城镇化对我国核电厂厂址选择的影响研究

傅小城，黄晓冬，杜风雷

（上海核工程研究设计院有限公司，上海 200233）

改革开放以来，我国一直处于工业化与城镇化的双重进程中。城镇化是城乡发展转型的主导驱动力，协调城乡关系的引领作用日益凸显[1]。可以说，城镇化是影响我国人口分布的一个最重要因素。

随着我国对能源需求的不断增加以及对节能减排要求的不断提高，核电作为清洁低碳能源越来越受到人们的重视。核电发展离不开核电厂厂址的选择，而人口密度和人口分布是核电厂厂址选择过程中需要考虑的主要因素之一[2]。

核电厂厂址选择的前期论证工作是一个长期的过程。从厂址选择、论证到最终允许开工建设往往需要十多年时间，而这期间，厂址周边城镇化导致的人口增长和人口分布的变化会明显影响核电厂建设的可行性。虽然各地政府对纳入国家规划的核电厂厂址会进行保护，但很多厂址还是会受到各种因素的影响而导致厂址受限。如美国Shoreham 核电厂（也称涉水河核电厂）建造之初，该厂址周围均为农田。由于城市的发展，厂址未得到有效保护，电厂运行前，城市已发展到该厂址附近，最终未能通过审批[3]。

随着核电的发展，核电厂厂址作为一项资源，其稀缺性会进一步凸显。《关于加强核电厂址保护和规范前期施工准备工作的通知》（环函〔2015〕164 号）中提出核电厂址是稀释资源。各核电集团和地方政府应对核电厂址加强保护，避免厂址周围环境发生大的变化，影响未来厂址可接受性的评价工作。

核电厂厂址应优先选择在人口密度低的区域，尽量避开大的人口中心。目前，对“人口密度低的区域”和“大的人口中心”尚没有明确的定义。核电厂建成后，规划限制区的发展与当地城镇化建设存在一定的矛盾。核电厂厂址选择安全规定（HAF 101）要求，选择厂址时，要分析厂址区域的人口特点和在核电厂整个预计寿期内执行应急计划的能力。对于如何保证核电厂寿期内规划限制区的人口满足应急计划的要求，目前还没有相关研究。

因此，确定人口发展，特别是确定我国人口城镇化发展对核电厂厂址选址的影响具有重要意义。本文对我国城镇化发展趋势进行了分析，然后再根据人口城镇化发展模型对人口指标进行了分析，特别是对人口聚集系数进行了分析，最后，根据分析结果提出了核电厂选址的相关要求。

1 城镇化人口分布模型

1.1 人口分布

人口分布是指各类人群在不同类型区域的空间分布情况，通常以不同行政区域、城乡居民点或地理类型区作为分析人口分布的基本区域单元。

1.2 城镇化人口分布特征

城镇化通常指的是农村人口转化为城镇人口的过程，在具体分析时，还要考虑城镇建设用地范围的拓展、城镇产业的集聚、城镇人口的迁移与增加以及农村生活方式向城镇生活方式转化等一系列变化过程。

对于区域内的人口分布，大体可分为如图1所示的3种形式。城镇化过程也可以认为是人口从均匀分布到不均匀分布（聚集分布）的过程。乡镇级的城镇化过程示意图如图1所示。

图1 城镇化过程示意图Fig.1 Schematic diagram of urbanization

1.3 人口分布指标

目前，常用于分析人口区域分布状况的指标有人口数量、人口密度、人口比例、人口分布重心和人口分布潜力等；分析人口在区域内分布的集散程度的指标有人口集中系数、不均衡指数和空间洛伦兹曲线等。针对核电厂的选址，如果只用人口密度，不能完全反映人口的分布情况。因此，本文结合城镇化率指标，通过分析人口分布重心及人口集中系数等指标探讨城镇化进程中人口空间分布变化对核电厂选址可能产生的影响。同时，针对核电厂选址情况，将行政区划的人口集中指标修改为子区的人口集中指标。

1.3.1 人口密度指标

人口密度指标是衡量人口分布最为常用的指标。人口密度是指单位面积分布或承载的人口数量（人∕km2或人∕hm2）。人口密度是分析人口区域分布状态最基本的指标，可以较好地反映区域人口数量与土地面积的比例关系[4,5]。人口密度与研究地域面积有关，当研究地域总面积为A，总人口数为P时，则研究区域人口密度D可表示为：

