改进GM（1，1）在城市水利与社会经济协调发展应用研究

王银银，张文锦

（1南通大学商学院 江苏 南通 226019，2南通市崇川区狼山镇街道办事处 江苏 南通 226019）

自古以来，水与城市的发展紧密相连，“城”因水而建，“市”因水而兴，水不仅是城市生产、生活的基本条件，更是城市经济建设、社会建设、生态建设、文化建设不可缺少的宝贵资源。水利不仅关乎农业、工业、城市以及社会可持续发展的命脉，还关系到人民群众的生命财产安全、生态环境的改善和社会的和谐稳定，是经济发展和社会进步的基础设施和基础产业[1]。城市化是世界经济发展的趋势，是现代化建设的重要标志，也是社会经济发展到一定阶段的必然产物。完善的防洪排涝体系是城市可持续发展的基本保障，充足清洁的水源是城市生存、发展的基础条件，良好的水生态环境、水景观是城市现代化的重要标志[2]。以新时期治水理念和《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》文件精神为指导，统筹城市水利与社会经济协调发展，加快形成城市“大水利”格局，以适应城市自身发展的刚性需要，是城市“人水和谐”的必然诉求。

一、城市水利与社会经济发展的互动关系

城市水利与社会经济存在着不可分割的联动关系，两者之间相互促进、相互制约。水利在推动城市社会经济发展过程中发挥着基础性保障作用， 反过来城市社会经济的发展为水利的发展提供了经济基础。

（一）城市水利为城市社会经济的发展提供安全保障和发展条件

城市具有人口密集，取水与排污集中，对防洪安全、供水保障和水环境水生态质量要求高等特点。随着我国城市化进程的快速推进，防洪除涝、供水安全、水环境压力越来越大，同时伴随着城市功能完善的需求，对水生态、水景观、水文化等方面提出了更高的要求。水利作为国民经济的基础设施和基础产业，为城市又好又快发展提供防洪安全、水供给安全、水环境安全、水生态安全等基础支撑和保障，对国民经济的发展具有拉动作用，尤其是改革开放以来，城市防洪工程成为城市建设中不可缺少的重要组成部分。目前，全国城市堤防长度己达1000多公里，大大提高了城市防洪能力，有力地保障了沿江（河）城市和郊区农村的安全。可以说，水利为城市社会经济提供了安全、稳定的发展空间，并在一定程度上推动着城市建设与发展的规模和速度。

（二）城市水利的发展需要一定的社会经济基础作为支撑

城市水利建设超越了传统的水利基建的范围，涵盖了防洪工程、水源工程、供水管网建设、水污染治理、水生态恢复、水景观建设、水利信息化等与水有关的城市建设，这些都需要大量的人力、物力和财力的投入。据有关资料显示，1950-2005年，仅全国水利基建投资总额就高达7200亿元，占同期国家基建投资总额的2.8%，水利基建投资年均增长速度达13%，这与社会经济的持续、稳定、快速发展密不可分。只有国家具有强大的经济实力，才能进行大规模的水利投资，才能逐步建立现代化的水利体系。因此，随着经济实力的逐年增强，各级各地政府应着眼长远，充分认识水利基础建设的重要性，按照水利建设与城市发展同步或适度超前建设的要求，更好地发挥水利在城市发展中的基础作用和带动效应。

（三）城市水利发展与社会经济发展的最终目的是一致的

社会经济发展的最终目的是为了满足人们日益增长的物质和文化需求，促进和谐社会的形成。城市水利发展的直接目的是为了保障水安全、改善水环境、恢复水生态，减少水灾害、水短缺、水污染等一系列城市水问题带来的损失。以水资源可持续利用保障和促进城市社会经济的可持续发展，实现人水和谐，在更高层次上实现城市水利与社会经济发展的“双赢”。因此，城市水利发展与社会经济发展的最终目的是一致的，都是为了促进社会生产力的发展，增加社会财富，提高生活质量，促进社会和谐。

二、城市水利与社会经济发展评价研究

采用改进的GM（1，1）模型，通过城市水利系统综合发展水平指数和社会经济系统综合发展水平指数，对城市水利系统综合发展水平指数和社会经济系统综合发展水平指数进行预测，并利用预测值计算协调度和协调发展度。

