楚雄州城市化进程与水资源利用关系定量分析*

李秀寨 何 娇 韦 宇 吴娇娇

(1.楚雄师范学院地理科学与旅游管理系， 云南 楚雄 675000； 2.墨江哈尼族自治县坝溜镇人民政府， 云南 普洱 654815)

楚雄州城市化进程与水资源利用关系定量分析*

李秀寨1何 娇1韦 宇1吴娇娇2

(1.楚雄师范学院地理科学与旅游管理系， 云南 楚雄 675000； 2.墨江哈尼族自治县坝溜镇人民政府， 云南 普洱 654815)

以楚雄州为研究对象，采用综合指标法计算城市化进程参数，并利用相关分析和回归分析对城市化进程与水资源利用关系进行研究。结果表明：随着城市化的发展，总用水量、农业用水量及工业用水量呈波动性变化，生活用水量则呈逐年增加趋势，用水效益也呈逐年上升趋势。通过回归分析发现，总用水量、农业用水量、人均总用水量与城市化水平之间存在三次函数关系；工业用水量与城市化水平之间存在较为紧密的幂函数关系；人均生产用水量、用水效益与城市化水平呈二次函数关系；生活用水量及人均生活用水量与城市化水平之间则存在高度紧密的线性正相关关系。15年间年均变化率最大为生活用水量，其次为人均生活用水量，年均变化率最小为人均生产用水量。最后，针对楚雄州现状提出几点建议。

城市化进程；用水量；相关分析；回归分析

城市化是农业人口向非农业人口转换，并向城市集中的聚集过程，表现为城市在空间数量上的增多、区域规模上的扩大、职能和设施上的完善以及城市的经济关系、居民的生活方式以及人类的社会文明向农村渗透的过程[1]。

水资源是一切生命之源，是城市生命线系统的重要组成成分之一。随着城市的不断发展，人类对水资源的需求量也在不断增加。楚雄州没有天然湖泊和入境暗河，城镇生活饮用水主要以水库水、地表水为主。由于水资源较为匮乏，同时受到地形、气候等因素的影响，近年来楚雄州连年发生严重干旱，不仅造成农业减产，人们生活困难，同时严重阻碍了楚雄州的城市化发展，加之不合理的开发和利用，加剧了水资源的短缺。

通过对楚雄州城市化进程和水资源的利用变化关系的研究，可以认清城市化进程对水资源利用产生的影响，以及水资源短缺对楚雄州城市化发展的制约作用，以期为楚雄州城市化的发展和水资源的保护和利用提供参考。

1 研究区概况

楚雄彝族自治州位于云贵高原西部，24°13′N～26°30′N，100°43′E～102°30′E之间，行政区包括楚雄市和牟定县、南华县、永仁县、双柏县、禄丰县、大姚县、元谋县、武定县、姚安县。地处滇中地区，东邻昆明市，北邻攀枝花市和凉山彝族自治州，西邻大理和丽江、南邻玉溪市和普洱市。2010年末，楚雄州常住人口268.4万人，非农人口39万人，总面积为2.9万km2。

楚雄州地处哀牢山脉东北侧，位于金沙江、元江两水系分水岭的背风面和水汽衰减地带，境内无天然湖泊，也无入境暗河，水资源多由大气降水形成。楚雄州多年水资源量为68.67亿m3。州内的地面河流分属金沙江和元江两大水系，蕴藏量达117.7万kw(不含金沙江干流)，宜开发量为25.21万kw。年降水量较相邻州(市)少，过境水量虽多，但开发利用尚少，境内多河流，少水源。楚雄州降水量偏少，年降水量介于800～1 000 mm，且主要集中在7～10月。楚雄州地处云南省日照高值区，年均日照为2 450 h，从西北向东南呈递减分布，是云南省境内最干旱地区。全州雨季5～10月，径流量占年均径流量的75.7%～87.0%，旱季为11月至次年4月，径流量占年均径流量的13%～274.3%。州内径流的年际变化系数在0.3～0.55之间，属于云南省内年际变化系数的高值区。

