闞大學(xué)，呂連菊

(南昌工程學(xué)院經(jīng)濟(jì)貿(mào)易學(xué)院,江西南昌 330099)

0 引言

1978年以來，中國常住人口城鎮(zhèn)化率從不足18%提高到2017年的58.52%，城鎮(zhèn)化水平顯著提高。與此同時(shí)，中國用水總量大幅增加， 2017年為6 090億m3，相對(duì)改革開放初期的4 437億m3增加了1 553億m3，人均用水量439m3。目前中國可開發(fā)利用的水資源量占水資源總量不足40%，人均水資源也只有世界人均水資源的1/4，中國近80%省域均處于水資源短缺狀態(tài)。另外，中國存在較為嚴(yán)重的水污染問題，這使得城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的水資源供需矛盾更加突出。2016年我國達(dá)不到飲用水源標(biāo)準(zhǔn)的Ⅳ類、Ⅴ類和劣Ⅴ類水體在河流、湖泊、省界水體中占比分別高達(dá)28.8%、33.9%、32.9%，全國地表水1 940個(gè)監(jiān)測(cè)斷面中，四類、五類及劣五類水質(zhì)斷面占32.3%，在6 124個(gè)地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中，水質(zhì)較差級(jí)和極差級(jí)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)占比高達(dá)60.1%。海河、遼河、黃河、淮河、松花江五大重點(diǎn)流域均處超標(biāo)狀態(tài)。同時(shí)酸雨導(dǎo)致水質(zhì)進(jìn)一步破壞，全國酸雨區(qū)面積占國土面積比重達(dá)到了7.2%。而我國城市供水以地表水或地下水為主，或者兩種水源混合使用，水污染帶來水質(zhì)惡化，對(duì)新型城鎮(zhèn)化進(jìn)程推進(jìn)和水資源可持續(xù)利用顯然不利。

目前中國與發(fā)達(dá)國家城鎮(zhèn)化率相差近20個(gè)百分點(diǎn)，戶籍人口城鎮(zhèn)化率也才42.35%，城鎮(zhèn)化將仍然以較快速度發(fā)展。那么，如何更加有效合理地利用水資源就成為推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化不可回避的問題之一。因此，分析研究城鎮(zhèn)化和水資源利用的協(xié)調(diào)性，有助于了解我國城鎮(zhèn)化與水資源利用現(xiàn)狀，對(duì)我國推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化進(jìn)程，緩解水資源供需矛盾，促進(jìn)兩者協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。

目前學(xué)術(shù)界研究主要集中于城鎮(zhèn)化對(duì)水資源利用的影響。邱國玉和張清濤[1]、Bao and Fang[2]、Wu and Tan[3]、李靜芝等[4]、Zhang and Wang[5]分別以深圳、中國、山東、洞庭湖區(qū)域、重慶為例，分析了城鎮(zhèn)化進(jìn)程下水資源需求、用水量及結(jié)構(gòu)、水污染等變化情況。李華等[6]、晁增福等[7]、楊亮和丁金宏[8]、馬海良等[9]、張曉曉等[10]、馬遠(yuǎn)[11]、呂素冰等[12]、闞大學(xué)和呂連菊[13]、呂連菊和闞大學(xué)[14]分別以西安、阿克蘇地區(qū)、海河流域、太湖流域、寧夏、新疆、中原城市群、我國及其城市為樣本，對(duì)城鎮(zhèn)化水平與水資源利用關(guān)系進(jìn)行了定量研究。與文章最為緊密相關(guān)的文獻(xiàn)則是部分學(xué)者對(duì)于城鎮(zhèn)化與水資源環(huán)境耦合關(guān)系的探討，如方創(chuàng)琳和孫心亮[15]、高翔等[16]、李娜等[17]、Srinivasan等[18]、Buhaug and Urdal[19]、張勝武等[20]、蔣元勇等[21]、楊雪梅等[22]、王吉蘋和薛雄志[23]、熊東旭和陳榮[24]、尹風(fēng)雨等[25]、馬海良等[26]、王飛等[27]、李珊珊等[28]構(gòu)建耦合模型，分別以河西走廊、甘肅、遼寧沿海經(jīng)濟(jì)帶、石羊河流域、西北干旱內(nèi)陸河流域、南昌、西北干旱地區(qū)、九龍江、南京、河北、皖江城市帶、北京為研究對(duì)象較為深入地分析了城鎮(zhèn)化與水資源環(huán)境的耦合程度，但這些文獻(xiàn)研究范圍較小，均是局限于單個(gè)地區(qū)、流域和城市，在構(gòu)建水資源環(huán)境指標(biāo)時(shí)，僅考慮了水資源利用量和水資源污染情況，不全面。

文章彌補(bǔ)上述不足，基于水足跡視角，從水資源利用量、水資源利用效率、水資源安全和水資源可持續(xù)利用4方面構(gòu)建水資源利用指標(biāo)體系，基于熵變方程法和狀態(tài)協(xié)調(diào)度函數(shù)對(duì)城鎮(zhèn)化和水資源利用的相對(duì)協(xié)調(diào)度、靜態(tài)與動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度進(jìn)行研究。

