陳 浩，黃綿松，劉 建

（1.山東大學(xué)環(huán)境研究院，山東青島266237；2.北京首創(chuàng)股份有限公司，北京100028；3.寧夏首創(chuàng)海綿城市建設(shè)發(fā)展有限公司，寧夏固原756000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大量人口進(jìn)入城市，現(xiàn)階段全球54%的人口集中在城市，未來(lái)還會(huì)繼續(xù)增加［1］，這勢(shì)必會(huì)對(duì)城市周邊的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，造成水資源需求、廢水排放增加，水資源短缺等水環(huán)境問(wèn)題。城市化的加速給水環(huán)境造成了極大壓力，而水環(huán)境惡化也會(huì)反過(guò)來(lái)制約城市發(fā)展［2］。因此，研究城市化與水環(huán)境之間的脅迫與約束機(jī)制，討論二者的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系成為了國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。Craniel等［3］研究墨西哥尤卡坦半島發(fā)現(xiàn)，區(qū)域地下水嚴(yán)重污染與城市化進(jìn)程有很高的相關(guān)性；Yoshikoshi等［4］分析了日本和泰國(guó)城市化發(fā)展與地下水環(huán)境之間的關(guān)系；宋新山等［5］分析了中國(guó)城市化進(jìn)程中城市化與城市水資源可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題；方創(chuàng)琳等［6-7］研究了不同地區(qū)城市化與水資源變化的交互耦合過(guò)程。國(guó)內(nèi)外學(xué)者多角度、多方面對(duì)城市化與水環(huán)境之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行了研究，但是對(duì)于城市化與水環(huán)境系統(tǒng)中具體指標(biāo)對(duì)兩系統(tǒng)作用的研究較少。

青島市經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，淡水資源不足，在快速城市化進(jìn)程中忽略了原有的水文生態(tài)，河流、湖泊、綠地等環(huán)境不同程度受損，地面硬化面積大幅增加，存在的逢雨必澇、水生態(tài)惡化、水資源緊缺、水環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題制約了該地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展［8］，2017年《全國(guó)城市市政基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)“十三五”規(guī)劃》將青島列入海綿城市建設(shè)行列。筆者以青島市為例，利用灰色關(guān)聯(lián)度模型、耦合協(xié)調(diào)度模型，通過(guò)計(jì)算城市化與水環(huán)境的關(guān)聯(lián)系數(shù)、城市化綜合指數(shù)、水環(huán)境綜合指數(shù)以及城市化與水環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度，對(duì)研究區(qū)2000—2017年城市化與水環(huán)境的耦合關(guān)系進(jìn)行研究。

1 研究區(qū)概況

青島市位于山東半島東南部，南臨黃海，屬于溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，受東南季風(fēng)和湍流影響具有顯著的海洋性氣候特點(diǎn)，年均降水量731 mm，年際變化較大。2017年青島市地表水資源量為8.99億m3，地下水資源量為6.39億m3，人均水資源量約為372 m3。隨著海綿城市建設(shè)的推進(jìn)，2017年水資源量增幅較大，但仍遠(yuǎn)低于多年平均值。青島市總面積11 282 km2，其中市區(qū)面積3 293 km2。隨著國(guó)家“一帶一路”倡議的推進(jìn)以及國(guó)家“十三五”規(guī)劃的進(jìn)行，青島市社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，城市化水平顯著提高，2017年青島市常住人口達(dá)到929萬(wàn)人，實(shí)現(xiàn)國(guó)民生產(chǎn)總值11 037.28億元，居全國(guó)第12位。伴隨著城市化的進(jìn)行，對(duì)水資源的需求持續(xù)增加，水資源已無(wú)法滿足研究區(qū)工業(yè)生產(chǎn)、居民生活以及生態(tài)需水的要求，加上水資源污染和浪費(fèi)嚴(yán)重，該地區(qū)城市化與水環(huán)境系統(tǒng)矛盾加劇，嚴(yán)重制約了青島市社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)、健康發(fā)展。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取和數(shù)據(jù)來(lái)源

