楚雄州城市化進程與水資源利用關系定量分析*

李秀寨 何 嬌 韋 宇 吳嬌嬌

(1.楚雄師范學院地理科學與旅游管理系， 云南 楚雄 675000； 2.墨江哈尼族自治縣壩溜鎮人民政府， 云南 普洱 654815)

楚雄州城市化進程與水資源利用關系定量分析*

李秀寨1何 嬌1韋 宇1吳嬌嬌2

(1.楚雄師范學院地理科學與旅游管理系， 云南 楚雄 675000； 2.墨江哈尼族自治縣壩溜鎮人民政府， 云南 普洱 654815)

以楚雄州為研究對象，采用綜合指標法計算城市化進程參數，并利用相關分析和回歸分析對城市化進程與水資源利用關系進行研究。結果表明：隨著城市化的發展，總用水量、農業用水量及工業用水量呈波動性變化，生活用水量則呈逐年增加趨勢，用水效益也呈逐年上升趨勢。通過回歸分析發現，總用水量、農業用水量、人均總用水量與城市化水平之間存在三次函數關系；工業用水量與城市化水平之間存在較為緊密的冪函數關系；人均生產用水量、用水效益與城市化水平呈二次函數關系；生活用水量及人均生活用水量與城市化水平之間則存在高度緊密的線性正相關關系。15年間年均變化率最大為生活用水量，其次為人均生活用水量，年均變化率最小為人均生產用水量。最后，針對楚雄州現狀提出幾點建議。

城市化進程；用水量；相關分析；回歸分析

城市化是農業人口向非農業人口轉換，并向城市集中的聚集過程，表現為城市在空間數量上的增多、區域規模上的擴大、職能和設施上的完善以及城市的經濟關系、居民的生活方式以及人類的社會文明向農村滲透的過程[1]。

水資源是一切生命之源，是城市生命線系統的重要組成成分之一。隨著城市的不斷發展，人類對水資源的需求量也在不斷增加。楚雄州沒有天然湖泊和入境暗河，城鎮生活飲用水主要以水庫水、地表水為主。由于水資源較為匱乏，同時受到地形、氣候等因素的影響，近年來楚雄州連年發生嚴重干旱，不僅造成農業減產，人們生活困難，同時嚴重阻礙了楚雄州的城市化發展，加之不合理的開發和利用，加劇了水資源的短缺。

通過對楚雄州城市化進程和水資源的利用變化關系的研究，可以認清城市化進程對水資源利用產生的影響，以及水資源短缺對楚雄州城市化發展的制約作用，以期為楚雄州城市化的發展和水資源的保護和利用提供參考。

1 研究區概況

楚雄彝族自治州位于云貴高原西部，24°13′N～26°30′N，100°43′E～102°30′E之間，行政區包括楚雄市和牟定縣、南華縣、永仁縣、雙柏縣、祿豐縣、大姚縣、元謀縣、武定縣、姚安縣。地處滇中地區，東鄰昆明市，北鄰攀枝花市和涼山彝族自治州，西鄰大理和麗江、南鄰玉溪市和普洱市。2010年末，楚雄州常住人口268.4萬人，非農人口39萬人，總面積為2.9萬km2。

楚雄州地處哀牢山脈東北側，位于金沙江、元江兩水系分水嶺的背風面和水汽衰減地帶，境內無天然湖泊，也無入境暗河，水資源多由大氣降水形成。楚雄州多年水資源量為68.67億m3。州內的地面河流分屬金沙江和元江兩大水系，蘊藏量達117.7萬kw(不含金沙江干流)，宜開發量為25.21萬kw。年降水量較相鄰州(市)少，過境水量雖多，但開發利用尚少，境內多河流，少水源。楚雄州降水量偏少，年降水量介于800～1 000 mm，且主要集中在7～10月。楚雄州地處云南省日照高值區，年均日照為2 450 h，從西北向東南呈遞減分布，是云南省境內最干旱地區。全州雨季5～10月，徑流量占年均徑流量的75.7%～87.0%，旱季為11月至次年4月，徑流量占年均徑流量的13%～274.3%。州內徑流的年際變化系數在0.3～0.55之間，屬于云南省內年際變化系數的高值區。

