基于水資源約束的我國城市發(fā)展策略研究

吳志強(qiáng)，劉曉暢，劉琦，喬壬路，劉治宇，楊婷，嚴(yán)娟，姬凌云

（1.同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，上海 200092；2.上海同濟(jì)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200082）

一、前言

水資源是人類的基本生存資源，也是城市發(fā)展的重要支撐。隨著我國城市工業(yè)的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)人口數(shù)量的大幅增加，經(jīng)濟(jì)社會用水規(guī)模長期居于高位，生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會的用水矛盾日漸凸顯，造成了我國水資源不平衡、區(qū)域結(jié)構(gòu)性缺水、水環(huán)境污染和水生態(tài)退化等一系列嚴(yán)峻的水環(huán)境問題，嚴(yán)重制約了我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)建設(shè)。

我國的水資源戰(zhàn)略布局從無到有，經(jīng)歷了不斷深化認(rèn)知的調(diào)整過程。20世紀(jì)80年代之前，水資源保護(hù)隱含于傳統(tǒng)的流域管理中，以水土保持和水資源綜合開發(fā)為重點(diǎn)，此后逐漸轉(zhuǎn)向以水資源保護(hù)為管理核心的全面建設(shè)節(jié)水防污型社會時期[1]。1988年，《中華人民共和國水法》的發(fā)布，標(biāo)志著我國水資源管理進(jìn)入有法可依和取水許可管理階段，水利工作由工程水利轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y源水利；2002年，對其進(jìn)行修訂，確立了水資源論證制度，明確在進(jìn)行國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展規(guī)劃以及城市總體規(guī)劃的編制、重大建設(shè)項(xiàng)目的布局時，應(yīng)當(dāng)開展科學(xué)論證，并與當(dāng)?shù)厮Y源條件和防洪需求相適應(yīng)[2]。2011年，國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見》，提出“三條紅線”，對用水效率、水資源開發(fā)利用、環(huán)境容量3項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行控制[3]。

在城市節(jié)水領(lǐng)域，近年來我國深入推進(jìn)國家節(jié)水型城市建設(shè)，截至2021年年底，全國已建成130個國家節(jié)水型城市。2015年以來，從國家層面確定了50個城市開展海綿城市建設(shè)試點(diǎn)示范工作[4]，在緩解城市內(nèi)澇的同時，開展雨水收集利用，綠地及濱水空間得到擴(kuò)展，人居環(huán)境得到相應(yīng)改善。但總體來看，作為水資源利用和治理的重要主體，面向城市領(lǐng)域的水資源戰(zhàn)略研究尚缺乏：①以城市作為獨(dú)立研究單元，針對全國各城市水環(huán)境和用水特征進(jìn)行具體策略制定；②引入未來發(fā)展視角，針對自然環(huán)境和城市產(chǎn)業(yè)、人口等要素，在時間向量上的變化進(jìn)行規(guī)律學(xué)習(xí)和發(fā)展推演；③以城市安全為底線，通過安全底線倒推，確定水災(zāi)害防治、水資源利用、水環(huán)境治理及水生態(tài)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，并納入城市安全戰(zhàn)略總方針。

為從根本上實(shí)現(xiàn)我國城市人口經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源承載力相適應(yīng)，提高城市發(fā)展質(zhì)量和資源利用效率，本文依托中國工程院咨詢項(xiàng)目“水平衡與國土空間協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略研究（一期）”，立足于基本國情和水情，落實(shí)我國東北綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、北部沿海綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、東部沿海綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、南部沿海綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、黃河中游綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、長江中游綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、大西南綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、大西北綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)八大綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)的369個城市（包含直轄市、地級市、地區(qū)、自治州、盟與省直管縣級行政區(qū)等）的水資源剛性約束，通過城市水資源的現(xiàn)狀診斷與未來推演，提出“以水定城、以水定人、以水定產(chǎn)”三大戰(zhàn)略及具體策略，建構(gòu)節(jié)水型生產(chǎn)生活方式，為建設(shè)資源節(jié)約、環(huán)境友好、永續(xù)發(fā)展的城市提供有效路徑。

