城市水资源利用与城市化的关系

高桂芝1，刘俊良2，田智勇3，刘兴坡3?
( 1.哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨沟通15 0090；
2.黑龙江中龙医药集团，黑龙江哈尔滨 150080；3.北京工业大学建筑工程学院，北京100022)

　　摘　要： 以河北省为例对城市水资源的开发状况与城市化进程的相互关系进行了研究，并建立了数学模型，以期为城市可持续发展战略决策提供科学的理论依据。
　　关键词：水资源利用；城市化；可持续发展
　　中图分类号：TU984
　　文献标识码：B
　　文章编号：1000-4602(2002)02-0032-03

　　城市化是世界各国发展的共同趋势，而城市缺水也成为全球关注的问题。由于城市化对水资源会产生重大影响(使城市供水不足、影响工业生产和人民日常生活、导致地下水超采、引发一系列环境地质问题等)，因而研究城市水资源利用与城市化之间的关系势在必行，这对城市用水健康循环和保证城市可持续发展具有深远的战略意义。

1 城市化的含意

　　城市是自然资源短缺、生态环境脆弱的区域，其高度密集的人口和发达的社会经济活动导致用水与排水负荷都比较高，如果水污染控制措施跟不上，则城市水环境恶化将难以避免。
　　城市化是一个涉及全球的经济社会演变过程，也是工业化的必然结果。城市化不仅包括城市人口和城市数量的增加，也包括城市的进一步社会化、现代化和集约化。?
　　城市化意味着基础设施相对完备，居民用水便利，公共市政用水量(如绿地、消防等)也高于小城镇或农村地区。因此，城市化将使人均生活用水量大幅度提高，城市化水平对生活用水的长期增长趋势有极大的影响。?

2　水资源利用与城市化

　　由于城市化是一个复杂的动态过程，影响因素较多，而水资源的利用情况也同诸多因素有关，所以为了综合地反映城市化与水资源的关系，需要分别建立两个关于城市化和水资源的包含各自主要影响因素的综合性指标。?
2.1 城市化进程参数
　　在影响城市化进程的诸因素中，由于城市化水平(以非农业人口计)、产业结构、服务设施、居民生活水平等4项指标具有代表性并具有易量化为数据变量的特点，因此选择上述4项指标反映城市化过程，通过函数关系构成代表城市化程度的综合性能指标——城市化进程参数，设：?
?　　　　Y=f(y1，y2，y3，y4)?
　　 式中?y1——城市化水平，即非农业人口/总人口
?　　　　y2——第三产业生产总值/国民生产总值，用以代表城市产业结构合理化水平
　　　　?y3——第三产业生产总值，用以代表城市服务设施水平
　　　　?y4——城市居民消费水平，用以代表城市居民生活水平
　　 现初步设定Y=y1·y2·y3·y4，以河北省为例的各项数据统计见表1。

表1　河北省城市化程度各项指标数值 年份 y1(%) y2(%) y3(亿元) y4（元） Y lgY 1990 14.37 31.3 280.92 783 9893.40 3.995 1991 14.53 35.0 375.27 847 16164.45 4.209 1992 15.31 35.1 448.27 950 22884.72 4.360 1993 15.65 32.0 541.24 1089 29517.67 4.470 1994 16.17 31.2 682.46 1320 45448.10 4.658 1995 17.07 31.4 895.41 1686 80917.54 4.908 1996 17.75 31.5 1087.42 1925 117040.71 5.068 1997 18.22 31.8 1257.64 2151 156737.26 5.195 1998 18.60 32.5 1381.08 2207 184254.23 5.265 1999 18.97 33.3 1519.63 2312 221940.85 5.346 注：数据来源为《河北省经济统计年鉴》，城市化水平统计口径为非农业人口。

　　由表1数据作lgY随时间变化关系曲线见图1。

　　据表1、图1分析，lgY随时间呈线性增长关系(设K1=lgY代表城市化程度)。?
2.2　　水资源综合利用指数
　　设想用某一综合性指标X或X的简单函数式来反映水资源的综合利用情况，即X=f(x1，x2，x3，x4，x5)其中x1、x2、x3、x4、x5分别选用目前城市水管理中具有较强代表性的参数，即
　　?x1——100×年节水量/采水量
　　?x2——100×水资源费总额/采水量
　　?x3——100×工业用水重复利用率(含电力)
　　?x4——万元产值用水量
　　?x5——100×污水处理率
　　?X?——城市水资源综合利用参数
　　初步设定X=x1·x2·x3·x5/x4，以河北省为例，将各项数据列于表2。