2 研究方法

2.1 楚雄州城市化水平分析

目前，衡量城市化水平高低最普遍的方式為非農人口占總人口的百分比。事實上影響城市化進程的因素較多，為了能更客觀地反映某一地區城市化水平可采取多項指標來進行綜合評價。由于產業結構、居民生活水平、城市化水平(以非農業人口計)、服務設施等4項指標具有代表性并具有易量化為數據變量的特點，因此本研究選擇上述4項指標反映城市化進程，通過函數關系構成代表城市化程度的綜合性能指標—— 城市化進程參數，方程如下[5]：

X=f(X1，X2，X3，X4)

(1)

式中：X表示城市化進程參數，X1為產業結構合理化水平，用第三產業生產總產值/國民生產總值表示；X2為城市居民生活水平，用城鎮居民可支配收入表示；X3為非農業人口/總人口，代表人口城市化水平；X4為服務設施水平，用第三產業生產總值表示。將上述4個指標進行標準化處理，將標準化處理后的4個指標的值進行相乘，并對最終結果取對數(LogX)表示城市化進程的參數。楚雄州城市化進程具體見圖1。研究數據來源于1995—2009年《楚雄州年鑒》、《云南省楚雄彝族自治州水利志》和《楚雄統計年鑒》[2-4]。

圖1 城市化水平與用水量變化

2.2 楚雄州城市化水平與用水量變化關系分析

選取1995年—2009年楚雄州總用水量(Y1)、工業用水量(Y2)、農業用水量(Y3)及生活用水量(Y4)4項指標分別與楚雄州城市化水平(X)進行相關分析和回歸分析，并對人均用水量做進一步研究，從而探討城市化進程與用水量之間的關系，具體見表1及圖1～3。

表1 城市化水平(X)與各用水量指標(Y)關系模型

指標與城市化水平的pearson相關系數最佳回歸模型FRSig．總用水量0．556?Y1=-1089．526X3+61926．457X-71197．88122．0360．8870農業用水0．130Y2=-1148．949X3+60080．285X-70680．63614．2890．8390．001工業用水0．711??Y3=1088．005(X0．9)13．6880．7160．003生活用水0．988??Y4=3132．284X-7121．764520．6880．9880人均總用水量0．135Y5=-4．188X3+219．303X-184．36411．9710．8160．001人均生產用水量-0．311Y6=-53．433X2+429．451X-465．22915．2050．8470．001人均生活用水量0．988??Y7=14．753X-31．251517．7720．9880用水效益0．935??Y8=10．717X2-73．583X+133．888621．1530．9950

注：**表示相關性在0.01水平顯著，*表示相關性在0.05水平顯著；F表示F檢驗值，R表示自變量與因變量的相關程度，Sig.表示F檢驗值的實際顯著性水平即相伴概率值。

圖2 城市化水平與人均用水量關系

圖3 城市化水平與用水效益關系

2.3 用水效益計算

單位用水產值可以反映用水效益的高低，單位用水的產值越大，用水效益就越高[6]，單位用水產值=國民生產總值/總用水量。

2.4 用水類型的變化率

某一用水類型的變化率可定量描述區域某一時段內某種類型用水量的變化速度，它對用水類型變化的時間差異和預測未來用水結構變化趨勢都具有積極的作用，公式表達式為[7]：

R=[(Ut/U0)1/t-1]×100

(2)

式中：U0、Ut分別為研究期初及研究期末某種類型的用水總量；t為研究期時段長；R為研究時段內某一用水類型的年變化率，結果見表2及圖4。

表2 各用水類型年均變化率

圖4 用水類型的年變化率

3 結果與分析

3.1 楚雄州城市化進程分析

從圖1可以看出楚雄州城市化進程參數由1995年的3.219提高到了2009年的4.925，15年間共提高了1.7個單位，2004年以后曲線的變化斜率較之前有所增大，說明楚雄州的城市化水平在2004年以后提高較快。城市化水平的提高與城鎮人口的不斷增加及非農產業的發展分不開，1995-2009年楚雄州城鎮非農人口從28.65萬增加到39.2萬，15年間共增加了10.55萬，增長率為36.82%，而農業人口從213.34萬增加到230.9萬，增加了17.56萬人，增長率為8.23%，由此可知非農人口的增長率遠高于農業人口的增長率，充分體現了楚雄州人口城市化的進程。楚雄州農業總產值從235 279萬元增加到816 613萬元，增長率247.08%，而工業總產值從1995年的203 941萬元增加到2009年的1 125 550萬元，增長率為451.90%，第三產業總產值從169 008萬元增加到1 236 848萬元，增長率為631.83%，二三產業總產值的增長率遠高于第一產業總產值的增長率。隨著楚雄州大力調整和優化產業結構，二三產業比重逐步提高，城市化進程穩步向前。