為了定量研究城市化與水環(huán)境的耦合關(guān)系，遵循科學(xué)性、可比性、整體性、層次性、可操作性和完備性等原則［9］，構(gòu)建了關(guān)于城市化與水環(huán)境關(guān)系的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。參考相關(guān)指標(biāo)體系［10-14］，結(jié)合青島市實(shí)際情況，采用頻度分析法，從人口城市化、經(jīng)濟(jì)城市化、社會(huì)城市化、空間城市化四個(gè)方面選取16項(xiàng)指標(biāo)反映城市化發(fā)展水平。同時(shí)，根據(jù)世界經(jīng)合組織和聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署共同提出的環(huán)境指標(biāo)壓力-狀態(tài)-響應(yīng)模型（PRS），從水環(huán)境壓力、水環(huán)境狀態(tài)以及水環(huán)境響應(yīng)三個(gè)方面選取16項(xiàng)指標(biāo)，用來(lái)綜合反映城市水環(huán)境的水平和發(fā)展趨勢(shì)（見(jiàn)表1）。本文研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源于2001—2018年《山東省統(tǒng)計(jì)年鑒》《青島市統(tǒng)計(jì)年鑒》《青島市水資源公報(bào)》《青島市環(huán)境狀況公報(bào)》。

2.2 研究方法

2.2.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

由于選擇的指標(biāo)量綱不同，因此所選數(shù)據(jù)數(shù)量級(jí)之間存在著明顯差異，為了使指標(biāo)的評(píng)估更加科學(xué)、有效，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以排除尺度、量級(jí)以及正負(fù)方向的干擾［15］。采用級(jí)差標(biāo)準(zhǔn)法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱處理。正向指標(biāo)：

式中：Xij為標(biāo)準(zhǔn)化的值（ i＝1，2，…，m；j＝1，2，…，n；m是年數(shù)、n是指標(biāo)個(gè)數(shù)）；xij為初始值；xjmax為所有樣本年中第j個(gè)指標(biāo)的最大值；xjmin為第j個(gè)指標(biāo)的最小值。

表1 青島市城市化與水環(huán)境耦合關(guān)系評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

應(yīng)用熵值法確定指標(biāo)權(quán)重。熵值法是通過(guò)評(píng)價(jià)指標(biāo)的內(nèi)在信息確定指標(biāo)的效用值，在一定程度上可以避免主觀偏差［16］。

式中：uij為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值。

根據(jù)熵的定義，計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)的熵hj：

計(jì)算指標(biāo)j的差異率aj：

計(jì)算指標(biāo)j的熵權(quán)系數(shù)wj：

2.2.3 綜合指數(shù)計(jì)算

將城市化綜合評(píng)價(jià)指數(shù)P（x）和水環(huán)境綜合評(píng)價(jià)指數(shù)Q（y）分別作為城市化和水環(huán)境定量評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。城市化綜合評(píng)價(jià)指數(shù)：

式中：Pj和Qj分別為城市化和水環(huán)境系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)；t為城市化指標(biāo)個(gè)數(shù)；s為水環(huán)境指標(biāo)個(gè)數(shù)。

2.2.4 城市化與水環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度模型

構(gòu)建城市化與水環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度模型，作為判斷城市化與水環(huán)境兩個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展情況的依據(jù)。城市化與水環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度模型為

式中：C為耦合度，C比較大表示城市化與水環(huán)境之間處于良好狀態(tài)，耦合度較高；T為城市化與水環(huán)境綜合調(diào)和指數(shù)，它反映城市化與水環(huán)境整體協(xié)同效應(yīng)；a、b為待定系數(shù)，由于城市化與水環(huán)境同等重要，因此取a＝b＝0.5；D為耦合協(xié)調(diào)度，是度量系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)狀態(tài)的指標(biāo)，可以用來(lái)檢驗(yàn)耦合度是否良性共振［17］，D的值比較大說(shuō)明城市化與水環(huán)境處于良好協(xié)調(diào)狀態(tài)。

2.2.5 等級(jí)評(píng)定

借鑒蔣元勇等［7，10，18-19］關(guān)于城市化與水環(huán)境之間的耦合度以及耦合協(xié)調(diào)度劃分標(biāo)準(zhǔn)，按照均勻分布函數(shù)對(duì)城市化與水環(huán)境的耦合度、耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行等級(jí)劃分（見(jiàn)表2）。其中：當(dāng)C＝0時(shí)，城市化與水環(huán)境之間無(wú)任何關(guān)系；當(dāng)C＝1時(shí)，城市化與水環(huán)境達(dá)到良性共振狀態(tài)；0＜C≤0.3為低水平耦合階段，此時(shí)城市化水平處于快速起步階段，水環(huán)境質(zhì)量下降；0.3＜C≤0.5為拮抗階段，此階段城市快速發(fā)展，水環(huán)境破壞嚴(yán)重；0.5＜C≤0.8為磨合階段，此階段城市發(fā)展的大量資金投入水環(huán)境治理，城市化與水環(huán)境開(kāi)始向高水平耦合發(fā)展；0.8＜C＜1.0為高水平耦合階段，此階段城市化水平不僅得到很大發(fā)展，水生態(tài)環(huán)境也很大程度提高，城市化與水環(huán)境建設(shè)相互促進(jìn)、共同發(fā)展。