人口密度是平均数，计算人口密度的前提假设是人口为均衡分布。

1.3.2 城镇化率指标

人口城镇化过程是社会进步和经济发展在人口地理分布上的具体体现。在人口城镇化过程中，最基本的比例关系是城乡人口的比例关系。城乡人口的对比关系可以用城镇人口与乡村人口的百分比表示，即城镇化率。

1.3.3 人口分布重心指标

人口分布重心指标是借助了物理学中重心的概念。假设研究区域为同质的平面区域，每一个人都是这个平面上的质点且具有相同质量，人口分布重心即指某时刻研究区域内人口在空间平面上分布力矩达到平衡的点。

一个区域的人口重心分布与人口疏密程度相关。使用人口分布重心时，通常将其与区域几何中心进行对比分析[6,7]。随着自然、经济、社会等因素的变化，人口的迁移流动会使人口重心分布也发生相应的变化。因此，一定时期内人口分布的变化过程可以通过该时期内人口重心的迁移轨迹直观、形象地反映，迁移的方向代表了该区域人口分布的变动趋势，而移动的速度代表着该区域人口再分布的活跃程度。

设某研究区域由若干个基本单元组成，每个基本单元的中心地理坐标为(xi，yi)，各基本单元人口数为Pi，则该区域的人口重心地理坐标（X，Y）为：

本文采用各居民点地理位置和人口数量计算厂址区域人口重心，以厂址核岛位置作为区域中心，分析人口分布与核电厂厂址的关系。

1.3.4 人口集中系数

由于自然条件和社会经济状况的差异，人口有向自然条件与社会经济条件较好的地区聚集的趋势，这种趋势通常可用人口集中系数这个指标表达。人口集中系数能够较好地反映某地区人口在该地区的集中程度[8]。

设某研究区域由若干个基本单元组成，每个基本单元的人口数在该区域总人口中所占的比重为Pi，每个基本单元的面积在该区域总面积中所占的比重为Si，则该区域人口集中系数C的计算公式为：

人口集中系数的值介于0 和1 之间。C 值越小，代表这个地区的人口分布越均匀。反之，C值越大，则代表人口分布越不均匀。需注意的是分析选取各基本单元范围的大小（市、县、镇等）会影响研究区域人口集中系数的结果。一般选取的基本单元地域范围越小，则整个研究区域集中指数会越大。

2 对核电厂选址的影响分析

2.1 核电厂选址要求

《核电厂厂址选择安全规定》（HAF 101）要求核电厂选址时必须考虑核电厂预计寿期内，其所在区域内可能影响核电厂安全的可预见的自然因素和人为因素演变，并在整个寿期内监控这些因素，特别是要监控厂址区域内人口增长率和人口分布等指标，如有必要，必须采取适当措施，以保证总的风险保持在可接受的低水平。

《核电厂厂址选择基本程序》（NB∕T 20293—2014）要求核电厂厂址应尽量选择在人口密度相对较低并且离大城市相对较远的地区，并对人口分布提出了相应要求[9]。《核动力厂环境辐射防护规定》（GB 6249—2011）对核电厂周边的人口分布进一步明确了要求[10]，即核动力厂应尽量建在人口密度相对较低、离大城市相对较远的地点，规划限制区范围内不应有1万人以上的乡镇，厂址半径10 km范围内不应有10万人以上的城镇，规划限制区半径不得小于5 km。

对于标准中要求的1 万人以上乡镇和10 万人以上城镇，在实际执行中争议较多，如“乡镇”的概念是行政区划的概念还是集中居民点的范畴。另外，如果乡镇人口是9 900 人或10 100人，是否就有颠覆性的差异？因此，应综合合理考虑人口密度、城镇化率、人口重心及人口集中分布指数等指标，防止厂址周边城镇化导致厂址周边人口分布变化而不满足核电厂选址要求。

2.2 核电厂选址中人口分布指标分析

因为厂址半径5 km范围内不应有1万人以上的乡镇，厂址半径10 km范围内不应有10万人以上的城镇，这两条要求具有共通性，所以，这里主要取厂址半径5 km范围内不应有1万人以上的乡镇为例做分析。

