云南省城鎮化與水資源協調發展時空演化及影響因素分析

摘要：以云南省為研究地域，構建城鎮化與水資源評價指標體系，借助耦合協調度模型、Dagum基尼系數、障礙度模型等方法對2010—2021年城鎮化與水資源耦合協調度時空演化及影響因素進行探析。研究表明：①2010—2021年云南省城鎮化指數呈穩步增長態勢，水資源指數為“W”型波動軌跡，系統耦合協調度水平總體向上發展；②2010、2015、2021年市州耦合協調度空間發展差異顯著，整體水平提升；耦合協調度總體差異波動變化中呈小幅度下降，滇中地區內部發展差異最大，滇西地區最小，地域發展不平衡的主要來源為區間差異；③水資源開發利用率、城鎮就業人口占比、人均公園綠地面積、二三產業占比、城市污水產生量、人均水資源量和降水量是制約城鎮化與水資源協調發展的主要因子。

關鍵詞：城鎮化；水資源；協調發展；影響因素；云南

中圖分類號：TV213；F299.27文獻標識碼：A文章編號：1001-9235（2024）07-0019-09

Spatio-temporal Evolution and Influencing Factors Analysis of Coordinated Development between Urbanization and Water Resources in Yunnan Province

HAN Lihong1，PAN Yujun2*，GAO Qingyan3，LIAO Xuewen1

（1.College of Education，Guizhou Normal University，Guiyang 550025，China;2.Department of Geography，Yunnan NormalUniversity，Kunming 650500，China;3.College of Cultural Tourism，Qujing Normal University，Qujing 655011，China）

Abstract：Taking Yunnan Province as the study area，this research constructs an evaluation index system for urbanization and water resources.By employing methods such as the coupling coordination degree model，Dagum′s Gini coefficient，and the obstacle degree model，the temporal and spatial evolution and influencing factors of the coupling coordination degree between urbanization and water resources from 2010 to 2021 are analyzed.The study shows that：①From 2010 to 2021，the urbanization index of Yunnan Province shows a steady growth trend，while the water resources index is a\"W\"-shaped fluctuation trajectory，with the overall level of system coupling and coordination developing upward.②In 2010，2015，and 2021，the spatial development differences in the coupling coordination degree of cities and states are significant，and the overall level is improved;the overall difference of the coupling coordination degree fluctuates with a small decline，and the development difference is the largest in central Yunnan，and the smallest in western Yunnan;the main source of geographical development imbalance is the inter-area difference.③The utilization rate of water resource development，the proportion of urban employed population，the per capita green space area of parks，the proportion of secondary and tertiary industries，the amount of urban sewage generation，per capita water resources，and precipitation are the main factors restricting the coordinated development of urbanization and water resources.

Keywords：urbanization;water resources;coordinated development;influencing factors;Yunnan

城鎮化與水資源兩系統相互依存、相互作用，二者協調發展對于區域高質量發展意義重大。伴隨經濟社會飛速發展，城鎮化建設進程快速推進，城市人口數量持續增長，水資源的需求量隨之增加，水污染問題逐步凸顯，進一步阻礙城市健康發展。因此，在城鎮化進程中，既要注重水資源保護和治理，提高水資源利用效率，實現可持續發展；也要加強水資源“質”與“量”的管理，滿足城市發展需要，保障城鎮化建設有序推進。

圍繞城鎮化與水資源相互關系研究是學術界關注的熱點之一。在國外，Odeh等［1］結合遙感與地理信息系統綜合方法分析約旦安曼省城市建設與水資源沖突狀況，提出對應空間規劃方案；Shukla等［2］研究認為印度比西河流域城市化進程加快影響當地水文參數變化；Tam等［3］研究發現城市建設過程中城市防滲面積的增加會導致地下水補給量明顯減少。在國內，學者針對城鎮化與水資源研究成果豐碩。在研究區域上，主要集中在國家［4-5］、地區［6-7］、經濟帶［8］、流域［9］、省域［10］、市域［11］、縣域［12］等層面，如鄭德鳳等［4］對中國城鎮化與水資源指數水平、協調度從時空視角進行分析，喬友鳳等［6］、馬海良等［7］對京津冀地區城鎮化與水資源匹配狀況、協調程度進行研究，王柯文等［8］借助文獻計量工具對天山北坡經濟帶城鎮化與資源環境系統關系研究進行評述，榮潔等［12］從時間序列出發探析了常熟城市化和水環境協調關系等；在研究方法上，主要運用耦合協調度［10］、熵變方程法［5］、三維水資源生態足跡［6］、脫鉤模型［11］、PSO-SVM模型［13］及標準差橢圓、空間變異系數［4］等計量模型，可以減少主觀性對研究結果的干擾［10，13］，進一步探究城市化與水資源兩系統相互關系及交互作用［11］、空間分布分異特征［4］等，但無法揭示地區發展差異與差異來源；在研究內容上，主要聚焦在城鎮化與水資源協調發展、城市發展對水資源的影響及水環境對城鎮化進程建設的約束等層面。總的來看，已有成果在地域選擇上主要為中東部發達地區，鮮有針對西部地區特別是云南省的研究；研究內容上多聚焦兩者協調關系探析，未能進一步分析區域內部發展差異及影響因素。文章在前人研究基礎上，運用耦合協調度模型、Dagum基尼系數及障礙度模型對2010—2021年云南省城鎮化與水資源耦合協調度時空演變特征及影響因子進行分析，旨在為推進全省城鎮化與水資源協調發展、區域高質量發展提供參考依據。

