京津冀城鎮化與水資源系統的發展與協調性研究

馬海良　李珊珊

摘 要京津冀城鎮化進程在促進城鄉公共資源均衡配置的同時，給區域的水資源系統帶來嚴重的脅迫效應，與此同時，水資源總量和水環境的承載力也給城鎮化的速度和規模帶來顯著的約束效應。通過構建城鎮化與水資源系統的評價指標體系，利用協調發展度模型，對比分析京津冀“十一五”與“十二五”期間城鎮化與水資源系統的發展水平和協調程度，研究發現：京津冀三地城鎮化快速發展的動因具有地區差異性，北京市和天津市城鎮化發展主要得益于空間子系統的發展，而河北省城鎮化水平的提升則依賴于人口與經濟子系統的發展；京津冀三地水資源系統除水資源利用能力子系統持續上升外，其余子系統均存在波動；京津冀三地雖然城鎮化與水資源系統耦合協調度起點不一，但經過多年發展最終都處于高度協調水平。據此，提出加大京津冀經濟、社會、生態領域的合作，實現京津冀城鎮化與水資源協調發展等政策建議。

關鍵詞京津冀；城鎮化系統；水資源系統；協調度

[中圖分類號]F127；TV213 [文獻標識碼] A [文章編號]1673-0461（2017）09-0061-07

京津冀地區是我國重要的政治文化中心，同時也是東北地區與中原地區進行經濟來往的必經之地，具有十分重要的戰略地位。2015年《京津冀協同發展規劃綱要》正式頒布實施，并確定了“優化首都核心功能，強化京津雙城聯動，通過提升打造區域性中心城市、重要節點城市，打造現代化新型首都圈”戰略目標，由此京津冀地區迎來了一體化協同發展的重要機遇期，為實現該宏偉藍圖，京津冀地區必須借助協同發展大勢，全面加快新型城鎮化進程，精心謀劃、精準發力，建設成集約、智能、綠色的新型都市群。但城鎮化進程在促進城鄉公共資源均衡配置的同時，給區域的水資源系統帶來嚴重的脅迫效應，與此同時，水資源總量和水環境的承載力也給城鎮化的速度和規模帶來剛性的約束效應。因此，在城鎮化推進的過程中，如何建立與水資源系統健康良性的互動體系是京津冀地區協同可持續發展的關鍵問題[1]。

一、引 言

《京津冀發展報告（2016）》中明確指出水資源承載力已成為制約京津冀地區發展的最大短板。京津冀地區屬于“資源型”缺水地區，以不足全國1%的水資源承載了2.3%的土地、8%的人口和11%的經濟總量，水資源極度匱乏。2015年末北京、天津與河北的人均水資源量分別為124立方米/人、84立方米/人和182立方米/人，遠遠低于國際公認的1 000立方米/人的嚴重缺水標準。除水資源緊缺外，京津冀地區的水生態環境也不容樂觀。隨著城鎮化的推進，水生態污染治理、水資源保護、水資源利用方面的問題也愈發嚴峻。各經濟主體為了片面追求GDP增長，采取過分開采地下水、截蓄地表水以及污染物隨便排放等行為，導致京津冀地區地下水位下降、河流干涸、湖泊萎縮、水體質量不斷下降[2]。如華北平原最大的淡水湖泊白洋淀上游補給河道多年斷水，入淀水量急劇減少，已經顯現出退化趨勢和干淀危機，2015年的水質監測結果顯示白洋淀水生動物數量明顯減少，整體水質為劣Ⅴ類，是水質級別最差的一級。區域性缺水和水生態環境惡化對京津冀地區的城鎮化和一體化建設造成了極大的困擾[3]。

