顯著的直接影響[14-15]。因此，本研究選取人均國內生產總值(GDP)、人口密度與城鎮化率表征經濟社會發展對水生態文明建設的驅動力。壓力是指在驅動力的推動下經濟社會發展對水生態環境產生的壓力。城市群經濟的快速發展會產生大量的用水需求，在水資源總量有限的情況下加劇用水緊張問題[16]。基于此，本研究選取供水總量占水資源總量比例、單位GDP消耗供水表征因經濟社會發展而產生的水資源供給壓力。狀態是指在驅動力和壓力之下，社會與環境所呈現的狀況，反映了水資源量、水資源供給以及水環境質量狀態[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，人均水資源量、用水普及率表征水資源供給狀態，蔚藍水質指數表征水環境質量狀態。影響是指在驅動力和壓力下水生態文明建設對生態環境和經濟社會的影響。對生態環境的影響，水首先影響的是植被[18]；對經濟社會的影響，水對農漁業影響最為直接。因此，本研究選取歸一化植被指數(NDVI)表征對植被的影響，農業和漁業增加值增長速率表征對農漁業的影響。響應是指為了降低對水生態環境的壓力，減弱對生態環境和經濟社會的影響，提高水生態文明建設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和生產發展過程中對水生態環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 數據來源

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據來源于中國城市統計年鑒；各省份統計年鑒中有城鎮化率數據的直接使用統計年鑒中的數據，統計年鑒中沒有的則通過城鎮常住人口除以總常住人口計算得到，其中城鎮常住人口來源于中國城市統計年鑒，總常住人口來源于各省市統計年鑒；供水總量占水資源總量比例中的供水總量數據來源于中國城市建設統計年鑒，水資源總量數據來源于中國城市統計年鑒；單位GDP消耗供水數據來源于中國城市建設統計年鑒；上海市地表水和地下水資源量數據來源于中國環境統計年鑒，其他城市地表水和地下水資源量數據來源于各省份統計年鑒；用水普及率、農業和漁業增加值增長速率、污水日處理能力、污水處理率、建成區排水管道密度和人均排水管道長度數據來源于各省份統計年鑒；蔚藍水質指數數據來源于“蔚藍地圖”網站(http://www.ipe.org.cn/)；NDVI數據來源于中國科學院資源環境科學與數據中心。

1.3 評價方法

本研究也采用熵值法進行指標賦權，構建長三角城市群水生態文明綜合評價模型。熵可用于表示指標的離散程度，指標的熵越小，則離散程度越大，即所含信息量越多，權重應越大；指標的熵越大，則離散程度越小，即所含信息量越少，權重應越小[19]。利用熵值法對每個指標賦權的具體步驟如下：

(1) 對各指標數據進行標準化處理。對于指標數值越大越好的正向指標采用式(1)進行標準化；對于指標數值越小越好的負向指標采用式(2)進行標準化。其中，單位均根據實際情況而定。

(1)

(2)

式中：xδij’為δ年城市i的第j個指標的標準化后數據；xδij為δ年城市i的第j個指標的原始數據；minxδij、maxxδij分別為所有年份所有城市的第j個指標原始數據的最小值和最大值。

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

(3)

(4)

dj=1-ej

(5)

式中：ej為第j個指標的熵；n為城市總數；dj為第j個指標的熵冗余度。

(3) 根據各指標的熵冗余度計算各指標權重(wj)，計算結果見表1。

(6)

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

(7)

表1 水生態文明建設水平評價指標權重Table 1 The weight of water ecological civilization level indexes

1.4 莫蘭指數

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

2 結果分析

2.1 長三角城市群水生態文明建設水平時間演變分析

2010—2018年長三角城市群的水生態文明建設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年出現了負增長。對于2010—2011年的負增長，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重，經濟增長勢頭減弱，導致水生態文明建設的驅動力下降；另一方面，那時候產業結構轉型處于初步探索階段，傳統工業仍占較大比重，污水、廢水亂排放現象仍然給生態環境產生了巨大壓力。而2013—2014、2015—2016年長三角城市群已步入經濟發展新常態階段，經濟社會發展勢頭良好，但人口流入、產業擴張等加劇水資源供給壓力，是水資源供需矛盾加劇導致的水生態文明建設水平暫時性負增長。2011—2013年為“十二五”中期，長三角城市群水生態文明建設水平增長迅速，綜合得分由2011年的0.215 8上升至2013年的0.496 5，年均增長率達到51.67%，期間長三角城市群年GDP增長速度均達到9%以上，經濟社會的快速發展為水生態文明建設提供了強大的驅動力，城鎮化水平的不斷提升與城市基礎設施建設日趨完善為水生態文明建設提供了良好環境，同時也與各地方政府大力推動建設資源節約、環境友好型社會，加強水環境整治有關。2016—2018年再次進入穩步增長期，這是因為“十三五”對環境綜合治理與生態保護提出更高要求，將生態文明建設擺在了重要地位，各地均積極落實環境污染防治、環境基礎設施建設、生態修復等方面的法律法規與規章條例，并在長三角一體化進程中加強協同治理，促進人與自然和諧共生，且經濟發展進入高質量增長新階段，長三角城市群推動產業結構轉型升級，水污染與水浪費現象得到緩解，推動了水生態文明建設水平穩步前進。