1研究區概況

云南處于中國西南地區（21°8′～29°15′N，97°31′～106°11′E），下轄16個市州，國土總面積為3.941×106 km2。省內地形地貌以山地高原為主，占比達90%，耕地、城市建設等人類活動主要在地勢平緩的壩子區，面積占比小；境內地勢呈現“西北高、東南低”特征，氣候基本屬于亞熱帶高原季風型，立體氣候特點顯著，干濕兩季分明，全省擁有六大水系與九大高原湖泊，水資源總量豐富，但降水時空分配極不均勻，地域差異大［14］。在經濟快速發展、城鎮化建設進程加快的背景下，城水矛盾逐漸突出，如何協調好城市建設與水資源之間的平衡關系對于區域高質量發展至關重要。

2研究方法與數據來源

2.1研究方法

2.1.1指標體系構建

依據指標選取的合理性、系統性與可獲取性原則，在參考學者陳錫才等［10］、侯雷［11］研究基礎上，從人口城鎮化、經濟城鎮化、空間城鎮化3個維度出發選取9個指標構成城鎮化評價系統；從水資源壓力、水資源狀態和水資源響應3個層面考慮選取10個指標組成水資源評價系統。云南省城鎮化與水資源綜合評價指標體系見表1。

2.1.2耦合協調度模型

a）綜合指數運算。運用熵權法計算評價指標權重值，借助綜合評價模型得出城鎮化指數與水資源指數，計算過程參考文獻［15］。

b）耦合協調度測算。耦合協調度可以衡量多個系統或子系統相互間的緊密關系與協調程度，為深入探究城鎮化與水資源系統下不同子系統間的交互緊密程度，借助耦合協調度模型來測算協調發展水平，見式（1）：

C=1/2，D=，T=U1α+U2β（1）

式中：C為耦合度；D為協調發展度；T為綜合指數；U1、U2分別為城鎮化、水資源指數水平；α、β為待定系數，鑒于城鎮化與水資源對于人類生活與社會經濟發展都具有同等重要意義［10］，文中均取值為0.5。參考文獻［11］將耦合協調度分為10個等級（表2）。

2.1.3 Dagum基尼系數

Dagum基尼系數是基于傳統基尼系數的改進版，用來衡量區域發展差異與差異來源，主要由區內系數（Gw）、區間系數（Gb）和超變密度系數（Gt）三部分構成。借助Dagum基尼系數來探究云南省城鎮化與水資源耦合協調度的區域發展差異，見式（2）：

G==Gw+Gb+Gt（2）

式中：G為總體基尼系數，其數值越大，則城鎮化與水資源耦合協調度的總體差距就越大；n為所有市州數量；k為分區個數；nj、nm分別為j、m區域市州數量；為耦合協調度均值。區內、區間和超變密度系數的分解公式見參考文獻［16］。

2.1.4障礙度模型

利用障礙度模型探究云南省城鎮化與水資源耦合協調度發展差異的主要影響因子，見式（3）：

Aij=Pj·Rj/（Pj·Rj）·100%，Rj=rj·wj，Pj=1-X

式中：Aij為“障礙度”數值；Pj為“指標偏離度”值；Rj為“因子貢獻度”；rj為第j項指標權重；Wj為第j個指標所在指標層權重；X為標準化值。

2.2數據來源

研究涉及的人口密度、人均GDP、城區面積、人均公園綠地面積、城市污水產生量等9個指標數值主要來自《云南省統計年鑒（2011—2022年）》與各地州《國民經濟與社會發展統計公報（2010—2021年）》，人均綜合用水量、萬元GDP用水量、降水量、人均水資源量等水資源系統指標來自于《云南省水資源公報（2010—2021年）》，城鎮就業人口占比、二三產業占比通過公式運算所得，部分殘缺數據通過官方統計文件或運用插值法計算獲得。

