南寧市城市發展與水資源環境耦合關系研究

□ 劉 昭 麻春曉 寧曉飛

水資源對于一個城市的建設與發展至關重要，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，其中探究城市發展與水資源環境之間的耦合協調關系已成為國內外研究的熱點[1]。

南寧古稱“邕城”—四面環水的城池，由此可見南寧水資源充沛，城區與水環境聯系緊密。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用地規模，在“城進水退”的發展模式之下，城市防洪和防內澇壓力逐年增加。1962年邕江大橋通車之后，方便了兩岸的交通，形成了江南區以邕江大橋為圓點的扇形展開。現代南寧市的發展長期持續單中心空間結構，主城區一極獨大，人地矛盾突出。從《南寧市城市總體規劃（2011—2020年）》開始，城市建設突出“一軸兩帶多中心”的發展模式，由單核集中向帶型拓展轉變，逐步形成沿邕江兩岸串珠式展開、沿其支流縱深發展的城市布局形態，當現狀前五象新區和外圍城鎮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，市區范圍內共有18條支流從南、北兩側匯入邕江。快速城市化進程下的南寧處于經濟飛速發展階段，其城市形態亦處于巨變時期，水資源環境壓力逐漸增大，水資源與社會經濟發展的關系以及對人居環境建設水平提高的影響，強烈需要相關理論研究與實踐探索。南寧市作為西部后發展地區，應積極探索生態文明建設與經濟社會發展同頻共振的方式。隨著南寧市綠色發展理念的深入貫徹，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攻堅戰等。其中2009年開展的“中國水城”規劃建設提出要使城市發展布局、功能定位、發展規模與防洪保安、水資源、水環境承載能力相適應[3]。

南寧市長期的治水建設成效如何？城水關系耦合程度如何？未來水資源利用的瓶頸和前景如何？本次研究通過構建南寧城市發展與水資源環境的耦合協調模型，通過計算并分析南寧市城市發展與水資源環境的相關內在聯系，劃分南寧市城水關系歷史階段并進行特點分析，嘗試回答以上3個問題。

1 城水關系耦合度評價指標體系與耦合協調度模型構建

1.1 評價指標體系與指標權重確定

1.1.1 指標體系

考慮指標體系結果的科學性、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、系統層、評價層、指標層：一級指標分為水資源環境系統及城市發展系統，其對應的評價層與指標層分別為水資源、水環境壓力、水資源保護、經濟條件、人口規模、城市建設及公共事業，最終細分為指標層的15個指標（見表1）。

表1 南寧市城市發展與水資源環境耦合協調度評價指標體系及權重

1.1.2 數據來源

2005—2019年的《南寧統計年鑒》《南寧市國民經濟和社會發展統計公報》《南寧市水資源公報》《南寧市環境公報》）。

1.1.3 數據標準化處理

通過對指標數據進行無量綱化處理，采用極差標準化法消除量綱，從而使單位不一致的數據能進行對比分析。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合確定指標權重

一是對南寧城市發展與水資源環境的協調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學者研究[4]，判斷評價層內共7項指標的相互重要程度。結果顯示水資源環境系統中均取權重值1/3；城市發展系統中均取權重值1/4。

二是保證權重結果的客觀性，采用客觀賦值法中的變異系數法計算各指標層內共15項指標權重。計算公式如下：

1.2 耦合協調度模型建立

首先構建耦合模型，然后進一步構建耦合協調度模型。其表達式如下[5]：

式中，C代表系統耦合度，E代表城市發展系統綜合指數，R代表水資源環境環境系統綜合指數，k為調節系數，參考相關研究成果，本文取值k=2；

T為兩系統綜合協調指數，指數越大說明南寧市城市發展與水資源環境的整體發展水平越高，對耦合協調度的貢獻程度越大；

D為耦合協調度，根據專家學者研究，耦合協調度可劃分為（0＜D≤0.3）的耦合失調、（0.3＜D≤1）的耦合協調（見表2）。

表2 耦合協調度D階段劃分

耦合度C取值在0到1之間，數值靠近1表明兩系統耦合程度越好，數值靠近0則耦合度越低，整體發展偏向無序。

2 南寧市城市發展與水資源環境耦合協調分析

2.1 水資源概況綜合指數變化趨勢

南寧市2005年至2019年水資源的綜合指數波動情況比較劇烈（見圖1），總體的變化趨勢呈現出略微下降的狀態。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果數值比較大，故而波動比較強烈。

