南寧市城市發(fā)展與水資源環(huán)境耦合關(guān)系研究

□ 劉 昭 麻春曉 寧曉飛

水資源對(duì)于一個(gè)城市的建設(shè)與發(fā)展至關(guān)重要，如何加強(qiáng)城市水資源的合理利用已成為一個(gè)亟待解決的重要問(wèn)題，其中探究城市發(fā)展與水資源環(huán)境之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)[1]。

南寧古稱“邕城”—四面環(huán)水的城池，由此可見(jiàn)南寧水資源充沛，城區(qū)與水環(huán)境聯(lián)系緊密。南寧自古以來(lái)城市選址一直緊靠邕江，歷代多次擴(kuò)建。城區(qū)從民國(guó)時(shí)期拆除城墻并填埋壕塘，開始不斷快速擴(kuò)張城市建設(shè)用地規(guī)模，在“城進(jìn)水退”的發(fā)展模式之下，城市防洪和防內(nèi)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(qū)以邕江大橋?yàn)閳A點(diǎn)的扇形展開。現(xiàn)代南寧市的發(fā)展長(zhǎng)期持續(xù)單中心空間結(jié)構(gòu)，主城區(qū)一極獨(dú)大，人地矛盾突出。從《南寧市城市總體規(guī)劃（2011—2020年）》開始，城市建設(shè)突出“一軸兩帶多中心”的發(fā)展模式，由單核集中向帶型拓展轉(zhuǎn)變，逐步形成沿邕江兩岸串珠式展開、沿其支流縱深發(fā)展的城市布局形態(tài)，當(dāng)現(xiàn)狀前五象新區(qū)和外圍城鎮(zhèn)組團(tuán)尚處于培育階段；而水系變化較大，水體面積縮減，河流長(zhǎng)度變短，部分河流斷流甚至消失[2]。

目前，市區(qū)范圍內(nèi)共有18條支流從南、北兩側(cè)匯入邕江。快速城市化進(jìn)程下的南寧處于經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展階段，其城市形態(tài)亦處于巨變時(shí)期，水資源環(huán)境壓力逐漸增大，水資源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系以及對(duì)人居環(huán)境建設(shè)水平提高的影響，強(qiáng)烈需要相關(guān)理論研究與實(shí)踐探索。南寧市作為西部后發(fā)展地區(qū)，應(yīng)積極探索生態(tài)文明建設(shè)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展同頻共振的方式。隨著南寧市綠色發(fā)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(xiàng)行動(dòng)及規(guī)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(shí)施黑臭水體治理和海綿城市建設(shè)攻堅(jiān)戰(zhàn)等。其中2009年開展的“中國(guó)水城”規(guī)劃建設(shè)提出要使城市發(fā)展布局、功能定位、發(fā)展規(guī)模與防洪保安、水資源、水環(huán)境承載能力相適應(yīng)[3]。

南寧市長(zhǎng)期的治水建設(shè)成效如何？城水關(guān)系耦合程度如何？未來(lái)水資源利用的瓶頸和前景如何？本次研究通過(guò)構(gòu)建南寧城市發(fā)展與水資源環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)模型，通過(guò)計(jì)算并分析南寧市城市發(fā)展與水資源環(huán)境的相關(guān)內(nèi)在聯(lián)系，劃分南寧市城水關(guān)系歷史階段并進(jìn)行特點(diǎn)分析，嘗試回答以上3個(gè)問(wèn)題。

1 城水關(guān)系耦合度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與耦合協(xié)調(diào)度模型構(gòu)建

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與指標(biāo)權(quán)重確定

1.1.1 指標(biāo)體系

考慮指標(biāo)體系結(jié)果的科學(xué)性、整體性及層次性原則，參考已有研究[2]，將指標(biāo)劃分為4個(gè)層級(jí)，分別為目標(biāo)層、系統(tǒng)層、評(píng)價(jià)層、指標(biāo)層：一級(jí)指標(biāo)分為水資源環(huán)境系統(tǒng)及城市發(fā)展系統(tǒng)，其對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)層與指標(biāo)層分別為水資源、水環(huán)境壓力、水資源保護(hù)、經(jīng)濟(jì)條件、人口規(guī)模、城市建設(shè)及公共事業(yè)，最終細(xì)分為指標(biāo)層的15個(gè)指標(biāo)（見(jiàn)表1）。

表1 南寧市城市發(fā)展與水資源環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重

1.1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

2005—2019年的《南寧統(tǒng)計(jì)年鑒》《南寧市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》《南寧市水資源公報(bào)》《南寧市環(huán)境公報(bào)》）。

1.1.3 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

通過(guò)對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，采用極差標(biāo)準(zhǔn)化法消除量綱，從而使單位不一致的數(shù)據(jù)能進(jìn)行對(duì)比分析。鑒于指標(biāo)存在正負(fù)屬性，采取如下計(jì)算公式：

