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文檔簡介

S市城市發(fā)展與水資源環(huán)境基于耦合模型的關(guān)系研究目錄1緒論 21.1研究背景與意義 21.1.1城市與“水”相關(guān)的開發(fā)和研究日漸激烈 21.1.2S貫徹綠色發(fā)展理念,建設(shè)“中國水城” 21.1.3研究意義 31.2相關(guān)概念界定 31.2.1城市發(fā)展 31.2.2水資源環(huán)境 31.2.3耦合 41.3國內(nèi)外研究進(jìn)展 41.3.1國外研究進(jìn)展 41.3.2國內(nèi)研究進(jìn)展 41.3.3研究綜述 51.4研究內(nèi)容與基本框架 62S市城市發(fā)展與水資源環(huán)境演變 62.1城市發(fā)展演變歷程 62.2水系演變歷程 72.3城市發(fā)展與城市水系關(guān)系小結(jié) 93耦合度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 93.1評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇與體系構(gòu)建 93.1.1評(píng)價(jià)指標(biāo)選取原則 93.1.2評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與數(shù)據(jù)來源 103.2確定指標(biāo)權(quán)重 113.3耦合協(xié)調(diào)度模型建立 133.3.1耦合協(xié)調(diào)度模型建立 133.3.2耦合協(xié)調(diào)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 144S市城市發(fā)展與水資源環(huán)境耦合協(xié)調(diào)態(tài)勢 144.1水資源環(huán)境系統(tǒng)結(jié)果分析 144.1.1水資源概況綜合指數(shù)變化趨勢 144.1.2水資源壓力耦合度分析 154.1.3水資源保護(hù)耦合度分析 164.2城市發(fā)展系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果分析 174.3城市發(fā)展與水資源環(huán)境耦合計(jì)算 195結(jié)論與展望 215.1主要結(jié)論 215.2研究的不足與展望 22[參考文獻(xiàn)] 22[摘要]水資源環(huán)境也會(huì)支持或限制城市的發(fā)展,兩者之間相互影響、相互作用。本文通過研究S市近15年的城市發(fā)展與水資源環(huán)境在時(shí)間序列上的演變過程、影響程度,以期為未來S市城市發(fā)展規(guī)劃和水資源利用保護(hù)提供建議。本文以2005-2019年的S市統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),通過構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、耦合度模型及協(xié)調(diào)度模型,計(jì)算其耦合協(xié)調(diào)關(guān)系。結(jié)果顯示:S市近15年內(nèi)城市發(fā)展與水資源環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系大體分為3個(gè)階段:2005年的瀕臨失調(diào);2005-2011年屬于磨合階段,協(xié)調(diào)程度為中度協(xié)調(diào),;2012-2019年為協(xié)調(diào)階段,協(xié)調(diào)程度為良好??傮w趨勢為在小幅波動(dòng)中總體呈逐年增大,向著更高水平、更有序的方向而逐步前進(jìn)。[關(guān)鍵詞]城市發(fā)展;水資源環(huán)境;耦合模型1緒論1.1研究背景與意義1.1.1城市與“水”相關(guān)的開發(fā)和研究日漸激烈水資源對(duì)于一個(gè)城市的建設(shè)與發(fā)展來說至關(guān)重要。由于城市規(guī)模不斷擴(kuò)大,生產(chǎn)布局不當(dāng),缺乏環(huán)境保護(hù)意識(shí)等原因,我國城市發(fā)展過程中面臨的水環(huán)境問題日顯突出,在一定程度上阻礙了城市的持續(xù)發(fā)展[1]。我國是水災(zāi)害頻發(fā),水資源不足的國家。我國的水污染情況嚴(yán)重,影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人類日常生活。隨著人們益發(fā)認(rèn)識(shí)到水污染的危害,近年來不斷健全相關(guān)法律法規(guī),但在污水治理上我們?nèi)匀蝗沃囟肋h(yuǎn),如何加強(qiáng)城市水資源的合理利用已成為亟待解決的一個(gè)重要問題。隨著全球城市化進(jìn)程的加快,探究城市發(fā)展與水資源環(huán)境之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系已成為了國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)[2]。1.1.2S貫徹綠色發(fā)展理念,建設(shè)“中國水城”S古稱“邕城”——即四面環(huán)水的城池,由此可見S水資源的豐富,與水資源聯(lián)系的緊密。但近年來,隨著城市建設(shè)、城市擴(kuò)張不斷推進(jìn),水資源環(huán)境逐漸惡化。