二、數(shù)據(jù)來源與分析方法

本文基于2021年我國31個省級行政區(qū)的水資源公報(bào)數(shù)據(jù)（未包含香港特別行政區(qū)、澳門特別行政區(qū)、臺灣省）、科學(xué)數(shù)據(jù)銀行（Science Data Bank）的2000—2020年我國月降水量柵格數(shù)據(jù)、2011—2021年我國城市統(tǒng)計(jì)年鑒中的城市人口數(shù)據(jù)及城市工業(yè)生產(chǎn)總值數(shù)據(jù)，對我國城市的“基本水情”與“用水挑戰(zhàn)”進(jìn)行分析與診斷。

本文采用基于粒子群優(yōu)化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型（PSO_BP）對時序數(shù)據(jù)進(jìn)行未來推演預(yù)測。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法采用梯度下降算法，具有強(qiáng)大的非線性擬合能力，可以高精度地逼近符合數(shù)據(jù)內(nèi)在機(jī)理的函數(shù)。PSO通過群體智能進(jìn)行全局尋優(yōu)，從而有效提升BP網(wǎng)絡(luò)的收斂速度與擬合精度。具體來看，本研究通過等距時間窗，重構(gòu)時序數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，采用PSO_BP構(gòu)建數(shù)據(jù)的時序聯(lián)系與迭代運(yùn)算，進(jìn)行我國城市水情未來演進(jìn)的時序推演。

三、我國城市水情分析與推演

（一）我國城市水情基本情況

我國的基本水情是水資源分布不均、人多水少、用水量大、用水效率低，這也決定了我國水資源問題的復(fù)雜性。截至2021年，我國水資源總量為2.96×1012m3[5]，約占世界水資源總量的7%[6]。但我國2021年人均水資源量為2095 m3[7]，僅為世界平均水平的1/4[8]。

1.水資源總量分布不平衡

2020年我國水資源總量的地區(qū)分布總體呈現(xiàn)“南方多、北方少”的特點(diǎn)，水資源總量最豐沛的城市多位于我國大西南綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、長江中游綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、南部沿海綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)，其中水資源總量最多的城市為四川省甘孜藏族自治州，為7.876×1010m3（見圖1）。水資源最匱乏的城市多位于我國大西北綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、黃河中游綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、北部沿海綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)，其中水資源總量最少的城市為甘肅省嘉峪關(guān)市，僅為0.06×108m3，人均水資源量為264.4 m3（見圖2）。水資源最豐沛與最匱乏城市的水資源總量差異比值高達(dá)1.3萬倍。

圖1 2020年我國各城市水資源總量排行（正數(shù)前50名）

圖2 2020年我國各城市水資源總量排行（倒數(shù)后50名）

我國水資源的空間分布不平衡嚴(yán)重影響了我國經(jīng)濟(jì)社會的布局。長期以來，我國沿用的是增加外源供水來支撐經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的“保障思維”。未來，在控制水資源消耗總量和強(qiáng)度的同時要統(tǒng)籌優(yōu)化調(diào)整經(jīng)濟(jì)社會系統(tǒng)布局，使其與水資源承載力相適應(yīng)[9]。

2.用水總量差距懸殊

2020年，我國用水量的地區(qū)分布總體呈現(xiàn)“胡煥庸線以東的綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、黃河中游綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)部分區(qū)域、大西北綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)部分區(qū)域”較高的特點(diǎn)（見圖3）。

2020年用水量最大的城市多位于我國大西北綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、東部沿海綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、長江中游綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、東北綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)等，其中用水量最多的是新疆維吾爾自治區(qū)的阿克蘇地區(qū)，高達(dá)1.18×1010m3（見圖3）。用水量較小的城市多位于我國大西南綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、北部沿海綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)等，其中用水量最少的是湖北省神農(nóng)架林區(qū)，僅為0.13×108m3。用水量最大城市與最小城市的差異比值高達(dá)908倍（見圖4）。