1.1.4 主觀賦值法與客觀賦值法結(jié)合確定指標(biāo)權(quán)重

一是對(duì)南寧城市發(fā)展與水資源環(huán)境的協(xié)調(diào)性指標(biāo)評(píng)價(jià)體系中的評(píng)價(jià)層采取主觀賦值法進(jìn)行賦值，通過(guò)整理文獻(xiàn)及參考相關(guān)學(xué)者研究[4]，判斷評(píng)價(jià)層內(nèi)共7項(xiàng)指標(biāo)的相互重要程度。結(jié)果顯示水資源環(huán)境系統(tǒng)中均取權(quán)重值1/3；城市發(fā)展系統(tǒng)中均取權(quán)重值1/4。

二是保證權(quán)重結(jié)果的客觀性，采用客觀賦值法中的變異系數(shù)法計(jì)算各指標(biāo)層內(nèi)共15項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重。計(jì)算公式如下：

1.2 耦合協(xié)調(diào)度模型建立

首先構(gòu)建耦合模型，然后進(jìn)一步構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)度模型。其表達(dá)式如下[5]：

式中，C代表系統(tǒng)耦合度，E代表城市發(fā)展系統(tǒng)綜合指數(shù)，R代表水資源環(huán)境環(huán)境系統(tǒng)綜合指數(shù)，k為調(diào)節(jié)系數(shù)，參考相關(guān)研究成果，本文取值k=2；

T為兩系統(tǒng)綜合協(xié)調(diào)指數(shù)，指數(shù)越大說(shuō)明南寧市城市發(fā)展與水資源環(huán)境的整體發(fā)展水平越高，對(duì)耦合協(xié)調(diào)度的貢獻(xiàn)程度越大；

D為耦合協(xié)調(diào)度，根據(jù)專家學(xué)者研究，耦合協(xié)調(diào)度可劃分為（0＜D≤0.3）的耦合失調(diào)、（0.3＜D≤1）的耦合協(xié)調(diào)（見(jiàn)表2）。

表2 耦合協(xié)調(diào)度D階段劃分

耦合度C取值在0到1之間，數(shù)值靠近1表明兩系統(tǒng)耦合程度越好，數(shù)值靠近0則耦合度越低，整體發(fā)展偏向無(wú)序。

2 南寧市城市發(fā)展與水資源環(huán)境耦合協(xié)調(diào)分析

2.1 水資源概況綜合指數(shù)變化趨勢(shì)

南寧市2005年至2019年水資源的綜合指數(shù)波動(dòng)情況比較劇烈（見(jiàn)圖1），總體的變化趨勢(shì)呈現(xiàn)出略微下降的狀態(tài)。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(gè)因素受到年氣候與年降水量的影響比較嚴(yán)重，在2005年至2019年這15年中，人均年降水量的極差計(jì)算結(jié)果數(shù)值比較大，故而波動(dòng)比較強(qiáng)烈。

2.2 水資源壓力耦合度分析

由于指標(biāo)水環(huán)境壓力屬于負(fù)向指標(biāo)，數(shù)值越小則證明該層指標(biāo)壓力越大。在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)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(zhǎng)，表明了城市發(fā)展會(huì)使城市生活用水、生活污水處理系統(tǒng)壓力逐漸上升（見(jiàn)圖1）。

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

2.3 水資源保護(hù)耦合度分析

根據(jù)綜合指數(shù)計(jì)算顯示，南寧市水資源保護(hù)綜合指數(shù)呈現(xiàn)出總體上升的態(tài)勢(shì)（見(jiàn)圖1）。城市污水處理率從數(shù)據(jù)年2005年的56.92%提高至2019年的98.40%，工業(yè)污水達(dá)標(biāo)排放率由開始數(shù)據(jù)采集年的93.9%提升至2019年的97.8%。結(jié)合生態(tài)建設(shè)、“中國(guó)水城”等項(xiàng)目，南寧市開展黑臭水體環(huán)境治理，對(duì)主要水系污水管網(wǎng)建設(shè)、雨污管網(wǎng)錯(cuò)混接點(diǎn)改造、防江水倒灌口整改等工作，表明南寧市在水資源保護(hù)方面投入力度大且效益回饋良好。

2.4 城市發(fā)展系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)城市發(fā)展相關(guān)指標(biāo)顯示，南寧城市人均GDP整體翻了6倍、城鎮(zhèn)化水平增長(zhǎng)了1倍，城市建設(shè)、公共事業(yè)綜合指數(shù)指標(biāo)呈逐年上升的趨勢(shì)。對(duì)城市發(fā)展系統(tǒng)指數(shù)E計(jì)算結(jié)果表明，南寧市城市發(fā)展各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)中有升，持續(xù)健康發(fā)展；而水資源系統(tǒng)綜合指數(shù)R則一直有波動(dòng)，總體偏下行（見(jiàn)表3、圖2）。

