宝鸡市城市化与水土资源利用关系分析

李京文，汪 妮

(西安理工大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室，陕西西安 710048)

随着城市化的快速发展，水土资源利用在时间上和空间上平衡与否直接影响地区的生态环境状况与社会经济发展潜力，水土资源的数量、质量和组合状态对一个地区的社会经济发展前景有较大影响。作为西部干旱半干旱地区重要城市的宝鸡市，由于自然条件和经济条件的约束、日益膨胀的工业和城市用水，使宝鸡市的城市化发展和资源与环境之间的不协调日益加剧，水土资源十分紧缺。要避免开发利用过程中产生严重的水土资源问题，其关键是要认清水土资源这一复合系统目前存在的问题，揭示水土资源利用特征与城市发展的关系。

国内外学者针对水土资源开展了大量的研究工作。外国学者Ducrot等［1］提出了城市边缘水土资源管理的多agent模型。国内学者在近年来初步尝试展开与水土资源相关的理论与实践研究。郑宇等［2］论述了城市化发展对水土资源利用的影响效应;姚士谋等［3］以长江下游地区若干城市地区为例，研究了在城市化进程中水土资源利用的特征和问题。对于城市化研究，王建军等［4］结合诺尔萨姆的“S”曲线理论对城镇化发展阶段进行了划分;刘亚臣等［5］也基于“诺瑟姆曲线”理论对我国城市化进程做了分析。已有研究通常的作法是将水土资源分别研究，进而结合在一起分析，但将水土资源视为一个整体，探讨两者之间的相互作用的研究较少;而且，已有研究成果多偏重于水资源的承载力、可持续利用、供需平衡、优化配置研究，而有关土地资源的研究成果较少。

笔者在调查宝鸡市水土资源开发利用现状及其特征的基础上，建立了城市化发展阶段与水土资源利用存在的对应关系，分析了水土资源利用方式与城市化水平的匹配程度，揭示水土资源利用特征与城市发展的关系，以期为促进我国城市化健康发展和水土资源可持续利用提供借鉴。

1 宝鸡市城市化发展阶段程度分析

1.1 概况

宝鸡市地处陕西省关中平原西部，地处东经106°18'21″～108°03'14″、北纬 33°34'50″～35°06'16″之间。辖金台、渭滨、陈仓三区及凤翔、扶风、岐山、眉县、陇县、千阳、麟游、凤县和太白九个县，总面积18172 km2，其中市辖区面积3574 km2，建成区面积61.02 km2。

1.2 城市化发展趋势

城市化水平即区域城市化发展的程度，是反映一个区域社会经济发展的重要指标。基于中国传统社会的农业人口与非农业人口结构具有内在的稳定性，本文中宝鸡市城市化发展水平衡量指标的测算方法采用单指标法，测算人口城市化指标，计算非农业人口在总人口中的比例，估算宝鸡市城市发展进程的城市化率［6］。

依据宝鸡市统计年鉴，宝鸡市1949年至2010年的人口情况统计数据见表1，通过计算得到宝鸡市城市化率，其变化趋势见图1。由图1可知，随着中国的改革开放及西部大开发的政策实施，宝鸡市城市化得到迅速发展。50多年来非农业人口增幅为906%，同期总人口的增长幅度为171%。

表1 宝鸡市人口情况统计

图1 宝鸡市城市化发展水平趋势

宝鸡市人口自然增长率和城镇化率以《宝鸡市经济社会发展“十一五”规划》为准，各规划水平年人口以已有人口作为预测的基本依据，2011—2015年和2016—2020年人口自然增长率分别按0.55%和0.5%计算，城镇化率2015年和2020年分别达到52%和62%，宝鸡市域城镇化水平年均增长1.15个百分点。

按照宝鸡城市化发展水平，城镇化水平增长趋势呈现的“S”曲线，依据城市化率变化趋势(图1)，对宝鸡市城市化发展阶段进行划分，将宝鸡市城市化进程大致分为3个阶段:第一个阶段为城市化初期，即城市化速度比较缓慢，2006年(城市化率在30%)作为转折点;第二阶段是城市化中期，即城市化加速发展，2007年之后(城市化率在30% ～70%);第三个阶段是后期，城市化水平趋于饱和［2，5］。

