黃河流域城市群水資源利用與城市發展協調水平評價

楊屹　解澤宇

關鍵詞：水足跡；城市發展指數；耦合協調度；Ｔｈｅｉｌ 變異指數；黃河流域

中圖分類號：ＴＶ２１３．４；ＴＶ８８２．１ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０１．０１０

引用格式：楊屹，解澤宇．黃河流域城市群水資源利用與城市發展協調水平評價［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（１）：５６－６０，１０８．

隨著城市化與工業化不斷推進，黃河流域城市群水資源供需矛盾與水環境風險愈發凸顯，暴露出流域生態環境與城市發展之間的脅迫問題［１］ 。為增進人類福祉，２０１５ 年聯合國峰會提出可持續發展目標（Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｇｏａｌｓ， ＳＤＧｓ）后［２］ ，ＳＤＧｓ 子目標之間的關聯性及其在實現可持續發展中的作用在國際上得到廣泛研究，中國政府將可持續發展議程納入“十四五”規劃中。ＳＤＧｓ 中的目標６（ＳＤＧ６）“清潔飲水和衛生設施”與目標１１（ＳＤＧ１１）“可持續城市和社區”對流域管理有重要作用［３－４］ 。在應對全球氣候變化的背景下，ＳＤＧｓ 表達了人類對未來發展設定的愿景，使得可持續發展與城市群適應能力有機地聯系起來，借鑒ＳＤＧ１１ 改進城市發展指數（ＣＤＩ）［５］ ，并聯系ＳＤＧ６ 有利于更好地評價城市可持續發展水平［６］ 。黃河流域生態保護與高質量發展的耦合協調研究逐漸成為熱點，眾多學者從“創新、低碳經濟”［７］ 、“資源、環境、經濟”［８］ 等空間耦合協調關系開展研究，提出了高質量發展路徑［９］ ，強調發揮城市群和中心城市的輻射帶動作用［１０］ ，但忽略了在可持續發展目標下提升城市群發展水平和水資源可持續利用的協調關系。以水足跡與城市發展指數分別表征黃河流域水資源利用與城市發展水平，有利于描述城市群空間發展階段，但目前城市發展指數評價體系仍需對照ＳＤＧ１１ 進行完善。ＳＤＧ１１ 是城市可持續發展的綜合評價要求［１１］ ，在城市研究中發揮著重要作用。為此，本研究借鑒ＳＤＧ１１ 改進城市發展指數，探討水足跡與城市發展指數的耦合協調度，依據ＳＤＧ６ 描述黃河流域城市群社會發展和水資源利用之間的關系，采用Ｔｈｅｉｌ 變異指數揭示空間差異對耦合協調關系的作用機理，以期為探索黃河流域城市群生態保護與高質量發展協同機制提供新思路。

１ 數據來源與研究方法

１．１ 研究區域概況

黃河流經青海、四川、甘肅、寧夏、內蒙古、山西、陜西、河南、山東９ 個省（區），流域面積７９．５ 萬ｋｍ^２，以不足全國２％的徑流量保障了全國１５％的耕地灌溉用水，供給了全國約１２％的人口，支撐了全國１４％ 的ＧＤＰ。流域上游的水能、中游的煤炭、下游的石油和天然氣在保障全國能源安全中占有極其重要的地位。隨著流域用水量大幅增加，水資源利用效率低等問題影響了城市群的發展。黃河流域涵蓋了關中平原城市群、呼（呼和浩特）包（包頭）鄂（鄂爾多斯）榆（榆林）城市群、中原城市群、蘭－西（蘭州－西寧）城市群、山東半島城市群，城市群之間產業資源協同發展不均衡、城市空間格局規劃不合理，導致流域生態保護與城市群發展失調問題突出。黃河流域城市大多以傳統制造業和資源型產業為主，資源型城市數量占全國的１／４，能源化工項目導致水污染嚴重。城市人口規模增長過快，尤其是下游城市密集，生活用水需求量大，對水資源承載產生巨大壓力，給黃河流域城市群高質量發展帶來嚴峻挑戰。

１．２ 數據來源與預處理

本文所用數據來源于《中國統計年鑒》和各省市統計年鑒、《水資源公報》《國民經濟和社會發展統計公報》及政府網站等。為消除數據量綱之間的差異，采用極值歸一化法進行無量綱化處理。

１．３ 研究方法

１．３．１ 城市發展指數指標體系的改進

本研究在聯合國人居署（Ｕｎｉｔｅｄ Ｎａｔｉｏｎｓ ＨｕｍａｎＳｅｔｔｌｅｍｅｎｔｓ Ｐｒｏｇｒａｍｍｅ） 提出的城市發展指數框架［１２］基礎上，考慮ＳＤＧ１１．５ “關注空氣質量”、ＳＤＧ１１．６ “向所有人普遍提供包容、綠色的公共空間”、ＳＤＧ１１．１“確保人人獲得適當、安全和負擔得起的住房和基本服務”［３］ ，增設“可持續發展”一級指標以及城市空氣質量優良天數比例、建成區綠化覆蓋率、人均可支配收入占比、城鎮就業率等４ 個二級指標，對城市發展指數指標體系進行改進，見表１。