圖3 2020年中國各城市用水總量排行（正數(shù)前50名）

圖4 2020年我國各城市用水總量排行（倒數(shù)前50名）

3.用水效率差異明顯

地區(qū)的用水效率可以通過每萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的耗水量來直觀反映。2020年，全國每萬元GDP（當(dāng)年價）的用水量為60.8 m3[10]，由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)差異大，不同地區(qū)的每萬元GDP的用水量差異顯著（見圖5）。

2020年，我國用水效率較高的區(qū)域主要集中于水資源緊缺及經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的北部沿海綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、東部沿海綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、南部沿海綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、長江中游綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)等，其中用水效率最高的城市是深圳市，每萬元GDP用水量為7.69 m3（見圖5）。用水效率較低的區(qū)域主要集中于農(nóng)業(yè)用水比重較高的大西北綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、大西南綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、東北綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)，其中用水效率最低的地區(qū)是新疆維吾爾自治區(qū)的和田地區(qū)，每萬元GDP用水量為1036.18 m3（見圖6）。新疆和田地區(qū)的每萬元GDP用水量為深圳市的134倍。

圖5 2020年中國各城市用水效率排行（正數(shù)前50名）

圖6 2020年中國各城市用水效率排行（倒數(shù)前50名）

（二）面向2035年的我國城市降水量推演

我國幅員遼闊，國土縱橫廣大，各地區(qū)距海距離差異顯著，河流湖泊分布不均，地勢高低多變，地形類型及山脈走向多樣性顯著，因此形成了豐富的氣候環(huán)境，各地降水趨勢復(fù)雜多樣。

1.城市降水總量與水資源總量呈線性相關(guān)

從各城市降水總量來看，2020年我國的降水分布呈現(xiàn)西南及東北兩端高，中部匱乏的趨勢。主要高值區(qū)位于“西南-華南”連綿區(qū)，以及“華北北部-東北”連綿區(qū)（見圖7），主要低值區(qū)位于“環(huán)渤海-華北下部-西北”連綿區(qū)（見圖8）。其中那曲市是我國2020年年降水總量最多的城市，高達(dá)2.823×1011m3，甘孜藏族自治州與重慶市緊隨其后，分別為1.771×1011m3、9.747×1010m3（見圖7）；嘉峪關(guān)市是我國年降水總量最少的城市，僅為0.99×108m3，石河子市以及烏海市略高于嘉峪關(guān)市，分別為1.01×108m3、5.01×108m3（見圖8）。全國雨水分配極度不均，具有千余倍的差距。

圖7 2020年我國各城市降水量總排行（正數(shù)前50名）

圖8 2020年我國各城市降水量總排行（倒數(shù)前50名）

我國城市降水總量與水資源總量在全局上呈現(xiàn)高度的線性相關(guān)性（見圖9），兩者之間的相關(guān)系數(shù)為0.86。降水總量與水資源總量存在正相關(guān)關(guān)系，即降水總量多的城市，其水資源總量同樣豐富，二者之間的線性權(quán)重為0.57，即城市降水總量每提升1×1010m3，城市水資源總量提升5.7×109m3。

圖9 我國城市降水總量與水資源總量相關(guān)性

因此，本研究以2035年城市的降水量預(yù)測，推演2035年我國各城市的水資源總量。

2.近20年我國城市降水量呈波動升高

2000—2020年，我國城市年降水量波動明顯，在整體上形成了山谷狀的變化趨勢（見圖10）[11]。2000—2004年，我國大部分城市的年降水量曲線迅速下墜，城均年降水量從高值1003 mm降低到20年中的最低值864.3 mm。2005—2020年，我國城市的年降水量緩慢提升，并且在2016年城均年降水量達(dá)到了新高1046.1 mm，并且在隨后的4年中保持在1040 mm左右震蕩。