从图1可以看出，宝鸡市城市化发展整体呈递增。利用EXCEL曲线回归模型对图1的变化趋势进行曲线拟合，为了使曲线方程拟合的贴合实际，采取分段拟合方式，分别得到拟合曲线为2000—2005年:

式中:y为城市化率;T为时间变量，T=(t－1999);t为年份;R2为拟合结果，其值越趋近于1，表明拟合效果越好。

把时间数据代入以上拟合方程，从拟合结果R2值可以看出拟合效果较好，说明该曲线方程表示城市化的发展较为合理。笔者利用此方程来预测t年份宝鸡市的城市化程度。通过拟合曲线明显看出来两个时间区间的变化速率有很大差别，且变化速率的分段点刚好是城市化发展两个阶段的转折点。

2 城市化发展与水土资源利用关系

2.1 城市化与水资源利用特征

2.1.1 水土资源情况

宝鸡市境内有渭河、嘉陵江等大小江河300条，水资源总量为55.5亿m3，多年平均水资源总量为37.09亿m3，人均水资源量990 m3，每公顷平均水资源量1.11万m3，均低于陕西省平均水平，不到全国平均水平的一半，全市水资源总的可利用量为22.29亿m3。

宝鸡市2008年，全市平均地表水开发利用程度为22.1%，地下水开发利用程度为64.7%，地下水开发利用程度较高。全市水资源开发利用率达58%，与陕西省平均水资源开发利用程度30%相比，水资源开发利用程度较高。根据《陕西省行业用水定额》，综合考虑不同水平年的生活水平、节水水平等因素，预计得到宝鸡市2015年、2020年城镇居民生活用水量分别为10073.29万m3、12769.89万m3。随着城市的扩大和工业的快速发展，宝鸡市逐渐步入了水资源短缺的窘境。另外，水资源污染、用水效率不高、浪费现象严重等，更加剧了水资源的供需矛盾［7-8］。

宝鸡市是多山地区，各地自然条件和社会经济条件的不同，决定了土地类型及其分布的不均衡性和区域性。该市山地面积占总土地面积80.5%，坡地占耕地总面积的50.7%，旱地占总耕地面积的67.7%，加上本区气候特征，雨量多集中在7、8、9这3个月，造成水土流失严重，耕地总体质量较差。全市已开发利用的土地面积占土地总面积的90.57%，而未利用土地仅为9.43%，人均耕地约0.117 hm2，耕地复种指数136.6%，该市垦殖面积已超出了土地宜农极限。大于25°的坡耕地占到总耕地面积的16.4%，据调查全市可复垦和开垦耕地资源只有66667 hm2，因此耕地后备资源严重不足。

2.1.2 城市化与水资源利用变化

宝鸡市历年(1980—2008)用水量调查统计见表2，变化趋势见图2，从图2中可以看出，宝鸡市生活用水量及工业用水量呈增长趋势，其中农田用水量占总用水量的绝大部分。结合城市化的发展趋势分析，1980—2005年，处于城市化发展的初期，城市化率增长了6%，城镇及农村生活用水量以每年近1000万m3的增加量呈递增趋势，工业用水量的增长趋势较为突出，1990年较1980年工业用水量增加了近8000万m3;2005—2008年，城市化率增长了近20%，宝鸡市处于城市化发展的快速发展阶段，2005年生活用水量较2000年农业用水大幅度增加了近2000万m3，之后呈微弱的递减趋势，其主要原因就是随着城市化的快速发展，社会经济水平和科学技术不断提高，国家对用水量的控制制约，节水技术以及人们的节水意识也随之提高，因此出现了生活用水量微弱的下降趋势，但是随着城市化发展的大幅度提高，城乡居民饮用水对水质和水量的要求将进一步提高，虽然单位产品用水量在下降，但工业规模扩大仍将推动水资源需求的增长，城市公共用水和服务业用水需求量也将激增，粮食生产用水的需求也应予以保证，必然导致全市用水需求的不断增长。工业用水量依然呈明显递增趋势，相比较城市化初期，增长速度减慢，水资源的供需矛盾将随着经济社会的进一步发展而愈显突出，缺水将成为制约城市和社会经济发展的主要因素。

