沈阳市城市化与水生态环境的耦合协调发展测度评估

裴立山，胡强光

(辽宁江河水利水电工程建设监理有限公司，沈阳 110003)

0 引 言

当前，随着城市化的不断发展，水资源供需矛盾日益紧张，在城市化发展过程中，人们的生产和生活水平都得到不断提高，随之也水生态环境产生不同程度的影响[1]。如何在城市化化快速发展下保持与水生态的协调发展已成为当前城市化影响研究的热点问题。多个研究成果表明，需要在城市化发展规划时将对水生态的影响评估中作为其重要的指标和依据。近些年来，对于城市化下水生态协调发展研究取得一定成果，马力以宝鸡市中东部为例，对城镇化与生态环境耦合协调分析，并提出协调发展定量模型，实现了宝鸡市城市化发展与生态环境耦合协调度进行定量测算。侯兰功采用协调度模型成都都市圈城镇化与经济、环境协调性进行研究，各研究均表明在建立城市化与环境评价指数的基础上，通过协调度模型可以较好的对区域城市化发展与环境耦合协调度进行定量测算[2]。为此文章以辽宁省会沈阳市为研究实例，通过建立城市化与水生态环境评价指数，建立两者耦合协调发展测度模型，对沈阳市城市化发展与水生态环境的耦合协调度进行综合测算。研究成果对于评估沈阳市城市化发展水平对水生态环境影响以及城市规划具有重要的支撑作用。

1 耦合协调测度模型原理

城市化分为两个部分，第一部分为人口的集中城市化，第二部分是农村向城市化逐步转变的过程，其包括两个层面的含义，第一个层面为人口流动、产业以及社会结构的变迁，第二部分是景观的变化，主要为土地利用规模和方式的变化。水生态环境主要是水生态环境相关要素，主要为水生态环境、水生态压力以及水生态环境保护3个层面。在对城市化与水生态环境进行概念界定后，依照相关研究，对城市化与水生态环境协调发展的综合评估指标体系进行构建，指标体系见表1。由于不同评估指标量纲、正负影响、量级存在差异，采用极差方法对各指标进行标准化处理：

正向指标：

(1)

(2)

(3)

(4)

式中：Vi为综合指数。在综合指数分析基础上，建立城市化与水生态环境耦合协调发展测度模型：

(5)

T=αf(x)+βf(y)

(6)

(7)

式中：C为耦合指数；f(x)和f(y)分表为城市化与水生态环境综合指数；k为协调发展指数；T为协调发展综合指数；α和β为协调系数，文章取值分别为0.5、0.6；D为协调发展度。结合相关研究[15]，对评估等级进行划分，当D[0，0.3]为协调性较差；当D[0.3，0.6]为基本不协调；当D[0.6，0.8]为基本协调；当D[0.8，1.0]为协调较好。

表1 城市化与水生态环境耦合协调发展评估指标体系

2 沈阳城市化与水生态环境耦合协调发展分析

2.1 数据来源

考虑城市化发展与水生态环境数据的统计口径一致性和可得性，选取沈阳市2000-2017年的相关数据进行分析，数据主要来源于锦州市统计年鉴和水资源公报中的数据。从锦州市城市化发展水平可看出，从2000年开始沈阳进入城市高速发展时期，因此选择的样本数据可体现城市化发展与水生态环境耦合协调发展的交互过程。

2.2 各系统综合指数分析结果

结合表1中城市化和水生态环境发展的各个指标，统计分析了沈阳市2005-2018年城市化发展和水生态环境系统的综合指数，如表2所示。

表2 城市化与水生态环境综合指数统计结果

从分析结果可看出，沈阳城市化指数总体呈现递增变化，年均递增率在3%左右，进入2010年以后沈阳市城市化年递增幅度超过5%，呈现一定程度的高速发展，随着城市化人口规模的增加，沈阳市城市化发展的经济保持持续增长变化的态势。从水生态环境综合评估指数可看出，相比于城市化的发展，水生态环境变化指数增幅较慢，尤其是在2000-2008年期间，水生态环境指数呈现一定程度的下降变化趋势，这主要是因为随着城市化的发展，水生态环境受到不同程度的影响，而随着2010年以后，水生态环境关注程度的增加，水生态环境指数总体呈现递增变化，但递增幅度低于2%，水生态环境总体变化较为稳定，进入2015年以后，水生态环境增幅可达到3%左右，基本保持增长变化趋势[3]。

2.4 城市化与水生态环耦合协调分析

在城市化与水生态环境综合指数分析的基础上，同建立耦合协调发展测度模型对沈阳市2000年-2017年的耦合协调发展进行测度计算，计算结果如表3所示。

表3 沈阳市2000年-2017年城市化与水生态环境耦合协调度分析结果

从沈阳市城市化与水生态环境协同发展测度结果可看出，沈阳市城市化发展下与水生态环境总体经历3个发展阶段，第一个阶段为2000-2009年，这一段时间基本属于协调性差，这主要是因为从2000年开始，沈阳市城市化进入快速发展阶段，城市社会化和空间化指数呈现快速递增的变化，尤其是人口化和经济化指数也在不断的跨步式发展，而这一阶段由于城市化扩展生产和生活对水生态环境的影响逐步加大，工业和生活污水的排放降低了河流的水环境状况，城市生活污水排放量和工业废水排放量两个指数较高，降低了区域水生态环境指数。从2010年开始，沈阳市加大了对水生态环境的保护力度，随着城市化的发展，水生态环境得到明显改善，城市生活污水排放和工业废水排放率两个指标得到有效控制，从协调度分析结果可看出，从2010年开始，沈阳市城市化与水生态环境协调发展度指数逐步增加，从基本不协调向基本协调过度，这也是沈阳市城市化发展与水生态环境协调的第二阶段，这一阶段协调度增幅有所提升[4]。第三个阶段为2015年以后，随着沈阳市污水处理措施力度的不断加大，城市污水处理率已可以达到60%以上，水质综合达标率也得到明显提升，从2015年开始协调度年增幅在5%左右，城市化发展与水生态环境处于基本协调的稳定变化状态。此外，在进行城市化与水生态环境协调度测算还可看出，在城市化指数中人口城市化与空间城市化的权重有所加大，而在水生态环境指数中城市污水处理率以及水质综合达标率的权重在一定程度上逐步增加[5]。

3 结 语

1)沈阳市城市化发展与水生态环境协调度总体呈现增加趋势，增幅高值主要出现在2010年以后，这一阶段随着城市化生活污水以及生产废水排放率的有效控制，水生态环境指数递增效应较为显著，从2015年以后沈阳城市化发展与水生态环境协调度总体可达到0.65以上，处于基本协调耦合发展阶段，属于城市化发展与水生态环境协调的分异点；

2)随着城市人口规模的加大，沈阳市城市化指数中人口城市化与空间城市化的权重有所加大，而在水生态环境指数中城市污水处理率以及水质综合达标率的权重在一定程度上逐步增加。

3)随着城市污水处理效率的增加，生态环境指数中城市污水处理率以及水质综合达标率的权重在一定程度上逐步增加，在以后的研究中还需要结合实际发展情况对水生态环境各项指标的权重进行合理、客观的设定。