1 城鎮(zhèn)化和水資源利用指標(biāo)體系構(gòu)建

首先，對(duì)于城鎮(zhèn)化指標(biāo)體系，在遵循相關(guān)性、動(dòng)態(tài)性、數(shù)據(jù)可獲得性、代表性與獨(dú)立性等原則下，借鑒李娟等[29]、魏后凱等[30]所構(gòu)建的指標(biāo)體系，分別在人口城鎮(zhèn)化、經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化、社會(huì)城鎮(zhèn)化和空間城鎮(zhèn)化4個(gè)二級(jí)指標(biāo)體系中，加入戶籍人口城鎮(zhèn)化率、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)增加值占規(guī)模以上工業(yè)增加值比重、社會(huì)保險(xiǎn)綜合參保率和每百戶擁有電話數(shù)(含移動(dòng)電話)、環(huán)境噪聲達(dá)標(biāo)率等三級(jí)指標(biāo)，共計(jì)39個(gè)來測(cè)度城鎮(zhèn)化。

其次，對(duì)于水資源利用指標(biāo)體系，主要基于水足跡視角從水資源利用量、水資源利用效率、水資源安全和水資源可持續(xù)利用4個(gè)二級(jí)指標(biāo)方面來測(cè)度，具體見表1。從中可知，水資源利用量主要包括水資源利用總量和人均水資源利用量2個(gè)三級(jí)指標(biāo)，分別用水足跡和人均水足跡衡量。水資源利用效率用水足跡效益來衡量，水足跡強(qiáng)度、水足跡土地密度、水足跡廢棄率3個(gè)內(nèi)部效益三級(jí)指標(biāo)分別反映了水資源消耗產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益、空間上耗用的水資源量和清潔利用水資源的能力； 水足跡凈貿(mào)易量、水資源貢獻(xiàn)率和水足跡產(chǎn)值兌換率3個(gè)外部效益三級(jí)指標(biāo)分別反映該區(qū)域在虛擬水貿(mào)易中的地位和作用、該區(qū)域?qū)ζ渌麉^(qū)域水資源消耗的貢獻(xiàn)和該區(qū)域在虛擬水貿(mào)易中的優(yōu)勢(shì)。水資源安全包括水資源承載力、水資源進(jìn)口依賴度、水資源自給率、水資源匱乏指數(shù)和水資源壓力指數(shù)5個(gè)三級(jí)指標(biāo)，其中水資源承載力體現(xiàn)了一定時(shí)期區(qū)域水資源可持續(xù)支持該區(qū)域人口、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能力。水資源可持續(xù)利用則包括水資源生態(tài)盈虧指數(shù)、水足跡增長指數(shù)、可用水資源增長指數(shù)、水資源可持續(xù)利用指數(shù)4個(gè)三級(jí)指標(biāo)。其中后三者分別反映了該區(qū)域水資源耗用量的變動(dòng)幅度、水資源可利用量的變動(dòng)幅度和水資源可持續(xù)利用能力強(qiáng)度。

上述計(jì)算原始數(shù)據(jù)來源《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國水資源統(tǒng)計(jì)公報(bào)》《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國城市發(fā)展報(bào)告》《中國縣(市)社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》、各省市統(tǒng)計(jì)年鑒、各省市水資源公報(bào)、各省市水利統(tǒng)計(jì)年報(bào)、CEIC中國經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫以及中經(jīng)網(wǎng)。由于選取指標(biāo)較多，數(shù)據(jù)量大，采用Z得分值法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除數(shù)據(jù)在量綱和數(shù)量級(jí)上的差別。同時(shí)采用“1-逆向指標(biāo)”或“1/逆向指標(biāo)”對(duì)逆向指標(biāo)進(jìn)行了處理。最后，通過主成份分析法計(jì)算得到了城鎮(zhèn)化和水資源利用的綜合得分。

