基于水生态约束的产业布局优化研究——以江苏省泰州市为例

谢 立， 年福华， 郑奇洋

（苏州科技大学 建筑与城市规划学院，江苏 苏州 215011）

水是生命之源、生产之要、生态之基，水生态文明是绿色发展与美丽中国建设的根本[1]。 科学的产业布局是区域水生态保护的根本保障，习总书记提出“以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”治水新理念，要求以水资源、水环境承载力为硬性约束，倒逼产业结构转型升级，优化产业空间布局。 但现有国内外“水生态与产业布局关系”相关研究[2-5]多是从水资源、水环境单一角度出发对产业布局进行研究，而基于水生态综合角度出发的研究相对较少。 因此，基于水生态约束角度对产业布局进行优化研究具有较强的理论创新意义，同时对区域水生态保护具有较强的现实指导意义。

1 水生态内涵

学术界对于水生态内涵尚未达成统一认识，现有研究多将水生态理解为水资源与水环境承载力的有机结合，可总结为：在水资源满足自然生态系统的需求和水环境具备一定容量水平的基础上，所能够承载的人口数量和经济规模的最大值[6]。 笔者认为该定义“以水定人、以水定产”的方向是科学合理的，但缺少水、人、产业三者相互作用机制的阐述，“生命气息”较弱。 水生态内涵应该体现生态系统的生命性，不同的生产、生活方式对水生态系统的影响程度不同，应将“三生系统”（生产、生活、生态）融入水生态内涵，即在水生态评价过程中，考虑“三生”与水资源和水环境间相互作用的关系。

就“三生”之生产与水资源、水环境的相互作用关系而言：一方面，水是产业发展的基础，水资源数量与水环境质量影响着一个地区的产业类型、产业规模、产业布局模式；另一方面，随着生产工艺的优化、技术水平的提高，水资源利用效率逐步提高，污染物排放量逐渐下降，水生态将得到更为有效的保护。 就“三生”之生活与水资源、水环境的相互关系而言：一方面，水是生命之源，水资源数量直接决定了人口规模，水环境质量直接决定了生活质量；另一方面，随着人们节水意识、环保意识的提高，水生态将得到进一步保护。 基于以上分析，我们认为水生态是指在“三生”共融系统影响下，以水资源和水环境的有机结合为主体，在一定水质水量目标要求下，所能支撑未来发展的最大生产、生活规模，其概念框架如图1 所示。

2 研究方法

2.1 指标体系构建

基于“三生”共融的水生态内涵，从“三生”角度出发选取水生态约束评价指标，其中“生产”选取单位耕地面积化肥施用量，单位耕地面积农药施用量等9 项指标反映农业与工业生产对水生态影响；“生活”选取常住人口密度、污水处理率、城镇居民人均生活日用水量和农村居民人均生活日用水量4 项指标反映不同生活方式对水生态影响；“生态”选取COD 容量、氨氮容量、水资源可利用量和生态红线区占各区县面积比例4 项指标反映水生态承载力及水生生物多样性，并将各指标逐一归入水环境与水资源两个层次体系，构建水生态约束下产业布局优化评价指标体系，即水生态是从水环境、水资源两个方面对产业布局产生约束作用，为了提高评价结果的科学性，采用熵权法确定各指标权重（见图2 和表1）。

图1 基于“三生”系统的水生态概念框架

图2 “三生”指标分类

表1 水生态约束下泰州市产业布局优化评价指标体系

2.2 数据标准化

评价指标体系共涉及17 项具体指标，数据主要来源于《泰州市“十三五”长江淮河流域水环境综合治理方案（2016-2020）》、《泰州市统计年鉴 2016》、《泰州市 2015 年水资源公报》等。

由于选取指标涉及正负相关性，无法直接使用现有数据直接计算，因此选用极差法对其进行无量纲化处理，其公式为

式中，xij为第i 个被评价对象的的第j 个指标的原始数据；xij' 为极值法处理后的标准化数值；maxij为第个指标的最大值；minij为第个指标的最小值。

2.3 评价单元

水资源约束评价考虑指标的可获性，选取区和县作为评价单元。 水环境约束评价同样也是选取区和县行政单元评价，但评价过程稍有不同，具体体现在获取各区县水环境容量方面，首先根据区域的地形图和水功能区划图等划分水环境控制单元，再计算各水功能区水环境容量，将其分配至各水环境控制单元，最后为了便于水生态管控，将各水环境控制单元按区县行政单元进行合并整理。 综合水资源与水环境约束分区评价结果，采用GIS 叠加分析和聚类分析对水生态约束分区进行确定。