圖10 2000—2020年我國城市平均降水量

3.2035年我國城市800 mm等雨量線將顯著北移

800 mm等雨量線是我國重要的空間劃分界限，等雨量線的移動與生態(tài)環(huán)境和農(nóng)耕效益息息相關(guān)。影響城市降水量的因素眾多，由于受大氣環(huán)境這一混沌系統(tǒng)制約，較難構(gòu)建一個精準(zhǔn)的物理模型解析推演城市降水量的變化趨勢[12～14]。針對于此，為解決降水量非線性推演問題，本文采用PSO_BP模型，基于我國2000—2020年的城市降水量數(shù)據(jù)，對2020—2035年的城市降水量進(jìn)行推演。

研究結(jié)果顯示，2020—2035年，我國800 mm等雨量線逐漸從秦嶺-淮河一線顯著北移。2020年，我國有222個城市的年降水量高于800 mm，到2035年將有273個城市年降水量高于800 mm。這種變換將對我國的生態(tài)格局、產(chǎn)業(yè)格局、社會格局產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

就城市年降水量情況來看，2020年，我國城市平均年降水量為1042.6 mm；到2035年，我國城均年降水量將為1244.6 mm，我國年降水量將顯著增加。未來，各城市年降水量的提升情況仍會存在一定差異。2035年，廣州、深圳的年降水量均將突破2000 mm，較2020年分別增加了352.8 mm、334.1 mm。到2035年，新疆維吾爾自治區(qū)的降水量仍較低，如阿拉爾市的年降水量將為199.6 mm，僅比2020年增加了56.7 mm；鐵門關(guān)市的年降水量將為194.0 mm，較2020年增加了58.6 mm。雖然新疆維吾爾自治區(qū)各城市的年降水量提升有限，但提升比例為29.8%，遠(yuǎn)超全國平均值17.8%。

（三）2035年我國城市供水缺口預(yù)測

我國是聯(lián)合國列出的13個貧水國家之一，但水資源總量卻位居世界前列。這一問題產(chǎn)生的主要原因是水資源供給與用水需求不匹配之間的矛盾，因此，加強(qiáng)用水需求預(yù)測成為水平衡調(diào)控的重要路徑之一。按照推導(dǎo)邏輯來看，用水預(yù)測主要有兩類方法，一類是根據(jù)歷史用水記錄進(jìn)行預(yù)測，另一類是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)推導(dǎo)，如構(gòu)建影響用水的各因素與總用水量的影響模型[15]。按照使用的計(jì)算方法來劃分，主要有數(shù)學(xué)模型、人工智能模型等，其中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)常用于用水預(yù)測，可有效解決常規(guī)數(shù)學(xué)方法難以克服的樣本少、具有不確定性、波動性等問題。

本文基于各城市歷史用水總量數(shù)據(jù)進(jìn)行用水總量推演，其模型的擬含優(yōu)度（R2）達(dá)到0.92。結(jié)合預(yù)測的水資源總量和用水量計(jì)算得到2035年我國各城市的供水缺口。

到2035年，我國共有140個城市存在供水缺口，以上海到克拉瑪依為界，呈現(xiàn)顯著的東北、西南分異，東北片區(qū)大部分城市供水情況呈現(xiàn)供小于求，西南片區(qū)大部分城市則是供大于求。在東北片區(qū)，黑龍江、吉林和遼寧的邊境城市水資源較為豐富，用水供需壓力偏小；在西南片區(qū)，福建、廣東、廣西部分城市有較大的用水缺口（見圖11）。另外，新疆阿克蘇地區(qū)的用水缺口高達(dá)9.518×108m3，位居全國第一。到2035年，長江三角洲、珠江三角洲和京津冀三大城市群的主要城市皆位列全國前50名缺水城市名單中，面臨嚴(yán)峻的用水考驗(yàn)（見圖11）。

圖11 2035年我國各城市供水缺口排行（正數(shù)前50名）

四、我國城市用水面臨的挑戰(zhàn)