表1 水資源利用指標(biāo)體系

一級(jí)指標(biāo)二級(jí)指標(biāo)三級(jí)指標(biāo)指標(biāo)測(cè)度水資源利用水資源利用量水資源利用總量用水足跡衡量,水足跡為淡水水足跡(EF1)與水污染足跡(EF2)之和。淡水水足跡公式為EF1=N×Wf=aw×Ai/Pw,其中,N、Wf、aw、Ai、Pw分別為人口總數(shù)、人均淡水足跡、水資源均衡因子、某類水資源使用量、全球水資源平均生產(chǎn)能力,水污染足跡則利用基于“灰色水”理論的公式EF2=b×F/Pw計(jì)算,其中,b、F分別為水資源倍數(shù)因子和廢水排放總量人均水資源利用量用人均水足跡衡量,為水足跡/人口數(shù)水資源利用效率水足跡強(qiáng)度水足跡/GDP水足跡土地密度水足跡/區(qū)域面積水足跡廢棄率水足跡/區(qū)域廢水量水足跡凈貿(mào)易量本地出口虛擬水量—進(jìn)口虛擬水量水資源貢獻(xiàn)率水足跡凈貿(mào)易值/可用水資源量水足跡產(chǎn)值兌換率單位進(jìn)口水足跡貿(mào)易值/單位出口水足跡貿(mào)易值水資源安全水資源承載力水資源承載力=N×ew=aw×rw×Aw/Pw,其中,N、ew、aw、rw、Aw、Pw分別為人口總數(shù)、人均水資源承載力、水資源均衡因子、區(qū)域水資源產(chǎn)量因子、水資源總量、全球水資源平均生產(chǎn)能力水資源進(jìn)口依賴度區(qū)域外部水足跡/該區(qū)域水足跡水資源自給率區(qū)域內(nèi)部水足跡/該區(qū)域水足跡水資源匱乏指數(shù)區(qū)域水足跡/可用水資源量水資源壓力指數(shù)(區(qū)域內(nèi)部水足跡+該區(qū)域出口虛擬水量)/該區(qū)域可用水資源量水資源可持續(xù)利用水資源生態(tài)盈虧指數(shù)區(qū)域水足跡-水資源承載力水足跡增長指數(shù)(本年水足跡-去年水足跡)/去年水足跡可用水資源增長指數(shù)(本年可用水資源量-去年可用水資源量)/去年可用水資源量水資源可持續(xù)利用指數(shù)水足跡增長指數(shù)絕對(duì)值/可用水資源增長指數(shù)絕對(duì)值 注:淡水包括農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、生活用水、生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水和虛擬水5類水,其中虛擬水含量采用生產(chǎn)樹法計(jì)算得到

2 城鎮(zhèn)化和水資源利用的協(xié)調(diào)性分析

2.1 基于熵變方程法的協(xié)調(diào)性分析

2.1.1 熵變方程法

熵變方程為ds=dis+des，其中，ds為開放系統(tǒng)的熵變，dis為系統(tǒng)內(nèi)部不可逆過程引起的熵增，des為系統(tǒng)與外界交換分子和能量引起的熵增。依據(jù)熵增原理，dis≥0，而開放系統(tǒng)中的des有>0，<0和=0 3種情況，對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)熵變ds也就有>0，<0和=0 3種情況，依次表示開放系統(tǒng)發(fā)展無序、有序和處于平穩(wěn)狀態(tài)。顯然，城鎮(zhèn)化和水資源利用系統(tǒng)均是典型的耗散結(jié)構(gòu)，遵循上述熵變方程。該文依據(jù)城鎮(zhèn)化系統(tǒng)的熵變和水資源利用系統(tǒng)的熵變對(duì)城鎮(zhèn)化與水資源利用的耦合模式分類，即耦合協(xié)調(diào)、基本協(xié)調(diào)、衰退、沖突模式4類，再分析城鎮(zhèn)化和水資源利用的協(xié)調(diào)性。下面先利用計(jì)算得到的城鎮(zhèn)化綜合得分和水資源利用綜合得分對(duì)城鎮(zhèn)化系統(tǒng)熵變和水資源利用系統(tǒng)熵變量化，令U(t)代表城鎮(zhèn)化綜合得分，C(t)代表水資源利用綜合得分，則有：

ΔU(t)=U(t)-U(t-Δt)

(1)

ΔC(t)=C(t)-C(t-Δt)

(2)

式(1)、(2)中，ΔU(t)反映城鎮(zhèn)化發(fā)展變化狀況，ΔC(t)反映水資源利用變化狀況。根據(jù)兩者取值大小，可以判斷城鎮(zhèn)化與水資源利用的耦合模式，具體見表2。

表2 城鎮(zhèn)化與水資源利用的耦合模式分類

表3 2006—2016年我國城鎮(zhèn)化與水資源利用綜合得分及其變動(dòng)

年份城鎮(zhèn)化綜合得分ΔU(t)|ΔU(t)/U(t-Δt)|水資源利用綜合得分ΔC(t)|ΔC(t)/C(t-Δt)|20060.547——4.876——20070.8920.3450.6314.610-0.2660.05520081.1750.2830.3174.332-0.2780.06020091.4360.2610.2223.905-0.4270.09920101.6240.1880.1313.428-0.4770.12220111.7490.1250.0773.001-0.4270.12520122.0880.3390.1942.879-0.1220.04120132.3170.2290.1102.776-0.1030.03620142.8430.5260.2272.652-0.1240.04520153.4250.5820.2052.8930.2410.09120163.7160.2910.0853.1240.2310.080 資料來源:作者計(jì)算

資料來源: 作者計(jì)算

2.1.2 我國城鎮(zhèn)化與水資源利用的協(xié)調(diào)性

利用城鎮(zhèn)化和水資源利用的綜合得分，根據(jù)ΔU(t)、ΔC(t)、|ΔU(t)/U(t-Δt)|、|ΔC(t)/C(t-Δt)|值，來判斷2007—2016年我國城鎮(zhèn)化與水資源利用的協(xié)調(diào)性。其中Δt=1，ε=5%，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