針對上述京津冀地區城鎮化進程中的協同發展和資源環境問題，近年來學者們展開了豐富的研究。研究成果主要集中在兩個方面：第一個方面是京津冀地區的城鎮化水平測度和系統發展路徑研究，如賈琦、運迎霞[4]認為從2000年以來京津冀都市圈10個城市城鎮化質量總體呈不斷上升的趨勢，其中京津及唐山、石家莊和秦皇島城鎮化質量較高且相對穩定；陳甬軍、張廷海[5]強調城市群是京津冀協同發展的空間載體，應該從基礎設施、產業體系跨區協調、公共服務和生態城市建設等方面提出相應的協同策略。第二個方面是對京津冀地區城鎮化進程中的資源約束問題進行研究，如封志明、劉登偉[6]對京津冀地區的水資源供需平衡及其水資源承載力進行分析，發現京津冀地區存在著嚴重的水資源短缺；鮑超、賀東梅[7]對京津冀地區發展過程中水資源開發利用變化的時空特征進行研究，發現各地水資源利用效率存在空間差異，且產業結構等經濟因素強化了各地水資源利用的能力。事實上，城鎮化發展與水資源系統存在著相互影響、相互制約的關系，應該以系統耦合的視角進行科學分析[8-9]，這樣才能保證城鎮化進程與水生態文明建設的協同。因此，本文首先對京津冀地區城鎮化與水資源系統的發展態勢進行分析，并以此為基礎，建立協調度模型對兩者協同發展的狀況進行評價，這將對京津冀地區的“產城融合”“人水和諧”具有重要的指導意義，從而促進京津冀地區城鎮化建設中的可持續發展。

二、評價指標體系與模型構建

（一）評價指標體系的構建

城鎮化系統與水資源系統具有多個層次和方面，因此在構建評價指標體系時不能只關注某一角度，而應該在遵循科學性和系統性原則的基礎上，涵蓋到城鎮化與水資源系統的各個方面。本研究借鑒張勝武[10]、夏富強[11]等學者的研究成果，城鎮化系統從人口城鎮化、經濟城鎮化、社會城鎮化、空間城鎮化等方面構建指標體系；水資源系統從水資源本底條件、水資源利用能力、水資源管理水平、水資源污染治理等方面選擇指標進行評價分析，具體的指標體系如表1所示。

（二）數據處理及權重分配

城鎮化和水資源系統的評價指標涉及量級和量綱差異，且不同指標正負取向不同，因此為了消除上述影響，采用極差標準化方法對原始數據進行處理。

Mij=■（正向指標）■（逆向指標）（1）

公式（1）中：i代表年份，j為第j個指標。xij是第i年第j個指標的初始觀測值，Mij為標準化后的指標數據。由公式（1）可知標準化處理后的指標數據值分布在[0～1]區間內。需說明的是，所有用來表征城鎮化系統和水資源系統的指標數據，均來源于歷年《中國統計年鑒》，《全國水資源公報》和國家統計局官網數據。

另外由于各評價指標對系統發展的影響程度不同，因此權重的分配尤為關鍵。T. L. Saaty 教授提出的層次分析法（AHP）作為一種定性與定量相結合的方法，能夠將復雜的決策系統層次化，逐層比較各關聯因素的重要性，最終以量化形式確定各指標權重。在定量信息較少的復雜決策問題中具有良好的適用性，因此選用該方法來對復雜的城鎮化與水資源系統指標進行賦權，所得權重如表1所示。

（三） 協調度模型構建

水資源是城鎮化建設中重要的戰略性自然資源，限制著城鎮化發展的速度和方向，同時城鎮化推進也會對水資源產生多方面的脅迫作用，直接影響水資源消耗總量和水資源利用效率，因此我們可以借用物理學中的耦合協調理論來解釋城鎮化與水資源系統之間的相互動態關系。根據夏富強[11]，王新敏[12]等學者的研究，我們首先要需要得出城鎮化與水資源系統的耦合度和綜合調和指數，具體見公式（2）和公式（3），并以此為基礎構建城鎮化與水資源系統協調度模型，見公式（4）：

耦合度函數：C=■■（2）

綜合調和指數：T=af（U）+bf（W） （3）

協調度：D=■ （4）

公式（2）中，C代表城鎮化與水資源系統的耦合度，f（U）與f（W）分別代表由線性加權法得出的城鎮化與水資源系統綜合評價指數，K為調節系數，一般來說K≥2；公式（3）中T為城鎮化與水資源系統的調和指數，反映城鎮化與水資源系統的的整體協同效應，a，b為待定系數，且a+b=1。考慮到耦合復雜系統中城鎮化和水資源系統處于同等重要地位，因此設定a=b=0.5。公式（4）中D為協調度，且取值范圍為0到1之間，D的值越大，代表兩系統協調發展程度越高。