我國用水結(jié)構(gòu)按照用水部門進(jìn)行分類，包括農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、生活用水和生態(tài)用水4個部分[16]。其中，生態(tài)用水多年平均不超2%[17]；而農(nóng)業(yè)用水受生產(chǎn)工具、相關(guān)設(shè)備技術(shù)影響較大，短期內(nèi)用水需求變化較小且呈持續(xù)下降趨勢；工業(yè)用水和生活用水自改革開放以來其年均增長率分別為3.47%和3.03%[18]，增速較高，且可通過結(jié)構(gòu)性調(diào)控得以改變，逐漸成為研究的主要熱點(diǎn)。同時，城市洪澇災(zāi)害逐漸常態(tài)化，促使城市人民生命財(cái)產(chǎn)安全面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。針對于此，本文將工業(yè)用水、生活用水、洪澇災(zāi)害作為亟需解決的主要矛盾，分析我國城市用水面臨的挑戰(zhàn)。

（一）“城渴型”城市水環(huán)境特征和空間分布

近30年我國人口總量持續(xù)增長，人口總量從1949年的5.4億人發(fā)展到14.1億人（2021年），年均增長率約為1.4%。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，人口高度集聚于城市區(qū)域，用水需求的大幅提高導(dǎo)致城市區(qū)域水資源供應(yīng)不足的問題日益嚴(yán)峻，城市出現(xiàn)程度不一的“渴水”現(xiàn)象，故將此類缺水城市定義為“城渴型”城市，并重點(diǎn)結(jié)合水資源與人口規(guī)模矛盾最突出的“高度城渴型”城市，剖析城市人口集聚過程中的水平衡問題。

1.我國2035年的各城市人口預(yù)測

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，出現(xiàn)了人口不斷向城市集聚的“城市化”現(xiàn)象，人口集聚對城市承載力帶來了顯著的壓力。預(yù)測結(jié)果顯示，我國城市人口總量總體呈平穩(wěn)波動且持平趨勢，百萬人口城市占比為84%，千萬人口城市占比為4%。常住人口排名前列的城市為重慶市、上海市、北京市、成都市、天津市、廣州市、深圳市、保定市、武漢市等。

2.“城渴型”城市的水環(huán)境特征

在城市發(fā)展過程中，高強(qiáng)度人類活動對水循環(huán)過程造成了全方位影響，以特大、超大城市和城市群為主要增長極的快速發(fā)展導(dǎo)致我國人口高度聚集和經(jīng)濟(jì)迅猛增長，且對局部環(huán)境和水循環(huán)過程產(chǎn)生了劇烈擾動，強(qiáng)化了有限水資源承載能力和不斷上漲的生活用水需求之間的不匹配性，形成水資源匱乏、城市人口規(guī)模較大的“城渴型”城市。

3.2035年“城渴型”城市空間分布推演

根據(jù)2035年我國各城市常住人口預(yù)測數(shù)量，按照2020年我國各城市人均生活用水量，推演2035年我國369個城市人口生活用水總需求量。通過生活用水需求與水資源供給的關(guān)系，定義“城渴型”城市的生活用水的稀缺程度，如公式（1）所示。

式（1）中，Ki表示i城市2035年的生活用水壓力，Si表示i城市2035年的生 活 用水量，Wi表示i城市2035年的水資源總量。

借鑒已有研究的水資源稀缺程度、水資源壓力指標(biāo)[19]以及相關(guān)國際組織如世界糧農(nóng)組織、聯(lián)合國教科文組織、聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展委員會等的實(shí)際應(yīng)用情況[20]，將Ki設(shè)定為10%、20%、40%，劃為4個區(qū)間，對城市的生活用水壓力進(jìn)行分類，如公式（2）所示。將“高壓力型”城市稱為“高度城渴型”城市，將“中高壓力型”城市稱為“中度城渴型”城市，將“中低壓力型”城市稱為“中度城潤型”城市，將“低壓力型”城市稱為“高度城潤型”城市。