2.2 水資源壓力耦合度分析

由于指標水環境壓力屬于負向指標，數值越小則證明該層指標壓力越大。在統計數據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，表明了城市發展會使城市生活用水、生活污水處理系統壓力逐漸上升（見圖1）。

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

2.3 水資源保護耦合度分析

根據綜合指數計算顯示，南寧市水資源保護綜合指數呈現出總體上升的態勢（見圖1）。城市污水處理率從數據年2005年的56.92%提高至2019年的98.40%，工業污水達標排放率由開始數據采集年的93.9%提升至2019年的97.8%。結合生態建設、“中國水城”等項目，南寧市開展黑臭水體環境治理，對主要水系污水管網建設、雨污管網錯混接點改造、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 城市發展系統計算結果分析

根據城市發展相關指標顯示，南寧城市人均GDP整體翻了6倍、城鎮化水平增長了1倍，城市建設、公共事業綜合指數指標呈逐年上升的趨勢。對城市發展系統指數E計算結果表明，南寧市城市發展各項指標穩中有升，持續健康發展；而水資源系統綜合指數R則一直有波動，總體偏下行（見表3、圖2）。

表3 城市發展E與水資源環境R綜合指數計算結果

圖2 水環境系統R與城市發展E變化趨勢

2.5 城市發展與水資源環境耦合分析

根據圖表計算結果顯示（見表4、圖3），南寧市城水耦合關系總結以下3個階段：

圖3 南寧市耦合度與耦合協調度變化趨勢線

表4 南寧市城市發展與水資源環境系統耦合度與耦合協調度計算結果

（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，城鎮化水平進展緩慢。

（2）2005—2011年為中級協調、磨合階段。城市發展與水資源環境緩慢呈現出相互脅迫、相互促進的狀態。城市經濟、空間發展逐年上升，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，城水之間的耦合協調度還處在低等級發展水平。

（3）2012—2019年為良好協調階段。城水之間的耦合協調度處在良好協調水平，并呈現出一個緩慢平穩增長的趨勢。城市發展的速度平穩上升，城市空間不斷拓展、城市人口增加、城鎮化水平也達到63.7%。城市的快速擴張使得用水壓力、水環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造成壓力，即城市污水處理系統在保證污水處理率（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，城市發展帶來水資源保護的壓力，城市發展效益又反饋水資源保護，兩者耦合協調度逐漸上升。

3 結論與探討

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在關系，并結合耦合模型分析當代南寧市城市發展與城市水資源二者間耦合協調度。

3.1 晉代至清代南寧市的城水關系

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，南寧集市貿易就已形成，水運貿易的生產活動使得城市形態呈現“沿江而走”的趨勢。城市受到周邊良好的水資源環境支持而得以發展，同時也在影響著城市形態布局。清朝時期，南寧開通商埠，商貿來往日漸繁榮。城市的擴張也導致城市內部及周圍的水系被填埋消失，急劇抬升了城市內澇風險。

3.2 當代南寧的城水關系

通過對南寧市近15年的城市發展與水資源保護耦合模型結果整理分析，城市發展與水資源環境關系從初始的低水平耦合狀態以及互相遏制逐漸轉變為相互促進，這離不開城市建設發展觀念的轉變和持續項目的投入建設帶來的極大促進。

3.3 未來城水關系瓶頸與發展前景

南寧市城市發展還在持續加速，城市規模擴張的同時必然給城市水環境帶來更大的壓力，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展與城市水資源開發保護利用同步協調進行，城市發展中對水資源環境已經造成損害的要即刻采取措施，未來城市發展過程中嚴格落實保護城市水資源環境的相關舉措，使兩者之間的關系向著協調共生的高級階段演進。