3 实证研究

3.1 研究区域概况

泰州地处江苏中部，长江北岸。 根据江苏“1+3”重点功能区战略，泰州南部属于扬子江城市群，北部属江淮生态经济区，是新时代衡量江苏“差异发展、协调发展、融合发展”的样板城市。 同时，泰州市也是长江淮河两大生态系统的交融区，是我国南水北调工程与江苏沿海地区饮水安全的重要源头区，位于江淮生态大走廊建设范围内，水生态地位极为重要。 近年来，泰州经济发展迅速且质量不断提升。 2016 年实现地区生产总值4 101.78 亿元 ，是2006 年 的 4.09 倍 ； 三产结构由 2006 年 的 9.5 ∶58.4 ∶32.1 优化调整为 2016 年 的5.9∶47.1∶47.0，但与此同时，泰州市以重工业为主导的产业结构依然未变，农业面临污染严重等问题都对水生态造成较大压力。 因此，基于水生态约束探讨泰州市产业空间布局优化调控对策具有重要的现实意义。

3.2 水环境约束评价

水环境约束评价以区县为单元，需要重点解决的是各区县水环境容量数据获取问题，分以下几个步骤：一是根据区域的地形图和水功能区划图等划分水环境控制单元；二是计算各水功能区水环境容量，再将其分配至各水环境控制单元；三是为了便于水生态管控，将各水环境控制单元按区县行政单元进行合并整理。

本文主要借鉴了课题《泰州市水文水情与水环境现状压力分析研究》相关成果，结合2016 年泰州市水功能区划调整，对水环境控制单元进行重新划分。 各水功能区水环境容量计算方面，由于泰州市流量资料比较有限，借鉴课题中水文设计条件，计算得出泰州市83 个水功能区水环境容量。 如表2 所列，根据泰州市水环境控制单元划分结果，将各水功能区水环境容量分配到各控制单元，再按区县行政单元进行合并整理，统计出泰州市各区县的水环境容量。

水环境约束评价首先根据各行政单元COD、氨氮容量，结合指标权重，进行水环境总容量分级评价。 再采用同样的方法，进行水环境压力分级评价。综合考虑水环境容量与水环境压力分级结果，研究将水环境约束性划分为低、中、高三个等级（见图3）。

表2 泰州市各区市水环境容量

由图3 可见，医药高新区水环境约束最高，海陵区、姜堰区水环境约束评级为中，高港区、泰兴市、靖江市和兴化市水环境约束评级为低。

医药高新区境内只有南官河、周山河和引江河穿城而过，水系较少，这也导致其水环境容量在泰州市所有区县中最低。与此同时，医药高新区单位耕地面积农药使用量、单位GDP 废水排放量等指标均位于全市首位，而其污水集中处理率仅有57.60%，远低于全市平均水平64.40%，水环境压力大。

水环境约束低的地区主要分布在泰州南部的高港区、泰兴市和靖江市以及北部的兴化市。 作为沿江城市，高港区、泰兴市和靖江市水体通达性较好，交换能力相对较强，因此，虽然沿江地区集聚了较多的重化工企业，水环境压力仍较小。 兴化市境内湖群密集，水环境容量也因此较高，发展受水环境约束较低。

水环境约束中的地区主要分布在海陵区与姜堰区。海陵区与姜堰区位于长江流域与淮河流域交融区域，承接淮河流域上中游地区污水的下泄，水环境保护压力较大。

3.3 水资源约束评价

水资源约束评价首先是结合指标权重，对各行政单元的水资源供给能力进行分级，再对水资源压力进行分级，综合两者分析结果，将水资源约束性划分为低、中、高三个等级（见图4）。

图3 泰州市水环境约束分级

图4 泰州市水资源约束分级

从图4 可以看出，医药高新区水资源约束最高，主要是因为该地区水资源可利用量最少，且水资源利用强度最高，因此发展受水资源的约束高。兴化市与靖江市受水资源约束低，主要是因为兴化市湖荡资源丰富，靖江市过境水量丰富，且两地水资源利用强度较低，因此水资源压力低，发展受水资源的约束低。 高港区、泰兴市、姜堰区和海陵区受水资源约束程度则介于两者之间，评定级别为水资源约束中。