表2　　河北省水资源综合利用各项指标数值 年份 x1 x2 x3 x4 x5 X lgX 1990 8.835 6.087 84.190 207.54 4.90 80.36 1.905 1991 4.513 6.624 85.730 205.10 7.00 64.43 1.809 1992 6.420 8.690 86.020 181.07 11.20 231.07 2.364 1993 14.496 9.501 85.790 161.38 16.50 948.54 2.977 1994 12.897 9.425 86.800 154.25 19.00 1036.41 3.016 1995 15.805 8.949 86.880 144.16 18.70 1280.99 3.108 1996 35.028 10.368 86.740 135.76 26.57 5038.66 3.702 1997 26.731 13.259 88.100 127.08 29.94 6084.84 3.784 1998 21.800 18.730 88.510 106.22 30.52 10335.9 4.014 1999 31.190 27.200 90.450 101.100 34.100 21815.76 4.339

　　由表2数据作X随时间变化关系曲线见图2。

　　由表2、图2分析可知，指标X基本符合理论设想条件，其增长率随时间变化符合指数增长或幂增长规律。
2.3?X与K1关系模型
　　城市化与水资源内涵及二者之间的密切联系可由K1与lgX和K1与X的关系曲线(见图3、4)看出。

　　由图3、4可知，K1与lgY和K1与X的线性关系最为密切，并可分别写出二者的数学关系式K1=a+blgX和K1=a+bX)，其中a和b ?为直线方程中的参数。经数学演算拟合出二者的直线方程分别为：?
　　　　K1=3.103+0.53lgX，R1=0.970 6?
　　　?K1=4.49+0.55×10-4X，R2=0.793 7?
　　经比较相关系数R2＜R1，因此选用K1=3.103+0.53lgX作为反映水资源与城市化关系的相关曲线。由此不妨设K2=lgX为水资源综合利用指数(综合了城市用水、节水和污水处理等各项指标，具有典型代表性)，则K1=3.103+0.53K2。由于R1=0.970 6≈1.0，所以可以认为K1与K2呈线性完全相关。
　　由以上分析可知，上述假定参数满足预期分析要求，并达到了寻求城市化与水资源关系的目的，两拟定参数关系密切且对城市化进程和水资源综合利用情况具有典型代表性，把二者内在的复杂关系用简单的数学关系表示可为决策部门提供参考依据。?
　　城市规模与人均用水水平的关系比较复杂，并不呈现明显的线性相关关系。一般地，若区域水资源条件比较均一，则城市规模愈大，市政和商业机构用水量愈大，从而导致人均城市生活用水量较高。另外，城市规模越大，管道煤气或天然气普及率越高，则家庭热水器普及率也越高，家庭生活用水量也相对较高。但是，这种抽象的相关关系往往叠加在城市性质、供水设施完备程度、居民消费水平、所在地区的水资源条件、气候条件等因素之中，致使统计数据体现不出上述关系。?

3　河北省城市发展的出路

　　改革开放以来，河北省城市总体水平有了较大提高，小城市和建制镇的数量增加很快、发展也非常迅速。同时随着社会经济的发展，各种社会经济活动对水的需求增大、水资源严重匮乏，而河北省又是资源型缺水省份，水资源短缺已成为制约城市发展的重要因素。
　　1999年河北省城市化水平只有26.8%，低于全国平均水平(30%)，而从世界各国城市化进程的规律来看，当城市化进入30%～50%的中期阶段时，普遍会发生城市化进程加速现象。因此可以预见，今后二三十年内河北省城市化水平将有大幅度提高，从而对生活用水的增长产生重要影响。?
　　 水资源短缺条件下的城市发展出路在于：?
　　①在合理利用水资源的前提下，充分提高现有水资源的使用效率和效益。?
　　②开发、利用替代水资源，如工业冷却采用气冷代替水冷。?
　　③保护水资源，实现城市可持续发展。?
　　这是适应城市发展的水资源利用对策，反过来城市发展也要适应水资源短缺这一严峻形势。为此，在城市发展中应坚持：
　　①城市规模?
　　认真研究城市水资源的可达终极容量，据此确定城市规模的界限。?
　　②城市布局?
　　摆脱传统的城市概念，将城市放在区域范围内考虑。在区域内以中小城市为核心，通过中心大城市与区域内中小城市发挥各自优势，分工协同，城乡结合，构成完整的区域经济实体——城市组群。?
　　③生产力布局?
　　优先发展低耗水的高新技术产业，不再新建和扩建高耗水、污染扰民的工业，发展第三产业。调整产业结构，形成以高新技术轻型结构为主的工业体系。
　　总之，水资源短缺条件下的城市化发展应以质量提高为主，以实现城市经济与水资源的协调发展。

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　　电　话：(0313)2021366?
　　收稿日期：2001-12-13