由于部分制造業(yè)企業(yè)如制糖廠、紡織廠等隨意排放未經(jīng)處理的工業(yè)廢水,導(dǎo)致局部水域污染嚴(yán)重。逐漸惡劣的水資源環(huán)境,影響S社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境、居民生活品質(zhì)。隨著S市綠色發(fā)展理念的深入貫徹,治水工作的重要性不斷提升,治水專項(xiàng)行動(dòng)及規(guī)劃不斷展開。其中2009年開展“中國水城”規(guī)劃,旨在通過規(guī)劃解決現(xiàn)狀水系水資源已經(jīng)存在的問題并對(duì)未來一段時(shí)期的S城市發(fā)展動(dòng)向作出指引。1.1.3研究意義理論意義國內(nèi)關(guān)于城市發(fā)展與水資源環(huán)境的的研究廣泛、成果豐碩,研究方法以定性研究為主,部分研究采用的定量分析。其中通過構(gòu)建城市發(fā)展與水資源環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)度模型定量分析研究城水關(guān)系的研究較少,因此本文研究能為其他城市與水資源環(huán)境的關(guān)系研究提供參考依據(jù)。

(2)現(xiàn)實(shí)意義隨著全球城市化進(jìn)程的加快,城市發(fā)展如城市發(fā)展、城市熱島效應(yīng)等現(xiàn)象將不可避免的影響與作用于城市水資源環(huán)境,二者之間存在著密切聯(lián)系,因此該研究方向?qū)⑹菍<覍W(xué)者們的研究熱點(diǎn)。S市自古與水結(jié)緣,四面環(huán)水,水資源豐富,然而隨著城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,水資源環(huán)境逐漸惡化。本文借鑒物理學(xué)中的耦合概念,通過探討S城市化進(jìn)程中城市發(fā)展與水資源環(huán)境之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系,以期為S城市發(fā)展和水資源的保護(hù)與規(guī)劃提供科學(xué)合理的建議。1.2相關(guān)概念界定1.2.1城市發(fā)展城市發(fā)展是指城市通過改變其在所在地區(qū)的作用以及輻射力、聚集度的的過程,其發(fā)展方向主要體現(xiàn)在城市的城市化水平及現(xiàn)代化水平上。城市發(fā)展所需要的任何生產(chǎn)活動(dòng)都離不開水,城市的發(fā)展需要滿足居民最基本保障的配套設(shè)施發(fā)展,如城市供水,因此在城市化進(jìn)程中所遇到的城市水資源環(huán)境惡化問題,將會(huì)對(duì)城市發(fā)展的質(zhì)量產(chǎn)生影響。1.2.2水資源環(huán)境水資源環(huán)境是生態(tài)環(huán)境的重要組成部分,在保持生態(tài)系統(tǒng)平衡中有著至關(guān)重要的功能,而不合理的水資源開發(fā)極易導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)失衡:人類的一切生產(chǎn)活動(dòng)離不開水,水資源是人類社會(huì)的生產(chǎn)生活要素,水資源數(shù)量、質(zhì)量及時(shí)空分布的差異也會(huì)對(duì)人類社會(huì)直接或間接地產(chǎn)生不同等級(jí)的限制。1.2.3耦合耦合一詞來源于物理學(xué),是物理學(xué)的一個(gè)概念,耦合表示兩個(gè)子系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)程度、影響程度。本文借鑒耦合概念,構(gòu)建S城市發(fā)展與水資源環(huán)境之間的耦合模型,通過計(jì)算并分析S市城市發(fā)展與水資源環(huán)境的相關(guān)內(nèi)在聯(lián)系。若城市發(fā)展系統(tǒng)對(duì)水資源環(huán)境系統(tǒng)的影響很小,則稱它們是松散耦合的;反之,則稱它們是緊密耦合的。1.3國內(nèi)外研究進(jìn)展1.3.1國外研究進(jìn)展國外研究城市發(fā)展與水資源環(huán)境之間的關(guān)系的內(nèi)容較早,研究方法及成果廣泛。其研究重點(diǎn)大體可分為2個(gè)方向:構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)模型,探索城市與水資源的作用機(jī)制及影響程度;城市化進(jìn)程下水資源環(huán)境的承載力研究。如Mackenzie等人描述了鹿特丹城市發(fā)展與水環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系[3];Meinzen-Dick等人討論了水資源環(huán)境對(duì)城市發(fā)展的遏制與約束效應(yīng)[4]。1.3.2國內(nèi)研究進(jìn)展關(guān)于城市發(fā)展與水資源環(huán)境的關(guān)系探究,近年來不斷受到國內(nèi)學(xué)者的重視。目前國內(nèi)該方向的研究主要集中于探究二者的關(guān)聯(lián)性、城市水資源承載力及城市化過程中水資源利用強(qiáng)度分析等方面。從時(shí)空來看,由于干旱半干旱地區(qū)水資源短缺情況嚴(yán)重,因此國內(nèi)學(xué)者普遍認(rèn)為該區(qū)域的水資源環(huán)境是制約城市發(fā)展的主要因素,并由此進(jìn)行了大量研究,主要研究探討水資源約束下城市化發(fā)展模式、速度及發(fā)展速度預(yù)測。