首先从人口密度分析，根据厂址半径5km范围内不出现万人以上城镇的要求看，人口密度最低于127.4 人∕km2时，可确保无万人以上城镇。但这个要求基本上只有在人烟稀少的地区才会出现，而且也基本已知总的人口数，因此分析意义不大。

再从城镇化率分析，可保守认为城镇化人口为聚集居住，非城镇化人口为分散居住，即50%的城镇化率可认为当厂址半径5km范围内有2万人时，可能会有万人以上人口中心出现。

人口分布重心指标主要用于优化厂址选择。通过分析不同区域内的人口分布重心，考虑人口分布情况，可优化厂址选择。在实际应用中，考虑到人口调查时会给出各个村镇人口相对于核电厂址的距离和方位，因此，可以以核电厂址为坐标原点，分析人口分布重心指标。

最后主要分析人口集中系数C，从指标涵义可知，在人口总数已知的情况下，该指标能较好地反映人口城镇化过程，并分析厂址适应性。

假如人口密度高于127.4 人∕km2时，则在城镇化进程中可能出现万人以上乡镇。按均匀划分子区方式，设划分为N个子区。人口全部集中在一个子区，万人以上城镇出现在这个子区，此时人口集中系数为（N-1）∕N。

假如人口密度增高一倍时，即厂址5km范围内有2万人，若在城镇化进程中也出现万人以上城镇，同样按均匀划分子区方式，设划分为N个子区。保守考虑其中一个子区内刚好有1 万人，另1万人在（N－1）个子区中均分，此时，人口集中系数为（N-2）∕2N。

按此规律分析，若厂址5 km 范围内有X 万人，城镇化进程中出现万人以上城镇，同样按均匀划分子区方式，设划分为N个子区，保守考虑其中一个子区1 万人，其他子区人口平均分配，此时，人口集中系数为（N-X）∕XN，其中N＞X。

在合适的人口子区划分方式下，可得如表1所示结果。

表1 区域不同人口数量下人口集中系数保守值Table 1 Conservative population concentration index in different regional population

从表1可以看出，当N＝8时，即划分8个均匀子区的情况下，在半径5 km范围内有1万以上人口时，人口集中系数C 只要不高于0.875，便可确定该区域内不存在万人以上人口。而当半径5 km范围内有2万人时，则需要确保人口集中系数C 低于0.375。而当N＝16 时，即划分16 个均匀子区情况下，厂址半径5 km范围内有2万人时，则必须确保人口集中系数C 低于0.438，方可确保该区域内不存在万人以上人口。当N＝64时，厂址半径5 km范围内有2万人时，需确保人口集中系数C低于0.484。

3 在江苏厂址普选中的应用

本文选取江苏厂址普选的例子，分析城镇化人口分布模型中人口指标的具体应用。

在江苏厂址普选中共分析了3个厂址，分别记为厂址A、B、C。其中A、B、C厂址半径5 km范围内主要村镇人口分布情况见表2～表4。

表2 厂址A半径5 km范围内村镇人口分布情况Table 2 The population distribution of site A in 5 km

表3 厂址B半径5 km范围内村镇人口分布情况Table 3 The population distribution of site B in 5 km

表4 厂址C半径5 km范围内村镇人口分布情况Table 4 The population distribution of site C in 5 km

从表2～表4中数据可知，对于厂址C，从人口总数或人口密度便可基本判定人口满足选址要求。但对于厂址A和厂址B，还需要进一步分析该区域人口的城镇化率及人口集中系数。因为两个厂址周边人口的城镇化率均未满足50%，因此，也可以基本判定人口满足选址要求。以各核电厂厂址为坐标原点，人口重心相对核电厂厂址的方位距离见表6。

这里进一步计算分析这3个厂址的人口集中系数，保守考虑这些村镇全部位于厂址半径5 km范围内。另外，3个厂址周边的村镇数最多为7个，根据子区数越多集中系数越大的规律，这里可以保守取N=8的集中系数作为参考标准分析。

同时，对于厂址B，假设B3 镇镇区城镇化发展，距离B3 镇镇区最近的B2 村、B4 村并入B3 镇，且每年的人口增长率为0.5%，对5 年后的厂址B也进行计算，这里记为厂址B'，则厂址B'半径5 km范围内主要村镇人口分布情况见表5。

