高桂芝1，劉俊良2，田智勇3，劉興坡3?
( 1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱溝通15 0090；
2.黑龍江中龍醫(yī)藥集團(tuán)，黑龍江哈爾濱 150080；3.北京工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，北京100022)

　　摘　要： 以河北省為例對城市水資源的開發(fā)狀況與城市化進(jìn)程的相互關(guān)系進(jìn)行了研究，并建立了數(shù)學(xué)模型，以期為城市可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略決策提供科學(xué)的理論依據(jù)。
　　關(guān)鍵詞：水資源利用；城市化；可持續(xù)發(fā)展
　　中圖分類號：TU984
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
　　文章編號：1000-4602(2002)02-0032-03

　　城市化是世界各國發(fā)展的共同趨勢，而城市缺水也成為全球關(guān)注的問題。由于城市化對水資源會產(chǎn)生重大影響(使城市供水不足、影響工業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活、導(dǎo)致地下水超采、引發(fā)一系列環(huán)境地質(zhì)問題等)，因而研究城市水資源利用與城市化之間的關(guān)系勢在必行，這對城市用水健康循環(huán)和保證城市可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

1 城市化的含意

　　城市是自然資源短缺、生態(tài)環(huán)境脆弱的區(qū)域，其高度密集的人口和發(fā)達(dá)的社會經(jīng)濟(jì)活動導(dǎo)致用水與排水負(fù)荷都比較高，如果水污染控制措施跟不上，則城市水環(huán)境惡化將難以避免。
　　城市化是一個涉及全球的經(jīng)濟(jì)社會演變過程，也是工業(yè)化的必然結(jié)果。城市化不僅包括城市人口和城市數(shù)量的增加，也包括城市的進(jìn)一步社會化、現(xiàn)代化和集約化。?
　　城市化意味著基礎(chǔ)設(shè)施相對完備，居民用水便利，公共市政用水量(如綠地、消防等)也高于小城鎮(zhèn)或農(nóng)村地區(qū)。因此，城市化將使人均生活用水量大幅度提高，城市化水平對生活用水的長期增長趨勢有極大的影響。?

2　水資源利用與城市化

　　由于城市化是一個復(fù)雜的動態(tài)過程，影響因素較多，而水資源的利用情況也同諸多因素有關(guān)，所以為了綜合地反映城市化與水資源的關(guān)系，需要分別建立兩個關(guān)于城市化和水資源的包含各自主要影響因素的綜合性指標(biāo)。?
2.1 城市化進(jìn)程參數(shù)
　　在影響城市化進(jìn)程的諸因素中，由于城市化水平(以非農(nóng)業(yè)人口計)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、服務(wù)設(shè)施、居民生活水平等4項指標(biāo)具有代表性并具有易量化為數(shù)據(jù)變量的特點，因此選擇上述4項指標(biāo)反映城市化過程，通過函數(shù)關(guān)系構(gòu)成代表城市化程度的綜合性能指標(biāo)——城市化進(jìn)程參數(shù)，設(shè)：?
?　　　　Y=f(y1，y2，y3，y4)?
　　 式中?y1——城市化水平，即非農(nóng)業(yè)人口/總?cè)丝?br> ?　　　　y2——第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值/國民生產(chǎn)總值，用以代表城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化水平
　　　　?y3——第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值，用以代表城市服務(wù)設(shè)施水平
　　　　?y4——城市居民消費水平，用以代表城市居民生活水平
　　 現(xiàn)初步設(shè)定Y=y1·y2·y3·y4，以河北省為例的各項數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表1。