2 研究方法

2.1 楚雄州城市化水平分析

目前，衡量城市化水平高低最普遍的方式为非农人口占总人口的百分比。事实上影响城市化进程的因素较多，为了能更客观地反映某一地区城市化水平可采取多项指标来进行综合评价。由于产业结构、居民生活水平、城市化水平(以非农业人口计)、服务设施等4项指标具有代表性并具有易量化为数据变量的特点，因此本研究选择上述4项指标反映城市化进程，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，方程如下[5]：

X=f(X1，X2，X3，X4)

(1)

式中：X表示城市化进程参数，X1为产业结构合理化水平，用第三产业生产总产值/国民生产总值表示；X2为城市居民生活水平，用城镇居民可支配收入表示；X3为非农业人口/总人口，代表人口城市化水平；X4为服务设施水平，用第三产业生产总值表示。将上述4个指标进行标准化处理，将标准化处理后的4个指标的值进行相乘，并对最终结果取对数(LogX)表示城市化进程的参数。楚雄州城市化进程具体见图1。研究数据来源于1995—2009年《楚雄州年鉴》、《云南省楚雄彝族自治州水利志》和《楚雄统计年鉴》[2-4]。

图1 城市化水平与用水量变化

2.2 楚雄州城市化水平与用水量变化关系分析

选取1995年—2009年楚雄州总用水量(Y1)、工业用水量(Y2)、农业用水量(Y3)及生活用水量(Y4)4项指标分别与楚雄州城市化水平(X)进行相关分析和回归分析，并对人均用水量做进一步研究，从而探讨城市化进程与用水量之间的关系，具体见表1及图1～3。

表1 城市化水平(X)与各用水量指标(Y)关系模型

指标与城市化水平的pearson相关系数最佳回归模型FRSig．总用水量0．556∗Y1=-1089．526X3+61926．457X-71197．88122．0360．8870农业用水0．130Y2=-1148．949X3+60080．285X-70680．63614．2890．8390．001工业用水0．711∗∗Y3=1088．005(X0．9)13．6880．7160．003生活用水0．988∗∗Y4=3132．284X-7121．764520．6880．9880人均总用水量0．135Y5=-4．188X3+219．303X-184．36411．9710．8160．001人均生产用水量-0．311Y6=-53．433X2+429．451X-465．22915．2050．8470．001人均生活用水量0．988∗∗Y7=14．753X-31．251517．7720．9880用水效益0．935∗∗Y8=10．717X2-73．583X+133．888621．1530．9950

注：**表示相关性在0.01水平显著，*表示相关性在0.05水平显著；F表示F检验值，R表示自变量与因变量的相关程度，Sig.表示F检验值的实际显著性水平即相伴概率值。

图2 城市化水平与人均用水量关系

图3 城市化水平与用水效益关系

2.3 用水效益计算

单位用水产值可以反映用水效益的高低，单位用水的产值越大，用水效益就越高[6]，单位用水产值=国民生产总值/总用水量。

2.4 用水类型的变化率

某一用水类型的变化率可定量描述区域某一时段内某种类型用水量的变化速度，它对用水类型变化的时间差异和预测未来用水结构变化趋势都具有积极的作用，公式表达式为[7]：

R=[(Ut/U0)1/t-1]×100

(2)

式中：U0、Ut分别为研究期初及研究期末某种类型的用水总量；t为研究期时段长；R为研究时段内某一用水类型的年变化率，结果见表2及图4。

表2 各用水类型年均变化率

图4 用水类型的年变化率

3 结果与分析

3.1 楚雄州城市化进程分析

从图1可以看出楚雄州城市化进程参数由1995年的3.219提高到了2009年的4.925，15年间共提高了1.7个单位，2004年以后曲线的变化斜率较之前有所增大，说明楚雄州的城市化水平在2004年以后提高较快。城市化水平的提高与城镇人口的不断增加及非农产业的发展分不开，1995-2009年楚雄州城镇非农人口从28.65万增加到39.2万，15年间共增加了10.55万，增长率为36.82%，而农业人口从213.34万增加到230.9万，增加了17.56万人，增长率为8.23%，由此可知非农人口的增长率远高于农业人口的增长率，充分体现了楚雄州人口城市化的进程。楚雄州农业总产值从235 279万元增加到816 613万元，增长率247.08%，而工业总产值从1995年的203 941万元增加到2009年的1 125 550万元，增长率为451.90%，第三产业总产值从169 008万元增加到1 236 848万元，增长率为631.83%，二三产业总产值的增长率远高于第一产业总产值的增长率。随着楚雄州大力调整和优化产业结构，二三产业比重逐步提高，城市化进程稳步向前。