（一）构建 GM（1，1）循环残差修正模型

从城市水利与社会经济协调发展系统的特性来看，是一个典型的灰色系统，具有复杂性及信息不完全的特点，是一个既含有已知信息，又存在众多不确定信息的灰色系统。因此，采用 GM（1，1）模型对城市水利与社会经济协调发展情况进行预测，是一种比较理想的选择，为了进一步提高预测精度，采用改进的GM（1，1）模型（IGM模型）进行预测，从误差本身去挖掘有用信息，建立残差修补模型，迭加到原模型上，直接修正残差，从而达到准确预测的目的。结合经典GM（1，1）模型得到的预测序列和残差序列，建立 GM（1，1）循环残差修正模型，即把残差值作为补充量加在预测值上，从而使原来的残差值大为减小，达到预测精度显著提高的目的，基本步骤如下：

（1）设原始序列 )()0(tx 建立的GM（1，1）模型获得生成序列(t)的预测值，定义残差序列：

（2）使用残差序列（公式 1）加上原始 GM（1，1）模型预测序列可以得到新序列：

（4）同理，将由最小二乘法求得的a′和u′代入公式3，求解微分方程，得到预测模型：

（5）通过累减还原得到原始序列模型：

至此，即可得到一组GM（1，1）残差修正模型的预测序列。

（6）残差检验。对模型值和实际值的残差进行逐点检验。根据GM（1，1）残差修正模型计算然后分别计算残差序列e(0)(t)、相对误差序列φ(t)和平均相对误差，具体如下：

（二）城市水利与社会经济协调发展实证研究

为加强实证研究，选取江苏南通作为研究对象，南通作为唯一兼具江苏沿海开发和长三角一体化发展双重国家战略叠加的城市，沿海特大城市建设框架已经拉开，未来城市社会经济发展步伐持续加快，社会经济综合发展水平不断提高，为城市水利适度超前发展奠定了坚实的社会经济基础。由于进行的是外推预测，如果预测期过长，任何模型的预测误差都会很大，考虑《江苏沿海地区发展规划》对江苏沿海地区的发展目标进行的两个阶段划分，即 2012年和 2020年。综合以上因素，预测以2014-2016年为预测期。对于GM（1，1）模型的具体计算，可采用Excel编程计算[3]。以南通城市水利系统为例，将2000-2013年南通市城市水利系统综合发展水平指数作为原始数列tX（通过准光滑性检验和准指数检验）进行Excel编程计算，并算得城市水利系统综合发展水平指数（略）。同理，可建立城市水利系统与社会经济系统综合发展水平指数的改进GM（1，1）模型借助 Excel编程计算，结果见表1和表3所示。改进GM（1，1）模型预测精度及检验情况分别见表1和表2所示。

表1：改进GM（1，1）模型与经典GM（1，1）模型拟合效果和精度对比情况

其中，传统GM（1，1）模型的序号响应式为

改进GM（1，1）模型的序号响应式为

表2：改进GM（1，1）模型预测精度检验情况

通过Excel计算得到的2014-2016年南通市城市水利系统综合发展水平指数预测值和社会经济系统综合发展水平指数预测值，代入模型可计算得到2014-2016年南通市城市水利系统与社会经济系统的协调度预测值和协调发展度预测值，具体见表3所示。

表3：南通市城市水利与社会经济协调发展趋势预测评价结果

（三）综合评价结果分析

1.从系统综合发展水平来看

2000-2013年，南通市城市水利系统综合发展水平指数tx1、社会经济系统综合发展水平指数tx2和复合系统综合发展水平指数tx都处于上升发展的态势，如图1所示。

图1：南通市2000-2013年城市水利与社会经济综合发展水平指数折线图

从社会经济系统来看，社会经济综合发展水平总体呈上升态势，这与南通市区“十五”、“十一五”期间的发展实际是相符合的。这一时期南通综合实力强劲攀升，经济增长速度持续处于长三角前列，主要指标实现翻番，效益多年保持江苏领先，人民生活水平明显提高，提前三年在江苏江北率先达到省定全面小康标准；城市形象进一步提升，荣膺全国文明城市、国家卫生城市、国家环保模范城市、国家园林城市、国家历史文化名城。从反映社会经济综合发展水平的主要指标人均 GDP、地方财政一般预算收入、文教科卫事业费财政支出、城市居民人均消费性支出、工业固体废弃物综合利用率等来看，其趋势与社会经济综合发展水平趋势也是基本一致的。