3.4 水生态约束评价

基于水资源评价结果与水环境评价结果可知，兴化市与靖江市为水环境约束低-水资源约束低区，海陵区与姜堰区为水环境约束中-水资源约束中区，高港区与泰兴市为水环境约束低-水资源约束中区，医药高新区为水环境约束高-水资源约束高区（见图5）。

按照短板效应原则，以水资源与水环境约束评级中级别较高的结果作为水生态约束评价的结果，如：高港区水环境约束低，水资源约束中，则该地区的水生态约束评价为中。 基于这个评价方法，泰州市各地区的水生态约束最终评价结果为：医药高新区水生态约束高，海陵区、高港区、姜堰区和泰兴市水生态约束中，兴化市和靖江市水生态约束低。 由此可见，泰州市水生态约束以约束低区和中区为主，水生态约束低区占全市总面积的52.71%、水生态约束中区占45.29%、水生态约束高区仅占1.99%（见图6）。

4 产业空间布局优化调控

本文旨在以泰州市水生态约束分区评价结果为基础，协调各板块产业发展与水资源、水环境关系，以水定产，因地制宜地构建具有鲜明特色的产业发展格局，实现区域产业发展与水生态协调的格局，走绿色可持续发展道路。

4.1 水生态约束高区

图5 泰州市水环境与水资源约束评价

图6 泰州市水生态约束分级

水生态约束高区主要是医药高新区，水环境与水资源约束皆高。 作为国家级高新区，医药高新区是全市产业转型升级示范区，应严格限制发展环境容量需求较大、水资源消耗较高的产业，走绿色可持续发展道路。未来医药高新区应以“医药名城”建设为契机，大力发展大健康产业，但需严格遵循“调高调轻调优调绿”原则，提高研发技术、优化生产流程，减少研发与生产过程中对水资源的消耗及对水环境的影响。境内主要农业功能可逐步向姜堰区或泰兴市转移，避免因农业用水过多及农业面源污染而制约其它高产出低消耗低污染产业的发展。

4.2 水生态约束中区

泰州市水生态约束中区又分两种情况：水环境约束中—水资源约束中、水环境约束低—水资源约束中。

4.2.1 水环境约束中—水资源约束中

海陵区与姜堰区属于水环境约束中—水资源约束中区域。

海陵区在泰州市主体功能区中属于优化提升区域，在江苏省“1+3”重点功能区战略中，被纳入扬子江城市群区域，是全省、全市工业化与城镇化开发的核心区域。 因此，海陵区未来应不断做强都市经济，提升城市服务能力，把繁荣发展服务业作为提升中心城区首位度的重要路径。 限制高耗水高污染产业发展，大力发展高新技术产业，加快传统制造业向中高端制造业，向“智能制造”、“绿色制造”转型[7]。 引导石油化工行业淘汰落后产能，改善产业结构，向环保型、精细化、循环式发展。 引导纺织服装行业向生产服务化和服务知识化发展。

姜堰区属于泰州市主体功能区的重点拓展区域，目前已形成“一核两片”的发展格局，“一核”指的是以主城区为依托的现代服务业与制造业核心区，“两片”指的姜堰南部与北部的农业片区[8]。 未来姜堰区应积极向西发展，融入中心城区，与海陵区形成合力，提升服务功能。 以经济开发区为主要载体，全力打造先进装备制造业和新能源两大主导产业，推动其向高端化、规模化、品牌化发展。 限制发展印染、化工等高污染高风险企业，现有企业逐步退出。 加快传统产业改造升级，引导不锈钢企业在工艺、技术装备、节能减排和资源利用方面加强创新，推进行业绿色发展。 加快印染行业的清洁生产与节能减排的技术改造，推进印染行业绿色化发展[9]。 另外，城区南北两侧依托“城北农业走廊”和“高沙土农业片区”，鼓励发展绿色有机农业，并向绿色产品加工业不断延伸，可适度发展休闲观光农业。

4.2.2 水环境约束低—水资源约束中

高港区与泰兴市属于水环境约束低—水资源约束中区域。

高港区属于泰州市主体功能区的重点拓展区域，位于长江泰州段上游，其产业结构与布局情况直接关系下游泰兴市与靖江市水生态安全。 因此，虽然高港区水环境约束较低，但仍应重点考虑产业发展与水环境承载力相协调。 高港区未来应以“一带一路”和长江经济带建设为契机，依托港口岸线资源优势，重点发展港航服务业与临港先进制造业。 积极引进能源消耗少、污染排放小、资源循环利用率高的项目，引导传统制造业向生态化改造，加快产业向园区集聚[10]。可适度发展一些水生态压力较大的产业，但应做好生态管控工作。以现代健康农业为发展方向，做大做强白马、大泗、胡庄等农业乡镇，同时积极探索“农业+教育”、“农业+文化”等模式。