3結果與分析

3.1時間序列分析

根據熵權法與耦合協調度模型，測算出2010—2021年云南省城鎮化發展指數、水資源發展指數及城鎮化與水資源耦合協調度水平（圖1）。

a）云南省城鎮化指數總體呈逐年穩步增長的發展趨勢，指數值從2010年的最低值0.013升至2021年的最高值0.873，年均增幅為46.90%，表明全省城鎮化水平快速提高，發展勢頭迅猛。其中，2019—2020年，城鎮化發展指數值增速放緩，主要是新冠疫情的影響，二三產業影響最為明顯，從業人員出現下降，占比由2019年的86.90%降至85.30%，城鎮居民人均可支配收入較2019年也僅增加1 262元，經濟整體發展變緩，城市發展進程變慢。12 a間，隨著全省經濟快速增長，產業結構不斷優化，省政府高度重視城市發展規劃與指導，先后出臺《云南省新型城鎮化規劃（2014—2020年）》《云南省人民政府關于深入推進新型城鎮化建設的實施意見》等文件，為城市建設提供政策保障，注入了發展活力，城鎮化發展水平取得較大進步。

b）云南省水資源指數波動變化，整體呈“W”型軌跡。根據時間發展分為4個階段。①2010—2011年，水資源指數降低，因為受到厄爾尼諾現象、季風異常及地理區位因素綜合影響［17］，2011年為全省連續干旱第3年，降水量偏少，湖泊蓄水總量驟降，旱情疊加導致水資源總量減少，水資源壓力增大，整體水平下降。②2011—2017年，水資源發展指數整體升高，伴隨著降水量的連年充沛，用水工藝技術水平的提升，城市污水處理效率提高，萬元工業增加值/GDP用水量逐年降低，水資源整體狀況向好發展。③2017—2019年，該時期全省降水量連年減少，從2017年的1 351.5億m3降至2019年的1 008億m3，同時水資源總體利用效率由7.4%減少到7%，共同影響下水資源發展指數呈現下降。④2019—2021年，水資源發展指數呈現回升，隨著全省水資源污染治理水平及利用效率穩步提升、整體壓力逐步緩解，水資源總體發展狀況得到改善。

c）研究期內，全省城鎮化與水資源耦合協調度水平波動變化中總體向前發展。耦合協調度數值變化區間為0.248～0.855，共經歷中度失調、瀕臨失調、勉強協調、初級協調、中級協調、良好協調6個等級，實現從失調到協調階段的轉變，表明城鎮化與水資源系統間的互動愈發密切，緊密程度不斷加深，協調度越來越高。根據協調度歷年變化分為3個時期：2010—2018年為穩步上升期，數值從2010年的0.248增長到2018年的0.822，總體增加了0.574，表明該時期城鎮化與水資源相互促進，實現了良性互動與發展；2018—2019年為下降期，主要是受到降水量偏少、水資源壓力總體增大影響，協調度水平降低；2019—2021年為回升期，系統間的協調性得到改善，并在2021年達到了研究期的最高值0.855。12 a間，全省在經濟快速增長的過程中注重城市建設規劃與發展，同時加強水資源保護與管理，做到了城市建設與水資源保護同步發展。