(1)2007—2011年，ΔU(t)>0，ΔC(t)<0，|ΔC(t)/C(t-Δt)|>ε，說明這5年我國城鎮(zhèn)化發(fā)展的同時(shí)，水資源利用情況嚴(yán)重惡化，我國城鎮(zhèn)化與水資源利用耦合系統(tǒng)趨向沖突。主要是由于我國為了應(yīng)對(duì)2007年次貸危機(jī)，推出了4萬億元的投資計(jì)劃，加快了城鎮(zhèn)化進(jìn)程，其中23%的資金投資于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等，在建設(shè)過程中和后續(xù)的項(xiàng)目運(yùn)行中消耗了大量的水資源，而當(dāng)時(shí)城鎮(zhèn)的節(jié)水設(shè)施、再生水回用設(shè)施、污水處理設(shè)施較為落后，使得城鎮(zhèn)節(jié)水、再生水利用、雨水回用和污水處理效果不理想，又水資源管理法規(guī)體系不健全，水資源價(jià)格形成機(jī)制尚未建立，以及多渠道的水資源循環(huán)利用機(jī)制沒有形成，導(dǎo)致難以依靠制度和市場(chǎng)化機(jī)制等去改善水資源利用情況。

(2)2012—2014年，ΔU(t)>0，ΔC(t)<0，|ΔC(t)/C(t-Δt)|≤ε，表明這3年我國城鎮(zhèn)化發(fā)展的同時(shí)，水資源利用情況出現(xiàn)了小幅惡化，兩者耦合基本協(xié)調(diào)。原因可能在于雖然“十八大”報(bào)告中提出很多措施來加強(qiáng)城鎮(zhèn)化內(nèi)涵建設(shè)，提高城鎮(zhèn)化質(zhì)量，但這些措施效果尚未體現(xiàn)出來，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的粗放特征此時(shí)依然比較明顯，城鎮(zhèn)化產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)、人口規(guī)模效應(yīng)、投資拉動(dòng)效應(yīng)和外貿(mào)外資效應(yīng)等使得我國水資源利用情況出現(xiàn)了小幅惡化。

(3)2015—2016年，ΔU(t)>0，ΔC(t)>0，表明我國城鎮(zhèn)化與水資源利用系統(tǒng)向著協(xié)調(diào)方向發(fā)展，即城鎮(zhèn)化發(fā)展的同時(shí)，水資源利用情況趨于改善，兩者協(xié)調(diào)發(fā)展。原因可能在于各級(jí)政府部門認(rèn)真落實(shí)“十八大”報(bào)告要求，促使“十二五”末我國城鎮(zhèn)化質(zhì)量明顯提高，城鎮(zhèn)化產(chǎn)生的資源配置和集聚效應(yīng)、技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)、人力資本積累效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)效應(yīng)和市場(chǎng)化效應(yīng)提高了水資源利用效率，促使我國水資源利用情況改善。與此同時(shí)，我國建立健全了水資源管理法規(guī)體系，規(guī)范和加強(qiáng)了水資源的流域化與區(qū)域性管理以及價(jià)格管理，水資源價(jià)格形成機(jī)制初步建立。2015年底，我國各地水資源費(fèi)均已按要求調(diào)整到位，各地區(qū)分地表水和地下水、不同用途分類制定了水資源費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)； 推進(jìn)了供水價(jià)格改革，建立健全了供水價(jià)格形成機(jī)制，截止2016年底，全國設(shè)市城市階梯水價(jià)制度已基本建立，據(jù)統(tǒng)計(jì)， 2015—2016年全國城市用水人口增長了近7%，用水總量僅增長4%。同時(shí)污水處理收費(fèi)制度更加健全，污水處理收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)更加合理，截止2016年底，我國所有省份均已建立污水處理收費(fèi)制度，設(shè)市城市開征率高達(dá)100%，城市污水處理率達(dá)到93%，超過60%的設(shè)市城市污水處理費(fèi)已達(dá)到或超過國家規(guī)定的最低標(biāo)準(zhǔn)。上述措施促進(jìn)了我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的水資源保護(hù)和節(jié)約，改善了水安全形勢(shì)，初步形成了節(jié)水優(yōu)先，治污為本，多渠道的水資源循環(huán)利用機(jī)制。