图2：南通市2000-2013年水利投入折线图

从城市水利系统来看，城市水利综合发展水平呈快速上升发展态势，与南通市区水利发展实际是相符的。城市规模 “量”的扩大，随之而来的是城市基础设施和功能提升等“质”的方面的迫切需求，必然要求加大城市水利建设力度，增加水利投入，从反映城市水利综合发展水平的重要指标，如图 2所示，水利投入来看，其变化情况与城市水利发展实际是基本一致的。

从系统综合发展水平的高低来看，这一时期可以分为两个阶段：一是2000-2001年，即“九五”末、“十五”初，南通市城市水利综合发展水平整体低于社会经济综合发展水平，即城市水利滞后于社会经济的发展；二是2002-2009年，即“十五”、“十一五”时期，南通市城市水利综合发展水平整体上高于社会经济综合发展水平，即城市水利适度超前于社会经济的发展。这与南通市区的发展实际是基本吻合的。由于南通市区水利工程建设主要集中在“九五”前，至“十五”初，城市水利体系已日趋完善，且这一时期无洪涝干旱等水灾害，水利投入的累积效应也逐渐发挥，尤其是到“十五”末，随着南通综合实力的持续提升，水利投入持续快速增加，水利发展进入了快车道，水利综合发展水平持续高于社会经济综合发展水平。2009年，由于通州市的整体划入，市区规模“外延式”的扩大，必然要求加大城市水利投入，完善城市水利功能，提升城市水利发展整体水平，不断满足城市社会经济持续发展的需要。

2.从系统协调发展的状况来看

南通市城市水利系统与社会经济系统总体上呈现比较协调的态势，其协调度C和协调发展度D均呈现上升的态势。如图3所示。

图3：南通市2000-2013年城市水利与社会经济协调度和协调发展度折线图

从整体上来看，南通市城市水利与社会经济之间的协调状况呈逐年变好的态势，由“九五”末的中度失调发展城市水利滞后型，转变为“十一五”末的良好协调发展城市水利超前型。从协调度的变化趋势来看，协调度呈现由高到低，由低到高的动态发展变化态势。由于协调度值的高低是由城市水利系统与社会经济系统综合发展水平的离散程度所决定，无论是社会经济超前于城市水利发展，还是城市水利超前于社会经济发展，这种协调都会被打破，推动系统动态演化，促进系统不断向更高层次、更高水平的协调发展，这与协调发展度的变化规律是完全一致的。

3.从系统协调发展的趋势来看

根据GM（1，1）预测结果，未来三年南通社会经济综合发展水平与城市水利综合发展水平日趋接近，协调状况好，呈现城市水利适度超前的发展态势，协调发展度持续上升，这与南通目前的发展态势是基本相符的。随着《江苏沿海地区发展规划》正式上升为国家战略，南通成为唯一兼具江苏沿海开发和长三角一体化发展双重国家战略叠加的城市，沿海特大城市建设框架已经拉开，未来城市社会经济发展步伐必将持续加快，社会经济综合发展水平将不断提高，为确保城市水利继续适度超前发展奠定了坚实的社会经济基础。但从预测的结果来看，虽然城市水利与社会经济继续保持着良好协调发展状态，但社会经济发展速度明显快于城市水利发展速度。

三、城市水利与经济协调发展存在的问题

综合评价结果表明，南通市城市水利与社会经济协调发展状况及趋势良好，但还存在防洪排涝标准偏低、季节性缺水突出、水环境恶化、水文化建设水平低、水管理能力有待提高等一系列问题，与沿海经济社会发展和特大城市建设的要求不相适应。随着我国社会经济的持续快速发展，城镇建设和城市化进程明显加快，城市人口日趋膨胀，产业日益集聚化、集群化发展，社会经济活动强度不断增大，超出了城市资源生态环境系统的自然承载能力，造成城市水资源供需矛盾日益尖锐、水环境污染严重、水生态退化、水灾害频发等一系列城市水问题，严重制约了城市社会经济的发展，究其原因在于以下三个方面：