3.2 楚雄州城市化水平与各类型用水量回归模型

为了更好地探讨城市化发展对水资源利用产生的影响，运用SPSS17.0对城市化水平与各类型用水量之间进行相关及回归分析，具体结果见表1。

从表1可以看出，相关分析中，总用水量与城市化水平关系比较密切；工业用水量、生活用水量、人均生活用水量、用水效益及生产用水效益与城市化水平高度关系非常紧密；而农业用水、人均总用水量及人均生产用水量与城市化水平关系非常薄弱。通过回归分析发现，总用水量、农业用水量、人均总用水量与城市化水平之间存在三次函数关系，R值均大于0.8，P≤0.001，说明三次函数的拟合度较好，方程有意义；工业用水量与城市化水平之间存在较为紧密的幂函数关系；人均生产用水量、用水效益与城市化水平呈二次函数关系；生活用水量及人均生活用水量与城市化水平之间则存在高度的线性正相关关系。

3.3 楚雄州城市化进程与水资源利用关系分析

3.3.1 楚雄州城市化进程与总用水量关系分析

从图1可以看出，从1995—2009年，各种类型的用水量呈现出不同的变化趋势，总用水量随城市化的发展呈波动性变化趋势，1995—2003年总用水量逐步增加，由92 675万m3上升到110 168万m3，2003年以后总用水量则呈波动性回落，由110 168万m3下降至107 145万m3。图2中人均总用水量表现为先增加后减少的变化趋势，与总用水量变化较为相似。由于楚雄州各项用水中，农业用水消耗量最大，这一变化恰好反映了城市化水平的提高使得农业发展有所减缓，从而导致农业用水量下降进而影响总用水量的变化。从各用水类型的变化曲线可以看出，楚雄州农业用水占总用水量的比例最大，15年间曲线的变化趋势与总用水量的走势基本一致；其次为生活用水，工业用水所占的比例最小。从表1可以看出，城市化水平与总用水量之间呈显著的负三次函数关系，说明在未来的一段时间内，随着城市化水平的进一步提高，受农业用水量逐步减少的影响，总用水量将有所回落。

3.3.2 楚雄州城市化进程与农业用水量关系分析

目前农业用水在楚雄州水资源利用中占据重要地位。楚雄州农业用水量变化趋势大体与总用水量一致，农业用水量随着时间的推移和城市化水平的提高表现出较为缓和的波动性变化趋势，15年间，农业用水量由86 196万m3，增加到89 440万m3，增长率为3.76%，具体见图1。1995—2002年，农业用水量随着城市化进程的发展整体上逐年增加，2003—2009年，农业用水量随着城市化进程的发展呈下降趋势。这符合城市化进程中农业耕地面积减少的一般规律。楚雄州农业耕地面积由1995年的241.45万亩减少到2009年的234.13万亩。2005年楚雄州修建了龙川江和蜻蛉河两大灌区，促进了节水型农业的发展以及各种节水措施的实施和推广，这也是导致农业用水量有所下降的另一因素。此外，农业用水水价、规定用水量等也影响农业用水量的变化，农业用水由每立方米0.01～0.03元调整为0.06～0.08元，有效遏制了农业灌溉中导致的水资源浪费。从表1可以看出，农业用水量与城市化水平之间呈较为显著的负三次方函数，说明随着城市化进程的推进，农业用水量将逐步降低。

高血压脑出血是神经系统常见疾病，主要由高血压引起，高血压可导致脑底小动脉病理性改变，表现为小动脉管壁纤维样变性、局灶性坏死、出血等，可使管壁强度降低，引起局限性扩张，导致微小动脉瘤发生，在血压骤然升高时小动脉破裂出血从而引发高血压脑出血[1-2]。小骨窗血肿清除术是以往治疗高血压脑出血的常用术式，但是该术式创伤较大，预后效果不理想，随着微创技术的发展与推广，早期微创颅内血肿清除术开始在临床广泛应用，但关于该术式治疗效果的研究报道较少，还需更多研究深入分析总结[3-4]。本研究观察分析早期微创颅内血肿清除术治疗高血压脑出血的临床疗效，现报道如下：