研究表明，到2035年，我國共有129個“高度城渴型”城市，53個“中度城渴型”城市（見表1）。我國內(nèi)蒙古城市群及京津冀城市群形成了一條巨型高度城渴區(qū)風(fēng)險(xiǎn)帶，并向東北延伸與沈陽-大連城市群相連，構(gòu)成渤海灣環(huán)狀城鎮(zhèn)缺水地帶。

表1 2035年我國的“高度城渴型”城市與“中度城渴型”城市

（二）“產(chǎn)旱型”城市水環(huán)境特征和空間分布

工業(yè)生產(chǎn)過程中的不斷增加用水及廢水處理問題加劇了地區(qū)的水資源壓力[21]和供需不平衡，而用水需求的擴(kuò)展并沒有對等的多源水資源供給，致使水資源的自我循環(huán)無法滿足工業(yè)化的需求。針對于此，水資源量較少且工業(yè)占比較高的“產(chǎn)旱”現(xiàn)象成為城市缺水的核心問題。為衡量城市“產(chǎn)旱”現(xiàn)象的挑戰(zhàn)，需要綜合各城市歷史工業(yè)用水?dāng)?shù)據(jù)來進(jìn)行未來工業(yè)用水的預(yù)測，精準(zhǔn)把握存在的和潛在的挑戰(zhàn)。

對2035年的城市工業(yè)用水趨勢進(jìn)行預(yù)測推演，結(jié)果顯示，到2035年，工業(yè)用水需求將以濟(jì)南、成都為界，大體上呈現(xiàn)北低南高的趨勢，包括長江三角洲東北部連綿區(qū)，湖南、湖北，福州、泉州及其周邊連綿區(qū)，重慶市及其周邊，東莞市及其周邊，南寧及其東部城市在內(nèi)的6個強(qiáng)工業(yè)用水需求區(qū)。

“產(chǎn)旱型”城市指工業(yè)生產(chǎn)需求與水資源供給不平衡的城市，根據(jù)2035年的城市工業(yè)生產(chǎn)需求與水資源供給不平衡程度，將城市根據(jù)工業(yè)用水壓力劃分為4類，具體見公式（3）與（4）。

式（3）、（4）中，Hi表示城市i的2035年的工業(yè)用水壓力,Ci表示i城市2035年的工業(yè)用水量，Wi表示i城市2035年的水資源總量。同“城渴型”城市分類依據(jù)，如公式（4）所示，將Hi按照10%、20%、40%劃為4個區(qū)間，劃分出4類工業(yè)用水壓力城市。將“高壓力型”城市稱為“高度產(chǎn)旱型”城市，將“中高壓力型”城市稱為“中度產(chǎn)旱型”城市。

研究表明，到2035年，“產(chǎn)旱型”城市主要集中在東北綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、北部沿海綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、東部沿海綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、南部沿海綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)、黃河中游綜合經(jīng)濟(jì)區(qū)（見表2），工業(yè)用水效率總體上處于全國較高的水平，工業(yè)單位GDP水耗僅為15.73 m3/萬元，低于全國平均值33.05 m3/萬元。

表2 2035年我國的“高度產(chǎn)旱型”城市與“中度產(chǎn)旱型”城市

在“產(chǎn)旱型”城市中，北京、天津、陜西的工業(yè)用水效率位列全國前三位，京津冀地區(qū)整體表現(xiàn)為高效率。“產(chǎn)旱型”城市中用水效率較高的有輕工業(yè)、設(shè)備制造業(yè)、木材加工業(yè)、紡織業(yè)、煙草業(yè)等制造業(yè)部門。同時，“產(chǎn)旱型”城市集聚了大規(guī)模的高耗水行業(yè)，主要包括采礦、化學(xué)制造、造紙、金屬冶煉等重工業(yè)行業(yè)。