3.2空間變化分析

對2010、2015、2021年全省市州城鎮化與水資源耦合協調度水平進行測算，并借助ArcMap10.2軟件進行空間的可視化展示（圖2）。

云南省16個市州城鎮化與水資源耦合協調度水平在2010、2015、2021年的空間發展差異顯著，高值區主要集中在滇中，低值區位于滇南。2010年，16個市州耦合協調度類型主要為勉強協調，包括7州1市（楚雄、紅河、大理、德宏、西雙版納、迪慶、怒江和曲靖），占總數量的50%，集中在滇西、滇南地區；瀕臨失調類型的市州共有6個，少數分布在滇東（昭通、文山）、滇西（麗江），滇南3市連片分布；初級協調、中級協調類型分別為玉溪、昆明兩市，集中在滇中地區。2015年，市州耦合協調度分布呈現“以昆明為中心向周邊遞減”的格局特征，勉強協調類型的市州數量減少到7個，占比仍然較高且集中連片分布；昭通、文山、怒江、保山等6市州處于瀕臨失調類型，占比達到37.5%；曲靖市協調水平得到提升，進入初級協調類型，玉溪市保持不變；昆明是唯一處于良好協調類型的地區。2021年，大部分市州耦合協調度水平得到不同程度提升，昆明市協調水平仍然高居首位，屬于中級協調，再次為玉溪、紅河兩地，處于初級協調類型，這兩類等級地區主要集中在滇中滇南，區域自身經濟水平較高，產業結構不斷優化，城市建設過程中也注重水資源保護與治理，整體協調水平較好；勉強協調類型的市州數量最多，達到9個，占比為56.25%，滇西北與滇東分布居多；瀕臨失調的市州數量減少，主要為兩市（普洱、臨滄）兩州（文山、大理），該類地區經濟發展相對其他市州較滯緩，產業結構較為單一，受地形等因素限制，城市發展步伐緩慢，加之受水利設施建設不足、水資源利用效率低下等影響，導致兩系統間整體發展水平較低，協調性不高。

3.3空間差異分析

基于2010—2021年云南省16個市州城鎮化與水資源耦合協調度，借助Dagum基尼系數對總體差異及滇東（昭通、文山、紅河）、滇中（昆明、曲靖、玉溪、楚雄）、滇西（麗江、大理、迪慶、怒江）、滇南（臨滄、普洱、保山、德宏、西雙版納）四大地域的區內、區間差異水平和差異來源進行分析（表3）。

根據表3可知，2010—2021年云南省城鎮化與水資源耦合協調度總體基尼系數波動變化，呈現出“下降（2010—2014）—波動起伏（2015—2020）—下降（2020—2021）”階段性發展特征。較2010年相比，2021年的總體基尼系數稍有降低，表明研究期內全省耦合協調度空間差異稍有縮小。根據數值演變軌跡：2010—2014年，伴隨全省地州城鎮化與水資源整體水平提升，耦合協調度極差逐年下降，該時期耦合協調度總體差異呈現出緩慢降低趨勢；2015—2020年，總體數值呈現波動交替中上升態勢，主要是因為該時期市州降水量年際變動大，導致蓄水量、人均水資源量及水資源開發利用率出現年際波動，使得市州間耦合協調度波動發展，進而影響整體基尼系數數值變動，2020年達到了研究期的最高值0.087；2020—2021年，市州間差異有所降低，總體基尼系數下降。總的來看，研究期內總體空間差異稍有縮小，但總體基尼系數數值交替變動，仍處于不穩定狀態。

從區內差異來看，滇東、滇西兩地耦合度基尼系數上升，滇中地區波動下降，滇南地區呈現先降后升的“V”型軌跡，地區均值呈現滇中（0.079）＞滇東（0.052）＞滇南（0.038）＞滇西（0.031）特征，表明滇中地區市州耦合協調度水平發展不均衡，差距較大，滇東、滇南地區次之，滇西地區差異最小。從區間差異來看，研究期間滇東-滇中、滇中-滇南、滇中-滇西、滇東-滇西、滇東-滇南、滇南-滇西基尼系數均值分別為0.129、0.124、0.104、0.057、0.054和0.041，可知滇中地區與其他區域間發展差異較大，滇南與滇西兩地區之間差異最小；滇東-滇中、滇東-滇西、滇中-滇南、滇南-滇西4組區域間基尼系數均波動下降，差距呈現縮小態勢，滇東-滇南與滇中-滇西基尼系數整體有所升高，演變趨勢相似均呈“W”型，在今后發展中如何協調好2組區域間的發展差距是需要重點關注的問題。從貢獻來源來看，區間差異貢獻率稍有下降，但仍是影響總體差異的主要來源，年均貢獻率為69.60%，表明城鎮化與水資源協調發展不均衡現象主要由區間差異引起；區內貢獻率變化幅度相對較小，基本圍繞16.45%左右變動；超變密度貢獻率增幅明顯，表明地區之間的交叉重疊現象造成的相對差距稍有拉大，但區間差異仍是主要貢獻來源。