3.2 楚雄州城市化水平與各類型用水量回歸模型

為了更好地探討城市化發展對水資源利用產生的影響，運用SPSS17.0對城市化水平與各類型用水量之間進行相關及回歸分析，具體結果見表1。

從表1可以看出，相關分析中，總用水量與城市化水平關系比較密切；工業用水量、生活用水量、人均生活用水量、用水效益及生產用水效益與城市化水平高度關系非常緊密；而農業用水、人均總用水量及人均生產用水量與城市化水平關系非常薄弱。通過回歸分析發現，總用水量、農業用水量、人均總用水量與城市化水平之間存在三次函數關系，R值均大于0.8，P≤0.001，說明三次函數的擬合度較好，方程有意義；工業用水量與城市化水平之間存在較為緊密的冪函數關系；人均生產用水量、用水效益與城市化水平呈二次函數關系；生活用水量及人均生活用水量與城市化水平之間則存在高度的線性正相關關系。

3.3 楚雄州城市化進程與水資源利用關系分析

3.3.1 楚雄州城市化進程與總用水量關系分析

從圖1可以看出，從1995—2009年，各種類型的用水量呈現出不同的變化趨勢，總用水量隨城市化的發展呈波動性變化趨勢，1995—2003年總用水量逐步增加，由92 675萬m3上升到110 168萬m3，2003年以后總用水量則呈波動性回落，由110 168萬m3下降至107 145萬m3。圖2中人均總用水量表現為先增加后減少的變化趨勢，與總用水量變化較為相似。由于楚雄州各項用水中，農業用水消耗量最大，這一變化恰好反映了城市化水平的提高使得農業發展有所減緩，從而導致農業用水量下降進而影響總用水量的變化。從各用水類型的變化曲線可以看出，楚雄州農業用水占總用水量的比例最大，15年間曲線的變化趨勢與總用水量的走勢基本一致；其次為生活用水，工業用水所占的比例最小。從表1可以看出，城市化水平與總用水量之間呈顯著的負三次函數關系，說明在未來的一段時間內，隨著城市化水平的進一步提高，受農業用水量逐步減少的影響，總用水量將有所回落。

3.3.2 楚雄州城市化進程與農業用水量關系分析

目前農業用水在楚雄州水資源利用中占據重要地位。楚雄州農業用水量變化趨勢大體與總用水量一致，農業用水量隨著時間的推移和城市化水平的提高表現出較為緩和的波動性變化趨勢，15年間，農業用水量由86 196萬m3，增加到89 440萬m3，增長率為3.76%，具體見圖1。1995—2002年，農業用水量隨著城市化進程的發展整體上逐年增加，2003—2009年，農業用水量隨著城市化進程的發展呈下降趨勢。這符合城市化進程中農業耕地面積減少的一般規律。楚雄州農業耕地面積由1995年的241.45萬畝減少到2009年的234.13萬畝。2005年楚雄州修建了龍川江和蜻蛉河兩大灌區，促進了節水型農業的發展以及各種節水措施的實施和推廣，這也是導致農業用水量有所下降的另一因素。此外，農業用水水價、規定用水量等也影響農業用水量的變化，農業用水由每立方米0.01～0.03元調整為0.06～0.08元，有效遏制了農業灌溉中導致的水資源浪費。從表1可以看出，農業用水量與城市化水平之間呈較為顯著的負三次方函數，說明隨著城市化進程的推進，農業用水量將逐步降低。