三、京津冀地區實證分析

（一） 京津冀地區城鎮化發展水平分析

根據表1中京津冀三地城鎮化系統中的指標體系和權重，我們對比分析“十一五”與“十二五”期間京津冀三地城鎮化系統綜合發展情況，以及各子系統評價值的增長變化情況，具體如表2所示。

根據表2，我們可以分析出“十一五”與“十二五”期間推動京津冀三地城鎮發展的不同因素。

“十一五”期間，京津冀三地城鎮化水平都得到了不同程度的發展，其中河北省城鎮化系統發展最快，北京市發展最慢。可以看出，京津冀三地城鎮化水平的提升都主要得益于城鎮人口子系統的發展。河北省是人口大省，“十一五”期間河北省城鎮人口年均增長率為4.39%，2010年末城鎮人口占總人口比重較2006年末增長了14.7%。但由于省內產業結構落后，科學技術水平較低，河北省經濟發展并不理想，“十一五”期間省內年均GDP為22 558元/人，不足北京市的8/25，接近于天津市的2/5，導致城鎮經濟子系統發展緩慢。天津市除城鎮社會子系統評分有所降低外，城鎮人口、城鎮經濟與城鎮空間子系統發展都相對較快。天津市城鎮社會子系統評分值降低主要是受到醫療水平和教育水平的影響。由于外來人口增多，人口基數迅速擴張，天津市的人均醫療設施與教育資源無法跟上城鎮化步伐，城鎮社會子系統評分值下降。北京市“十一五”期間的城鎮化發展速度較慢，這主要是因為隨著城鎮人口數量增加和城鎮人口比例的提高，北京市人均擁有的公共設施水平下降，北京市資源短缺和空間有限性問題顯現出來，城鎮社會與空間子系統發展受到阻礙。

“十二五”期間，北京市與河北省城鎮化發展速度較快，而天津市城鎮化發展水平偏低。北京市城鎮化發展速度較快主要得益于城鎮空間子系統的發展，而河北省城鎮化進步依舊依賴于城鎮人口子系統的提升。北京市為了緩解非首都功能，把較大精力和資源投入到通州建設，通過城鎮空間水平的建設使得城鎮空間子系統得到顯著提高。需要注意的是，“十二五”期間北京市城鎮人口子系統發展水平降低，這主要是由于“十二五”期間北京市嚴控人口規模，常住人口的增速、增量實現雙下降，常住外來人口快速增長的勢頭得到有效抑制。如2015年末北京市城鎮人口數為1 877萬人，僅比2011年末增長7%，增量比“十一五”期間減少199萬人，增速比“十一五”期間回落21個百分點，城鎮人口密集問題得到一定程度的緩解。河北作為城鎮化程度最低的區域，通過人口子系統、經濟子系統、社會子系統和空間子系統的合力發展，繼續保持較快的綜合增長率。另外，天津市城鎮發展速度趨向減緩，主要原因是城鎮人口子系統受到人口增長率的降低而發生退化，但天津在“十二五”期間通過大力建設濱海新區保持了較高的城鎮空間水平發展，如2015年底天津市建成區面積比2011年末增加了174平方公里，約上升了25%。