干旱半干旱地區(qū)的定量分析以高翔的水資源對(duì)城市發(fā)展的約束作用程度研究為的代表,研究采用的綜合測度模型能為研究結(jié)果提高科學(xué)保障。研究結(jié)果表明水資源對(duì)該研究區(qū)域城市化的發(fā)展具有明顯的約束作用,且約束作用在時(shí)間上有減弱的趨勢,空間上各城市之間也有較大差異[5]。干旱半干旱地區(qū)的定性分析以張勝武的西北干旱內(nèi)陸河流域城市化與水資源環(huán)境的耦合機(jī)理研究為代表,研究主要通過對(duì)城市與水資源的不同階段的耦合作用強(qiáng)度做出了具體闡述[6]。干旱半干旱地區(qū)之外的其他區(qū)域的研究成果也頗為豐富,如鄒卓君、楊建軍等人研究杭州市,通過定性分析總結(jié)杭州城市形態(tài)的時(shí)空演變歷程,即由點(diǎn)狀生成至線型擴(kuò)張?jiān)俚骄W(wǎng)絡(luò)狀發(fā)展。然后研究二者的相互關(guān)系,并由此得出了城市水系對(duì)城市的形成及其形態(tài)演變具有很強(qiáng)的導(dǎo)向力的結(jié)論[7]。從研究對(duì)象來看,當(dāng)前國內(nèi)關(guān)于城市與水資源的研究對(duì)象呈現(xiàn)多樣化的趨勢,研究將水資源與城市的各組成部分如社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況、生態(tài)環(huán)境條件等,對(duì)其進(jìn)行兩兩組合或多重組合,并進(jìn)行實(shí)證探究。不僅如此,研究方法由單一定性評(píng)價(jià)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合的定性分析與定量分析相結(jié)合。1.3.3研究綜述社會(huì)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng),隨著科學(xué)發(fā)展研究的深入,對(duì)一個(gè)地區(qū)或城市的社會(huì)發(fā)展程度的評(píng)判已經(jīng)從單純的發(fā)展水平轉(zhuǎn)向基于協(xié)調(diào)水平與發(fā)展水平的整體均衡發(fā)展評(píng)價(jià)。因此,耦合效應(yīng)與耦合協(xié)調(diào)發(fā)展度已經(jīng)成為有效的評(píng)價(jià)研究工具。1.4研究內(nèi)容與基本框架第一部分:對(duì)論文選題、研究意義、研究內(nèi)容和研究現(xiàn)狀的綜合闡述。第二部分:整理S城市發(fā)展及其周邊水系的發(fā)展演變歷程。對(duì)S的城市空間格局變化、城市形態(tài)改變等方面進(jìn)行認(rèn)識(shí),為后續(xù)定量分析奠定基礎(chǔ)。第三部分:根據(jù)搜集整理的S市城市發(fā)展相關(guān)數(shù)據(jù),構(gòu)建耦合度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,確定各指標(biāo)權(quán)重。第四部分:在上文已構(gòu)建好的評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)度模型并進(jìn)行計(jì)算。通過計(jì)算結(jié)果合理劃分S城市發(fā)展與水資源環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)度階段,并對(duì)各個(gè)階段的耦合結(jié)果及影響因素進(jìn)行合理分析。2S市城市發(fā)展與水資源環(huán)境演變2.1城市發(fā)展演變歷程S城址始建于東晉,距今已有1700多年歷史。表SEQ表格\*ARABIC1S城市發(fā)展演變歷程階段S城市發(fā)展演變歷程?hào)|晉318年至清代S建城始于東晉,方圓不足半里,依臨邕江北岸,此后邕城便開始在此基礎(chǔ)上發(fā)展而來;唐時(shí)期于舊城西北方新建“宋城”,北依望仙坡,西南靠邕江,城區(qū)輪廓呈菱形,路網(wǎng)相對(duì)密集,通往江邊的道路較通達(dá);元時(shí)期將邕州路改名為S路,S之名始于此;明時(shí)期開始S的城建突破城墻,沿江向西、向南發(fā)展,以龍溪為城市的西部邊界,沿江碼頭逐次增加。清時(shí)期舊城分別向西面、南面擴(kuò)建,西面越過了龍溪,南門外沿江向南拓展。民國民國時(shí)期城市建設(shè)中最大的變化是拆除城墻,修建公路,城墻兩側(cè)的壕塘被填埋。為滿足城區(qū)向西擴(kuò)張的需求,拆除了古城墻的西南側(cè),并城內(nèi)鐘鼓樓一帶的商貿(mào)區(qū)已經(jīng)轉(zhuǎn)移到倉西門大街、興寧路一帶,和倉西門外的商貿(mào)區(qū)連成了一片。近代1949年新中國成立后,城市空間以當(dāng)時(shí)的舊城區(qū)為中心擴(kuò)張,形成了以民國時(shí)期的建成區(qū)為單一中心的空間格局[8]-[12],城市商埠區(qū)格局沒有大的變化。圖圖1清代邕城示意圖圖2唐、宋、明清邕城城址示意圖圖2唐、宋、明清邕城城址示意圖2.2水系演變歷程S市主要河流屬珠江流域西江水系,其中邕江及上游左江、右江河段是S市內(nèi)的最大河流,此外,S境內(nèi)有主要水庫四座與地下水兩處,分別為天雹、峙山河、老虎嶺、龍?zhí)都扒逅?、靈水。