１．３．２ 水足跡計算

Ｈｏｅｋｓｔｒａ 等［１３－１４］ 基于虛擬水提出了“水足跡”概念：一段時間內一個國家、地區或個人消費的產品和服務所需的水資源量，包括虛擬和實際用水量。水足跡分為工業水足跡、農業水足跡、生活水足跡、污染水足跡、生態水足跡、出口水足跡和進口水足跡等。本研究采用“自上而下”計算方法，從產品消費的角度計算水足跡，并采用熵權法確定水足跡各指標權重。計算公式如下：

２ 結果與分析

２．１ 水足跡與城市發展指數的變化特點

２０１０—２０１９ 年黃河流域城市群城市發展指數從０．６８１ 增至０．７３１，年均增長０．７３％。關中平原、蘭－西、呼包鄂榆、山東半島、中原城市群的城市發展指數分別從２０１０ 年的０．６６７、０．６１４、０．７２１、０．７２２、０．６８２ 增至２０１９ 年的０．７１７、０．７１３、０．７４７、０．７４９、０．７２８。其中：呼包鄂榆城市群的城市發展指數增幅最小，僅為３．７０％；呼和浩特、包頭、鄂爾多斯與榆林的城市發展指數分別增長了５．８６％、１．８３％、５．９９％與１．１６％，這同近年來推動能源產業轉型升級密切相關，符合ＳＤＧ１１．２“提供安全、負擔得起的、易于利用、可持續的交通運輸系統”與ＳＤＧ１１．７“在城市、近郊和農村地區之間建立積極的經濟、社會和環境聯系”［３］ 的要求；蘭－西城市群的城市發展指數增長了１６．２５％，居黃河流域城市群之首，其中增幅較大的是白銀與蘭州，分別從０．５７４、０．６６０ 增至０．７３２、０．７７６，分別增長了２７．４９％、１７．６３％；山東半島城市群的城市發展指數增長了３．７１％，主要原因是施行了《山東省打贏藍天保衛戰作戰方案暨２０１３—２０２０ 年大氣污染防治規劃三期行動計劃（２０１８—２０２０年）》，符合ＳＤＧ１１ 的要求；中原城市群作為城市數量最多、人口規模最大的城市群，城市發展指數增長了６．８０％，其中增幅較大的宿州、洛陽與南陽分別增長了２０．２５％、１４．３８％與１３．３７％。

２０１０—２０１９ 年黃河流域城市群整體水足跡從５ ６７０．０３０億ｍ^３降至５ ４２６．６０７ 億ｍ^３，年均下降０．４３％。２０１５—２０１６ 年降幅最大，為６．０２％。中原城市群的水足跡最大，對流域城市群整體水足跡的影響也最大，但降低了７．３８％。除中原城市群外，呼包鄂榆、關中平原、山東半島等城市群的水足跡分別降低了１０．６９％、４．５２％、２．３８％。呼包鄂榆城市群城市體量小，但降幅最大，原因是生態環境共建與環境污染共治工作使得水足跡持續下降，尤其是毛烏素沙地綜合治理示范區的建設有利于實現ＳＤＧ６．５ “水資源綜合管理”。蘭－西水足跡是城市群中唯一增加的，增長了３．１３％，符合支撐國土和生態安全格局、維護西北穩定的功能與定位。蘭－西城市群水資源充沛但時空分布不均，水利基礎設施不完善，污水處理條件有限，農業水污染、鄉鎮生活污水直排等問題仍有待解決，還未達到ＳＤＧ６．３“減少污染，消除傾倒廢物現象”的要求。

２．２ 耦合協調關系的演變特征

黃河流域城市群水足跡與城市發展指數耦合協調等級總體呈“升—降—升”的特點（見表４），由２０１０ 年的嚴重失調等級升至２０１５ 年的良好協調等級，然后降至２０１８ 年的初級協調等級，最后升至２０１９ 年的優質協調等級。實施《黃河流域綜合規劃（２０１２—２０３０年）》《水利改革發展“十三五”規劃》改善了黃河流域水生態治理與保護狀況，城市群水足跡與城市發展指數耦合協調等級逐步改善，符合ＳＤＧ６ 與ＳＤＧ１１ 的要求。蘭－西城市群與山東半島城市群２０１９ 年的水足跡與城市發展指數耦合協調等級均為優質協調，這同當地推動產業轉型升級、加強區域協調、區域環境共治是密切相關的，符合ＳＤＧ６．６“保護和恢復與水有關的生態系統”與ＳＤＧ１１．５“普遍提供安全、包容、無障礙、綠色的公共空間”的要求。關中平原城市群工業體系完整、聚集度高、文化產業發展底蘊深厚，中原城市群區位優勢突出、外向型經濟開發強度高，二者的耦合協調度分別從２０１０ 年的０． ２４２、０． ２６１ 增至２０１９ 年的０．７５４、０．７４４，城市群水足跡與城市發展指數耦合協調由中度失調等級升至中級協調等級。呼包鄂榆城市群耦合協調等級由２０１０ 年的嚴重失調升至２０１９ 年的良好協調，水生態治理保護和城市發展水平得以明顯改善。

