洞庭湖区城市化与水资源利用关系分析

摘要：水资源对城市化进程存在明显的约束作用，并且约束强度在南洞庭湖区表现最为明显。因此，建立集约的水资源利用体系，不断提高水资源利用效率，缓解水资源对城市化进程的约束作用，将成为洞庭湖区乃至湖南省所面临的共同任务。

关键词： 城市化； 水资源利用；洞庭湖区

Abstract: Water resources exist obvious constraints to the city change process, and constraint intensity in Southern Dongting Lake region were the most obvious. Therefore, establishment of intensive water resources utilization system, and continuously improve the utilization efficiency of water resources, water resource of city urbanization constraints, it will become the Dongting Lake area of Hunan province and facing the common task.

Key words: city; water resource utilization; Dongting Lake area

中图分类号： TV211.1 文献标识码：文章编号：

城市化的发展与水资源的利用有着密切的关系。随着城市化进程的推进，城市人口的增加和社会经济活动的加强，城市用水总量、城市用水结构以及城市用水效率都将发生相应的变化。这种变化会影响城市化进程，进而影响城市周边的生态环境，生态环境的变化又会反过来影响城市化[1]。因此水资源利用变化对城市化水平有着深远的影响。

目前，国内外学者对城市化发展与水资源的关系进行了多方面的研究，主要集中在城市化对水环境及水资源利用的影响、水资源对城市化发展的制约作用等方面［4-6］。但对二者相互关系的量化研究较少，仅有方创琳、鲍超、高桂芝等分析了水资源变化与城市化过程的交互耦合效应，建立了二者之间的数学模型 [7-10]。并且，对于两者之间的量化关系研究，研究区域仅限于特殊的干旱地区，对于丰水地区的实例研究相对缺乏。鉴于此，本文运用统计分析软件SPSS17.0构建洞庭湖区城市化水平与经济水平、用水总量、用水效益之间的回归模型，分析其间的定量关系。以期为实现城市化与水资源、水环境的协调发展、促进洞庭湖区水资源可持续利用提供科学依据。

研究区概况及分析方法

1.1研究区概况

洞庭湖区位于长江中游荆江南岸，跨湘、鄂两省，包括荆江河段以南的以洞庭湖为中心的广大河湖冲积-淤积平原和环湖岗丘区。本文所讨论的洞庭湖区在行政区划上包括岳阳、常德、益阳三个地级市所辖的全部县域，土地面积4.54万平方米,占湖南省土地面积的21.44%。2010年末，全区人口总数达1549.86万人，占湖南省常住人口的23.59%，实现GDP总量3743.21亿元，占湖南省GDP总量的23.34%，作为长株潭城市经济中心的经济腹地，对长株潭经济圈的发展乃至湖南省的经济具有决定性的作用。

洞庭湖水资源丰富，洞庭湖多年平均入湖径流总量为2979亿立方米，主要来自湘、资、沅、澧四水（简称“四水” ）和长江荆江三口（松滋、太平、藕池口，简称“三口” ），以及环湖区间汨罗江、新墙河、沩水等河流，在城陵矶注入长江[6]。随着长株潭经济圈的发展和中部地区崛起战略的实施，洞庭湖地区的城市化进程必然加快，快速城市化过程中，水资源的约束作用必将加大。因此分析城市化水平和水资源之间的关系，对于加快洞庭湖区的城市化水平以及拉动湖南省全面建设小康社会具有重要的现实意义。

1.2研究方法

基于数据的可得性，本文选取分别位于东洞庭湖区、西洞庭湖区、南洞庭湖区的岳阳、常德、益阳三个地级市作为研究区域，以此来反映洞庭湖区的整体情况。其中，岳阳市位于东洞庭湖区，是环洞庭湖经济圈最发达的城市，综合经济实力稳居湖南省第二，2010年三次产业结构调整为13.4:55.8:30.8，以工业和第三产业为主，产业结构不断优化。常德市位于西洞庭湖区，是湖南第三大经济市，三次产业结构为18.8：45.9：35.3，已形成以轻工业为主导，轻重工业均衡发展的格局。益阳市位于南洞庭湖区，自古是江南富饶的“鱼米之乡”，作为区域先进制造业基地和生态休闲旅游基地，经济结构不断优化，三次产业结构2010年为22.8：40.5：36.7，第二产业比重大幅增长。

本文的数据主要来源于2000-2010年湖南省水资源公报以及洞庭湖区三市统计年鉴和水利年报。选取能够反映城市化水平的非农业人口比重、三次产业比重，能反映水资源利用状况的用水总量和用水效益等指标，比较分析城市化进程和用水变化过程，运用统计分析软件SPSS17.0构建它们之间的回归模型，以此反映水资源对城市化进程的约束程度。