（三）“房淹型”城市水環(huán)境特征和空間分布

隨著全球氣候變化，極端降雨事件頻發(fā)，洪澇災(zāi)害成為我國發(fā)生頻率高、影響范圍廣、損失最為嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。根據(jù)《2020中國水旱災(zāi)害防御公報(bào)》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[22]，2020年，我國出現(xiàn)了1998年以來的最大汛情，全國主要河流共發(fā)生21次“編號級別”的洪水災(zāi)害，其中四川、安徽、湖北、江西4省的洪澇災(zāi)害最為嚴(yán)重，直接經(jīng)濟(jì)損失占全國的61%；全國共發(fā)生40起人員死亡的山洪事件，帶來了巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失[23]。因此，做好城市防淹規(guī)劃預(yù)警，面臨著更加嚴(yán)峻的考驗(yàn)與挑戰(zhàn)。

根據(jù)2035年我國各城市年降水量推演結(jié)果，本文采用城市年降水量提升量超過250 mm或提升比例超過25%這兩個指標(biāo)對“房淹型”城市進(jìn)行劃定，將具有洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的城市定義為“房淹型”城市。

研究表明，我國共有174個“房淹型”城市（見表3），其中基于降水量提升比例劃定的“房淹型”城市集中在新疆維吾爾自治區(qū)、西藏自治區(qū)、寧夏回族自治區(qū)、甘肅省、內(nèi)蒙古自治區(qū)。基于降水量提升比例劃定的“房淹型”城市主要集中在海南省、廣東省、廣西壯族自治區(qū)、福建省、浙江省等沿海地區(qū)。

表3 2035年我國的“房淹型”城市

五、適應(yīng)水條件的我國城市發(fā)展政策建議

（一）以水定城：適應(yīng)水條件的新型城鎮(zhèn)化對策

1.實(shí)現(xiàn)區(qū)域城鎮(zhèn)化進(jìn)程與水資源協(xié)調(diào)

“以水定城”的“定”是建構(gòu)新型“水-城”關(guān)系的核心。“定”不僅限于“城”的個體，需要綜合考慮“域”的系統(tǒng)。一方面，對于“水-城”矛盾尖銳的區(qū)域或流域，應(yīng)進(jìn)行城鎮(zhèn)化進(jìn)程速度與規(guī)模的調(diào)控，通過規(guī)劃引導(dǎo)城鎮(zhèn)化進(jìn)程由“城渴型”區(qū)域向“城潤型”區(qū)域進(jìn)行轉(zhuǎn)移；另一方面，借助區(qū)域已有的信息共享機(jī)制、標(biāo)準(zhǔn)銜接機(jī)制、協(xié)調(diào)聯(lián)動機(jī)制，推進(jìn)區(qū)域水資源的共建共享，完善區(qū)域水資源與區(qū)域城鎮(zhèn)化的協(xié)同配置。

2.將水資源剛性約束納入國土空間規(guī)劃

充分考慮全球氣候變化趨勢、水利工程調(diào)控能力、河湖生態(tài)保障目標(biāo)、外調(diào)水和非常規(guī)水資源利用等因素的影響，合理確定城市地表水資源可利用量、城市地下水可開采量和城市水環(huán)境容量等城市水循環(huán)系統(tǒng)承載能力的指標(biāo)閾值，并將其納入國土空間規(guī)劃的基本指標(biāo)體系。以此為基本約束，完善資源環(huán)境承載力和國土空間開發(fā)適宜性評價，優(yōu)化城市國土空間發(fā)展戰(zhàn)略和目標(biāo)，確定城市國土空間使用規(guī)模與布局，嚴(yán)格進(jìn)行“以水定城”的管控與傳導(dǎo)，使水資源真正成為國土空間“一張圖”的底色。

3.推進(jìn)城市水安全治理能力現(xiàn)代化建設(shè)

建設(shè)城鄉(xiāng)“空天地一體化”高速動態(tài)暴雨洪水智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，提升洪水預(yù)報(bào)的精度，并運(yùn)用人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)，提高城市建成區(qū)、城市水庫、城市河道、城市蓄滯洪區(qū)的洪水模擬推演的智能化水平。動態(tài)編制/修訂城市洪澇災(zāi)害防御預(yù)案，推行基于多情景、海量方案的預(yù)案編制方法，形成超標(biāo)洪澇預(yù)案實(shí)時修正與動態(tài)調(diào)整體系。同時，建立“快速反應(yīng)、協(xié)同應(yīng)對”的洪澇災(zāi)害應(yīng)急體系，將氣象、水務(wù)等部門的“預(yù)、防、報(bào)”與應(yīng)急管理等部門的“抗、救、援”有機(jī)銜接。