拟合工业用水量曲线:

拟合生活用水总量曲线:

式中:T=(t－1979);y为用水量。

图2 宝鸡市历年用水量调查统计变化趋势

由拟合结果R2值可知拟合效果较好，由拟合曲线方程可以得到该年总用水量的大小也可以预测未来近几年的总用水量。由图2可以看出，用水量随着城市化发展呈现出两个阶段的变化趋势，即2005年之前，城市生活用水量随城市化程度的快速增加;2006年之后城市化提高，城市生活用水量随城市化程度的增加呈现缓慢增加的趋势，其速率明显减慢的原因主要是由于城市化进程中水资源缺乏，城市供水能力不足，而且节水的规定和提倡对用水提出了高要求，限制了城市总用水量。这两个阶段也与宝鸡市实际情况相符，说明响应模型的准确性。

2.2 城市化与土地资源利用特征

将宝鸡市土地利用结构主要分了耕地、园林、林地、牧草地、建设用地以及未利用地共6类。宝鸡市2004—2010年土地利用现状变化趋势见表 3。2004—2010年是宝鸡市城市化快速发展的阶段，城市化率增长幅度近20%，在城市化进程中土地需求量很大。由图3、图4、图5可知，农用地面积呈下降趋势，建设用地面积快速增加，未利用土地面积逐年减少。城市化的发展要占用大量的耕地，这就使得城镇建设发展与基本农田保障之间的矛盾显得尤为突出。土地利用变化以各种类型土地转化为城镇建设用地的趋势最强，在一定程度上也显示了宝鸡正处于城市化的快速阶段。

根据宝鸡市土地利用变化趋势，得出各土地利用与城市化发展水平的关系曲线(图3、图4、图5)，可以看出随着宝鸡市城市化发展，耕地和建设用地的可利用面积递减，城市规划面积趋于饱和。利用EXCEL曲线回归模型对图3和图5进行分析，分别得出拟合曲线方程为

表2 宝鸡市用水量调查统计

表3 宝鸡市土地利用现状

图3 宝鸡市耕地利用变化

图4 宝鸡市未利用土变化拟合曲线

图3 宝鸡市建设用地变化拟合曲线

式中:Y1为耕地利用面积，hm2;T=(t－2003);Y2为建设用地利用面积，hm2。

由拟合结果R2值可知拟合效果较好，根据拟合曲线(5)(6)的关系式，可得到现状年土地利用状况，也可以预测未来几年的土地利用现状。由图3可以看出，耕地面积随着城市化发展呈现出递减趋势且逐渐平缓，即2006年之前，耕地面积降低的速率较大;2006年之后，耕地利用面积略有增加总体呈平缓态势，其主要原因是由于随着城市化的发展城市更加重视耕地保护，宝鸡市也作为了国家的退耕还林的重点区域。由图5可知，建设用地随着城市化的发展快速增加，宝鸡市处于城市化、工业化快速发展阶段，到2010年和2020年，全市生产总值将分别达到1000亿元和3800亿元，城市化率将分别达到45%和55%［9］，全市建设用地仍将保持强劲需求。2009年后增加趋势有所平缓，这主要是由于耕地保护和生态建设的增大，而且宝鸡市新建设用地的空间有限，随着城市化程度的不断增加不难预料建设用地和耕地用地以及其它用地的矛盾也日益突出［9］。

2.3 宝鸡市城市化阶段的水土资源利用特征

城市化发展在促进城市人口、经济集聚，以及城市和城市体系的空间形态高级化进程的同时，也促使有限的水土资源由粗放利用逐步转向集约利用。随着城市化水平提高，农业人口向城镇的集中布局，对城乡土地利用类型转换、土地利用效率产生显著的影响，而且为满足城市正常的生活和生产，地表及地下水资源的开采量大幅度提高。随着城市化的进程，水土资源利用呈现了相应的特征变化。