3.3.3 楚雄州城市化进程与工业用水量关系分析

由图1可以看出，工业用水量随城市化的发展呈缓慢增加，1995—2009年工业用水量从2 880万m3上升到4 735万m3，15年间增长率为64.41%，而工业总产值增长率则为451.90%。这从一定程度上反映了楚雄州工业水平的发展趋势，工业用水效率有了较大的提高。从表1可以看出，楚雄州城市化水平与工业用水量的回归模型为显著的幂函数关系，即随着城市化的发展，工业用水量将逐步增加，呈现出上凸的横抛物线趋势。

3.3.4 楚雄州城市化进程与生活用水量关系分析

从图1可以看出，生活用水量呈快速增加趋势，1995—2009年生活用水从3 599万m3增长到8 438万m3，增加了近一倍的用水量。从表1可以看出，1995—2009年楚雄州城市化进程的增长与生活用水量之间也保持着非常紧密的线性正相关。随着城市化进程的推进，生活用水量逐步增加，这与楚雄州总人口逐年增加分不开。此外，社会和经济的稳步发展以及各种基础设施的不断完善，以及大型水库的建设，大大提高了自来水的普及率，人均生活供水量也随城市化发展稳步增加，从1995年的53L/人·d上升至114L/人·d，具体见图2。因此，楚雄州生活用水量呈逐年上升趋势。

3.4 楚雄州城市化水平与用水效益分析

通过相关分析发现，城市化与单位用水产值的相关系数为0.935，在0.01水平上呈显著正相关，说明随着城市化进程的推进，用水效益在不断提高，单位用水产值从1995年的6.76元/m3提高到2009年的32.71元/m3，具体见图3。从表1可以看出城市化与单位用水产值表现为高度紧密的二次函数关系，通过对回归模型进行预测可知，随着城市化水平的提高，单位用水产值呈抛物线的增加趋势。这一研究结果与方创琳等人研究的结论具有一致性[8-9]。

3.5 用水类型的年变化率及年均变化率分析

总用水量、人均总用水量、农业用水量及人均生产用水量的年变化率较为相似，2001年、2004年、2006年、2007年及2009年均表现出负增长趋势。究其原因不难发现，15年间农业用水量呈先增加后减少的趋势，而工业用水量和生活用水量则逐年增加，从而导致总用水量呈不规则变化，此外随着总人口数量的逐年增加，使得总用水量、人均总用水量、农业用水量及人均生产用水量的年变化率围绕X轴呈正与负的波动变化。对各类用水量进行年均变化率计算，结果见表2，从表2可以看出，15年间年均变化率最大为生活用水量，其次为人均生活用水量。年均变化率最小为人均生产用水量，其次为人均总用水量。由此说明，随着城市化的发展，居民生活用水量及人均生活用水量将不断增加，城市化进程与城市生活用水的矛盾将日益突出。

4 结论及建议

4.1 结论

通过上述研究可知，随着城市化的发展，总用水量、农业用水量及工业用水量呈波动性变化，生活用水量则呈逐年增加趋势，用水效益也呈逐年上升趋势。通过回归分析发现，总用水量、农业用水量、人均总用水量、生产用水效益与城市化水平之间存在三次函数关系；工业用水量与城市化水平之间存在较为紧密的幂函数关系；人均生产用水量、用水效益与城市化水平呈二次函数关系；生活用水量及人均生活用水量与城市化水平之间则存在高度紧密的线性正相关关系。15年间年均变化率最大为生活用水量，其次为人均生活用水量。年均变化率最小为人均生产用水量，其次为人均总用水量。

4.2 建议

影响城市用水量变化的因素很多，如城市的发展、人口的增加、产业结构的调整、水利工程的建设、水环境的污染与保护、节水理念的贯彻与实施、水资源的规划管理等。在促进城市化发展的同时，应合理利用和开发水资源，针对楚雄州现状提出以下几点建议：