表3 城市發(fā)展E與水資源環(huán)境R綜合指數(shù)計(jì)算結(jié)果

圖2 水環(huán)境系統(tǒng)R與城市發(fā)展E變化趨勢(shì)

2.5 城市發(fā)展與水資源環(huán)境耦合分析

根據(jù)圖表計(jì)算結(jié)果顯示（見(jiàn)表4、圖3），南寧市城水耦合關(guān)系總結(jié)以下3個(gè)階段：

圖3 南寧市耦合度與耦合協(xié)調(diào)度變化趨勢(shì)線

表4 南寧市城市發(fā)展與水資源環(huán)境系統(tǒng)耦合度與耦合協(xié)調(diào)度計(jì)算結(jié)果

（1）2005年為拮抗階段。城市水資源保護(hù)壓力大，城市的污水處理能力相對(duì)較低，城市人均社會(huì)消費(fèi)品零售總額低，城鎮(zhèn)化水平進(jìn)展緩慢。

（2）2005—2011年為中級(jí)協(xié)調(diào)、磨合階段。城市發(fā)展與水資源環(huán)境緩慢呈現(xiàn)出相互脅迫、相互促進(jìn)的狀態(tài)。城市經(jīng)濟(jì)、空間發(fā)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(hù)壓力明顯上升，城水之間的耦合協(xié)調(diào)度還處在低等級(jí)發(fā)展水平。

（3）2012—2019年為良好協(xié)調(diào)階段。城水之間的耦合協(xié)調(diào)度處在良好協(xié)調(diào)水平，并呈現(xiàn)出一個(gè)緩慢平穩(wěn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。城市發(fā)展的速度平穩(wěn)上升，城市空間不斷拓展、城市人口增加、城鎮(zhèn)化水平也達(dá)到63.7%。城市的快速擴(kuò)張使得用水壓力、水環(huán)境與水資源保護(hù)壓力增大；另一方面是對(duì)城市污水處理系統(tǒng)造成壓力，即城市污水處理系統(tǒng)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(gè)相對(duì)促進(jìn)的狀態(tài)，城市發(fā)展帶來(lái)水資源保護(hù)的壓力，城市發(fā)展效益又反饋水資源保護(hù)，兩者耦合協(xié)調(diào)度逐漸上升。

3 結(jié)論與探討

研究整理概括了南寧自晉代以來(lái)各時(shí)期的城市演變與城市周圍水系內(nèi)在關(guān)系，并結(jié)合耦合模型分析當(dāng)代南寧市城市發(fā)展與城市水資源二者間耦合協(xié)調(diào)度。

3.1 晉代至清代南寧市的城水關(guān)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(shí)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(mào)易就已形成，水運(yùn)貿(mào)易的生產(chǎn)活動(dòng)使得城市形態(tài)呈現(xiàn)“沿江而走”的趨勢(shì)。城市受到周邊良好的水資源環(huán)境支持而得以發(fā)展，同時(shí)也在影響著城市形態(tài)布局。清朝時(shí)期，南寧開通商埠，商貿(mào)來(lái)往日漸繁榮。城市的擴(kuò)張也導(dǎo)致城市內(nèi)部及周圍的水系被填埋消失，急劇抬升了城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 當(dāng)代南寧的城水關(guān)系

通過(guò)對(duì)南寧市近15年的城市發(fā)展與水資源保護(hù)耦合模型結(jié)果整理分析，城市發(fā)展與水資源環(huán)境關(guān)系從初始的低水平耦合狀態(tài)以及互相遏制逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗷ゴ龠M(jìn)，這離不開城市建設(shè)發(fā)展觀念的轉(zhuǎn)變和持續(xù)項(xiàng)目的投入建設(shè)帶來(lái)的極大促進(jìn)。

3.3 未來(lái)城水關(guān)系瓶頸與發(fā)展前景

南寧市城市發(fā)展還在持續(xù)加速，城市規(guī)模擴(kuò)張的同時(shí)必然給城市水環(huán)境帶來(lái)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(fā)展與城市水資源開發(fā)保護(hù)利用同步協(xié)調(diào)進(jìn)行，城市發(fā)展中對(duì)水資源環(huán)境已經(jīng)造成損害的要即刻采取措施，未來(lái)城市發(fā)展過(guò)程中嚴(yán)格落實(shí)保護(hù)城市水資源環(huán)境的相關(guān)舉措，使兩者之間的關(guān)系向著協(xié)調(diào)共生的高級(jí)階段演進(jìn)。