表格SEQ表格\*ARABIC2S水系發(fā)展演變歷程階段S市水系形態(tài)演變歷程清代明清的府城——邕城,為寶瓶狀平面,四周筑有城墻,城北倚望仙坡,西臨邕江,城墻外的南、東、西均開挖濠塘環(huán)繞。這些濠塘與其外圍的眾多水塘以及朝陽溪、邕江共同構(gòu)成了邕城的水系。民國濠塘水系:城區(qū)向外西擴(kuò)張,開始部分填埋東、南濠塘;護(hù)城濠塘基本保留,城郊水塘起灌溉、蓄水作用。邕江起運(yùn)輸作用,有多個(gè)水運(yùn)碼頭。1950-1970年濠塘水系:1945年起濠塘水系填埋面積超過大半。1950年始,出于城市快速擴(kuò)張需求,城區(qū)東側(cè)、西側(cè)及西南方向水系不斷填埋作為建設(shè)用地,至1970年已全部消失,僅僅保留白龍湖為周圍居民提供必要水資源保證。1990年至今濠塘水系:濠塘被全部填埋,后作為教育、居住等用地。城區(qū)東北方向白龍湖及周邊水系區(qū)、東南方向的大片水系:70年始白龍湖及周邊用地一直作為S市人民公園;現(xiàn)今水系全部被填埋。城區(qū)西側(cè)及西南方向的水系、朝陽溪南段的周邊水系:1970年已全部消失,今主要作為居住、商業(yè)等用地;1950年以來一直作為教育建設(shè)用地至今[13]-[14]。2.3城市發(fā)展與城市水系關(guān)系小結(jié)首先在選址建城上,晉古城兩面緊靠邕江,依水而建,邕江作為防御天然屏障,其次是臨近水源,方便城市生產(chǎn)生活取水;二是城市水系承擔(dān)著航運(yùn)商貿(mào)往來功能,在城市形態(tài)上呈現(xiàn)出沿江而興的態(tài)勢。但隨著城市不斷發(fā)展,緊鄰城市界限外圍的水系面臨著擴(kuò)張?zhí)盥裉幚?,自民國開始已經(jīng)逐漸填埋城市周邊水塘水系。在1950-1970年,城市建設(shè)速度加快,填埋整理出的土地作為了城市建設(shè)用地,城市內(nèi)部水塘水系消失速度明顯。到1990年,部分濠塘水系與全部消失;三是新時(shí)期城市建設(shè)發(fā)展,城市水系面積較少,城市蓄水能力低,每逢暴雨,城市內(nèi)澇嚴(yán)重,城市水系規(guī)劃對(duì)城市建設(shè)來說至關(guān)重要。3耦合度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系3.1評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇與體系構(gòu)建3.1.1評(píng)價(jià)指標(biāo)選取原則(1)科學(xué)性原則:由于評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)架結(jié)果會(huì)影響耦合結(jié)果,因此在選取評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)要充分考慮指標(biāo)的科學(xué)性,即保證指標(biāo)的邏輯性、完整性、可量化性及獲取的可能性,總之,要保證結(jié)果的科學(xué)性,則要盡量選取最適宜的指標(biāo)。(2)整體性原則:城市發(fā)展與水資源環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是一個(gè)整體,即由各相互關(guān)聯(lián)、相互影響的指標(biāo)組成,因此選取指標(biāo)時(shí)不僅需要考慮系統(tǒng)與外部環(huán)境的關(guān)系,還要考慮系統(tǒng)內(nèi)部各部分之間的聯(lián)系。(3)層次性原則:評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的整體性表明,其內(nèi)部各評(píng)價(jià)指標(biāo)互相關(guān)聯(lián)、相互作用構(gòu)成一個(gè)整體,但并非各個(gè)指標(biāo)等級(jí)一樣,類型一樣,而是存在一定的層級(jí)關(guān)系,因此需要合理地將各評(píng)價(jià)因子分層研究、計(jì)算。(4)可操作性原則:在構(gòu)建耦合度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中體系時(shí),不僅只考慮各指標(biāo)的準(zhǔn)確性、典型性和適用性,還有考慮指標(biāo)數(shù)據(jù)獲取的便捷性、簡化性、可對(duì)比性和計(jì)算難度等。3.1.2評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與數(shù)據(jù)來源城市發(fā)展與水資源環(huán)境是兩個(gè)相互耦合的復(fù)雜系統(tǒng)。應(yīng)遵循評(píng)價(jià)指標(biāo)選取原則來確定??紤]指標(biāo)體系結(jié)果的科學(xué)性、整體性及層次性原則,將指標(biāo)劃分為4個(gè)層級(jí),分別為目標(biāo)層、系統(tǒng)層、評(píng)價(jià)層、指標(biāo)層:其他系統(tǒng)層分為水資源環(huán)境系統(tǒng)及城市發(fā)展系統(tǒng),其對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)層與指標(biāo)層分別為水資源概況、水資源壓力和水資源保護(hù),以及6個(gè)指標(biāo);經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長、城市空間及社會(huì)公共事業(yè),以及15個(gè)指標(biāo),所構(gòu)建的S市城市發(fā)展與水資源環(huán)境綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(見表3)。