长江中下游城市群“三大安全”水平分析

张嘉琪，王春艳，宁雄，刘毅

(清华大学环境学院，北京 100084)



长江中下游城市群“三大安全”水平分析

张嘉琪，王春艳，宁雄，刘毅

(清华大学环境学院，北京 100084)

粮食生产安全、流域生态安全和人居环境安全合称“三大安全”，体现了区域生态、生产、生活环境的质量水平。通过设置指标体系，综合分析长江中下游城市群28个地市“三大安全”的水平，得到各地市影响综合安全水平提高的主要指标，从而提出改善区域“三大安全”的对策建议。研究结果表明，对比2012年，长江中下游城市群2030年流域生态安全和人居环境安全水平均有所上升，粮食生产安全水平呈现先下降后上升趋势，2020年下降5.7%，2030年在2020年基础上提高7.6%，未来“三大安全”整体水平有所上升。水资源潜力、单位面积农业机械动力、湿地生态系统和森林生态系统面积占比、城镇化率、人口密度、建成区绿化覆盖率等是制约安全水平提升的主要影响因子。

长江中下游城市群；粮食生产安全；流域生态安全；人居环境安全

近年来，长江中下游城市群人地关系、人水关系紧张，流域性水环境污染、城市群复合大气环境污染形势严峻，累积性污染风险不断加大，自然生态特别是水生态恶化趋势尚未根本扭转，持续改善环境质量的任务十分艰巨。保障区域生态环境可以具体归结到粮食生产安全、流域生态安全和人居环境安全(以下简称“三大安全”)[1]。

随着国家促进中部地区崛起、“两横三纵”城镇化战略格局、依托黄金水道建设长江经济带等一系列开发战略的实施，长江中下游城市群作为“中部崛起”和“长江经济带”的重要组成部分，其社会经济可持续发展面临的资源环境约束更加突出。探索确保流域生态安全、粮食生产安全和人居环境安全，统筹城乡建设、产业发展与环境保护的模式与对策，对于促进工业化、新型城镇化和农业现代化发展，优化国土空间开发格局，转变发展方式、实现可持续发展具有重大的现实意义和深远影响。

1 研究区域

长江中下游城市群包括武汉城市圈、长株潭城市群、鄱阳湖生态经济区和皖江城市带4个区域，涉及湖北、湖南、江西、安徽4省的25个地级市和3个省直辖区域，区域内涉及长江、鄱阳湖、洞庭湖、巢湖等全国主要河流与湖泊。国土面积为26.3万平方公里，2012年全区总人口1.1亿，地区生产总值4.1亿元，分别占全国总量的2.7%、8.4%和7.2%。

安徽、湖北、湖南、江西4省地处《全国新增1000亿斤粮食生产能力规划(2009—2020年)》中划定的粮食主产区。长江中下游平原地区由于地面高程普遍低于长江及其支流尾闾汛期洪水位数米至十余米，洪涝灾害威胁极为频繁严重，是长江流域防洪的重点地区；区域内涉及水资源一级区3处，二级区9处，三级区19处，对保障流域水安全具有极为重要的作用。该地区经济发展水平较高，拥有密集的城镇群体，地区人口总量大、密度高，并且涉及下游地区饮用水安全，是人居保障功能的重要地区。

2 研究方法

对长江中下游城市群的各城市现状进行分析，建立具有地区代表性的“三大安全”指标体系。运用min-max标准化方法处理各子指标，并根据指标的实际意义，对于部分指标采取1减去归一化后数值作为该项指标的水平值。处理后数值越大，表示该项指标的安全水平越高。指标类型分为预测性和约束性两种：预测性指标可通过模型模拟预测，约束性指标为根据地区规划所得的约束结果。针对农业相关预测指标，综合国家到2020年新增粮食生产能力1000亿斤目标，区域国家粮食主产区定位，以及各地农业相关规划得出。在各地“十二五”规划和“十二五”环保规划基础上，综合产业空间布局、结构调整和未来技术水平提升，得出资源利用、污染排放等相关指标情景年水平。

