沈陽(yáng)市城市化與水生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展測(cè)度評(píng)估

裴立山，胡強(qiáng)光

(遼寧江河水利水電工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，沈陽(yáng) 110003)

0 引 言

當(dāng)前，隨著城市化的不斷發(fā)展，水資源供需矛盾日益緊張，在城市化發(fā)展過(guò)程中，人們的生產(chǎn)和生活水平都得到不斷提高，隨之也水生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不同程度的影響[1]。如何在城市化化快速發(fā)展下保持與水生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展已成為當(dāng)前城市化影響研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。多個(gè)研究成果表明，需要在城市化發(fā)展規(guī)劃時(shí)將對(duì)水生態(tài)的影響評(píng)估中作為其重要的指標(biāo)和依據(jù)。近些年來(lái)，對(duì)于城市化下水生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展研究取得一定成果，馬力以寶雞市中東部為例，對(duì)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)分析，并提出協(xié)調(diào)發(fā)展定量模型，實(shí)現(xiàn)了寶雞市城市化發(fā)展與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行定量測(cè)算。侯蘭功采用協(xié)調(diào)度模型成都都市圈城鎮(zhèn)化與經(jīng)濟(jì)、環(huán)境協(xié)調(diào)性進(jìn)行研究，各研究均表明在建立城市化與環(huán)境評(píng)價(jià)指數(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)協(xié)調(diào)度模型可以較好的對(duì)區(qū)域城市化發(fā)展與環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行定量測(cè)算[2]。為此文章以遼寧省會(huì)沈陽(yáng)市為研究實(shí)例，通過(guò)建立城市化與水生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)指數(shù)，建立兩者耦合協(xié)調(diào)發(fā)展測(cè)度模型，對(duì)沈陽(yáng)市城市化發(fā)展與水生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行綜合測(cè)算。研究成果對(duì)于評(píng)估沈陽(yáng)市城市化發(fā)展水平對(duì)水生態(tài)環(huán)境影響以及城市規(guī)劃具有重要的支撐作用。

1 耦合協(xié)調(diào)測(cè)度模型原理

城市化分為兩個(gè)部分，第一部分為人口的集中城市化，第二部分是農(nóng)村向城市化逐步轉(zhuǎn)變的過(guò)程，其包括兩個(gè)層面的含義，第一個(gè)層面為人口流動(dòng)、產(chǎn)業(yè)以及社會(huì)結(jié)構(gòu)的變遷，第二部分是景觀的變化，主要為土地利用規(guī)模和方式的變化。水生態(tài)環(huán)境主要是水生態(tài)環(huán)境相關(guān)要素，主要為水生態(tài)環(huán)境、水生態(tài)壓力以及水生態(tài)環(huán)境保護(hù)3個(gè)層面。在對(duì)城市化與水生態(tài)環(huán)境進(jìn)行概念界定后，依照相關(guān)研究，對(duì)城市化與水生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的綜合評(píng)估指標(biāo)體系進(jìn)行構(gòu)建，指標(biāo)體系見(jiàn)表1。由于不同評(píng)估指標(biāo)量綱、正負(fù)影響、量級(jí)存在差異，采用極差方法對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理：

正向指標(biāo)：

(1)

(2)

(3)

(4)

式中：Vi為綜合指數(shù)。在綜合指數(shù)分析基礎(chǔ)上，建立城市化與水生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展測(cè)度模型：

(5)

T=αf(x)+βf(y)

(6)

(7)

式中：C為耦合指數(shù)；f(x)和f(y)分表為城市化與水生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)；k為協(xié)調(diào)發(fā)展指數(shù)；T為協(xié)調(diào)發(fā)展綜合指數(shù)；α和β為協(xié)調(diào)系數(shù)，文章取值分別為0.5、0.6；D為協(xié)調(diào)發(fā)展度。結(jié)合相關(guān)研究[15]，對(duì)評(píng)估等級(jí)進(jìn)行劃分，當(dāng)D[0，0.3]為協(xié)調(diào)性較差；當(dāng)D[0.3，0.6]為基本不協(xié)調(diào)；當(dāng)D[0.6，0.8]為基本協(xié)調(diào)；當(dāng)D[0.8，1.0]為協(xié)調(diào)較好。

表1 城市化與水生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展評(píng)估指標(biāo)體系

2 沈陽(yáng)城市化與水生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展分析

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

考慮城市化發(fā)展與水生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)口徑一致性和可得性，選取沈陽(yáng)市2000-2017年的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)主要來(lái)源于錦州市統(tǒng)計(jì)年鑒和水資源公報(bào)中的數(shù)據(jù)。從錦州市城市化發(fā)展水平可看出，從2000年開(kāi)始沈陽(yáng)進(jìn)入城市高速發(fā)展時(shí)期，因此選擇的樣本數(shù)據(jù)可體現(xiàn)城市化發(fā)展與水生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的交互過(guò)程。

2.2 各系統(tǒng)綜合指數(shù)分析結(jié)果

結(jié)合表1中城市化和水生態(tài)環(huán)境發(fā)展的各個(gè)指標(biāo)，統(tǒng)計(jì)分析了沈陽(yáng)市2005-2018年城市化發(fā)展和水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合指數(shù)，如表2所示。