(2)數(shù)據(jù)來源:《S市統(tǒng)計(jì)年鑒》(2005—2019年)、S市國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)(2005—2019年)、《S市水資源公報(bào)》(2005—2019年)、《S市環(huán)境公報(bào)》(2005—2019年)。表SEQ表格\*ARABIC3S市城市發(fā)展與水資源環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系目標(biāo)層系統(tǒng)層評(píng)價(jià)層指標(biāo)層指標(biāo)屬性S市城市發(fā)展與水資源環(huán)境協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系水資源環(huán)境系統(tǒng)R水資源R1人均水資源量R11正向指標(biāo)人均年降水量R12正向指標(biāo)水環(huán)境壓力R2城市年人均生活用水量R21負(fù)向指標(biāo)城市年人均生活污水排放量R22負(fù)向指標(biāo)水資源保護(hù)R3城市污水處理率R31正向指標(biāo)工業(yè)污水排放達(dá)標(biāo)率R32正向指標(biāo)城市發(fā)展E經(jīng)濟(jì)發(fā)展E1人均GDPE11正向指標(biāo)第三產(chǎn)業(yè)占GDP比重E12正向指標(biāo)城鎮(zhèn)居民人均可支配收入E13正向指標(biāo)人均社會(huì)消費(fèi)品零售總額E14正向指標(biāo)人口增長E2年末常住人口E21正向指標(biāo)城鎮(zhèn)人口占比E22正向指標(biāo)第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人數(shù)占總?cè)藬?shù)比重E23正向指標(biāo)城市空間E3人均建成區(qū)面積E31正向指標(biāo)人均城市道路面積E32正向指標(biāo)人均城市公園綠地面積E33正向指標(biāo)建成區(qū)綠化覆蓋率E34正向指標(biāo)社會(huì)公共事業(yè)E4萬人擁有衛(wèi)生技術(shù)人員E41正向指標(biāo)萬人擁有高等教育教師人數(shù)E42正向指標(biāo)萬人擁有公共運(yùn)營車輛E43正向指標(biāo)環(huán)衛(wèi)清掃面積E44正向指標(biāo)3.2確定指標(biāo)權(quán)重(1)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理通過對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理,采用極差標(biāo)準(zhǔn)化法消除量綱,從而使單位不一致的數(shù)據(jù)能進(jìn)行對(duì)比分析。鑒于指標(biāo)存在正負(fù)屬性,采取如下計(jì)算公式:Xij=SXij=Max(2)主觀賦值法與客觀賦值法結(jié)合確定指標(biāo)權(quán)重首先對(duì)S城市發(fā)展與水資源環(huán)境的協(xié)調(diào)性指標(biāo)評(píng)價(jià)體系中的評(píng)價(jià)層采取主觀賦值法進(jìn)行賦值,通過整理文獻(xiàn)及參考相關(guān)學(xué)者研究,判斷評(píng)價(jià)層內(nèi)共7項(xiàng)指標(biāo)的相互重要程度。結(jié)果顯示水資源環(huán)境系統(tǒng)中均取權(quán)重值1/3;城市發(fā)展系統(tǒng)中均取權(quán)重值1/4。然后保證權(quán)重結(jié)果的客觀性,采用客觀賦值法中的變異系數(shù)法計(jì)算各指標(biāo)層內(nèi)共15項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重。計(jì)算公式如下:Vi=DiSiWi=Vii=1n其中Vi是第i項(xiàng)指標(biāo)的變異系數(shù),Di為標(biāo)準(zhǔn)化后第i項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差,Si為標(biāo)準(zhǔn)化后第i項(xiàng)指標(biāo)的平均值。最后,通過上文計(jì)算得出的各指標(biāo)權(quán)重所構(gòu)成的S市城市發(fā)展與水資源環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系權(quán)重確定表(見表4)。