（二）京津冀水資源系統發展水平分析

根據表1中京津冀三地水資源系統中的指標體系和權重，我們對比分析“十一五”與“十二五”期間京津冀三地水資源系統綜合發展情況，具體如表3所示。

可以看出，“十一五”期間，天津市和河北省水資源系統都得到發展，而北京市水資源系統發生退化。北京市水資源系統評分值下降主要是水資源管理水平及水資源污染治理子系統評分值下降導致的。雖然北京市“十一五”期間的水資源利用能力有較大水平的提升，但對水資源的管理及污染治理未能跟上社會經濟發展的步伐。如2010年末北京市供水綜合生產能力較2006年下降了39%，城市污水日處理能力下降了2%，而廢水排放總量卻由104 922萬噸上升到136 415萬噸，增長了將近30%。天津市水資源利用能力、管理水平、污染治理子系統都有所發展，但水資源本底條件發生嚴重退化。2010年天津市降水量較常年均值偏低，地表水資源減少，水資源總量僅為9.2億立方米，相比于2006年降低了9%，為2006～2015年這10年間水資源總量最低的一年。同時由于“十一五”期間人口規模的急劇擴張，2010年天津市的人均水資源量僅為72.8立方米/人，相比于2006年下降了24%。河北省水資源系統進步最大，水資源系統綜合評分值由2006年的0.143上升為2010年的0.517，增長了2.6倍。這主要得益于河北省水資源利用能力和管理水平子系統的迅速提高。由于人口眾多，省內人均水資源相對較少，因此對水資源的利用及管理頗為重要。經過“十一五”時期省內的發展建設，2010年末河北省萬元GDP耗水量降低了46.6%，城鎮供水綜合生產能力上升了9%，城鎮供水與排水管道等相關設施也得到完善。

“十二五”期間，北京市水資源系統取得較好進展，天津市水資源系統發展緩慢，河北省水資源系統發生較小幅度退化。“十二五”期間北京市水資源管理水平與污染治理子系統得到較大水平發展。在水資源污染處理方面，2015年末北京市廢水排放總量較2011年底增加了4%，相比于“十一五”期間廢水排放增加30%來說，廢水排放量已得到有效遏制。且“十二五”期間北京市污水處理能力有所提升，城市污水日處理能力增加了21%，水資源污染程度下降。天津市水資源本底條件再次降低，人均水資源量由2011年的115.96立方米/人下降為83.56立方米/人，降低了28%。水資源本底條件的不足迫使天津市加強對水資源的管理，積極實行“節流”政策并尋找“開源”途徑。2015年末天津市萬元GDP耗水量下降24%，單位工業增加值用水量降低3%，供水綜合生產能力上升6.3%，水資源利用能力和管理水平的進步使天津市水資源系統得到提升。河北省除水資源利用子系統有所提升外，其余子系統均有不同程度的降低。

（三）京津冀地區城鎮化與水資源系統協調度評價

城鎮化與水資源系統的協調度可以分為以下5個等級[8-9]：低級協調度（0，0.2]、較低協調度（0.2，0.4]、中協調度（0.4，0.6]、較高協調度（0.6，0.8]、高級協調度（0.8，1]，利用上文給出的協調度模型和相關數據，對“十一五”與“十二五”期間京津冀三地城鎮化系統與水資源系統的協調度進行計算，所得結果列入表4。為了能夠更直觀的看出三地區協調度的變化態勢，做出相關折線圖，如圖1所示。

由圖1可以看出，雖然京津冀三地城鎮化與水資源系統協調度起點不一，但經過“十一五”與“十二五”期間的發展，兩個系統的耦合協調度都在不斷上升，最終都處于高度協調水平。具體分析，“十一五”期間，受水資源系統變化影響，北京市兩系統協調度在中等協調水平與較高協調水平之間上下波動；而“十二五”期間則表現為協調度逐步上升趨勢，2015年協調度達到最高水平，為0.839。天津市“十一五”時期，城鎮化與水資源系統綜合評分不斷提高且增長速度相近，所以二者的協調水平上升明顯，很快由中等協調水平上升為為較高協調水平；“十二五”時期由于濱海新區的快速發展，導致城鎮化速度大于水資源系統發展速度，因此2013年和2014年協調度出現了回調的現象。對于河北省，“十一五”與“十二五”期間城鎮化與水資源系統協調度取得了快速的發展，由較低協調水平發展為高等協調水平。尤其在“十一五”期間，系統的協調度從0.396上升到0.724，增幅幾乎接近1倍，表明這時期河北省城鎮化的發展與水資源系統能夠相互適應，兩者協同發展態勢明顯。而“十二五”期間系統協調度曲折遞增，且在2014年產生明顯降低的狀況，這主要是由于2014年河北省平均降水量較常年偏少22%，降水不足導致省內水資源總量下降，水資源本底條件得分較2013年減少32%，水資源系統發生明顯退化。