4个厂址人口分布情况计算结果见表6。

表5 厂址B'半径5 km范围内村镇人口分布情况Table 5 The population distribution of site B'in 5 km

表6 各厂址人口分布情况表Table 6 The population distribution results of different sites

从计算结果可以看出，厂址A、B、C 人口均不足2万人，总的人口密度均不高，厂址B最高，也仅为244.7 人∕km2。这与美国管理导则RG4.7 要求的人口密度195 人∕km2较为接近[11]，而我国的平均人口密度要高于美国数倍，因此，从人口密度来看，这几个厂址的人口分布条件较好。对于人口重心，厂址B的人口重心离厂址最近。人口集中系数C 分别为0.276、0.318、0.101，参考N=8，X=2 时集中系数最高为0.375，均满足人口集中系数的要求，即满足厂址半径5 km 范围内不出现万人以上的城镇的要求。而对于厂址B'，其人口总数为19 759 人，人口集中系数C 为0.468，不满足要求。因此，可认为在了解厂址区域人口总数后，人口集中系数可用于分析厂址适宜性。

4 结论

城镇化是我国社会人口发展的一个必然趋势，而城镇化发展引起的人口分布变化对核电厂厂址的可能影响值得进一步研究。通过上述分析，可以得出以下结论：

（1）在电厂选址过程中，人口数量及人口分布是影响核电厂厂址选择的重要因素。随着我国城镇化的发展，核电厂厂址周边人口及其分布将发生较大的变化，对核电厂厂址将产生重要影响。

（2）通过人口集中系数，可以较好地分析城镇化人口分布对核电厂址选择的影响。首先，从厂址选择上看，在核电厂厂址普选过程中，当一个地区人口总数确定时，通过总的人口集中系数便可初步判定该区域是否可进行厂址选择。其次，从厂址保护角度看，对于一个选定的厂址，在周边村镇城市化进程中，需保证厂址周边人集中系数低于一定值，以确保厂址的适宜性。

（3）随着人口城镇化的发展，核电厂周边小城镇化的趋势也会越来越明显。目前，标准中要求的厂址周边5 km范围内不应有1万人以上的乡镇可能会受到挑战，而通过合理分析确定一个人口集中系数指标判定厂址周边人口分布的合理性，对后续核电厂址选择具有指导意义。

当然，该方法在应用过程中还会存在一定的问题，如乡镇的行政区划范围往往与厂址半径5 km 范围不完全重合，另外，子区的划分也不是等面积划分。但是，文中推导的人口集中系数指标具有一定的保守性，还是可以作为实际计算中的参考标准。

（4）在厂址选择过程中，对于人口分布强调集中居民区的概念，而不是一般的行政村镇分布[12]。但是在实际人口调查过程中，目前调查得到的均是整个行政村镇的人口，对于一些分布零散的多个自然村或行政村，其整个行政村或乡镇的人口不能说明人口分布情况。而通过人口集中系数指标可以更明确地说明人口分布情况。

如上文中的B3镇，总面积为300 km2，镇辖2 个居委会、9 个行政村，户籍人口18 720 人，镇区面积是4.8 km2，镇区人口为8 377人。如果从总人口看，B3 镇人口已经超过万人以上，而从集中居民区看，镇区人口没到万人。从人口密度看，B3 镇总的平均密度为62.4 人∕km2，而镇区人口密度为1 745.2 人∕km2。

（5）我国在进行核电厂厂址选择时，人口密度主要用来评定厂址类别，但评定的厂址类别仅作为厂址优劣的比较，而不是影响厂址选择的决定性因素。另外，仅从人口密度角度来判断厂址的优劣是不够的，因为沿海厂址有大面积的水域，按全面积计算和按陆域人口密度计算会有很大的差异。人口密度和人口分布是核电厂厂址选择过程中考虑的主要因素之一，核电厂址应优先选择在人口密度低的区域，尽量避开大的人口中心。但从国际核电发展进程来看，人口因素已趋于被淡化，选址过程中只要充分考虑应急撤离路线、应急组织和实施的有效性，人口分布问题在核电厂址选择中不应成为决定性因素[13]。