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經濟論文

天山北坡城市群水資源對城鎮化的脅迫力研究

時間:2019年08月20日 所屬分類:經濟論文 點擊次數:

摘要:為探索城市群水資源對城鎮化脅迫力的變化規律,提出天山北坡城市群水資源對城鎮化的脅迫力呈倒U形變化的假設,根據20002016年面板數據,以城鎮化率與用水量的偏離系數為脅迫強度,驗證用水量對城鎮化率的脅迫力是否符合假設。研究表明:20002016年,用

  摘要:為探索城市群水資源對城鎮化脅迫力的變化規律,提出天山北坡城市群水資源對城鎮化的脅迫力呈倒U形變化的假設,根據2000—2016年面板數據,以城鎮化率與用水量的偏離系數為脅迫強度,驗證用水量對城鎮化率的脅迫力是否符合假設。研究表明:2000—2016年,用水總量對第三產業比重、用水總量對城鎮化率、第一產業用水量對城鎮化率的脅迫力呈倒V形變化,第一產業用水量對第三產業比重的脅迫力未呈現倒V形變化,水資源對城鎮化的脅迫力經歷了較強脅迫—強脅迫—弱脅迫(或較強脅迫)的變化過程。與假設不同是,天山北坡城市群水資源對城鎮化的脅迫力呈倒V形變化。鑒于天山北坡城市群第一產業用水量對第三產業比重的脅迫力不斷增強,如何減少第一產業用水量,是當前需要解決的首要問題。

  關鍵詞:水資源;城鎮化;脅迫強度;天山北坡城市群

水電能源科學

  天山北坡城市群位于新疆典型的干旱區綠洲、荒漠生態環境交錯帶,生態環境極其脆弱。目前,該區域的大部分天然綠洲已被人工綠洲取代,瑪納斯河已無水資源開采潛力,烏魯木齊市重要水源一號冰川加速萎縮,烏魯木齊河來水量日漸減少,吐魯番、昌吉、克拉瑪依等區域地下水開發利用率均超過100%,面臨著水資源約束的瓶頸[1]。

  基于此,本文以天山北坡城市群為研究區,提出城市群水資源對城鎮化的脅迫力呈倒U形變化的假設;利用面板數據,分別估算2000—2004年、2005—2010年、2011—2016年研究區水資源對城鎮化的脅迫強度;分析脅迫強度的變化,對假設進行驗證。其理論意義在于,揭示研究區水資源對城鎮化的脅迫力變化規律,對我國其他城市群水資源對城鎮化脅迫力的研究具有一定的借鑒意義;其實踐意義在于,根據研究區水資源對城鎮化脅迫力變化,有針對性地提出應對措施,對于促進天山北坡城市群水資源可持續利用具有重要的實踐意義。

  水資源對城鎮化的脅迫指城鎮化所帶來的人口、經濟規模和結構的變化引起的供水和用水難度的增加,增大了水資源壓力,致使水資源約束城鎮化進程,水資源對城鎮化的這種約束作用被稱為水資源脅迫。關于水資源對城鎮化脅迫的研究大致分為兩類:一類為城鎮化引起的水文、水質、水情等變化,另一類為城鎮化進程中的水資源脆弱性、水資源約束、水環境安全壓力、水安全預警、水環境承載力等研究。

  宋曉猛等[2]分析了城市化進程對城市地表水文、水質和水量的影響,提出緩解水環境惡化的措施。王艷君等[3]采用分布式水文模型,揭示了土地利用對水文變化的影響。許有鵬等[4]分析了長三角地區水文變化規律,發現城市化對該地區水文的影響明顯。張學勤等[5]認為工農業的面狀污染和點源污染造成水質下降,提出了改善水環境的措施。方創琳等[6-8]計算了河西走廊水資源約束下城市化水平閾值,發現水資源總量對城市的經濟增長速度制約明顯,得出西北干旱區水資源約束下城市土地擴張以及城市人口變化的動態趨勢,分析了水資源約束下的河西走廊城市和武威市的擴張特征及變化趨勢。

  趙雪雁[9]發現河西走廊的用水結構不合理,農業用水比重應該進一步優化和調整。任永泰等[10]建立了三江平原地區的水安全預警系統,指出預警指數呈下降趨勢。李燦等[11]對長株潭城市群水資源承載能力進行評價分析,提出了提高長株潭城市群水資源承載能力的應對措施。吳澤寧等[12]計算了中原城市群水資源承載能力,提出了水資源調控方案。

  上述多數文獻基于城市或流域層面研究城鎮化引起的水資源及水環境變化,分析水資源對城鎮化的約束和影響,認為城鎮化引起水文變化、造成水質下降,水資源造成城鎮化的壓力增大;少數文獻構建預警指標體系,對城鎮化進程中的水安全進行預警,部分學者估算城市群水資源承載力。目前,還未見有城市群水資源對城鎮化脅迫作用變化規律的研究成果,而城市群是人口、經濟最為集中的區域,其城鎮化過程中面臨的水資源壓力更大,研究城市群水資源對城鎮化進程的脅迫作用變化規律顯得尤為迫切。