表SEQ表格\*ARABIC4S市城市發(fā)展與水資源環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系權(quán)重確定目標(biāo)層系統(tǒng)層評(píng)價(jià)層權(quán)重指標(biāo)層權(quán)重S市城市發(fā)展與水資源環(huán)境協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系水資源環(huán)境系統(tǒng)R水資源R10.3333人均水資源量R110.4210人均年降水量R120.5790水環(huán)境壓力R20.3333城市年人均生活用水量R210.3587城市年人均生活污水排放量R220.6413水資源保護(hù)R30.3333城市污水處理率R310.5185工業(yè)污水排放達(dá)標(biāo)率R320.4815城市發(fā)展E經(jīng)濟(jì)發(fā)展E10.3333人均GDPE110.1995第三產(chǎn)業(yè)占GDP比重E120.3799城鎮(zhèn)居民人均可支配收入E130.2041人均社會(huì)消費(fèi)品零售總額E140.2164人口增長E20.25年末常住人口E210.3367城鎮(zhèn)人口占比E220.2711第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人數(shù)占總?cè)藬?shù)比重E230.3922城市空間E30.25人均建成區(qū)面積E310.2764人均城市道路面積E320.1349人均城市公園綠地面積E330.1196建成區(qū)綠化覆蓋率E340.1382社會(huì)公共事業(yè)E40.25萬人擁有衛(wèi)生技術(shù)人員E410.3573萬人擁有高等教育教師人數(shù)E420.1897萬人擁有公共運(yùn)營車輛E430.1276環(huán)衛(wèi)清掃面積E440.32543.3耦合協(xié)調(diào)度模型建立3.3.1耦合協(xié)調(diào)度模型建立本文采用廖重斌在研究城市環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r時(shí)所建立的模型[15],該模型有較好的可靠性。首先構(gòu)建耦合模型,然后進(jìn)一步構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)度模型,最后結(jié)合耦合協(xié)調(diào)度D值和協(xié)調(diào)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn),得出各項(xiàng)的耦合協(xié)調(diào)程度。其表達(dá)式如下:C=E×R/E+R22KT=a×E+b×R(6)D=C×T(7)式中,C為系統(tǒng)耦合度,E為城市發(fā)展系統(tǒng)綜合指數(shù),R為水資源環(huán)境環(huán)境系統(tǒng)綜合指數(shù),k是調(diào)節(jié)系數(shù),參考相關(guān)研究成果,本文取值k=2;T為兩系統(tǒng)綜合協(xié)調(diào)指數(shù),指數(shù)越大說明S市城市發(fā)展與水資源環(huán)境的整體發(fā)展水平越高,對(duì)耦合協(xié)調(diào)度的貢獻(xiàn)程度越大;D為耦合協(xié)調(diào)度,根據(jù)專家學(xué)者研究,耦合協(xié)調(diào)度可劃分為(0<D≤0.3)的耦合失調(diào)、(0.3<D≤1)的耦協(xié)調(diào),如表5。表SEQ表格\*ARABIC5耦合協(xié)調(diào)度度D階段劃分耦合協(xié)調(diào)度D細(xì)分耦合協(xié)調(diào)階段耦合協(xié)調(diào)程度0-0.30-0.1低水平耦合階段極度失調(diào)0.1-0.2嚴(yán)重失調(diào)0.2-0.3輕度失調(diào)0.3-0.50.3-0.4拮抗階段瀕臨失調(diào)0.4-0.5勉強(qiáng)協(xié)調(diào)0.5-0.80.5-0.6磨合適應(yīng)階段初級(jí)協(xié)調(diào)0.6-0.7中級(jí)協(xié)調(diào)0.7-0.8良好協(xié)調(diào)0.8-10.8-0.9高水平耦合階段高度協(xié)調(diào)0.9-1優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)資料來源[16]:劉超、陳祺弘:《基于協(xié)同理論的港口群交互耦合協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)研究》3.3.2耦合協(xié)調(diào)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)在耦合度C取值范圍0≤C≤1內(nèi),數(shù)值越大表示兩系統(tǒng)的耦合度越高,整體發(fā)展更有序;反之則耦合度越低,整體發(fā)展更無序、失調(diào)。4S市城市發(fā)展與水資源環(huán)境耦合協(xié)調(diào)態(tài)勢4.1水資源環(huán)境系統(tǒng)結(jié)果分析4.1.1水資源概況綜合指數(shù)變化趨勢在對(duì)評(píng)價(jià)層水資源的綜合指數(shù)計(jì)算結(jié)果中可以看出:水資源的綜合指數(shù)計(jì)算結(jié)果波動(dòng)情況比較劇烈,總體的變化趨勢呈現(xiàn)出略微下降的狀態(tài)。