2.1.3 3類城市城鎮(zhèn)化與水資源利用的協(xié)調(diào)性

將我國城市分為地級(jí)以上城市、地級(jí)市和縣級(jí)市，利用上述方法計(jì)算，結(jié)果如表4所示。

(1)2007—2012年，地級(jí)以上城市和縣級(jí)市ΔU(t)>0，ΔC(t)<0，|ΔC(t)/C(t-Δt)|≤ε，地級(jí)市ΔU(t)>0，ΔC(t)<0，|ΔC(t)/C(t-Δt)|>ε，說明這6年地級(jí)以上城市和縣級(jí)市城鎮(zhèn)化與水資源利用耦合基本協(xié)調(diào)，地級(jí)市城鎮(zhèn)化與水資源利用耦合趨向沖突。原因在于地級(jí)以上城市農(nóng)村人口轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)和人口規(guī)模效應(yīng)雖然較大，但其城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的固定資產(chǎn)投資質(zhì)量和外貿(mào)外資質(zhì)量較高，城鎮(zhèn)化發(fā)展作用于水資源利用量的投資拉動(dòng)效應(yīng)和外貿(mào)外資效應(yīng)均不大，且該類城市城鎮(zhèn)化發(fā)展，使得要素成本較高，促使耗水較多的勞動(dòng)密集型行業(yè)的低質(zhì)量外資流出和企業(yè)出口轉(zhuǎn)型升級(jí)，導(dǎo)致該類城市城鎮(zhèn)化發(fā)展的同時(shí)，水資源利用情況僅出現(xiàn)了小幅惡化，兩者耦合基本協(xié)調(diào)。縣級(jí)市城鎮(zhèn)化與水資源利用耦合基本協(xié)調(diào)的原因是該類城市城鎮(zhèn)化雖然發(fā)展了，但發(fā)展速度較慢，并未吸納較多的轉(zhuǎn)移人口，城鎮(zhèn)化作用于水資源利用的經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)、人口規(guī)模效應(yīng)、投資拉動(dòng)效應(yīng)、外貿(mào)外資效應(yīng)均較小。而地級(jí)市城鎮(zhèn)化吸納了不少轉(zhuǎn)移人口，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)和人口規(guī)模效應(yīng)較大，同時(shí)城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的固定資產(chǎn)投資質(zhì)量不高，外貿(mào)外資質(zhì)量較低，多是生產(chǎn)中耗水較多的中低端產(chǎn)品出口，引進(jìn)的外資也多進(jìn)入了耗水較多的傳統(tǒng)制造業(yè)和傳統(tǒng)服務(wù)業(yè)，城鎮(zhèn)化發(fā)展產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)、人口規(guī)模效應(yīng)、投資拉動(dòng)效應(yīng)、外貿(mào)外資效應(yīng)均較大，又當(dāng)時(shí)該類城市供水設(shè)施、節(jié)水設(shè)施、排水設(shè)施、污水處理設(shè)施等較為滯后，使得水資源供需矛盾緊張，導(dǎo)致該類城市水資源利用情況嚴(yán)重惡化，城鎮(zhèn)化與水資源利用耦合趨向沖突。

(2)2013—2016年，地級(jí)以上城市ΔU(t)>0，ΔC(t)>0，地級(jí)市和縣級(jí)市ΔU(t)>0，ΔC(t)<0，|ΔC(t)/C(t-Δt)|≤ε，說明這4年地級(jí)以上城市城鎮(zhèn)化與水資源利用系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展，地級(jí)市和縣級(jí)市城鎮(zhèn)化與水資源利用耦合基本協(xié)調(diào)。前者原因在于地級(jí)以上城市注重城鎮(zhèn)化內(nèi)涵建設(shè)，城鎮(zhèn)化質(zhì)量明顯提高，城鎮(zhèn)化促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)增長方式由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變，城鎮(zhèn)化通過資源配置和集聚效應(yīng)、技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)、人力資本積累效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)效應(yīng)、市場(chǎng)化效應(yīng)對(duì)水資源利用產(chǎn)生的降低作用大于其通過經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)、人口規(guī)模效應(yīng)、投資拉動(dòng)效應(yīng)、外貿(mào)外資效應(yīng)對(duì)水資源利用產(chǎn)生的提高作用； 且地級(jí)以上城市水資源管理法規(guī)更為健全，對(duì)高耗水行業(yè)用水監(jiān)管較為嚴(yán)格、節(jié)水體制較順，節(jié)水設(shè)施利用率較高、雨水回用處理系統(tǒng)效率較高，再生水利用率較高，也使得該類城市城鎮(zhèn)化發(fā)展的同時(shí)，水資源利用情況改善。后者主要是因?yàn)?013年后地級(jí)市城鎮(zhèn)化發(fā)展較快，城鎮(zhèn)化質(zhì)量得到了提高，城鎮(zhèn)化對(duì)水資源利用的負(fù)面效應(yīng)增加，正面效應(yīng)降低，雖然該類城市供水價(jià)格機(jī)制形成，城市階梯水價(jià)制度基本建立，污水處理收費(fèi)制度更加健全，但由于該類城市依然沒有形成集約型經(jīng)濟(jì)增長方式，使得城鎮(zhèn)化對(duì)水資源利用的負(fù)面效應(yīng)依然小于正面效應(yīng)，導(dǎo)致地級(jí)市城鎮(zhèn)化發(fā)展的同時(shí)，水資源利用情況小幅惡化。至于縣級(jí)市城鎮(zhèn)化與水資源利用耦合狀況依然為基本協(xié)調(diào)，主要是由于該類城市城鎮(zhèn)化質(zhì)量沒有明顯提高，經(jīng)濟(jì)增長方式轉(zhuǎn)變較慢，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)緩慢所致。