2.1 粮食生产安全

粮食生产安全包括：粮食产量安全，主要指粮食生产应当最大限度地满足国家对研究区域的粮食生产的产量要求；粮食质量安全，主要指粮食产品的质量得到保证；粮食生产要素安全，主要指尽可能满足粮食生产过程中各生产要素的需求或要素生产效率的提升；粮食面源污染安全，指由于粮食生产带来的环境污染问题[2-4]。依据上述对粮食生产安全四个维度的讨论，建立指标体系，如表1所示。

表1 粮食生产安全指标

注：1.各城市河流水质中劣Ⅴ类监测断面的比重；2.各城市单位面积大气Hg的沉降量；3.全社会用水总量(需水量)与水资源利用红线的差值占农业总用水量(需水量)的比重；4.未来年耕地用量与评价年耕地用量的差值占评价年耕地用量的比重。

2.2 流域生态安全

流域生态安全最早关注与饮用水保障、水对人的影响相关问题，进一步拓展到对流域水体功能方面的研究，包括对人、环境、社会经济发展等的支撑[5]。本研究从支撑社会经济活动、保障自然生态的角度出发，提出流域生态安全的指标体系，如表2所示[6-7]。

表2 流域生态安全指标

注：1.考虑水资源时空分布等特征综合得出的安全指数。

2.3 人居环境安全

根据地区人居环境的实际情况，具体将人居环境安全分为以下几个部分：发展水平，主要指社会发展水平满足人们生活需求，并能够为人居环境改善提供经济、空间上的支持；资源环境，主要指资源环境状况对人居环境的影响，包括能源、水源、大气和生态环境对人居环境改善的制约；城市生态，主要指城市生态环境对人居环境的影响，包括城市的绿化率、森林覆盖率等指标；污染控制，主要指城市公共设施对人居环境的改善，包括对污水、生活垃圾的处理情况[8-9]。相关指标如表3所示。

表3 人居环境安全指标

注：现状年各地市还未全面开展PM2.5监测，导致数据缺失，PM2.5作为指标但不参与评价。

3 结果分析与讨论

3.1 粮食生产安全水平分析

根据表1所选择的粮食生产安全指标对长江中下游城市群进行粮食生产安全水平评估，如图1所示。2012年长株潭城市群的粮食生产安全水平较差，水资源潜力、单位产量农机动力、单位面积氨氮排放量成为制约粮食生产安全的重要因素；武汉城市圈的单位面积粮食产量、水质达标率、单位产量农机动力是保障其粮食生产安全的主要因素；鄱阳湖生态经济区的单位面积COD和氨氮排放量是其未来提高粮食生产安全水平的重点方面；皖江城市带的单位面积粮食产量和单位产量农业机械动力是粮食生产安全的重点影响因素。预计2020年粮食生产安全水平略有下降，主要是因为大气Hg沉降量增加，农药化肥施用强度、单位面积COD和氨氮排放量增加也是导致粮食生产安全水平下降的重要因素。2030年农业面源污染将得以控制，农药、化肥滥用的情况也将逐步得到遏制，粮食生产安全水平得到进一步保障，鄱阳湖生态经济区的粮食生产安全水平依旧最好，其他三个地区较之还有差距。

从图1可以看出，株洲、湘潭、合肥、鄂州、黄冈的粮食生产安全现状水平比较低。到2020年、2030年，株洲、武汉、湘潭、合肥、鄂州及上饶的粮食生产安全水平均较低。其中影响株洲粮食生产安全水平的因素主要是水资源潜力较低；影响湘潭的因素主要是单位面积的COD和氨氮排放量较高；影响武汉的因素主要是单位面积粮食产量较低，大气Hg沉降量高；影响鄂州的因素主要是单位面积粮食产量低，化肥滥用情况严重，水资源潜力相对较低和大气重金属沉降问题突出；影响合肥的因素主要是单位面积粮食产量低，单位面积农业机械动力小；影响上饶市的因素主要是单位面积农药使用量较大。