  1理論假設

  方創琳等學者認為區域水資源對城鎮化的脅迫力隨城鎮化水平的提高呈倒U形變化,城鎮化系統與水資源系統存在反復的適應與反饋的過程,即城鎮化快速發展—用水總需求增加—生態環境用水被擠占—水資源脅迫力增大—城鎮化進程減緩—用水總需求減小—生態用水逐漸增加—水資源脅迫力減小—城市快速發展……,如此循環。

  當城鎮化率小于10%時,水資源脅迫力屬弱脅迫類型;當城鎮化率為10%~30%時,水資源脅迫力屬較強脅迫類型;當城鎮化率為30%~40%時,水資源脅迫力屬強脅迫類型;當城鎮化率為40%~50%時,水資源脅迫力屬較強類型;當城鎮化率為50%~70%時,水資源脅迫力屬強脅迫類型;當城鎮化率為70%~80%時,水資源脅迫力屬較強類型;當城鎮化率大于80%時,水資源脅迫力由屬弱脅迫類型。

  以上是理想狀況下的區域水資源對城鎮化脅迫力變化規律,其前提條件是城鎮化過程中時刻都追求社會效益最大化。由于缺水地區總是想辦法提高水資源利用效率,降低水資源開發成本,有些水資源利用效率高的城市,城鎮化率即使大于50%,水資源脅迫力也不會處于極強脅迫類型,只要提高了水資源利用效率,就可以調控水資源對城鎮化的脅迫強度。城市群由人口和經濟高度集中的城鎮構成,也應當符合區域水資源對城鎮化脅迫作用規律。

  因此,可以假設水資源對城市群城鎮化進程的脅迫力隨城鎮化水平的提高呈倒U形變化,即城市群城鎮化與水資源的關系為城鎮化快速發展—用水總需求增加—水資源脅迫力增大—城鎮化進程減緩—用水總需求減小—水資源脅迫力減小—城市快速發展。城市群是城市集中區域,城鎮化水平較高,需要進一步研究城市群在不同城鎮化水平下水資源對城鎮化的脅迫力變化規律。

  2研究區域和計量模型的確定

  2.1研究區域、變量選取與數據說明

  天山北坡城市群規劃范圍包括烏魯木齊、克拉瑪依、昌吉、吐魯番、阜康、石河子、五家渠、奎屯、烏蘇9座城市。由于五家渠市水資源相關數據缺失,因此選取2000—2016年其他8座城市的城鎮化與水資源相關統計數據,分2000—2004年、2005—2010年、2011—2016年3個階段,對上述理論假說進行實證檢驗。

  2.2水資源對城鎮化脅迫力測度

  區域水資源是有限的,用水量的增加也是有限的,當用水量達到或超過水資源利用極限時,城鎮化進程將受到限制。在這種情況下,如果要推進城鎮化,就必須轉變水資源利用方式或城鎮化發展方式,使得用水量呈零增長或負增長,而一旦出現零增長或負增長,城鎮化率與用水量之間的對數關系就會逐漸削弱。

  3實證結果及分析

  3.1平穩性檢驗和協整關系檢驗

  首先,對2000—2004年、2005—2010年、2011—2016年天山北坡城市群8個城市的用水量取自然對數。其次,利用Eviews6.0軟件,采用ADF-Fisher檢驗方法,分別對城鎮化率、用水量自然對數面板數據進行單位根檢驗,可知城鎮化率與用水量的面板數據均通過了10%的概率度檢驗,說明面板數據是平穩的。

  然后,對城鎮化率與用水量之間的協整關系進行檢驗,可知:2000—2004年、2005—2010年,第三產業比重與用水總量、第一產業用水量之間存在協整關系;2011—2016年,第三產業比重與用水總量之間存在協整關系,第三產業比重與第一產業用水量之間不存在協整關系;2000—2004年,城鎮化率與第一產業用水量之間存在協整關系,城鎮化率與用水總量之間不存在協整關系。

  2005—2010年,城鎮化率與用水總量、第一產業用水量之間存在協整關系;2011—2016年,城鎮化率與用水總量、第一產業用水量之間存在協整關系。從用水量對第三產業比重的脅迫力看,2000—2016年,用水總量與第三產業比重存在正向對數關系,用水總量的增加有利于第三產業比重的提高。2000—2004年、2005—2010年、2011—2016年用水總量對第三產業比重的脅迫強度分別為0.42(較強脅迫)、0.65(強脅迫)、0.31(弱脅迫)。