洞庭湖区城市化进程与经济发展之间的比较分析

2.1 城市化水平和经济发展的变化过程

2010年，洞庭湖区的总人口1549.86万人，其中，岳阳市547.61万人，常德市571.46万人，益阳市430.79万人。洞庭湖区经济发展迅速，GDP总量呈逐年大幅递增的趋势（表1），由2000年的905.95亿元增长到2010年的3743.21亿元，是2000年的4.13倍。其中，岳阳市2010年GDP总量为1539.36亿元，是2000年的4.23倍；常德市2010年GDP总量为1491.57亿元，是2000年的4.28倍；益阳市2010年GDP总量为712.28亿元，是2000年的3.68倍。

表1洞庭湖区各市GDP总量

2010年洞庭湖区的城市化水平（以非农业人口计）为41.67%，较2000年增长了12.5个百分点，年均增长1.25个百分点，其中以2004-2009年上升速度最快（图1）。2010年岳阳市城市化水平为46.01%，年均增长1.44个百分点，达到较高水平；常德市城市化水平为38.87%，年均增长1.08个百分点，上升速度最慢；益阳市城市化水平为39.86%，年均增长1.20个百分点，2004-2009年出现大幅增长。

图1洞庭湖区各市2000-2010年城市化水平变化

Fig.1 Changes of urbanization level in Dongting lake area from 2000 to 2010

2.2 城市化水平和经济发展之间的关系模型

周一星教授通过对1977年世界157个国家和地区的资料进行统计分析后发现，城市化水平与经济增长之间的关系既不符合线性相关，也不符合双曲线模型，而是对数曲线关系[11]。为进一步说明经济发展和城市化水平之间的定量关系，运用统计分析软件SPSS17.0建立两者之间的回归模型，

即Y=a+blnX；

式中，Y为城市化水平（%），X为GDP总量（亿元）。

表2洞庭湖区各市城市化水平(Y)与经济发展(X)的关系模型

结果显示（表2）：①相关系数R都在0.9以上，说明洞庭湖区各市城市化水平与经济发展之间呈显著正相关。②相关系数R的大小：常德市（0.0974）>洞庭湖区（0.957）>益阳市（0.93）>岳阳市（0.921），说明随着经济的发展，常德市城市化水平按照对数曲线模型增长的特征最为明显，其他市次之。③利用所建立的回归模型进行预测可知，若GDP总量增加一倍，城市化水平上升的大小排序为：益阳市>岳阳市>洞庭湖区>常德市，即说明经济发展对城市化的拉动作用益阳市最强，常德市最弱。

3.洞庭湖区各市城市化水平与用水总量的关系分析

3.1 城市化水平与用水总量的变化过程

洞庭湖区城市化水平不断提高，自2000年的29.17%上升到2010年的41.67%。用水总量却呈波动变化，2001-2004年呈上升状态，2006年以后用水总量逐年小幅下降（图2）。不是由于对水资源的需求变化造成的，而是由于洞庭湖区特殊的用水环境不得不减少用水量的结果。城市化进程快慢主要取决于城市化驱动力和制动力的大小，资源开发和交通是城市兴起的首要驱动力，产业集聚力弱和水资源短缺是城市发展缓慢的重要制动因素[10]。洞庭湖区交通便利，经济和城市化发展水平较快，因此，水资源将成为制约城市化进一步发展的重要因素。

图2 洞庭湖区各市2000-2010年用水情况及城市化水平变化

Fig.2 Changes of water utilization situation and urbanization level from 2000 to 2010 in the Dongting lake area

其中，洞庭湖区农业用水不断减少，由2000年68.20亿立方米下降到2010年的52.18亿立方米，平均每年以2.35%的速度下降；工业用水平均每年以6.21%的速度上升，生活用水和其他用水基本保持不变。究其原因，主要得益于洞庭湖区三次产业结构的调整优化，由2000年的27.5:37.8:34.7调整为2010年的17.6:48.3:34.1，第一产业比重不断下降，第二产业增长较快，成为拉动经济增长的主要动力。经济规律证明，随着产业结构的升级，水资源的作用强度会逐渐减弱。因此，洞庭湖区域需进一步调整产业结构，提高水资源的利用率，从而缓解水资源对产业发展和城市化进程的约束作用。

3.2城市化水平与用水总量的关系分析

为分析城市化水平与用水总量的关系，利用统计分析软件SPSS17.0建立它们之间的回归模型。根据周一星教授的研究，城市化水平与经济增长呈对数曲线关系；根据宋建军等的研究，用水总量与经济发展表现为幂函数关系[13]。将上述关系一般化，并将经济变量消元，可得出城市化水平与用水总量之间的对数曲线模型，

即：Y=a+blnX；

式中，Y为城市化水平（%），X为用水总量（万m3）。

此模型在西北干旱区河西走廊用水基本自由增长、水资源约束强度小的条件下得以验证。结果显示（表3）：洞庭湖区各市的拟合方程均未通过95%的显著性检验，说明，二者之间不表现为对数增长关系。洞庭湖区城市化水平不断提高，但是用水总量自2005年开始是下降的，使得二者之间也不再是对数增长关系，而是表现为水资源对城市化进程的强力约束作用。