图1 长江中下游城市群各地市粮食生产安全水平Fig.1 The grain production security assessment result of the cities in YRUA

3.2 流域生态安全水平分析

长江中下游城市群各地市流域生态安全水平如图2所示。可以看出，2012年，4个区域中长株潭城市群流域生态安全水平最高，皖江城市带流域生态安全水平最低，武汉城市圈和鄱阳湖生态经济区安全水平相当。皖江城市带COD超载情况在4个区域中最为严重，未来保障流域生态安全的任务也最重。长株潭城市群多项指标在4个区域中居于首位，但湿地面积占比和水资源红线占用率两项指标排名末位，未来水资源压力及湿地生态系统保护存在较大压力。武汉城市圈在水资源安全等级、氨氮超载系数、森林生态占比3项指标中安全水平最低。鄱阳湖生态经济区需重点关注工业废水排放和污染物治理等方面。未来这4个地区流域生态安全水平均有提高，其中武汉城市圈提高最快；皖江城市带超越鄱阳湖生态经济区，成为区域流域生态安全水平排名第二的地区；鄱阳湖生态经济区排名最后，COD超载系数指标对整体流域生态安全水平约束尤为严重。

池州、滁州、荆州、孝感等城市流域生态安全现状水平较低，4个省会城市在28个城市中排名中上。目前长江中下游城市群流域生态安全主要受生态系统安全影响显著，其次是污染治理压力大。除长沙与合肥外，其余城市未来流域生态安全水平均有所提高，武汉2020年流域生态安全水平略有下降，到2030年又有所上升，且同2012年相比也有提高；荆州、孝感、池州、滁州等市改善效果明显。

图2 长江中下游城市群各地市流域生态安全水平Fig.2 The basin eco-security assessment result of the cities in YRUA

3.3 人居环境安全

长江中下游城市群各地市人居环境安全水平如图3所示。2012年皖江城市带的人居环境安全水平最好，武汉城市圈的人居环境安全水平最差。武汉城市圈4个要素中的发展水平、城市生态、污染控制在4个城市圈中都排在后两位；长株潭城市群的发展水平、污染末端削减两个指标最优，主要制约因素为城市生态水平；鄱阳湖生态经济区的城市生态环境最优，主要制约因素为资源环境；皖江城市带的资源环境水平在4个地区中排名第一。

与人居环境2012年的安全水平对比可得，长江中下游未来人居环境安全水平将有所提高。2012—2030年，人居环境安全水平上升速度最快的城市是黄冈，对比2012年，2030年人居环境安全水平上升了52%。黄冈、荆州的人居环境安全仍然排在所有城市中的后两位，但六安的人居环境安全水平排名有所上升，与2012年相比，人居环境安全水平提高了34%，安庆的排名降为第三差城市。2030年武汉城市圈人居环境安全水平最低，制约因素仍然是发展水平、城市生态和污染控制3个要素，长株潭城市群的人居安全水平跃居4个地区之首。

图3 长江中下游城市群各地市人居环境安全水平Fig.3 The residential environment security assessment result of the cities in YRUA

3.4 “三大安全”综合评价

综上，4个地区综合安全水平逐年提高，并表现出加速增长趋势，未来研究区域整体安全水平将不断提升，如图4所示。武汉城市圈综合安全水平在4个地区相对较差，“三大安全”水平整体偏低，尤其是人居环境安全水平，2012年和2020年均排名最后，但上升幅度最快。长株潭城市群在4个地区排名中游，安全水平提升比较缓慢，2030年安全水平排名降为末位。皖江城市带和鄱阳湖生态经济区分别排在4个地区前两名，未来安全水平仍然较高，其中皖江城市带安全水平增长幅度较快。

图4 长江中下游城市群“三大安全”评价结果Fig.4 The assessment results of the “three securities” in YRUA