高血壓腦出血是神經系統常見疾病，主要由高血壓引起，高血壓可導致腦底小動脈病理性改變，表現為小動脈管壁纖維樣變性、局灶性壞死、出血等，可使管壁強度降低，引起局限性擴張，導致微小動脈瘤發生，在血壓驟然升高時小動脈破裂出血從而引發高血壓腦出血[1-2]。小骨窗血腫清除術是以往治療高血壓腦出血的常用術式，但是該術式創傷較大，預后效果不理想，隨著微創技術的發展與推廣，早期微創顱內血腫清除術開始在臨床廣泛應用，但關于該術式治療效果的研究報道較少，還需更多研究深入分析總結[3-4]。本研究觀察分析早期微創顱內血腫清除術治療高血壓腦出血的臨床療效，現報道如下：

3.3.3 楚雄州城市化進程與工業用水量關系分析

由圖1可以看出，工業用水量隨城市化的發展呈緩慢增加，1995—2009年工業用水量從2 880萬m3上升到4 735萬m3，15年間增長率為64.41%，而工業總產值增長率則為451.90%。這從一定程度上反映了楚雄州工業水平的發展趨勢，工業用水效率有了較大的提高。從表1可以看出，楚雄州城市化水平與工業用水量的回歸模型為顯著的冪函數關系，即隨著城市化的發展，工業用水量將逐步增加，呈現出上凸的橫拋物線趨勢。

3.3.4 楚雄州城市化進程與生活用水量關系分析

從圖1可以看出，生活用水量呈快速增加趨勢，1995—2009年生活用水從3 599萬m3增長到8 438萬m3，增加了近一倍的用水量。從表1可以看出，1995—2009年楚雄州城市化進程的增長與生活用水量之間也保持著非常緊密的線性正相關。隨著城市化進程的推進，生活用水量逐步增加，這與楚雄州總人口逐年增加分不開。此外，社會和經濟的穩步發展以及各種基礎設施的不斷完善，以及大型水庫的建設，大大提高了自來水的普及率，人均生活供水量也隨城市化發展穩步增加，從1995年的53L/人·d上升至114L/人·d，具體見圖2。因此，楚雄州生活用水量呈逐年上升趨勢。

3.4 楚雄州城市化水平與用水效益分析

通過相關分析發現，城市化與單位用水產值的相關系數為0.935，在0.01水平上呈顯著正相關，說明隨著城市化進程的推進，用水效益在不斷提高，單位用水產值從1995年的6.76元/m3提高到2009年的32.71元/m3，具體見圖3。從表1可以看出城市化與單位用水產值表現為高度緊密的二次函數關系，通過對回歸模型進行預測可知，隨著城市化水平的提高，單位用水產值呈拋物線的增加趨勢。這一研究結果與方創琳等人研究的結論具有一致性[8-9]。

3.5 用水類型的年變化率及年均變化率分析

總用水量、人均總用水量、農業用水量及人均生產用水量的年變化率較為相似，2001年、2004年、2006年、2007年及2009年均表現出負增長趨勢。究其原因不難發現，15年間農業用水量呈先增加后減少的趨勢，而工業用水量和生活用水量則逐年增加，從而導致總用水量呈不規則變化，此外隨著總人口數量的逐年增加，使得總用水量、人均總用水量、農業用水量及人均生產用水量的年變化率圍繞X軸呈正與負的波動變化。對各類用水量進行年均變化率計算，結果見表2，從表2可以看出，15年間年均變化率最大為生活用水量，其次為人均生活用水量。年均變化率最小為人均生產用水量，其次為人均總用水量。由此說明，隨著城市化的發展，居民生活用水量及人均生活用水量將不斷增加，城市化進程與城市生活用水的矛盾將日益突出。

4 結論及建議

4.1 結論

通過上述研究可知，隨著城市化的發展，總用水量、農業用水量及工業用水量呈波動性變化，生活用水量則呈逐年增加趨勢，用水效益也呈逐年上升趨勢。通過回歸分析發現，總用水量、農業用水量、人均總用水量、生產用水效益與城市化水平之間存在三次函數關系；工業用水量與城市化水平之間存在較為緊密的冪函數關系；人均生產用水量、用水效益與城市化水平呈二次函數關系；生活用水量及人均生活用水量與城市化水平之間則存在高度緊密的線性正相關關系。15年間年均變化率最大為生活用水量，其次為人均生活用水量。年均變化率最小為人均生產用水量，其次為人均總用水量。