（一）现代水利意识的薄弱

现代水利力求协调人与自然、生态、水之间的关系，实现水功能的综合开发，追求水资源与社会经济的协调发展，要求人们具有宏观的水系意识、生态环境意识和资源意识。党的十六届三中全会后，水利部适时提出了可持续发展的治水新理念，对我国水利事业的发展产生了深远影响，各地纷纷掀起了转变治水理念的高潮。但从实践调研来看，南通的现代水利意识还很薄弱，究其原因是南通丰富的水资源使该市水利工作的重点长期以来几乎全部集中在了防洪除涝和防台防风暴潮上，对现代水利精神理解还不到位，在水环境、水文化、水经济、水管理等其他方面建设上缺乏足够重视，“大水利”观还没有形成，致使水利发展顾此失彼；且社会公众对水资源短缺现状认识不够，节水和可持续利用水资源等意识较为薄弱，严重制约了水利事业的均衡发展。

（二）城市水利功能的不足

城市水利功能包括了城市防洪、供水、节水、水土保持、水环境保护、生态环境建设、水污染防治、再生水利用、雨洪利用、水上交通和旅游、水文物保护、水文化建设等，这些功能对现代城市水利建设提出了新的更高要求。目前，南通市水行政主管部门的主要职责是城市防洪、供水规划及实施、节约用水、水土保持、水利工程管理、水污染防治、维护水事秩序等，对再生水利用、雨洪利用、水文物保护、水文化建设等方面基本没有涉及，且水供给、水环境、水生态等方面的职能还分散在环保、城建、农业、国土等各个部门，难以有效发挥合力的作用。可以说，城市水利功能的不足，直接影响城市水利发展的失衡。

（三）社会经济发展的掣肘

关于水利与社会经济的关系分析表明，水利的发展离不开投入作为保障。城市水利的发展离不开制度环境作为保障。从管理体制来看，目前，大多城市还未实施水务一体化改革，仍维持着原有的城市水利管理体制，“多龙管水”、“政出多门”，管水源的不管供水，管供水的不管排水，管排水的不管治污，管治污的无权惩罚，人为的破坏了水资源管理的完整性，难以达到水资源优化配置和节约利用的目的。其次，水法制体系还不健全。大多城市未能形成一套完善的、具体地方特色的水行政法规体系，水价形成机制不合理，水资源浪费现象严重。

四、促进城市水利与社会经济协调发展的对策

在综合评价分析的基础上，以现代治水理念和2011年中央1号文件精神为指导，提出城市水利与社会经济协调发展的对策，加快城市水利现代化，更好地支撑、保障和服务城市的经济发展。

（一）提高城市水利科技创新能力

围绕城市发展过程中水资源可持续利用、水生态环境保护、水资源演变规律、岸线资源利用等问题以及防洪减灾等影响经济社会生活的重大水环境发展战略，要求沿海沿江（河）化工企业的组织机构人员加强水环境基础理论研究，为水环境治理决策提供理论支撑。对水体形势恶劣的园区化工企业周边的河道进行整治，推进水环境治理的新理论、新技术，不断提高勘测、规划设计、管理等方面的总体技术水平。加快节水技术和水环境保护技术创新，加强与科研院所的合作，积极探索符合城市水环境治理、工农业节水、河道整治、水土保持综合治理等技术，加快科技成果的转化，不断提高水环境工作的科技含量。信息化是水环境健康化建设的主要技术支撑，坚持以信息化引领城市水环境建设，加快水量、水质自动化监测站网体系建设，推进水环境数据库和信息共享平台建设，不断提高水信息的测报和处理水平。推进以用水终端为监控重点的水资源管理系统建设，修订突发性水污染事件应急管理系统，完善水行政部门网络服务系统建设，加快水利信息化建设步伐。加强水利干部教育培训工作，不断提高水利干部的业务水平和创新能力，为水环境科技创新建设提供人才保证。