（二）以水定產(chǎn)：適應(yīng)水條件的產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策

1.促進(jìn)城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與水資源相匹配

促進(jìn)城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與水資源匹配的重要途徑是選擇與城市水資源條件相匹配的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，宜糧則糧、宜農(nóng)則農(nóng)、宜工則工、宜商則商，構(gòu)建與城市水資源承載能力相適應(yīng)的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系。“產(chǎn)旱型”城市原則上不引入“高耗能、高污染和消耗資源性”的“兩高一資”產(chǎn)業(yè)，需要制定一票否決的產(chǎn)業(yè)清單。同時，要推行“以水定產(chǎn)、量水而行”的發(fā)展戰(zhàn)略，推動建立超用水量的產(chǎn)業(yè)退減機(jī)制，倒逼地方經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級。此外，應(yīng)引導(dǎo)“產(chǎn)旱區(qū)”的高耗水產(chǎn)業(yè)向水資源相對充足地區(qū)轉(zhuǎn)移。

2.研創(chuàng)節(jié)水與減排的置頂與管理技術(shù)

產(chǎn)業(yè)節(jié)水可分為技術(shù)性、管理性節(jié)水。在技術(shù)性層面，鼓勵科技創(chuàng)新研發(fā)，提高產(chǎn)業(yè)用水效益、減少產(chǎn)業(yè)用水損失、可替代常規(guī)水資源等的城市節(jié)水置頂技術(shù)。在管理性層面，優(yōu)化企業(yè)用水網(wǎng)絡(luò)，提升企業(yè)用水管理水平，通過“分質(zhì)供水、一水多用、梯級用水、循環(huán)用水”，大力推廣企業(yè)水網(wǎng)絡(luò)的高速動態(tài)監(jiān)測與優(yōu)化技術(shù)，提升企業(yè)用水質(zhì)效。此外，持續(xù)完善工業(yè)節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)體系，研究“量水而行、節(jié)水為重”的發(fā)展模式，進(jìn)一步引導(dǎo)“產(chǎn)旱型”城市的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。

（三）以水定人：適應(yīng)水條件的人口發(fā)展對策

1.科學(xué)明確水資源人口承載規(guī)模閾值

基于未來氣候情景的模擬推演，耦合城市水資源可利用量、城市地下水可開采量、城市水環(huán)境容量和城市洪澇調(diào)控能力等控制指標(biāo)，提高水資源承載力評估的科學(xué)性和可操作性，明確國土空間適度承載的人口規(guī)模。針對人水矛盾尖銳的“城渴型”城市，在考慮跨流域調(diào)水等外部因素基礎(chǔ)上，應(yīng)充分考慮水資源承載力的閾值條件并作為城市人口增長的限制“短板”，切實(shí)貫徹“以水定人”的基本原則。

2.嚴(yán)格控制“城渴型”城市人口規(guī)模增長

遵循“城渴型”城市的人口規(guī)模“天花板”，制定相應(yīng)政策，嚴(yán)格控制“城渴型”城市的人口規(guī)模增長，放開、放寬“城潤型”城市的落戶限制，主動適應(yīng)和引導(dǎo)“城渴型”城市到“城潤型”城市的人口有序流動疏解，提高城市人口與城市水資源分布的匹配性。同時，對極偏遠(yuǎn)的“城渴型”地區(qū)實(shí)施生態(tài)移民，因地制宜提高人口聚集度，提高水資源供給保障以改善生活水平。

致謝

感謝姚雪艷、溫曉詣、李俊、王紫琪、周士奇、何珍、唐曉薇等人對本文所做的貢獻(xiàn)，特此致謝。