泰兴市在泰州市主体功能区中属于重点拓展区域，是沿江地区产业发展的重点开发区域。 未来泰兴市应严格控制环境准入门槛，加强岸线资源开发保护，完善岸线准入机制和低效利用退出机制。加快金属制品、化学原料等直排工业企业入园工作，鼓励沿江区域发挥国家精细化工产业基地品牌优势，打造江苏沿江重要的精细化工基地。 沿如泰运河区域以主城区为主要载体，大力发展商务商贸等现代服务业，辐射全区，服务全区。 另外，积极引导泰兴市南部与北部农业片区向农产品精深加工业和休闲农业方向延伸。

4.3 水生态约束低区

靖江市与兴化市属于水生态约束低区域。

靖江市位于长江泰州段下游，在泰州市主体功能区中属于重点拓展区域，但从跨区域角度看，其水生态情况将直接影响下游无锡、苏州和南通等市用水安全。 因此，未来靖江市产业发展仍应重点考虑与水环境承载力的协调，提高水生态保护准入门槛，不再新建化工项目，现有化工企业逐步退出。 依托丰富岸线资源，鼓励发展进出运输量大的现代临江工业物流园区，打造国际性制造业基地和现代物流基地。 临港地区发展以船舶、特色冶金等重型工业以及各类材料工业为主。 围绕中心城区，大力发展服务经济，提升老城商业质态，繁荣城郊专业市场。

兴化市在泰州市主体功能区中大部分属于限制开发区域，在江苏省“1+3”重点功能区战略中属江淮生态经济区，该区域湖荡资源丰富，生态环境较为敏感，因此，虽然兴化市水生态约束低，未来仍应限制开发强度，坚持“含绿量”就是“含金量”的理念，走绿色可持续的发展道路。 未来兴化市应充分发挥农业大市优势，大力发展以“高效、高产、低耗、无污染”为标签的绿色农业[11]。西北部湖荡地区水生作物和水产养殖区应科学规划养殖区域，合理安排养殖结构，严格控制养殖密度，减少水产养殖内源性污染。 中部特种畜禽养殖区应以“263”行动为契机，优化调整畜禽养殖布局，整治“小散乱污”畜禽养殖场。 东部地区优质粮棉生产区应以化肥及农药零增长为目标，推广测土配方施肥技术。 同时，可充分利用北部特色湖荡湿地资源，积极探索“生态旅游+生态农业”的混合发展模式。 从水生态安全角度出发，取缔湖荡湿地等重要生态红线区内的高风险企业。引导戴南镇不锈钢产业绿色发展，加快技术优化与创新，严格控制污染物排放总量，淘汰落后产能。鼓励兴化经济开发区依托丰富农业资源，重点发展农副产品加工业，同时依托现有机械加工基础，发展污染较轻的食品机械和不锈钢产业。

5 结论与展望

（1）水生态功能是影响区域产业布局的重要依据，由于学术界对水生态内涵尚未形成共识，本文将“三生系统”融入水生态内涵，建立水与人、产业三者相互作用机制，提高了水生态内涵的生命性、生活性，并构建了以“三生”共融系统为基础的水生态约束评价指标体系，指标选取更为全面和科学。

（2）本文基于水生态约束评价结果，将泰州市划分为水生态约束低、水生态约束中、水生态约束高三类区域，并针对各类型分区提出产业布局优化调控方向，对“新常态”背景下泰州加快产业转型升级、推动产业高端化、生态化发展具有重要的决策参考意义。

（3）本文在划分水生态约束分区时，受资料可获性的影响，以区县为最小评价单元。 未来在资料允许情况下，可将评价单元细化至镇域单元，实现水生态更为精细化的管理，甚至可以突破行政区划，以控制单元为最小评价单元，建立“流域-区域-控制单元-污染源”的水生态管控体系，针对不同控制单元、不同环境问题、不同控制要求，分解控制指标，达到流域水质、水量目标管理的战略意图。 另外，本文“三生”指标的选取有待进一步完善，“生态”指标方面可增加TN、TP 等指标[12]，同时为了突出生态系统的生命性与综合性，可多增加些与水生生物多样性相关的指标，使指标体系更全面。