表4 2007—2016年3類城市城鎮(zhèn)化與水資源利用綜合得分變動(dòng)

年份地級(jí)以上城市地級(jí)市縣級(jí)市ΔU(t)|ΔU(t)/U(t-Δt)|ΔC(t)|ΔC(t)/C(t-Δt)|ΔU(t)|ΔU(t)/U(t-Δt)|ΔC(t)|ΔC(t)/C(t-Δt)|ΔU(t)|ΔU(t)/U(t-Δt)|ΔC(t)|ΔC(t)/C(t-Δt)|20070.230 0.180 -0.145 0.033 0.251 0.265 -0.254 0.062 0.139 0.341 -0.158 0.045 20080.239 0.158 -0.116 0.027 0.184 0.153 -0.201 0.053 0.102 0.186 -0.146 0.044 20090.254 0.145 -0.133 0.032 0.207 0.150 -0.188 0.052 0.115 0.177 -0.153 0.048 20100.348 0.174 -0.139 0.035 0.134 0.085 -0.201 0.059 0.075 0.098 -0.128 0.042 20110.429 0.182 -0.193 0.050 0.075 0.043 -0.221 0.069 0.041 0.049 -0.110 0.038 20120.520 0.187 -0.112 0.031 0.265 0.148 -0.230 0.077 0.148 0.168 -0.118 0.042 20130.719 0.218 0.205 0.058 0.164 0.080 -0.093 0.034 0.089 0.086 -0.127 0.047 20140.763 0.190 0.486 0.130 0.371 0.167 -0.108 0.040 0.209 0.187 -0.083 0.032 20150.865 0.181 0.422 0.100 0.424 0.163 -0.093 0.036 0.234 0.176 -0.066 0.027 20161.033 0.183 0.313 0.067 0.208 0.069 -0.094 0.038 0.115 0.074 -0.122 0.050

2.2 基于狀態(tài)協(xié)調(diào)度函數(shù)的協(xié)調(diào)性分析

2.2.1 狀態(tài)協(xié)調(diào)度函數(shù)構(gòu)建

基于熵變方程法的協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)只能判斷相對(duì)協(xié)調(diào)度，對(duì)于靜態(tài)與動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度難以反映，因此，利用狀態(tài)協(xié)調(diào)度函數(shù)進(jìn)一步分析城鎮(zhèn)化與水資源利用的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度。具體公式為：

(3)

式(3)中，U(i/j)為城鎮(zhèn)化系統(tǒng)i對(duì)水資源利用系統(tǒng)j的狀態(tài)協(xié)調(diào)系數(shù)，xi為城鎮(zhèn)化實(shí)際值，xi′為水資源利用所要求的城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)值，s2為實(shí)際方差。實(shí)際值越接近協(xié)調(diào)值，U(i/j)越大，城鎮(zhèn)化對(duì)水資源利用的協(xié)調(diào)度越高。但其還不能反映城鎮(zhèn)化與水資源利用相互間的協(xié)調(diào)度U(i，j)，可利用如下公式得到相互間協(xié)調(diào)度：

(4)

式(4)中，U(i，j)越大，城鎮(zhèn)化與水資源利用相互間協(xié)調(diào)度越高，U(i，j)越小，相互間協(xié)調(diào)度越低。U(i，j)僅是在某一時(shí)刻的城鎮(zhèn)化與水資源利用相互間的靜態(tài)協(xié)調(diào)度。一般靜態(tài)協(xié)調(diào)度取值在0～1間，其中0

由于城鎮(zhèn)化與水資源利用是時(shí)序動(dòng)態(tài)過程，因而還需計(jì)算兩者的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度U(i，j/t)，具體公式為：

(5)

式(5)中，U(i，j/t)越大，城鎮(zhèn)化與水資源利用相互間協(xié)調(diào)性越好，一般動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度取值也在0～1之間，如果在兩個(gè)不同時(shí)刻t1和t2，t1>t2，有U(i，j/t1)>U(i，j/t2)，則說明城鎮(zhèn)化與水資源利用兩者一直處于協(xié)調(diào)發(fā)展軌跡中。

2.2.2 我國城鎮(zhèn)化與水資源利用的協(xié)調(diào)性

為了利用上述公式測(cè)算我國城鎮(zhèn)化與水資源利用的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度，以城鎮(zhèn)化與水資源利用綜合得分互為因變量和自變量進(jìn)行計(jì)量回歸分別得到城鎮(zhèn)化所要求的水資源利用協(xié)調(diào)值與水資源利用所要求的城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)值，帶入上述公式求解，進(jìn)而判斷城鎮(zhèn)化與水資源利用的協(xié)調(diào)性。具體結(jié)果如表5所示。