四、結論與建議

（一）研究結論

基于“十一五”與“十二五”期間的相關數據，合理構建城鎮化與水資源系統指標評價體系，利用層次分析法賦權并借助協調度模型，對京津冀地區城鎮化與水資源系統的發展和兩系統的協調水平進行研究，結論如下：

第一，京津冀三地城鎮化快速發展動因具有較大的地區差異性。“十一五”期間，河北省城鎮化系統發展最快，北京市發展最慢，京津冀三地城鎮化水平的提升都主要得益于城鎮人口子系統的發展。“十二五”期間，北京市與河北省城鎮化發展較快，天津市城鎮化發展水平偏低，北京市和天津市城鎮化進步主要得益于城鎮空間子系統的發展，而河北省的城鎮化提升仍然依賴于城鎮人口子系統的發展。

第二，京津冀三地水資源系統除利用能力子系統持續上升外，其余子系統均存在波動。“十一五”時期，河北省水資源系統發展最快，各子系統都有所提升，天津市水資源系統的進步主要得益于水資源利用能力與管理水平子系統的發展，北京市水資源系統發生退化。“十二五”期間，北京市水資源系統進步較大，天津市水資源系統緩慢發展，河北省水資源系統發生較小幅度退化。

第三，“十一五”與“十二五”期間，河北省和天津市城鎮化與水資源系統協調度總體上不斷提高，北京市城鎮化與水資源系統協調度發展存在波動。“十一五”時期北京市城鎮化與水資源系統在中等協調水平和較高協調水平之間波動；天津市由中等協調水平發展為較高協調水平；河北省起點最低，由較低協調水平發展為較高協調水平。“十二五”期間京津冀三地城鎮化與水資源系統協調度都由較高協調水平發展為高等協調水平，城鎮化與水資源系統發展越來越協調。

（二）政策建議

在京津冀一體化進程日益加快的背景下，保障水資源供給、推進城鎮化建設是京津冀地區全面協調可持續發展的必由之路。依據研究結論，針對京津冀地區城鎮化與水資源協調發展提出以下建議：

第一，推進京津冀地區新型城鎮化建設，三地應針對各自短板努力提升，實現經濟、人口、社會、空間全面發展。目前而言，北京市和天津市的城鎮化發展應當通過調整產業結構、提升教育、醫療、生態水平等手段來提升城鎮化質量。要嚴格限制空間、人口的過度擴張，通過完善城市基礎設施、提升人口素質的途徑實現空間系統和人口系統的發展。河北省作為相對落后地區，應當在保證質量的前提下優先考慮城鎮化的數量和規模，積極承接京津地區產業和人口的轉移，抓住城鎮發展機遇，提升城鎮化總體水平。

第二，加強京津冀水生態合作，提升水資源利用、管理水平，完善區域污水處理體系。京津冀區域水環境作為一個整體，不同地區之間必然相互影響。面對水資源短缺、水環境污染等問題，京津冀三地都應當有責任、有擔當，積極推動區域水環境整體的提升和改善；在水資源管理利用以及水環境保護的過程中樹立整體意識，做到北京、天津、河北一把抓，水資源利用、水資源管理、水環境保護一把抓；通過提高企業效率、完善政府管理系統、增強居民節水愛水意識以及合理的跨流域調水等舉措，逐步填補區域水資源本底條件的不足，為京津冀新型城鎮化建設提供生態保障。

第三，加大京津冀經濟、社會、生態領域的合作，實現京津冀城鎮化與水資源協調發展。一方面，京津冀地區可以參考國外“碳交易”體制，進一步完善區域“水權”體系的構建，使水生態文明建設通過“水權交易市場”向工業消耗和城市擴張索取資金；同時使落后地區得到“生態補償”，走出產業落后—污染加劇—生態惡化的惡性循環。另一方面，京津冀應考慮推廣“海綿城市”理念，將具有彈性功能和自凈功能的“海綿體”建設融入城市的改造和擴張中去，實現城市系統和水系統達到自然耦合的狀態，努力打造“環境友好型”“資源集約型”社會，實現京津冀區域協調可持續發展。

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