4.2 建議

影響城市用水量變化的因素很多，如城市的發展、人口的增加、產業結構的調整、水利工程的建設、水環境的污染與保護、節水理念的貫徹與實施、水資源的規劃管理等。在促進城市化發展的同時，應合理利用和開發水資源，針對楚雄州現狀提出以下幾點建議：

(1) 引用市場機制，實現水資源的市場化、商品化。執行水價改革政策，調節供需矛盾，抑制用水需求。一方面，通過征收污水處理費用，調整城市供水價格；另一方面，要加強水利工程供水價格改革，明確各縣(市)水資源費，明確各類用水收費，適當提高非農業用水價格。

(2) 優化產業結構，采用先進技術，源頭節水。針對楚雄州高耗能高污染行業比重較大的特點，優先發展耗水量低、附加值高、污染少的工業產業。加強工業污水的凈化處理與減少排放量。在農業方面，要推廣農業高效節水灌溉項目，加強農業配套改造項目和農村水利基礎設施建設，精確定量節水灌溉，鼓勵各鄉鎮發展高效節水農業產業，完成從漫灌、溝灌到噴灌、滴灌的轉變。

(3)加強對基礎設施的維護，減少水資源浪費。加大對各縣(市)城市供水管網的改造和修理，減少供水中滴、漏水現象。加強蓄水保水工作，保證塘壩、水庫等的除險加固，增加有效蓄水量。加強5～10月降雨時段地表徑流的攔蓄工作，增加有效蓄水量。

[1] 周毅．城市化釋義[J]．錦州師范學院學報，2003，25(5)：96-107．

[2] 沐家錄．云南省楚雄彝族自治州水利志(1991—2005)[M]．楚雄：楚雄州新聞出版社，2008．

[3] 楚雄州統計局．楚雄統計年鑒[M]．楚雄：楚雄州新聞出版社，2007-2010．

[4] 楊長富．楚雄州年鑒[M]．昆明：云南科技出版社，1996-2010．

[5] 高桂芝，劉俊良，田智勇，等．城市水資源利用與城市化的關系[J]．城市給水排水，2002，2(14) ：32-34．

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[7] 安瓦爾.買買提明，張小雷，楊德剛，等．新疆喀什地區城市化與水資源利用結構變化的關聯分析[J]．中國沙漠，2011，31(1)：261-266．

[8] 方創琳，鮑超，喬標，等．城市化過程與生態環境效應[M]．北京: 科學出版社，2008: 206．

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The relationship between the process of urbanization and water consumption of Chuxiong Prefecture

Li Xiuzhai1, He Jiao1, Wei Yu1, Wu Jiaojiao2

(1.Geographical Science and Tourism Management Department, Chuxiong Normal College, Chuxiong Yunnan 675000; 2. People's Government of Baliu town in Mojiang Hani Autonomous County, Puer, Yunnan Province, China 654815)

With the methods of correlation and regression analysis, the relationship between urbanization and urban water resource utilization of Chuxiong Prefecture was studied. The results show that total water consumption, industrial water consumption and agricultural water consumption were all fluctuated with the process of urbanization, while domestic water consumption and water usage efficiency increased year by year. Regression analysis suggests that there exists a cubic-functional relationship between urbanization and total water consumption, and so are the relationships between urbanization and agricultural water consumption as well as relationship between urbanization and per capita water consumption. A power functional relationship is witnessed between industrial water consumption and urbanization. And a quadratic functional relationship exists between per capita production water consumption and urbanization and so is the relationship between water usage efficiency and urbanization. There is a highly linear correlation between urbanization and domestic water consumption, as well as the relationship of urbanization and per capita domestic water consumption. In the past 15 years, domestic water consumption ranks highest in terms of the annual average change rate and is followed by per capita domestic water consumption and per capita production water consumption. Some suggestions are proposed based on the present situation of Chuxiong Prefecture.

The process of urbanization; water consumption; correlation analysis; regression analysis

* 云南省教育廳科研項目(2010Y066)

2015-05-20； 2015-06-14修回

李秀寨，男，1975年生，講師，碩士，研究方向：生態學及旅游學的教學與研究。E-mail：lxz310@163.com

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