首先，就靜態(tài)協(xié)調(diào)度而言，從表5可知，我國城鎮(zhèn)化與水資源利用的靜態(tài)協(xié)調(diào)度變化波動(dòng)不大， 2007—2011年兩者的靜態(tài)協(xié)調(diào)度年平均值為0.315，說明這段時(shí)間城鎮(zhèn)化與水資源利用兩者基本不協(xié)調(diào)，城鎮(zhèn)化發(fā)展導(dǎo)致我國水資源利用情況出現(xiàn)了惡化，水資源供需矛盾突出。其中2007—2008年兩者的靜態(tài)協(xié)調(diào)度均高于0.3，平均值為0.371，處于基本不協(xié)調(diào)狀態(tài)， 2009—2011年兩者的靜態(tài)協(xié)調(diào)度則呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，均小于0.3，平均值僅為0.278，處于不協(xié)調(diào)狀態(tài)。2012—2016年我國城鎮(zhèn)化與水資源利用的靜態(tài)協(xié)調(diào)度顯著上升，均高于0.5，達(dá)到了基本協(xié)調(diào)狀態(tài)，其中2015—2016年兩者的靜態(tài)協(xié)調(diào)度較高，分別為0.754和0.792，幾乎要跨越城鎮(zhèn)化與水資源利用兩者協(xié)調(diào)發(fā)展所要求的0.8門檻值，說明城鎮(zhèn)化與水資源利用兩者將要趨向協(xié)調(diào)發(fā)展。可見， 2007—2016年我國城鎮(zhèn)化與水資源利用的靜態(tài)協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)出基本不協(xié)調(diào)—基本協(xié)調(diào)—逼近協(xié)調(diào)發(fā)展的趨勢(shì)。其次，就動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度而言，我國城鎮(zhèn)化與水資源利用的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度并不是總在處于協(xié)調(diào)發(fā)展的軌跡上，其中2007—2008年和2012—2016年兩者的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度軌跡大體呈現(xiàn)平穩(wěn)上升過程，即U(i，j/t1)>U(i，j/t2)，說明此時(shí)城鎮(zhèn)化與水資源利用的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度處于協(xié)調(diào)發(fā)展軌跡。2009—2011年兩者動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度的軌跡則呈現(xiàn)出下降過程，此時(shí)U(i，j/t1)

2.2.3 3類城市城鎮(zhèn)化與水資源利用的協(xié)調(diào)性

利用上述公式測(cè)算3類城市城鎮(zhèn)化與水資源利用的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度。具體結(jié)果如表5所示。首先，就靜態(tài)協(xié)調(diào)度而言，從表5可知，地級(jí)以上城市城鎮(zhèn)化與水資源利用的靜態(tài)協(xié)調(diào)度變化不大， 2007—2012年兩者的靜態(tài)協(xié)調(diào)度均高于0.5，說明這段時(shí)間地級(jí)以上城市城鎮(zhèn)化與水資源利用兩者基本協(xié)調(diào)，城鎮(zhèn)化發(fā)展僅引起該類城市水資源利用情況出現(xiàn)了小幅惡化。2013—2016年地級(jí)以上城市城鎮(zhèn)化與水資源利用的靜態(tài)協(xié)調(diào)度則均高于0.8，達(dá)到了協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，說明該類城市城鎮(zhèn)化與水資源利用兩者處于協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。可見， 2007—2016年地級(jí)以上城市城鎮(zhèn)化與水資源利用的靜態(tài)協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)出基本協(xié)調(diào)—協(xié)調(diào)發(fā)展的趨勢(shì)。對(duì)于地級(jí)市， 2007—2008年、2009—2012年和2013—2016年3個(gè)時(shí)期的城鎮(zhèn)化與水資源利用的靜態(tài)協(xié)調(diào)度分別高于0.3、小于0.3和高于0.5，即3個(gè)時(shí)期分別處于基本不協(xié)調(diào)狀態(tài)、不協(xié)調(diào)狀態(tài)和基本協(xié)調(diào)狀態(tài)?？梢?， 2007—2016年地級(jí)市城鎮(zhèn)化與水資源利用的靜態(tài)協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)出基本不協(xié)調(diào)—不協(xié)調(diào)—基本協(xié)調(diào)的發(fā)展趨勢(shì)。至于縣級(jí)市， 2007—2016年城鎮(zhèn)化與水資源利用的靜態(tài)協(xié)調(diào)度波動(dòng)變化較小，位于0.5—0.6間，說明縣級(jí)市城鎮(zhèn)化與水資源利用兩者基本協(xié)調(diào)。其次，就動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度而言， 2007—2016年地級(jí)以上城市城鎮(zhèn)化與水資源利用的U(i，j/t1)>U(i，j/t2)，說明兩者動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)平穩(wěn)上升過程，該類城市城鎮(zhèn)化與水資源利用一直處于協(xié)調(diào)發(fā)展的軌跡上。地級(jí)市2007—2008年和2013—2016年城鎮(zhèn)化與水資源利用的U(i，j/t1)>U(i，j/t2)， 2009—2012年則為U(i，j/t1)U(i，j/t2)，說明該類城市2009—2011年城鎮(zhèn)化與水資源利用偏離了協(xié)調(diào)發(fā)展軌跡，其他時(shí)期則處于協(xié)調(diào)發(fā)展的軌跡上。