表1　河北省城市化程度各項指標(biāo)數(shù)值 年份 y1(%) y2(%) y3(億元) y4（元） Y lgY 1990 14.37 31.3 280.92 783 9893.40 3.995 1991 14.53 35.0 375.27 847 16164.45 4.209 1992 15.31 35.1 448.27 950 22884.72 4.360 1993 15.65 32.0 541.24 1089 29517.67 4.470 1994 16.17 31.2 682.46 1320 45448.10 4.658 1995 17.07 31.4 895.41 1686 80917.54 4.908 1996 17.75 31.5 1087.42 1925 117040.71 5.068 1997 18.22 31.8 1257.64 2151 156737.26 5.195 1998 18.60 32.5 1381.08 2207 184254.23 5.265 1999 18.97 33.3 1519.63 2312 221940.85 5.346 注：數(shù)據(jù)來源為《河北省經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計年鑒》，城市化水平統(tǒng)計口徑為非農(nóng)業(yè)人口。

　　由表1數(shù)據(jù)作lgY隨時間變化關(guān)系曲線見圖1。

　　據(jù)表1、圖1分析，lgY隨時間呈線性增長關(guān)系(設(shè)K1=lgY代表城市化程度)。?
2.2　　水資源綜合利用指數(shù)
　　設(shè)想用某一綜合性指標(biāo)X或X的簡單函數(shù)式來反映水資源的綜合利用情況，即X=f(x1，x2，x3，x4，x5)其中x1、x2、x3、x4、x5分別選用目前城市水管理中具有較強(qiáng)代表性的參數(shù)，即
　　?x1——100×年節(jié)水量/采水量
　　?x2——100×水資源費總額/采水量
　　?x3——100×工業(yè)用水重復(fù)利用率(含電力)
　　?x4——萬元產(chǎn)值用水量
　　?x5——100×污水處理率
　　?X?——城市水資源綜合利用參數(shù)
　　初步設(shè)定X=x1·x2·x3·x5/x4，以河北省為例，將各項數(shù)據(jù)列于表2。

表2　　河北省水資源綜合利用各項指標(biāo)數(shù)值 年份 x1 x2 x3 x4 x5 X lgX 1990 8.835 6.087 84.190 207.54 4.90 80.36 1.905 1991 4.513 6.624 85.730 205.10 7.00 64.43 1.809 1992 6.420 8.690 86.020 181.07 11.20 231.07 2.364 1993 14.496 9.501 85.790 161.38 16.50 948.54 2.977 1994 12.897 9.425 86.800 154.25 19.00 1036.41 3.016 1995 15.805 8.949 86.880 144.16 18.70 1280.99 3.108 1996 35.028 10.368 86.740 135.76 26.57 5038.66 3.702 1997 26.731 13.259 88.100 127.08 29.94 6084.84 3.784 1998 21.800 18.730 88.510 106.22 30.52 10335.9 4.014 1999 31.190 27.200 90.450 101.100 34.100 21815.76 4.339

　　由表2數(shù)據(jù)作X隨時間變化關(guān)系曲線見圖2。

　　由表2、圖2分析可知，指標(biāo)X基本符合理論設(shè)想條件，其增長率隨時間變化符合指數(shù)增長或冪增長規(guī)律。
2.3?X與K1關(guān)系模型
　　城市化與水資源內(nèi)涵及二者之間的密切聯(lián)系可由K1與lgX和K1與X的關(guān)系曲線(見圖3、4)看出。