由于水資源總量包含地表水資源量以及地下水資源量,而這兩個(gè)因素受到數(shù)據(jù)年的氣候與年降水量的影響比較嚴(yán)重,在2005年到2019年這15年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中,人均年降水量的極差計(jì)算結(jié)果數(shù)值表SEQ表格\*ARABIC6水資源概況R1耦合度計(jì)算結(jié)果年份200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019水資源概況R10.29120.35400.59680.72350.13270.36510.80470.69530.61250.44460.54150.36480.51140.42430.2813圖3水資源概況綜合指數(shù)變化趨勢比較大,對(duì)后面的綜合指數(shù)計(jì)算結(jié)果影響較大,故而波動(dòng)比較強(qiáng)烈。具體表現(xiàn)在2005年(3946m3)和2007年(5347m圖3水資源概況綜合指數(shù)變化趨勢4.1.2水資源壓力耦合度分析圖4水資源壓力綜合指數(shù)變化趨勢表SEQ表格\*ARABIC7水資源壓力R2耦合度計(jì)算結(jié)果圖4水資源壓力綜合指數(shù)變化趨勢年份200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019水資源壓力R20.68970.64920.90970.84980.82830.77300.72830.55020.48190.49030.00000.11610.21630.23730.2935由于指標(biāo)水環(huán)境壓力屬于負(fù)向指標(biāo),因此計(jì)算結(jié)果越小則證明該層指標(biāo)壓力越大。由圖4可知,S市水環(huán)境壓力總體趨勢呈現(xiàn)下降趨勢。具體表現(xiàn)在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中城市年人均生活污水排放量從2005年至2019年總體逐步增長。表明了城市發(fā)展必然會(huì)對(duì)城市生活用水、生活污水處理系統(tǒng)造成一定壓力。4.1.3水資源保護(hù)耦合度分析表SEQ表格\*ARABIC8水資源保護(hù)R3耦合度計(jì)算結(jié)果年份200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019R30.33730.59620.33710.48970.70780.84730.49800.86590.70020.84970.85850.87910.96930.93020.9876圖5水資源保護(hù)綜合指數(shù)變化趨勢根據(jù)綜合指數(shù)計(jì)算顯示,S市水資源保護(hù)綜合指數(shù)呈現(xiàn)處總體上升增長的態(tài)勢。城市污水處理率從數(shù)據(jù)年2005年的56.92%提高至2019年的98.40%,工業(yè)污水達(dá)標(biāo)排放率由開始數(shù)據(jù)采集年的93.9%提升至2019年的97.8%。結(jié)合S生態(tài)建設(shè)、“中國水城”建設(shè)等項(xiàng)目,表明S圖5水資源保護(hù)綜合指數(shù)變化趨勢4.2城市發(fā)展系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果分析表SEQ表格\*ARABIC9城市發(fā)展與水資源環(huán)境綜合指數(shù)計(jì)算結(jié)果年份200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019R0.43940.53310.61460.68770.55630.66180.67700.70380.59820.59490.46670.45340.56560.53060.5208E0.11740.22290.25280.35160.38600.37880.39740.44080.50690.54820.59510.71060.75580.84700.9330圖6城市發(fā)展綜合指數(shù)變化趨勢根據(jù)綜合指數(shù)計(jì)算結(jié)果可以看出,S城市人均GDP整體翻了6倍、城鎮(zhèn)化水平增長了一倍,城市空間、社會(huì)公共事業(yè)這兩項(xiàng)因素的綜合指數(shù)圖6城市發(fā)展綜合指數(shù)變化趨勢4.3城市發(fā)展與水資源環(huán)境耦合計(jì)算表SEQ表格\*ARABIC10S市城市發(fā)展與水資源環(huán)境系統(tǒng)耦合度與耦合協(xié)調(diào)度計(jì)算結(jié)果年份耦合度C耦合協(xié)調(diào)度D協(xié)調(diào)類型協(xié)調(diào)階段20050.44310.3512瀕臨失調(diào)拮抗階段20060.69170.5114初級(jí)協(xié)調(diào)磨合階段20070.68240.5440初級(jí)協(xié)調(diào)20080.80180.6455中級(jí)協(xié)調(diào)20090.93570.6640中級(jí)協(xié)調(diào)20100.85760.6680中級(jí)協(xié)調(diào)20110.86920.6833中級(jí)協(xié)調(diào)20120.89720.7165良好協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)階段20130.98640.7383良好協(xié)調(diào)20140.99670.7547良好協(xié)調(diào)20150.97090.7180良好協(xié)調(diào)20160.90470.7256良好協(xié)調(diào)20170.95900.7960良好協(xié)調(diào)20180.89730.7862良好協(xié)調(diào)20190.84570.7841良好協(xié)調(diào)圖7耦合度與耦合協(xié)調(diào)度變化趨勢線根據(jù)圖表計(jì)算結(jié)果顯示,系統(tǒng)的耦合度與耦合協(xié)調(diào)度在總體表現(xiàn)為緩慢上升態(tài)勢,將S市城水二者之間的耦合關(guān)系可以總結(jié)成三個(gè)階段:圖7耦合度與耦合協(xié)調(diào)度變化趨勢線(1)2005年的瀕臨失調(diào)、拮抗階段該時(shí)期內(nèi),城市水資源保護(hù)壓力大,城市的污水處理能力相對(duì)較低,城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展人均社會(huì)消費(fèi)品零售總額低,城鎮(zhèn)化水平進(jìn)展緩慢。