(1) 引用市场机制，实现水资源的市场化、商品化。执行水价改革政策，调节供需矛盾，抑制用水需求。一方面，通过征收污水处理费用，调整城市供水价格；另一方面，要加强水利工程供水价格改革，明确各县(市)水资源费，明确各类用水收费，适当提高非农业用水价格。

(2) 优化产业结构，采用先进技术，源头节水。针对楚雄州高耗能高污染行业比重较大的特点，优先发展耗水量低、附加值高、污染少的工业产业。加强工业污水的净化处理与减少排放量。在农业方面，要推广农业高效节水灌溉项目，加强农业配套改造项目和农村水利基础设施建设，精确定量节水灌溉，鼓励各乡镇发展高效节水农业产业，完成从漫灌、沟灌到喷灌、滴灌的转变。

(3)加强对基础设施的维护，减少水资源浪费。加大对各县(市)城市供水管网的改造和修理，减少供水中滴、漏水现象。加强蓄水保水工作，保证塘坝、水库等的除险加固，增加有效蓄水量。加强5～10月降雨时段地表径流的拦蓄工作，增加有效蓄水量。

[1] 周毅．城市化释义[J]．锦州师范学院学报，2003，25(5)：96-107．

[2] 沐家录．云南省楚雄彝族自治州水利志(1991—2005)[M]．楚雄：楚雄州新闻出版社，2008．

[3] 楚雄州统计局．楚雄统计年鉴[M]．楚雄：楚雄州新闻出版社，2007-2010．

[4] 杨长富．楚雄州年鉴[M]．昆明：云南科技出版社，1996-2010．

[5] 高桂芝，刘俊良，田智勇，等．城市水资源利用与城市化的关系[J]．城市给水排水，2002，2(14) ：32-34．

[6] 鲍超，方创琳．河西走廊城市化与水资源利用关系的量化研究[J]．自然资源学报，2006，21(2) ：301-310．

[7] 安瓦尔.买买提明，张小雷，杨德刚，等．新疆喀什地区城市化与水资源利用结构变化的关联分析[J]．中国沙漠，2011，31(1)：261-266．

[8] 方创琳，鲍超，乔标，等．城市化过程与生态环境效应[M]．北京: 科学出版社，2008: 206．

[9] 李华，师谦友，高楠，等．西安城市化与水资源利用关系的量化研究[J]．地域研究与开发，2012，31(5)：131-139．

The relationship between the process of urbanization and water consumption of Chuxiong Prefecture

Li Xiuzhai1, He Jiao1, Wei Yu1, Wu Jiaojiao2

(1.Geographical Science and Tourism Management Department, Chuxiong Normal College, Chuxiong Yunnan 675000; 2. People's Government of Baliu town in Mojiang Hani Autonomous County, Puer, Yunnan Province, China 654815)

With the methods of correlation and regression analysis, the relationship between urbanization and urban water resource utilization of Chuxiong Prefecture was studied. The results show that total water consumption, industrial water consumption and agricultural water consumption were all fluctuated with the process of urbanization, while domestic water consumption and water usage efficiency increased year by year. Regression analysis suggests that there exists a cubic-functional relationship between urbanization and total water consumption, and so are the relationships between urbanization and agricultural water consumption as well as relationship between urbanization and per capita water consumption. A power functional relationship is witnessed between industrial water consumption and urbanization. And a quadratic functional relationship exists between per capita production water consumption and urbanization and so is the relationship between water usage efficiency and urbanization. There is a highly linear correlation between urbanization and domestic water consumption, as well as the relationship of urbanization and per capita domestic water consumption. In the past 15 years, domestic water consumption ranks highest in terms of the annual average change rate and is followed by per capita domestic water consumption and per capita production water consumption. Some suggestions are proposed based on the present situation of Chuxiong Prefecture.

The process of urbanization; water consumption; correlation analysis; regression analysis

* 云南省教育厅科研项目(2010Y066)

2015-05-20； 2015-06-14修回

李秀寨，男，1975年生，讲师，硕士，研究方向：生态学及旅游学的教学与研究。E-mail：lxz310@163.com

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