　　由圖3、4可知，K1與lgY和K1與X的線性關(guān)系最為密切，并可分別寫出二者的數(shù)學(xué)關(guān)系式K1=a+blgX和K1=a+bX)，其中a和b ?為直線方程中的參數(shù)。經(jīng)數(shù)學(xué)演算擬合出二者的直線方程分別為：?
　　　　K1=3.103+0.53lgX，R1=0.970 6?
　　　?K1=4.49+0.55×10-4X，R2=0.793 7?
　　經(jīng)比較相關(guān)系數(shù)R2＜R1，因此選用K1=3.103+0.53lgX作為反映水資源與城市化關(guān)系的相關(guān)曲線。由此不妨設(shè)K2=lgX為水資源綜合利用指數(shù)(綜合了城市用水、節(jié)水和污水處理等各項指標(biāo)，具有典型代表性)，則K1=3.103+0.53K2。由于R1=0.970 6≈1.0，所以可以認(rèn)為K1與K2呈線性完全相關(guān)。
　　由以上分析可知，上述假定參數(shù)滿足預(yù)期分析要求，并達(dá)到了尋求城市化與水資源關(guān)系的目的，兩擬定參數(shù)關(guān)系密切且對城市化進(jìn)程和水資源綜合利用情況具有典型代表性，把二者內(nèi)在的復(fù)雜關(guān)系用簡單的數(shù)學(xué)關(guān)系表示可為決策部門提供參考依據(jù)。?
　　城市規(guī)模與人均用水水平的關(guān)系比較復(fù)雜，并不呈現(xiàn)明顯的線性相關(guān)關(guān)系。一般地，若區(qū)域水資源條件比較均一，則城市規(guī)模愈大，市政和商業(yè)機(jī)構(gòu)用水量愈大，從而導(dǎo)致人均城市生活用水量較高。另外，城市規(guī)模越大，管道煤氣或天然氣普及率越高，則家庭熱水器普及率也越高，家庭生活用水量也相對較高。但是，這種抽象的相關(guān)關(guān)系往往疊加在城市性質(zhì)、供水設(shè)施完備程度、居民消費水平、所在地區(qū)的水資源條件、氣候條件等因素之中，致使統(tǒng)計數(shù)據(jù)體現(xiàn)不出上述關(guān)系。?

3　河北省城市發(fā)展的出路

　　改革開放以來，河北省城市總體水平有了較大提高，小城市和建制鎮(zhèn)的數(shù)量增加很快、發(fā)展也非常迅速。同時隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種社會經(jīng)濟(jì)活動對水的需求增大、水資源嚴(yán)重匱乏，而河北省又是資源型缺水省份，水資源短缺已成為制約城市發(fā)展的重要因素。
　　1999年河北省城市化水平只有26.8%，低于全國平均水平(30%)，而從世界各國城市化進(jìn)程的規(guī)律來看，當(dāng)城市化進(jìn)入30%～50%的中期階段時，普遍會發(fā)生城市化進(jìn)程加速現(xiàn)象。因此可以預(yù)見，今后二三十年內(nèi)河北省城市化水平將有大幅度提高，從而對生活用水的增長產(chǎn)生重要影響。?
　　 水資源短缺條件下的城市發(fā)展出路在于：?
　　①在合理利用水資源的前提下，充分提高現(xiàn)有水資源的使用效率和效益。?
　　②開發(fā)、利用替代水資源，如工業(yè)冷卻采用氣冷代替水冷。?
　　③保護(hù)水資源，實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展。?
　　這是適應(yīng)城市發(fā)展的水資源利用對策，反過來城市發(fā)展也要適應(yīng)水資源短缺這一嚴(yán)峻形勢。為此，在城市發(fā)展中應(yīng)堅持：
　　①城市規(guī)模?
　　認(rèn)真研究城市水資源的可達(dá)終極容量，據(jù)此確定城市規(guī)模的界限。?
　　②城市布局?
　　擺脫傳統(tǒng)的城市概念，將城市放在區(qū)域范圍內(nèi)考慮。在區(qū)域內(nèi)以中小城市為核心，通過中心大城市與區(qū)域內(nèi)中小城市發(fā)揮各自優(yōu)勢，分工協(xié)同，城鄉(xiāng)結(jié)合，構(gòu)成完整的區(qū)域經(jīng)濟(jì)實體——城市組群。?
　　③生產(chǎn)力布局?
　　優(yōu)先發(fā)展低耗水的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，不再新建和擴(kuò)建高耗水、污染擾民的工業(yè)，發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)。調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，形成以高新技術(shù)輕型結(jié)構(gòu)為主的工業(yè)體系。
　　總之，水資源短缺條件下的城市化發(fā)展應(yīng)以質(zhì)量提高為主，以實現(xiàn)城市經(jīng)濟(jì)與水資源的協(xié)調(diào)發(fā)展。

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　　電　話：(0313)2021366?
　　收稿日期：2001-12-13