(2)2005-2011年的中級(jí)協(xié)調(diào)、磨合階段該時(shí)期內(nèi),城市發(fā)展與水資源環(huán)境緩慢呈現(xiàn)出相互脅迫、相互促進(jìn)的狀態(tài)。城市經(jīng)濟(jì)、空間發(fā)展逐年上升,但在2011年,城市污水處理率降至64.6%,水資源保護(hù)壓力上升明顯,城水之間耦合協(xié)調(diào)度還處在低等級(jí)發(fā)展。(3)2012-2019年的良好協(xié)調(diào)階段該時(shí)期內(nèi),城水之間耦合協(xié)調(diào)度處在良好協(xié)調(diào)水平,并呈現(xiàn)出一個(gè)緩慢平穩(wěn)增長的趨勢。城市發(fā)展的速度平穩(wěn)上升,城市空間不斷拓展、城市人口增加、城鎮(zhèn)化水平也達(dá)到63.7%。城市的穩(wěn)步快速發(fā)展使得水環(huán)境壓力與水資源保護(hù)壓力增加,一方面城市發(fā)展、人口增長必然會(huì)導(dǎo)致城市用水壓力,生活用水增長;另一方面是對(duì)城市污水處理系統(tǒng)造成壓力,即城市污水處理系統(tǒng)在保證污水處理率(2005年污水處理率56.9%,2019年污水處理率98.4%)處于較高水平下每日需要處理更多的污水量。二者處在一個(gè)相對(duì)促進(jìn)的狀態(tài),城市發(fā)展帶來水資源保護(hù)的壓力,城市發(fā)展效益有反饋水資源保護(hù),兩者耦合協(xié)調(diào)度逐漸上升。5結(jié)論與展望5.1主要結(jié)論本文首先從定性的角度整理概括S自晉代以來各時(shí)期城市演變與城市周圍水系內(nèi)在關(guān)系;其次結(jié)合耦合模型進(jìn)行定量分析當(dāng)代S市城市發(fā)展與城市水資源二者間歐和協(xié)調(diào)度。主要結(jié)論如下:(1)晉代以來S市的城水關(guān)系晉代S古城坐落邕江江畔,水量充足,滿足人類生存的基本需求,在這一時(shí)期水系水量、位置等因素成為影響城市選址的重要因素。從唐宋開始,S集市貿(mào)易就已形成,水運(yùn)貿(mào)易的生產(chǎn)活動(dòng)使得城市形態(tài)呈現(xiàn)出沿江而走。城市受到周邊豐厚的水資源環(huán)境支持而得以發(fā)展,同時(shí)也在影響著城市形態(tài)布局。清時(shí)期,S開通商埠,商貿(mào)來往日漸繁榮。城市的擴(kuò)張也導(dǎo)致城市內(nèi)部及周圍的水系面臨著填埋消失,雖然增加了城市發(fā)展建設(shè)必需的土地,也使得城市一遇到暴雨季節(jié)內(nèi)澇的風(fēng)險(xiǎn)就上升。當(dāng)代S的城水關(guān)系通過對(duì)S市15年的城市發(fā)展與水資源保護(hù)耦合模型結(jié)果整理分析,城市發(fā)展與水資源環(huán)境關(guān)系經(jīng)歷了較大的轉(zhuǎn)變。在搜集整理的數(shù)據(jù)年中,根據(jù)計(jì)算結(jié)果顯示,二者初始的耦合關(guān)系已經(jīng)處在瀕臨失調(diào),城市發(fā)展與城市水資源之間相互影響甚微。直至城市經(jīng)過了15年的持續(xù)發(fā)展,二者耦合關(guān)系才達(dá)到良好協(xié)調(diào)的階段,進(jìn)一步表明在城市發(fā)展中城市水環(huán)境在現(xiàn)代城市發(fā)展中越來越重要。二者關(guān)系也從互相遏制逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗷ゴ龠M(jìn)。S市城市發(fā)展速度還在持續(xù)加速,與此同時(shí)城市水環(huán)境也將面臨不小的壓力,如城市用水需求、污水排放等。因此必須保證城市發(fā)展與城市水資源開發(fā)保護(hù)利用同步協(xié)調(diào)進(jìn)行,城市發(fā)展中水資源環(huán)境已經(jīng)造成損害的即刻采取措施,未來城市發(fā)展過程中嚴(yán)格落實(shí)保護(hù)城市水資源環(huán)境,使兩者之間的關(guān)系向著協(xié)調(diào)共生的高級(jí)的階段演進(jìn)。5.2研究的不足與展望由于個(gè)人能力時(shí)間所限,在研究城市發(fā)展與水資源環(huán)境時(shí),選取建立的指標(biāo)層范圍包含可能不夠全面,選取數(shù)據(jù)年的范圍略小,運(yùn)用的參考模型也無法保證為最優(yōu)模型,研究成果展現(xiàn)上可能會(huì)略有不足。期待以后的研究中可以在這些方面更深一步。[參

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