表3洞庭湖区各市城市化水平（Y）与用水总量(X)的关系模型

这是由于洞庭湖区相对短缺的水资源利用状况造成的。首先，水资源短缺问题日益凸显。洞庭湖区虽然河湖众多，过境水资源较为丰富，但由于河湖淤积、水流不畅，加上三峡工程的运行，枯水期由长江入洞庭湖的水量明显减少。根据1960年至2010年50年资料统计，长江三口分流量呈递减趋势，分流量衰减幅度达56.6％，分流比衰减幅度达51％，导致三口注入洞庭湖河道断流时间不断增加，调蓄水量十分有限，内湖面积也大大减少。其次，水污染形势日趋严峻。不仅包括工业污染、生活污染、南洞庭湖区的养殖污染还有自然灾害的污染。自建国以来，先后有20次发生过溃灾，有连续遭受1996、1998、1999，2002年历史罕见的特大洪水的袭击。频繁的旱涝灾害使河流中的水都是各种的污染杂质，无法利用[14]。

4.洞庭湖区城市化水平与用水效益之间的关系分析

4.1 城市化水平与用水效益的变化过程

用水效益可以用单位用水的产值或单位产值的用水来反映。本文采用单方水GDP来分析，单位用水的产值越高，用水效益就越高。

图3洞庭湖区各市2000-2010年单方水GDP变化

Fig.3 Changes of per stere water GDP in the Dongting lake area

由图3可以看出，洞庭湖区各市的用水效益得到大幅度的提高。从2000年到2010年，洞庭湖区的单方水GDP增加到原来的4.44倍。其中，岳阳市增加到原来的4.30 倍，常德市增加到原来的4.61倍，益阳市增加到原来的4.24倍。由此表明两点，一是各城市的用水效益不同，岳阳市>洞庭湖区>常德市>益阳市，基本上是城市化水平越高，用水效益越高。可见，城市化水平与用水效益呈正相关关系；二是与全国平均用水效益79.53元/m3相比，还存在一定的差距，需继续提高。

4.2 城市化水平与用水效益的关系模型

为了揭示城市化水平与用水效益相关关系的程度，采用洞庭湖区各市2000-2010年城市化水平及用水效益指标，做出二者耦合关系变化的折线散点图（图4）。从图中可以看出：① 城市化水平随用水效益呈线性增长关系；②城市化水平的高低排序为：岳阳>洞庭湖>益阳>常德，用水效益的高低排序为：岳阳>洞庭湖>常德>益阳。基本上城市化水平越高的地方，用水效益越高。③对于城市化水平，上升速度最快的城市为岳阳市，其次为益阳市，最慢的是常德市。而，用水效益，上升速度最快的是岳阳市，其次为常德市，最慢的是益阳市。说明益阳市城市化水平的提高是在较低用水效益下进行的，其城市化水平的的较快增长必然会引起用水总量的增长。长此以往，水资源对城市化的约束作用将会增大。

图4洞庭湖区各市历年城市化水平与用水效益的关系

Fig.4 Correlation between urbanization level and water utilization benefits in the Dongting lake area

同时，为了进一步说明，用水效益随城市化水平的增长情况，采用历年城市化水平与用水效益指标，运用统计分析软件SPSS17.0对其进行回归分析，得出二者之间的关系模型（表4）。

表4洞庭湖区各市城市化水平（Y）与用水效益（X）的关系模型

结果显示：①相关系数R都在0.7以上，表明洞庭湖区各市城市化水平与用水效益呈线性增长关系。而且这种关系放在更大尺度的洞庭湖区上，表现的更加明显（相关系数达0.921）。②利用所建立的回归模型进行预测可知，城市化水平每上升一个百分点，用水效益增加的情况为：岳阳市>常德市>洞庭湖区>益阳市。益阳市用水效益增加的最慢，由于水资源约束力的存在，城市要保持较快的发展速度，必须提高用水效益，减少城市化进程中水资源的消耗。

5. 结论与讨论

（1）洞庭湖区城市化水平与用水总量的关系较为复杂。由于受地理环境、特殊的河湖环境等多种复杂因素影响，用水总量与城市化水平之间的变化规律并不明显。城市化水平不断大幅推进，用水总量却在减少，水资源将成为城市化水平进一步提高的制约因素。因此，调整用水结构和产业结构，防治水污染，加强节水型科技的使用和推广，不断优化经济增长方式，是洞庭湖区城市化进一步推进的首要任务。

（2）洞庭湖区城市化水平与用水效益呈线性增长关系。城市化水平越高，用水效益也就越高。因此，加快加快推进城市化和工业化进程，是提高用水效益，实现区域可持续发展的必要途径。

（3）洞庭湖区相对短缺的水资源对城市化进程将产生明显的约束作用，而且约束强度在经济发展有较大增长空间，用水效益增长最慢的的益阳市所代表的南洞庭湖区表现最为明显，城市化的较快发展以水资源的巨大消耗为代价；东洞庭湖区由于工业化和城市化水平较高，带动用水效益也已达到较高水平；西洞庭湖区的城市化水平和用水效益也都还有较大的增长空间。因此，建立集约的水资源利用体系，不断提高水资源利用效率，缓解水资源对城市化进程的约束作用，将成为洞庭湖区乃至湖南省所面临的共同任务。

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