3.4驅動因素分析

3.4.1準則層障礙度

由圖3可知，2010—2021年準則層障礙度總體呈現出4種特征：①人口城鎮化與空間城鎮化2個準則層的障礙度在研究期內均呈下降趨勢，空間城鎮化的降幅快于人口城鎮化，兩者對于全省耦合協調發展水平的影響程度在快速降低；②經濟城鎮化與水資源狀態2個準則層障礙度數值發展趨勢均為波動變化中先降后升，水資源狀態的變化幅度較大，在2018年后障礙度數值遠高于經濟城鎮化；③水資源壓力障礙度波動變化中呈現增大趨勢，2019年后的增幅較快，影響程度增強；④水資源響應障礙度大體為先升后降，2020—2021年降幅較大，主要受水資源開發利用率及城市污水處理能力提高的積極影響。總之，隨著時間發展城鎮化系統準則層障礙度整體下降，影響減弱；水資源系統準則層總體障礙度增大，今后對全省耦合協調發展將產生更大的制約作用。

3.4.2指標層障礙度

根據指標障礙度大小進行排序，并參考已有研究［18］選出各年份前5位障礙因子（表4）。

障礙因子的整體演變發展與準則層障礙度變化相吻合，可分為2個階段。①2010—2017年，影響云南省城鎮化與水資源協調發展的因素主要集中在城鎮化系統層，按照出現頻率排在前4位的指標分別是水資源開發利用率（8次）、人均公園綠地面積（8次）、城鎮就業人口占比（8次）、二三產業占比（7次），其中水資源開發利用率、人均公園綠地面積兩者障礙度均呈現增大態勢，水資源開發利用率的年均增幅較快為7.94%，主要是因為受地形地貌因素影響，加之省內水資源時空分布不均，致使水資源開發利用難度大，無法與人口增長、城市建設發展相匹配，進一步制約整體協調發展；城鎮就業人員占比與二三產業占比障礙度總體減弱，表明在發展過程中，城鎮就業等問題得到有效緩解，產業結構得以優化，二者對城鎮化建設的影響程度降低。②2017—2021年，影響城鎮化與水資源協調發展的因素除水資源開發利用率外其余4位指標分別為城市污水產生量（4次）、降水量（3次）、二三產業占比（3次）和人均水資源量（3次），年均增幅分別為26.86%、9.34%、59.57%、15.57%，主要集中在水資源系統，各指標對全省協調發展的制約作用明顯增強。總體來看，水資源開發利用率、人均公園綠地面積、城鎮就業人口占比、二三產業占比、城市污水產生量、人均水資源量、降水量對未來全省城鎮化與水資源協調發展的進一步提升仍有重要影響。

4結論與建議

4.1結論

2010—2021年，云南省城鎮化指數發展整體穩步增長，水資源指數波動變化，發展軌跡呈“W”型，城鎮化與水資源耦合協調度總體呈現向上發展趨勢，實現了從失調到協調階段的轉變，達到了良好協調等級。不同時間點16個市州耦合協調度發展變化明顯，高水平區主要集中在滇中，低水平區分布在滇南。

云南省耦合協調度總體差異波動發展中有所降低；區內差異表現為滇中、滇西兩區上升，滇中、滇南兩區下降；區間差異除滇東-滇南與滇中-滇西2組有所升高外，其余4組均呈縮小態勢；區間貢獻率稍有降低，但仍是影響耦合協調度總體差異的主要來源。

研究期內，城鎮化系統準則層障礙度總體影響呈現降低；水資源系統準則層影響程度有所增強；水資源開發利用率、城鎮就業人口占比、人均公園綠地面積、二三產業占比、城市污水產生量、人均水資源量與降水量7個指標是影響全省城鎮化與水資源耦合協調度協調發展的主要因子。

4.2建議

a）重視區域差異，強化跨地域合作。滇中與其余地區間發展差距較大，應立足自身經濟與產業技術優勢，為其他地區城市建設發展提供資金與技術支撐，優化區域產業布局，提升城鎮就業人口比重；滇南、滇西等地區可以發揮水資源優勢，進行跨區域引水至滇中、滇東，有效緩解水資源短缺問題，平衡不同地域的水資源發展需求。

b）優化產業結構，提升水資源利用效率。一方面，在城市建設進程中，加強綠化治理水平，注重低耗水、高附加值產業發展，淘汰高耗水、重污染型產業，促進產業結構合理化；同時創新工藝水平，推廣節水技術，提升工業廢水的凈化率與重復利用率，減少污染水體排放，提高利用效率。

c）加強水資源管理，“開源”與“節流”措施并舉。通過人工降雨、水利設施建設，修建水庫與蓄水池，干旱年份可以有效緩解旱情；開渠調水，加強對水資源時空分布上的調節。此外，通過宣傳教育，引導居民愛惜水源，節約用水；通過法律手段，強化水污染治理與懲戒力度，營造良好的水資源保護環境。

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（責任編輯：向飛）