圖1 長三角城市群水生態文明建設水平時間演變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文明建設水平空間特征分析

雖然2010—2018年長三角城市群的水生態文明建設水平有波動，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文明建設水平，結果見圖2。

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

上海市的水生態文明建設水平綜合得分均在0.45以上。2010—2014年上海市的水生態文明建設水平快速上升，年均增長率為1.24%，該期間上海市加快建設社會主義現代化國際大都市，在轉變經濟發展方式的同時推動生態環境不斷優化，驅動力與響應子系統對水生態文明建設水平提升發揮顯著作用。2014—2018年上海市的水生態文明建設水平有所下滑，可能是由于上海市人口數量增長過快，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，從而制約了水生態文明建設水平的發展；其次，響應子系統的推動作用也有所減弱，說明上海市的水環境管理力度不夠，應持續全方位深入管理。

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

浙江省的水生態文明建設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、麗水的水生態文明建設水平較高，基本都在0.20以上；舟山在2010—2018年的水生態文明建設水平增長最為迅速，年均增長率達到6.56%，在“十二五”末期至“十三五”中期，舟山積極推行“五水共治”，在開源節流的同時統籌推進源頭治理工程，提高水資源保障能力并改善水環境，因此提升較快。

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

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

長三角城市群2010、2014、2018年的水生態文明建設水平莫蘭指數見表2。2010、2014、2018年的莫蘭指數均為正值且均通過0.1水平的顯著性檢驗，表現出正的空間自正相關，且莫蘭指數呈上升趨勢，說明長三角城市群的水生態文明建設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 水生態文明建設水平的莫蘭指數Table 2 The Moran’s Index of water ecological civilization construction level

2.3 長三角城市群水生態文明建設水平的子系統分析

由圖3可見，長三角城市群水生態文明建設的驅動力和響應子系統綜合得分總體呈現上升趨勢，壓力和狀態子系統總體呈穩定趨勢，而影響子系統總體呈下降趨勢。其中，響應子系統的綜合得分上升幅度特別大，年均增長率達到76.78%，表明長三角城市群對水資源和水環境問題的響應力度在不斷增強，污水處理能力與污水處理效率提高以及城市基礎設施建設完善是重要原因，各城市要繼續重視響應子系統在水生態文明建設中的關鍵性，充分發揮其能動性以進一步推進環境治理與城市建設。驅動力子系統的年均增長率為19.56%，說明人均GDP上升、人口密度增加與城鎮化進程推進是水生態文明建設的重要驅動力，但也存在部分城市的水生態文明建設水平與經濟社會發展狀況不匹配的現象，因此應促進生態文明建設與經濟建設協調發展，實現良性驅動。壓力子系統的綜合得分整體較低，2013—2014年出現過暫時性上升，這是由長三角城市群從高耗水、高排放的粗放型經濟發展方式向節水、低耗的集約型經濟發展方式轉型的結果，然而由于缺乏長遠的系統性規劃，在2014年后回落，用水供需緊張問題一直成為了長期的障礙。狀態子系統的綜合得分波動明顯，這是因為經濟社會、自然環境不穩定，政策效果存在短期性與暫時性。雖然長三角城市群水質狀態明顯轉好，然而影響子系統的綜合得分基本處于下降趨勢，其中城市植被覆蓋養護水資源的作用未充分發揮，農業和漁業發展速度減緩對水生態文明建設的抑制影響加大，因此在促進高新科技行業發展的同時也要注重推動農業和漁業的現代化進程，充分挖掘水生態文明建設水平提升的各方面積極因素。

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

3 結論與建議

3.1 結 論

(1) 從時間演變來看，2010—2018年長三角城市群的水生態文明建設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文明建設水平整體呈“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文明建設穩步推進，而浙江省、安徽省各城市波動較大，與地區經濟社會發展水平、生態環境保護力度相關。

(3) 從子系統分析結果來看，長三角城市群水生態文明建設的驅動力和響應子系統綜合得分總體呈現上升趨勢，壓力和狀態子系統總體呈穩定趨勢，而影響子系統總體呈下降趨勢。

3.2 建 議

長三角城市群要堅持轉變經濟發展方式，推動產業結構調整，通過產業轉移、產業升級促使企業污染排放下降；嚴抓水環境治理、嚴控污染物排放，提高各城市的污水治理能力，制定嚴格、統一的行業污(廢)水排放標準，全面提高各行業的用水效率；開源節流要兩手抓，深入源頭治理，厲行水資源節約，健全水生態治理與水環境保護的市場體系，并加大節水宣傳力度，構建節水型社會；各地區因地施策，上海市應深入挖掘水生態文明建設潛力，在污水治理方面落實地方政府責任，以排放量許可管理與減排目標為抓手，改善水環境質量，江蘇省應充分發揮河長制、環境與生態綜合治理等政策對水生態文明建設的長期推動作用，浙江省和安徽省則要調整水生態文明建設的規劃與考量，以實現水生態文明建設穩步發展；長三角城市群要打破行政壁壘，完善區域水利發展布局，建立長三角區域內治水管水聯動與水資源協調供給機制，加強水污染防治協作，統籌推進水生態空間共保，實現區域一體化治水。