２．３ Ｔｈｅｉｌ 變異指數的變化特點

黃河流域城市群水足跡與城市發展指數的Ｔｈｅｉｌ變異指數從２０１０ 年的０．２２７ 增至２０１９ 年的０．２５５（見表５），表明城市群整體水足跡的變化使城市群發展水平之間的差異變大。研究期內Ｔｈｅｉｌ 變異指數變化較大（２０１３ 年、２０１８ 年分別達到最小值０．２１６ 和最大值０．２６４），與Ｔ_ｂｒ的變化趨勢相同，但與Ｔ_ｗｒ的變化趨勢不同，表明城市群發展差異源于城市群內不同城市之間的差異。總體上，２０１５ 年以前Ｔｈｅｉｌ 變異指數變化不大，２０１５—２０１８ 年變化較大，但在２０１８ 年之后變化減小。

表６ 顯示，關中平原城市群的內部Ｔｈｅｉｌ 變異指數最大，表明城市群內城市發展與水足跡耦合協調水平差異最大，２０１８ 年達到最大值０．２８１。

２．４ 討論

黃河流域城市群面臨著提高城市發展質量和水資源可持續利用的雙重壓力。本文研究結果表明，黃河流域城市群的水足跡與城市發展指數分別是下降與上升的，耦合協調等級呈升—降—升的變化趨勢。Ｔｈｅｉｌ變異指數計算結果顯示，城市群內城市水資源利用水平差異是造成城市發展差異的主要原因，而且在不同城市群發展階段這種協調關系的差異較大。黃河流域城市群空間組織形態經歷了由分散的中心城市帶動發展到分級分類定位后城市群發展的過程［２２］ ，城市韌性有了不同程度的改善，但增幅差異明顯［２３］ 。以往研究多從經濟發展與生態保護［２４］ 、高質量發展與生態績效［２５］ 等角度探討協調關系的變化，倡導推進跨域水資源管理，但忽略了城市群內不同城市發展水平的差異性對水資源利用水平的影響。本研究將ＳＤＧ６ 與ＳＤＧ１１ 同城市群發展有機聯系起來，進一步探討了水資源管理對城市群發展的影響。結果顯示，在不同城市群的發展階段，水資源利用與城市發展水平協調關系的動態變化是由城市群發展水平與空間分異特點決定的。這些結論為探索城市實現ＳＤＧｓ 的主要路徑提供了新的思路。

３ 結束語

１）黃河流域城市群的水足跡從２０１０ 年至２０１９ 年年均減少０．４３％，城市群內不同城市的水足跡變化不一，顯示出水資源利用是有空間差異的，需減少水污染、提高水資源利用效率。建議構建跨域水資源共治體系，搭建水信息共享平臺，推進跨域水資源共治行動；完善流域水權市場，推進排污權交易；分類推動城市周邊濕地以及支流的生態恢復，確保水源區及周邊自然水環境不受破壞，促進城市群水生態系統保護。

２）黃河流域城市群的城市發展指數年均增長０．７３％，城市群內城市發展指數差距較大。建議發揮西安、鄭州等國家中心城市的輻射帶動作用，依托中心城市與城市群建設區域一體化市場與產業鏈互補體系，拓寬山東半島城市群陸海聯動市場，強化蘭－西城市群的生態功能與定位，推進呼包鄂榆城市群資源產業轉型升級與環境共治，共同促進黃河流域城市群發展新格局的形成。

３）黃河流域城市群水足跡與城市發展指數之間的耦合協調等級呈升—降—升的變化趨勢，表明城市水資源利用水平不同導致了城市群發展出現空間差異。為此，應發揮城市群水資源公共政策的調節作用，以建設ＳＤＧ１１ 倡導的適應水資源變化的韌性城市為目標，系統規劃城市群水環境保護與水資源開發利用安全格局，降低城市容積率，擴大綠色公共空間；提高城市綠化覆蓋率，建立生態與經濟緩沖帶，強化在城市、城郊和農村地區之間的社會經濟和生態環境的聯系。

４）本研究從ＳＤＧ１１ 視角改進了城市發展指數，并進行了相關論證，其合理性有待進一步檢驗。同時，將ＳＤＧ１１．２、ＳＤＧ１１．３ 等子目標落實為可測度、可實踐的指標也有待進一步完善。