表5 2007—2016年城鎮(zhèn)化與水資源利用的靜態(tài)協(xié)調(diào)度和動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度

年份全國地級(jí)以上城市地級(jí)市縣級(jí)市U(i,j)U(i,j/t) U(i,j)U(i,j/t) U(i,j)U(i,j/t) U(i,j)U(i,j/t) 20070.3790.3680.5130.5050.3590.3530.5480.53520080.3620.3750.5170.5150.3620.3600.5710.55920090.2950.3450.5340.5210.2670.3290.5420.55320100.2730.3270.5700.5330.2850.3180.5230.54620110.2670.3150.6270.5520.2510.3050.5160.54020120.5290.3270.7080.5780.2830.3010.5530.54220130.5740.3830.8060.6110.5640.3390.5590.54420140.6810.4260.8250.6370.6110.3730.5680.54720150.7540.4820.8300.6590.6310.4010.5870.55220160.7920.5530.8540.6780.6490.4260.5910.556

3 結(jié)論及政策建議

基于熵變方程法和狀態(tài)協(xié)調(diào)度函數(shù)實(shí)證分析了2007—2016年中國城鎮(zhèn)化和水資源利用的協(xié)調(diào)性?；陟刈兎匠谭ǖ臏y(cè)算結(jié)果表明，這一時(shí)期我國城鎮(zhèn)化與水資源利用的協(xié)調(diào)性呈現(xiàn)出沖突—基本協(xié)調(diào)—協(xié)調(diào)的發(fā)展趨勢(shì)，地級(jí)以上城市、地級(jí)市和縣級(jí)市分別呈現(xiàn)出基本協(xié)調(diào)—協(xié)調(diào)、沖突—基本協(xié)調(diào)和基本協(xié)調(diào)的發(fā)展趨勢(shì)?；跔顟B(tài)協(xié)調(diào)度函數(shù)的測(cè)算結(jié)果表明， 2007—2016年我國城鎮(zhèn)化與水資源利用的靜態(tài)協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)出基本不協(xié)調(diào)—基本協(xié)調(diào)—逼近協(xié)調(diào)發(fā)展的趨勢(shì)，兩者的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度并不是總在處于協(xié)調(diào)發(fā)展的軌跡上，在2009—2011年兩者動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度偏離了協(xié)調(diào)發(fā)展軌跡； 地級(jí)以上城市、地級(jí)市和縣級(jí)市城鎮(zhèn)化與水資源利用的靜態(tài)協(xié)調(diào)度分別呈現(xiàn)出基本協(xié)調(diào)—協(xié)調(diào)、基本不協(xié)調(diào)—不協(xié)調(diào)—基本協(xié)調(diào)和基本協(xié)調(diào)的發(fā)展趨勢(shì)。地級(jí)以上城市城鎮(zhèn)化與水資源利用的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度一直處于協(xié)調(diào)發(fā)展軌跡上，地級(jí)市和縣級(jí)市的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度則分別在2009—2012年和2009—2011年偏離了協(xié)調(diào)發(fā)展軌跡。因此，基于熵變方程法計(jì)算的相對(duì)協(xié)調(diào)度與利用狀態(tài)協(xié)調(diào)度函數(shù)測(cè)算的靜態(tài)協(xié)調(diào)度結(jié)果基本一致。

依據(jù)上述結(jié)論，可知我國城鎮(zhèn)化與水資源利用目前雖然逼近或處于協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，但有時(shí)還是偏離了協(xié)調(diào)發(fā)展軌跡， 3類城市中地級(jí)市和縣級(jí)市城鎮(zhèn)化與水資源利用還處于基本協(xié)調(diào)，尚未達(dá)到協(xié)調(diào)狀態(tài)，城鎮(zhèn)化發(fā)展的同時(shí)，水資源利用情況出現(xiàn)了小幅惡化，且兩類城市動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度也曾均偏離過協(xié)調(diào)發(fā)展軌跡。因此，我國尤其是地級(jí)市和縣級(jí)市需要采取措施統(tǒng)籌城鎮(zhèn)化發(fā)展與水資源利用，一方面需從政治、經(jīng)濟(jì)、文化、社會(huì)和生態(tài)文明5方面積極推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)，轉(zhuǎn)變粗放型發(fā)展模式，走內(nèi)涵式發(fā)展道路，將城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的各種要素進(jìn)行最優(yōu)組合，以進(jìn)一步提升城鎮(zhèn)化質(zhì)量，提高水資源利用效率，改善水資源利用情況，使得城鎮(zhèn)化與水資源利用達(dá)到協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，促使兩者動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度一直處于協(xié)調(diào)發(fā)展的軌跡上。與此同時(shí)，需進(jìn)一步貫徹執(zhí)行水資源管理法規(guī)，捋順?biāo)Y源管理體制，完善水資源價(jià)格形成機(jī)制以及污水處理收費(fèi)制度，構(gòu)建多渠道的水資源循環(huán)利用機(jī)制，達(dá)到城鎮(zhèn)化進(jìn)程中水資源可持續(xù)利用。