从城市角度来看，2020年武汉、鹰潭、合肥及安庆四地综合安全水平较2012年有所下降，其他城市安全水平均有所好转，至2030年全部城市安全水平均呈上升态势，其中芜湖、滁州上升水平最为显著。铜陵市2012年、2020年、2030年综合安全水平均为最高。2012年荆州、黄冈、滁州排名最后，此后荆州、黄冈两地综合安全水平整体上升缓慢，未来仍排在区域后三名。芜湖、滁州上升速度最快，2030年综合安全水平较2012年分别上升24.2%和23.4%。

4 结论

未来，长江中下游城市群的流域生态安全和人居环境安全水平将不断提升，粮食生产安全水平2020年有所下降，但2030年优于现状，“三大安全”水平整体好转。粮食生产安全水平长株潭城市群最低，地市中武汉市最低，主要影响因素是水资源潜力、粮食产量、大气沉降、单位面积农业机械动力等问题。池州、滁州、荆州、孝感等城市流域生态安全水平较低，武汉、长沙、南昌、合肥4个省会城市排名中上。湿地和森林生态系统面积占比低，污染治理压力大，污染物排放量大是影响流域生态环境安全的最主要因素。武汉城市圈的人居环境安全水平最差，主要受发展水平、资源环评和污染控制3个要素影响，具体表现在城镇化率、人口密度、建成区绿化覆盖率、建成区排水管网密度、生活垃圾无害化处理率等指标影响。

针对上述问题，未来长江中下游城市群应加快发展特色经济作物，鼓励采用现代生物技术和环境友好的生产方式，积极推进种养平衡，逐步改善土壤质量。严格执行生态空间管制，依托山—江—湖构筑区域生态网络屏障，逐步提升森林生态服务功能，扭转湿地生态系统恶化趋势，积极开展红线区生态修复。加强水资源红线管理，严格控制区域用水总量过快增长，株洲、合肥、武汉等地需要率先实现工业用水新鲜用水，逐步减缓区域水资源超载现象，建立健全长江水资源有偿使用制度。污染排放方面强化差别化排放标准，确保污染物总量控制，重污染城市及有条件地区建议火电、钢铁、有色、石化、纺织、化工等行业制定特别排放限值。同时还应加大环保投资额度，严格资源有偿使用制度，健全生态补偿制度，实行沿河的生态环境损害赔偿制度，建立健全环境保护长效机制。

[1] 李天威, 任景明, 陈凤先, 等. 以“三大安全”为目标推动中部地区绿色崛起[J]. 环境影响评价, 2015, 37(6): 1- 5.

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Assessment of “Three Securities” in the Middle-Lower Yangtze River Belt

ZHANG Jia-qi, WANG Chun-yan, NING Xiong, LIU Yi

(School of Environment, Tsinghua University, Beijing 100084, China)

The “three securities” refer to the grain production security, basin eco-security and residential environmental security, representing the general level of the eco-environment, production and living standard. This paper proposes an index system to assess the securities in 28 cities in the middle-lower Yangtze River belt, confirms the main factors of the index, and provides some suggestions on improving the three securities. Study results shows that compared with the year 2012, the basin eco-security and residential environmental security is predicted to improve in 2030. The grain production security is predicted to go up by 7.6% from 2020 to 2030 after dropping by 5.7% from 2012 to 2020. Of all factors that influence the three securities, the main ones are: the water resource potentialities, agriculture machine power per unit area, area ratio of the wetland eco-system and forest eco-system, urbanization rate, population density, and green coverage rate.

urban agglomeration in the middle-lower Yangtze River belt; grain production security; basin eco-security; residential environmental security

2017-03-16

区域和行业发展战略环境评价财政专项(2110203)

张嘉琪(1989—)，女，辽宁鞍山人，科研助理，硕士，主要从事环境系统分析、战略环境影响评价，E-mail：zhangjiaqi_1989@126.com

刘毅(1975—)，男，教授，博士，主要从事环境系统分析、复杂系统模拟与战略环境影响评价，E-mail：yi.liu@tsinghua.edu.cn

10.14068/j.ceia.2017.04.008

X820

A

2095-6444(2017)04-0031-05