表2 城市化與水環(huán)境耦合度、耦合協(xié)調(diào)度分類和等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

表2等級(jí)劃分中，耦合度每個(gè)階段可以對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)耦合協(xié)調(diào)度階段，耦合度處于高水平耦合階段可以對(duì)應(yīng)良好、中度、初級(jí)協(xié)調(diào)，以及勉強(qiáng)耦合等耦合協(xié)調(diào)度階段；耦合度處于磨合階段耦合協(xié)調(diào)度不會(huì)超過(guò)勉強(qiáng)耦合階段，耦合度處于拮抗以及低水平耦合時(shí)，耦合協(xié)調(diào)度只會(huì)出現(xiàn)失調(diào)的情況［20］。

2.2.6 城市化與水環(huán)境灰色關(guān)聯(lián)模型分析

為了定量評(píng)價(jià)青島城市化與水環(huán)境之間的相互作用關(guān)系，分別找出城市化指標(biāo)中對(duì)水環(huán)境影響較大的指標(biāo)和水環(huán)境指標(biāo)中對(duì)城市化影響較大的指標(biāo)，建立灰色關(guān)聯(lián)度模型進(jìn)行計(jì)算分析。指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度系數(shù)：

式中：（t）為t時(shí)刻城市化與水環(huán)境的關(guān)聯(lián)度系數(shù)；Δij＝|（t） -（t） | ，（t） 和（t） 分別為青島市t時(shí)刻城市化水平與水環(huán)境水平的標(biāo)準(zhǔn)化值；Δmax＝ max（i）max（j） |（t） -（t） | ； Δmin＝min（i）min（j） |（t） -t） |； ρ為分辨系數(shù)，一般取0.5。

由于計(jì)算所得的關(guān)聯(lián)度系數(shù)太多并且分散，為了方便比較，因此采用平均值法處理數(shù)據(jù)，將2000—2017年每年的關(guān)聯(lián)度系數(shù)集中于一個(gè)值上。由于每項(xiàng)指標(biāo)在綜合評(píng)價(jià)中所起的作用不同，因此需要對(duì)關(guān)聯(lián)度系數(shù)求加權(quán)平均值，計(jì)算指標(biāo)關(guān)聯(lián)度系數(shù)的加權(quán)平均值φij：

通過(guò)比較不同指標(biāo)φij值可以選出水環(huán)境系統(tǒng)對(duì)城市化水平、城市化水平對(duì)水環(huán)境系統(tǒng)影響較大的指標(biāo)，其中0＜φij≤1，φij越大表明關(guān)聯(lián)度越強(qiáng)，φij＝1表明一個(gè)系統(tǒng)中的某項(xiàng)指標(biāo)與另一個(gè)系統(tǒng)密切相關(guān)，且變化規(guī)律相同。

2.3 耦合度與耦合協(xié)調(diào)度計(jì)算結(jié)果

以青島市統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到各指標(biāo)的權(quán)重（見(jiàn)表 1），根據(jù)式（7）～式（11）計(jì)算得到城市化與水環(huán)境的耦合度C以及耦合協(xié)調(diào)度D。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)青島市2000—2017年的耦合度等級(jí)與耦合協(xié)調(diào)程度進(jìn)行劃分，見(jiàn)表3。