在城市化发展初期，城市化发展速度与城市人口增长速度相对缓慢，因此城市用地面积增长也较为缓慢;工业发展也刚刚起步，人们以经济的快速增长为主，生产用水量迅速增加，水资源供给的限制作用较小，仅对某些高耗水、污染型工业布局有一定影响，水资源利用效率较低、浪费比较严重［10］。

宝鸡市在2005年后，非农业人口迅速增多，城市建设用地不断扩大，城市集聚规模效应显现。城市产业结构开始向资金密集型产业方向发展，产业分工的细化与规模经济的扩张，使城市内部用地结构日趋复杂和紧张。随着时间的推移，土地资源的经济供给对城市化进程的约束作用显现出来，主要表现到了农业用地和非农业用地供求矛盾问题。水资源的利用也具有相类似的特征。随着工业规模、人口集聚规模增大，特别是重工业(化工、冶金、电力等部门)的高耗水性，以及城市人口增多和生活需水量的不断上升，使城市用水需求量迅速增长，就地供水已不能满足需要，大型水源地开始建设，用水成本增加，农业、工业、居民生活等用水出现总量约束和协调配置的问题。

3 结论

a.采用单指标法的人口城市化指标，根据宝鸡市人口增长的趋势，分析城市化和水土资源的相关关系，将宝鸡市城市化发展阶段划分为两个发展阶段，第一阶段城市化程度不高，城市用地增长缓慢，城市用水效率较低;第二阶段城市化加速发展，城市用水量增加较快，且速率由快变慢，主要是由于水资源缺乏，城市供水能力不足，限制了城市生活用水量，并且城市建设用地不断扩大，面积增长趋势较为明显。若宝鸡市不提高水资源供给，按照目前的供水量，城市化得不到充分发展，对城市化的限制作用逐渐增强，限制率逐年增大。

b.宝鸡市城市化发展过程中伴随着城市化水平的不断提高，宝鸡市总用水量和建设用地面积也呈现递增趋势，且存在一定的正相关关系。

c.城市化进程中针对水土资源利用呈现的特征，在城市化快速发展的中后期，水土资源的承载能力会趋于紧张甚至达到极限状态，有限的水土资源必将限制城市化的发展，因此应协调城市化健康发展与水土资源可持续利用的关系，实现区域的可持续发展。

［1］DUCROT R，LEPAGE C，BOMMEL P，et al.Articulating land and water dynamics with urbanization:an attempt to model natural resources management at the urban edge［J］.Computers，Environment and Urban Systems，2004，28(2):85-106.

［2］郑宇，冯德显.城市化进程中水土资源可持续利用分析［J］.地理科学进展，2002，21(3):223-228.

［3］姚士谋，陈爽，解晓南，等.我国城市化过程中水土资源利用问题的认识:以长江下游地区若干城市地区为例［J］.长江流域资源与环境，2008，17(5):723-728.

［4］王建军，吴志强.城镇化发展阶段划分［J］.地理学报，2009，64(2):177-188.

［5］刘亚臣，周健.基于“诺瑟姆曲线”的我国城市化进程分析［J］.沈阳建筑大学学报:社会科学版，2009，11(1):37-40.

［6］贾晓丹，卢新卫.宝鸡市人口城市化发展研究［J］.干旱区资源与环境，2007，21(11):101-105.

［7］曾晓燕，牟瑞芳.城市化对区域水资源的影响［J］.资源环境与工程，2005，19(4):318-322.

［8］刘俊民，李莹，史玲，等.西安市城市化进程与城市供水量关系分析［J］.人民黄河，2009，31(4):68-69.

［9］董婕，张华丽，延军平.西安城市化进程对城市用水的影响［J］.资源科学，2010，32(8):1520-1526.

［10］蒋南平，曾伟.土地资源与城市化发展:理论分析与中国实证研究［J］.经济学家，2012，(4):52-62.