表2 城市化與水生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

從分析結(jié)果可看出，沈陽(yáng)城市化指數(shù)總體呈現(xiàn)遞增變化，年均遞增率在3%左右，進(jìn)入2010年以后沈陽(yáng)市城市化年遞增幅度超過(guò)5%，呈現(xiàn)一定程度的高速發(fā)展，隨著城市化人口規(guī)模的增加，沈陽(yáng)市城市化發(fā)展的經(jīng)濟(jì)保持持續(xù)增長(zhǎng)變化的態(tài)勢(shì)。從水生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)估指數(shù)可看出，相比于城市化的發(fā)展，水生態(tài)環(huán)境變化指數(shù)增幅較慢，尤其是在2000-2008年期間，水生態(tài)環(huán)境指數(shù)呈現(xiàn)一定程度的下降變化趨勢(shì)，這主要是因?yàn)殡S著城市化的發(fā)展，水生態(tài)環(huán)境受到不同程度的影響，而隨著2010年以后，水生態(tài)環(huán)境關(guān)注程度的增加，水生態(tài)環(huán)境指數(shù)總體呈現(xiàn)遞增變化，但遞增幅度低于2%，水生態(tài)環(huán)境總體變化較為穩(wěn)定，進(jìn)入2015年以后，水生態(tài)環(huán)境增幅可達(dá)到3%左右，基本保持增長(zhǎng)變化趨勢(shì)[3]。

2.4 城市化與水生態(tài)環(huán)耦合協(xié)調(diào)分析

在城市化與水生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)分析的基礎(chǔ)上，同建立耦合協(xié)調(diào)發(fā)展測(cè)度模型對(duì)沈陽(yáng)市2000年-2017年的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展進(jìn)行測(cè)度計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 沈陽(yáng)市2000年-2017年城市化與水生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度分析結(jié)果

從沈陽(yáng)市城市化與水生態(tài)環(huán)境協(xié)同發(fā)展測(cè)度結(jié)果可看出，沈陽(yáng)市城市化發(fā)展下與水生態(tài)環(huán)境總體經(jīng)歷3個(gè)發(fā)展階段，第一個(gè)階段為2000-2009年，這一段時(shí)間基本屬于協(xié)調(diào)性差，這主要是因?yàn)閺?000年開(kāi)始，沈陽(yáng)市城市化進(jìn)入快速發(fā)展階段，城市社會(huì)化和空間化指數(shù)呈現(xiàn)快速遞增的變化，尤其是人口化和經(jīng)濟(jì)化指數(shù)也在不斷的跨步式發(fā)展，而這一階段由于城市化擴(kuò)展生產(chǎn)和生活對(duì)水生態(tài)環(huán)境的影響逐步加大，工業(yè)和生活污水的排放降低了河流的水環(huán)境狀況，城市生活污水排放量和工業(yè)廢水排放量?jī)蓚€(gè)指數(shù)較高，降低了區(qū)域水生態(tài)環(huán)境指數(shù)。從2010年開(kāi)始，沈陽(yáng)市加大了對(duì)水生態(tài)環(huán)境的保護(hù)力度，隨著城市化的發(fā)展，水生態(tài)環(huán)境得到明顯改善，城市生活污水排放和工業(yè)廢水排放率兩個(gè)指標(biāo)得到有效控制，從協(xié)調(diào)度分析結(jié)果可看出，從2010年開(kāi)始，沈陽(yáng)市城市化與水生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展度指數(shù)逐步增加，從基本不協(xié)調(diào)向基本協(xié)調(diào)過(guò)度，這也是沈陽(yáng)市城市化發(fā)展與水生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)的第二階段，這一階段協(xié)調(diào)度增幅有所提升[4]。第三個(gè)階段為2015年以后，隨著沈陽(yáng)市污水處理措施力度的不斷加大，城市污水處理率已可以達(dá)到60%以上，水質(zhì)綜合達(dá)標(biāo)率也得到明顯提升，從2015年開(kāi)始協(xié)調(diào)度年增幅在5%左右，城市化發(fā)展與水生態(tài)環(huán)境處于基本協(xié)調(diào)的穩(wěn)定變化狀態(tài)。此外，在進(jìn)行城市化與水生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度測(cè)算還可看出，在城市化指數(shù)中人口城市化與空間城市化的權(quán)重有所加大，而在水生態(tài)環(huán)境指數(shù)中城市污水處理率以及水質(zhì)綜合達(dá)標(biāo)率的權(quán)重在一定程度上逐步增加[5]。

3 結(jié) 語(yǔ)

1)沈陽(yáng)市城市化發(fā)展與水生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，增幅高值主要出現(xiàn)在2010年以后，這一階段隨著城市化生活污水以及生產(chǎn)廢水排放率的有效控制，水生態(tài)環(huán)境指數(shù)遞增效應(yīng)較為顯著，從2015年以后沈陽(yáng)城市化發(fā)展與水生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度總體可達(dá)到0.65以上，處于基本協(xié)調(diào)耦合發(fā)展階段，屬于城市化發(fā)展與水生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)的分異點(diǎn)；

2)隨著城市人口規(guī)模的加大，沈陽(yáng)市城市化指數(shù)中人口城市化與空間城市化的權(quán)重有所加大，而在水生態(tài)環(huán)境指數(shù)中城市污水處理率以及水質(zhì)綜合達(dá)標(biāo)率的權(quán)重在一定程度上逐步增加。

3)隨著城市污水處理效率的增加，生態(tài)環(huán)境指數(shù)中城市污水處理率以及水質(zhì)綜合達(dá)標(biāo)率的權(quán)重在一定程度上逐步增加，在以后的研究中還需要結(jié)合實(shí)際發(fā)展情況對(duì)水生態(tài)環(huán)境各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行合理、客觀的設(shè)定。