（二）完善城市治水保障体系

坚持依法治水，是水行政部门职能转变的具体体现。各级政府需强化水环境法制建设，加大执法力度，为水资源可持续利用和水环境健康发展提供法制保障。要认真贯彻落实《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国水污染防治法》，针对依法治水工作中出现的城市违章用水、违法排污企业，要加强调查研究，抓紧制定各种配套法规，逐步形成具有地方特色的《城镇供排水管理办法》、《城镇饮用水水源地保护办法》、《城镇污水处理及回用管理办法》、《城镇节水办法》等涉水配套法律法规体系。加强规划立法工作，突出水利发展规划的权威性和严肃性，严格遵守水利技术规范、标准及相关制度，结合“五五”普法宣传，统筹做好水环境普法宣传工作，不断增强全社会的水法意识和法制观念。进一步完善水环境建设项目招投标制度和后评价制度，强化水环境建设监理和水环境工程质量监督管理。切实增强水法规体系的刚性和约束能力，严厉打击非法侵占城镇水域、破坏城镇水环境工程、污染城镇水环境等违法行为执法人员应该推行水行政执法责任制，完善执法巡查制度、水事案件快速反应机制和群众监督等制度体系。加强水政监察队伍建设，提高执法人员素质，规范执法行为，改进执法作风，做到公开、公正、高效、文明执法。

（三）深化城市水利管理体制改革

加快水利重点领域和关键环节的改革，破解制约水利发展的体制机制性障碍，是加快水利现代化步伐的动力之源。现阶段，水务一体化管理得到了社会各界的广泛认同，但由于水务一体化是以自下而上的模式发展起来的，所以尚无成熟经验和模式可以借鉴[4]。作为国家层面，应按照涉水事务统一管理的原则，切实理清和界定好各行政管理部门在涉水事务管理方面的职能，明确水务局管理体制，确保水务一体化管理能够形成自上而下的一个完整体系。作为地方政府的南通市级层面，应按照水务统一管理的要求，加快推进水务一体化管理体制改革，整合原水利局、环境保护局、建设局、国土资源局、农业局等有关部门的涉水职能，成立水务局，合理界定水务局的管理职能和权限，突出其对涉水事务的社会管理和公共服务职能，有效改变“多龙治水”、效率低下的局面，加快实现城乡水资源评价、规划、开发、利用、配置、保护的统一管理；取水、供水、用水、排水、污水处理、再生水利用的统一管理；水量、水质、水域、水能的统一管理；法规、政策、制度、标准的统一制定和管理[5]。同时要理顺水行政主管部门与水管单位的关系，划清水行政主管部门和水管单位的职能，合理划分事权。按照政事分开、政企分开的原则，深化水管单位内部改革，完善分级管理责任制，强化水利基层服务体系建设。完善水利工程管理体制和运行机制，实行水利工程目标管理制，积极推行水利工程管养分离，初步建立市场化、专业化和社会化相结合的水利工程维修养护体系，确保水利工程管理的良性运行。加快推进水管单位绩效工资改革，缩小水管单位工作人员与水行政主管部门公务员之间的待遇差距，有效激发水管单位工作人员的积极性。通过网络新媒体广泛宣传城镇水环境的重要作用和意义，促使广大公众转变对水利就是水利工程建设的传统认识，增强公众对环境水利、资源水利、生态水利、民生水利和可持续发展水利等现代水利理念的认识，发挥道德对人们行为的约束，形成自觉爱水、惜水、护水、节水的社会风尚。

五、结束语

社会经济的快速发展为城市水利建设提供了基础保证，而城市水利体系的不断完善也为整个城市的发展提供了重要支撑。中央1号文件明确把水利作为国家基础设施建设的优先领域，充分体现了水利在城市经济社会发展过程中基础支撑作用。城市水利形势的严峻性、城市水利与社会经济的互动关系，迫切需要我们加强城市水利建设，推进城市水利与社会经济的协调发展，为城市的可持续发展和江苏沿海开发提供强有力的水利支撑。因此，按照水利适度超前发展的原则，在加快城市发展的过程中，必须防止水利逆向发展，根据经济社会发展情况，适时调整城市水利发展策略，确保城市水利适度超前发展，以促进城市水利与社会经济的协调发展。

[1] 张文锦.近年来我国城市水利研究综述[J].水利发展研究,2011,12(2):53-57.

[2] 刘振国,张善志,胡湘.城市水利在城市建设和发展中的作用[J].黑龙江水利科技,2009,37(6):1-5.

[3] 严明,廖铁军.基于Excel的灰色预测模型在土地利用规划中的应用[J].安徽农业科学,2007,35(12):3627-3628.

[4] 王浩,秦大庸,汪党献,等.水利与国民经济协调发展研究[M].北京:中国水利水电出版社,2008:5-17.

[5] 裴宏志,曹淑敏,方国华.城市水管理综合对策研究[M].北京:中国水利水电出版社,2007:157-164.