表3 2000—2017年青島市城市化與水環(huán)境耦合關(guān)系計(jì)算結(jié)果

3 結(jié)果分析

3.1 青島市城市化水平綜合指數(shù)時(shí)序分析

根據(jù)城市化子系統(tǒng)指標(biāo)中各個(gè)因子的權(quán)重以及所獲取的原始數(shù)據(jù)，分別對(duì)2000—2017年青島市的人口城市化、經(jīng)濟(jì)城市化、空間城市化以及社會(huì)城市化進(jìn)行分析。結(jié)果表明：2000—2017年研究區(qū)域人口、經(jīng)濟(jì)、空間和社會(huì)城市化指數(shù)都呈增大趨勢(shì)（見(jiàn)圖1）。其中：人口城市化指數(shù)和空間城市化指數(shù)增長(zhǎng)速度比較緩慢，分別從2000年的0.005和0增長(zhǎng)到了2017年的0.120和0.143；社會(huì)城市化指數(shù)在2000—2009年增速較慢，2010—2013年快速增加，是同時(shí)期各個(gè)城市化指數(shù)中增速最快的，2014—2017年社會(huì)城市化指數(shù)波動(dòng)增大；經(jīng)濟(jì)城市化指數(shù)2000—2017年基本處于穩(wěn)定勻速增長(zhǎng)狀態(tài)，說(shuō)明青島市經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)穩(wěn)定、快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。得益于人口、社會(huì)、空間和經(jīng)濟(jì)城市化指數(shù)的增長(zhǎng)，青島市城市化綜合指數(shù)呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)，從2000年的 0.042增長(zhǎng)到了 2017年的 0.926，其中2000—2008年增長(zhǎng)速度相對(duì)緩慢，年均增長(zhǎng)0.034；2009年受全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)影響，在各子系統(tǒng)的綜合作用下，城市化綜合指數(shù)基本保持不變；2010—2013年城市化綜合指數(shù)快速增長(zhǎng)，年均增長(zhǎng)0.078，大約是前一個(gè)階段的兩倍；2014—2017年增速降低，年均增長(zhǎng)0.036，在此期間產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)，第三產(chǎn)業(yè)占比從48.1%提高到了55.2%，對(duì)城市化水平的提高有重要影響。

圖1 2000—2017年青島市城市化指數(shù)變化趨勢(shì)

3.2 水環(huán)境系統(tǒng)綜合指數(shù)時(shí)序分析

根據(jù)水環(huán)境系統(tǒng)中各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重以及所獲取的原始數(shù)據(jù)，分別對(duì)2000—2017年青島市水環(huán)境壓力、水環(huán)境狀態(tài)和水環(huán)境響應(yīng)指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果表明：在水環(huán)境壓力、狀態(tài)和響應(yīng)3個(gè)子系統(tǒng)的綜合作用下，水環(huán)境系統(tǒng)綜合指數(shù)呈現(xiàn)比較劇烈的波動(dòng)變化，水環(huán)境壓力、狀態(tài)以及響應(yīng)指數(shù)呈現(xiàn)不同波動(dòng)趨勢(shì)，見(jiàn)圖2。2000—2017年，水環(huán)境壓力指數(shù)呈波動(dòng)性緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)，從2000年的0.048 4增長(zhǎng)到了2017年的0.243 6，伴隨著城市化進(jìn)程的加快，水環(huán)境破壞日益嚴(yán)重，2007年以后，受生態(tài)文明建設(shè)和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整影響，水環(huán)境污染得到控制，水環(huán)境壓力保持相對(duì)穩(wěn)定。水環(huán)境狀態(tài)指數(shù)呈現(xiàn)W形波動(dòng)變化態(tài)勢(shì)，青島市屬于季風(fēng)性氣候區(qū)，降水年際變化較大，人均水資源和水資源開(kāi)發(fā)利用率波動(dòng)較大，從而導(dǎo)致水環(huán)境狀態(tài)指數(shù)波動(dòng)較大，2002年下降到最小值0.067 1，2007年達(dá)到最大值0.299 7。相較于2016年，水環(huán)境狀態(tài)指數(shù)在2017年出現(xiàn)比較明顯提升，可能與海綿城市建設(shè)有關(guān)。水環(huán)境響應(yīng)指數(shù)在2000—2003年表現(xiàn)為緩慢增長(zhǎng)，2004—2017年呈現(xiàn)U形波動(dòng)變化趨勢(shì)，2006年達(dá)到最小值0.083 1，2017年達(dá)到最大值0.251 7，水環(huán)境響應(yīng)的變化與政府對(duì)于水環(huán)境保護(hù)力度的加大有直接關(guān)系。青島市水環(huán)境綜合指數(shù)總體呈現(xiàn)W形波動(dòng)上升趨勢(shì)，2002年為最小值0.303 1，2011年上升到最大值0.697 7，伴隨著經(jīng)濟(jì)水平和技術(shù)水平的提升，政府加大環(huán)保投資以及海綿城市建設(shè)，青島市對(duì)于水環(huán)境的優(yōu)化能力逐漸增強(qiáng)。

圖2 2000—2017年青島市水環(huán)境系統(tǒng)綜合指數(shù)變化趨勢(shì)