  2000—2004年、2005—2010年第一產業用水量與第三產業比重存在負向對數關系,說明第一產業用水量的增加使得第三產業比重下降,這兩個階段第一產業用水量對第三產業比重的脅迫強度分別為0.41(較強脅迫)、0.54(較強脅迫);2011—2016年第一產業用水量與第三產業比重不存在對數關系,說明此階段第一產業用水量達到極限,第一產業用水量的增加對第三產業比重的脅迫力增強,第一產業用水量對第三產業比重的脅迫強度為0.58(較強脅迫),脅迫強度較前兩個階段有所增強。

  從用水量對城鎮化率的脅迫力看,2000—2004年用水總量與城鎮化率不存在對數關系,此階段用水效率低,用水總量達到極限,用水總量的增加對城鎮化率的脅迫力增強,用水總量對城鎮化率的脅迫強度為0.41(較強脅迫);2005—2010年、2011—2016年用水總量與城鎮化率之間存在正向對數關系,用水總量對城鎮化率的脅迫強度分別為0.61、0.53,隨著用水效率的提高,用水總量的增加使得城鎮化率提高。

  3個階段用水總量對城鎮化率的脅迫力均屬較強脅迫,經歷了由2000—2004年的0.41,上升到2005—2010年的高點0.61之后,2011—2016年下降至0.53。第一產業用水量與城鎮化率存在負向的對數關系,說明第一產業用水量的增加使得城鎮化率下降;第一產業用水量對城鎮化率的脅迫力分別為0.46(較強脅迫)、0.68(強脅迫)、0.55(較強脅迫),經歷了先增強后減弱的過程。

  4結語

  伴隨著城市群城鎮化進程的加快,當城鎮化率提高到一定程度時,水資源對城鎮化的脅迫力呈現倒V形變化。城市群是人口和經濟高度集中的區域,尤其是缺水城市群水資源對城鎮化產生一定的脅迫力,可以通過轉變水資源利用方式和城鎮化發展方式,提高水資源利用效率,促進城鎮化快速發展;當人口和經濟集聚到一定規模時,水資源對城鎮化進程產生更為強烈的脅迫力,迫使城市群轉變水資源利用方式,使用水量呈負增長或零增長,從而降低水資源對城鎮化的脅迫,因此在城鎮化進程中,水資源利用效率的提高和城鎮化發展方式的轉變可以明顯降低水資源對城鎮化的脅迫力。

  分析2000—2016年天山北坡城市群用水量與城鎮化之間的對數關系,估算用水量對城鎮化率的脅迫強度,結果表明:用水總量對經濟城鎮化、人口城鎮化的脅迫力呈現倒V形變化;第一產業用水量對經濟城鎮化率的脅迫力雖然未呈倒V形變化,但第一產業用水量對第三產業比重的脅迫力增強,第一產業用水量對人口城鎮化的脅迫力呈現倒V形變化。總體上,天山北坡城市群水資源對城鎮化的脅迫力呈倒V形變化,可以劃分為:當城鎮化率為60%~70%時,水資源脅迫力為較強脅迫;當城鎮化率為70%~80%時,水資源脅迫力為強脅迫;當城鎮化率大于80%時,水資源脅迫力下降為弱脅迫類型。

  2000—2016年,天山北坡城市群水資源對城鎮化的脅迫力經歷了較強脅迫—強脅迫—弱脅迫(或較強脅迫)的變化過程。目前,水資源對天山北坡城市群城鎮化的脅迫力有所下降,但第一產業用水量對第三產業比重(經濟城鎮化率)的脅迫力仍不斷增強。因此,如何持續推進天山北坡城市群農業退地減水,推廣節水灌溉技術,減少第一產業用水量,優化用水結構,提高水資源利用效率,是當前亟需解決的問題。

  參考文獻:

  [1]渠娟.先天匱乏后天超采烏魯木齊水資源利用趨于極值[EB/OL].(2013-08-02)[2019-06-05].

  [2]宋曉猛,朱奎.城市化對水文影響的研究[J].水電能源科學,2008,26(4):33-35.

  [3]王艷君,呂宏軍,施雅風,等.城市化流域的土地利用變化對水文過程的影響:以秦淮河流域為例[J].自然資源學報,2009,24(1):30-36.

  [4]許有鵬,丁瑾佳,陳螢.長江三角洲地區城市化的水文效應研究[J].水利水運工程學報,2009(4):67-72

  水電方向刊物推薦:《水電能源科學》由教育部主管,中國水力發電工程學會、華中科技大學主辦,國內刊號CN:42-1231/TK;國際刊號ISSN:1000-7709,郵發代號38-111。刊物主要面向從事水、電、能源開發與研究的科研、教學、管理人員及相關大專院校師生。刊登內容都是有關水、電、能源及其相關學科的新理論、新技術、新方法以及工程應用的新成果。

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