圖3 2000—2017年青島市城市化與水環(huán)境耦合關(guān)系

3.3 青島市城市化與水環(huán)境耦合協(xié)調(diào)關(guān)系時(shí)序分析

利用耦合模型分別計(jì)算青島市城市化與水環(huán)境的耦合度以及耦合協(xié)調(diào)度，見(jiàn)圖3。從圖中可以看出，青島市城市化與水環(huán)境的耦合度與耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，耦合協(xié)調(diào)度的擬合曲線也呈現(xiàn)線性增大趨勢(shì)（確定系數(shù) R2＝0.95）。青島市城市化與水環(huán)境在2000—2001年處于低水平耦合階段，同時(shí)2000年國(guó)家“十五”計(jì)劃提出全面推進(jìn)城市化建設(shè)，青島市響應(yīng)國(guó)家政策，加快城市化發(fā)展，受城市化發(fā)展加速影響，這一時(shí)期水質(zhì)開(kāi)始下降，城市化對(duì)水環(huán)境的脅迫作用較大，城市化與水環(huán)境為極度失調(diào)狀態(tài)。2002—2003年城市化與水環(huán)境處于極度失調(diào)的拮抗階段，城市化持續(xù)快速發(fā)展，該階段水資源消耗量猛增、污染物排放增多，受城市化影響，水環(huán)境承載力明顯下降，尤其是2002年水環(huán)境狀態(tài)指數(shù)降到了最低點(diǎn)。同時(shí)期的黃河三角洲城市區(qū)域，城市化速度明顯慢于青島，對(duì)水環(huán)境的破壞較小，城市化與水環(huán)境處于基本協(xié)調(diào)狀態(tài)［19］。2004—2007年城市化與水環(huán)境的發(fā)展進(jìn)入磨合階段，二者協(xié)調(diào)度從中度失調(diào)變?yōu)槊銖?qiáng)耦合，其中2006年城市化與水環(huán)境達(dá)到高水平耦合，而協(xié)調(diào)度處于勉強(qiáng)耦合。由于城市化的發(fā)展受到水環(huán)境破壞的制約，因此當(dāng)?shù)卣呀?jīng)開(kāi)始注意對(duì)水環(huán)境的保護(hù)和修復(fù)，促進(jìn)二者開(kāi)始朝著協(xié)調(diào)的方向共同發(fā)展。2008—2010年城市化與水環(huán)境處于初級(jí)協(xié)調(diào)的高水平耦合階段，這個(gè)時(shí)期城市化繼續(xù)快速發(fā)展，同時(shí)通過(guò)加強(qiáng)對(duì)水環(huán)境污染的控制，水環(huán)境質(zhì)量好轉(zhuǎn)，城市化與水環(huán)境的發(fā)展較為協(xié)調(diào)。2009—2017年城市化與水環(huán)境從中級(jí)協(xié)調(diào)達(dá)到了良好協(xié)調(diào)的高水平耦合狀態(tài)，該階段，二者發(fā)展協(xié)調(diào)良好，在保持高速城市化的同時(shí)，提高了水環(huán)境的質(zhì)量，城市化與水環(huán)境進(jìn)入相互促進(jìn)、相互發(fā)展的良好協(xié)調(diào)發(fā)展階段。

3.4 青島市城市化與水環(huán)境灰色關(guān)聯(lián)度分析

依據(jù)式（12）、式（13）對(duì)青島市城市化與水環(huán)境各具體指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)度系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果顯示它們的灰色關(guān)聯(lián)度系數(shù)都大于0.5，屬于較強(qiáng)相關(guān)，耦合作用也較強(qiáng)［21］。為了深入研究城市化與水環(huán)境相互作用的關(guān)系，分別找出城市化指標(biāo)中對(duì)水環(huán)境脅迫作用較大的指標(biāo)和水環(huán)境指標(biāo)中對(duì)城市化約束作用較大的指標(biāo)并分析。

城市化的各項(xiàng)具體指標(biāo)與水環(huán)境系統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)度（見(jiàn)圖4）能夠客觀反映城市化對(duì)水環(huán)境的脅迫作用，灰色關(guān)聯(lián)度的綜合指數(shù)為0.658 5。城市化指標(biāo)中影響作用最大的是受大學(xué)教育人口比例，影響最小的是醫(yī)護(hù)人員比例，其中影響相對(duì)較大的前5個(gè)指標(biāo)分別是受大學(xué)教育人口比例、第三產(chǎn)業(yè)就業(yè)人口所占比重、城市人口密度、城鎮(zhèn)人均居住面積以及城鎮(zhèn)失業(yè)率。對(duì)城市化系統(tǒng)的4個(gè)一級(jí)指標(biāo)分析發(fā)現(xiàn)，2000—2017年青島市城市化子系統(tǒng)對(duì)水環(huán)境的脅迫程度排序?yàn)槿丝诔鞘谢ňC合指數(shù)0.675 2）＞空間城市化（綜合指數(shù)0.661 4）＞社會(huì)城市化（綜合指數(shù)0.655 7）＞經(jīng)濟(jì)城市化（綜合指數(shù)0.649 7）。隨著人口城市化的加速，城市用水量增加，造成水資源匱乏，對(duì)水環(huán)境系統(tǒng)的脅迫作用最大；空間城市化的進(jìn)行導(dǎo)致城市大量土地被開(kāi)發(fā)，地表徑流、地下水受到嚴(yán)重影響［22］；青島市社會(huì)發(fā)展程度較高，社會(huì)城市化發(fā)展速度較快，社會(huì)城市化對(duì)水環(huán)境的影響較為突出；作為城市化最重要的組成部分，青島市耗水型企業(yè)較多，用水結(jié)構(gòu)不合理，水資源利用效率低，水環(huán)境污染較為嚴(yán)重，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)城市化對(duì)水環(huán)境系統(tǒng)影響較大。

青島市水環(huán)境主要從水環(huán)境壓力、水環(huán)境狀態(tài)以及水環(huán)境響應(yīng)3個(gè)方面的16個(gè)指標(biāo)對(duì)城市化發(fā)展產(chǎn)生約束，見(jiàn)圖5，灰色關(guān)聯(lián)度綜合指數(shù)為0.622 1。各項(xiàng)指標(biāo)中對(duì)城市化影響最大的是工業(yè)用水重復(fù)利用率，影響最小的是人均水資源量。水環(huán)境對(duì)城市化約束影響較大的5個(gè)指標(biāo)是工業(yè)用水重復(fù)利用率、萬(wàn)元GDP氨氮排放量、生活污水處理率、建成區(qū)綠化覆蓋率以及城市人均公共綠地面積。對(duì)水環(huán)境系統(tǒng)3個(gè)一級(jí)指標(biāo)分析發(fā)現(xiàn)，水環(huán)境系統(tǒng)中對(duì)城市化約束最大的是水環(huán)境響應(yīng)，其次是水環(huán)境壓力，最小的是水環(huán)境狀態(tài)。青島市城市化進(jìn)程較快，對(duì)水資源的需求量大，因此提高水資源利用效率，能夠減小水環(huán)境對(duì)城市化的束縛，尤其是重復(fù)利用水能夠在一定程度上緩解城市發(fā)展過(guò)程中的用水不足。污染導(dǎo)致水環(huán)境壓力增大，可利用水資源減少，阻礙城市化的發(fā)展［23］，開(kāi)展海綿城市建設(shè)意義重大而深遠(yuǎn)。隨著海綿城市建設(shè)的進(jìn)行，建城區(qū)能夠涵養(yǎng)水源、儲(chǔ)存降水的綠地增加，大量雨水收集設(shè)施的建立增加了水資源的豐富程度，水環(huán)境的狀態(tài)進(jìn)一步提升。

圖4 城市化指標(biāo)與水環(huán)境系統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)度

圖5 水環(huán)境指標(biāo)與城市化系統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)度

4 結(jié) 論

城市化是人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，但城市化過(guò)程中會(huì)對(duì)水環(huán)境產(chǎn)生脅迫作用，同時(shí)水環(huán)境也會(huì)約束城市發(fā)展并影響城市化的質(zhì)量。通過(guò)建立城市化與水環(huán)境關(guān)系的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)2000—2017年青島市城市化與水環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行了分析研究，結(jié)果表明：青島市城市化綜合指數(shù)呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)，青島市水環(huán)境綜合指數(shù)呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)；青島市城市化與水環(huán)境耦合協(xié)調(diào)關(guān)系總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，經(jīng)歷了從低水平耦合的極度失調(diào)到高水平耦合良好協(xié)調(diào)發(fā)展的階段；青島市城市化與水環(huán)境兩個(gè)系統(tǒng)各指標(biāo)間的灰色關(guān)聯(lián)度系數(shù)都大于0.5，處于較高關(guān)聯(lián)狀態(tài)。