基于“三生空间”视角的城市资源环境承载力研究——以山东省青岛市为例

马 颖， 王立华

(中国石油大学(华东) 经济管理学院， 山东 青岛 266580)

城镇化是现代化的必由之路，也是乡村振兴和区域协调发展的有力支撑。新型城镇化建设是我国当前指导城市发展的重要战略决策，在这一战略规划下多个城市纳入新型城镇化建设试点，青岛市作为山东半岛蓝色经济区的龙头城市，在2015年被纳入国家新型城镇化综合试点的3个计划单列市名单中。2019年4月，国家发改委印发《2019年新型城镇化建设重点任务》明确提出城镇化建设应立足环境资源承载力，构建大中城市和小城镇协调发展的城镇化空间格局。因此，研究重点城市的资源环境承载力，有利于统筹优化城市国土空间、产业布局和人口分布，对提升城市可持续发展能力具有重要意义[1]。

“十三五”以来，青岛市城镇化发展达到增速快、水平高的新发展阶段。数据显示，2018年末青岛市常住人口总数达939.48万人，城镇化率为73.67%，居全省首位。城市规模的扩张尤其是人口的集聚，为推进新型城镇化提供了充裕的劳动力资源，2019年上半年城市百强GDP排名中，青岛市位列第12位，成为北方仅次于北京、天津的第三大城市。然而，入口输入明显与过度集聚，与自然资源、社会资源的相对短缺形成矛盾，中心城市与县级城市的人口集聚能力形成鲜明对比，引致生态破坏、环境恶化、资源紧张等问题，进而阻碍城镇化进程[2]。

“促进生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀”的“三生空间”理念，是当前城市国土资源规划的重要课题[3]。“三生空间”的实现，要求城市资源环境承载力与其总人数和相应的社会经济活动总量相匹配[4]。因此，如何结合青岛市的经济、社会、资源和环境现状，实施“以地定人，以产定人，以水定人”，成为青岛市稳步推进新型城镇化建设的重中之重。

一 相关研究综述

“承载力”一词最早出现于生态学领域。20世纪40年代，美国学者威廉·福格特(William Vogt)在其代表作《生存之路》(Road to Survival)中首次提出了“土地资源承载力”的概念[5]，而后国际社会关于资源环境承载力的研究不断深入，联合国教科文组织和粮农组织系统地提出了资源环境承载力相关定义和具体量化方法[6]。英国学者马尔科姆·斯莱瑟基于新的资源环境承载力定义，建立了系统动力学模型，提出了计算资源环境承载力的新方法[7]。澳大利亚学者穆雷巷的研究中提出了“承载力仪表板”新理念，并以此来校准和评估决定承载力大小的重要参数——人类基本需求[8]。以色列学者尤金·大卫·恩格尔的研究尝试将系统动力学的简单模型应用扩展到承载能力的评估，并为以准定量方式评估承载力提供了一个概念框架[9]。

国内关于资源环境承载力的研究主要集中于概念内涵剖析和评价指标体系构建。总结来看，我国学者认为“资源环境承载力”是一个综合性概念，是以合理开发利用和环境状态向积极方向发展为前提，以资源环境系统作为地区发展的首要物质条件基础，某一区域能够承载的总人数及其相应的社会经济活动总量[10-12]。关于资源环境承载力测算指标体系，黄贤金等构建了包括开发建设、环境灾害、资源生态及社会福祉4个维度的DENS评价模型，探索区域资源环境承载力的内生机制[13]；田培等从水资源—经济社会—生态环境耦合系统的角度，构建了长江经济带水资源承载力评价指标体系[14]；高爽等研究江北新区的资源环境承载力，构建了构建涵盖生态保护重要性、土地承载力、环境容量、环境压力4个要素层、10项具体指标的评价体系[15]。

本文在综合已有研究的基础上，将“三生空间”理论融入指标体系构建中，将新型城镇化建设与城市资源环境问题有机结合，通过定量测算城市资源环境承载力，得出限制城镇化推进的短板因素并给出政策建议，有助于缓解限制因素的不利影响和制定有针对性地发展规划，以期对青岛市及类似城市资源环境的可持续发展、新型城镇化的顺利推进提供有益参考。

二 研究方法

(一)可能—满意度法概述

关于资源环境承载力研究方法，本文选择多目标决策法中的可能—满意度法。这种方法摒弃了传统概念模型法直接估算的弊端，相比于指标体系法，又能体现承载力系统的动态性，因而广泛用于各类承载力问题的研究。此外，由于城市的资源环境承载力具备动态性、综合性、开放性的特点，选择可能—满意度法的主要优势是能充分考虑到资源环境承载力中各因素客观供给的极限承载力与主观需求的最优承载力，克服了客观供给与主观需求相偏离的矛盾，实现了供给与需要的对接[16]。

可能—满意度法主要从“可能度”和“满意度”两个方面定量描述能够实现目标的程度。当“可能度”达到最高时，达到某个目标的把握最大；当“满意度”降到最低时，达成的某个目标让人完全不能接受。可能—满意度法可以对各体系之间相互促进与制约的关系进行系统分析，通过建模综合“可能”与“需要”，对各指标进行科学、定量的分析与评价，得出某区域在不同可能—满意度和各个约束条件下的资源环境承载力大小。

可能度体现客观可行性和容许条件，可能度函数见公式(1)。其中，rA为可度目标的高点值，rB为可能度目标的低点值。

(1)

满意度体现主观愿望和期待，满意度函数见公式(2)。其中，sA为满意度的高点值，sB为满意度目标的低点值。

(2)

可能性—满意度曲线由可能度曲线p(r)和满意度曲线q(s)相对于属性a合并而成，用来定量描述对某事物可能又满意的程度，记为W(a)。W(a)=1表示最大的可能满意度，表示完全的既可能又满意；W(a)=0表示最小的可能满意度，表示完全不可能或完全不满意。其数学语言表达式如下：

W(a)=[p(r)·q(s)]

(3)

s.t.f(r,a,s)=0

(4)

式中：r∈R，s∈S，a∈A。R，S，A为属性r，s，a容许集合域，可以分为如下两种情况来定量描述不同属性的可能—满意度之间的关系：

当限制条件为r=a·s时，可能性—满意度曲线见公式(5)。其中，W(a)表示可能—满意度，rA、rB分别为可能度目标的高点值与低点值，sA、sB分别为满意度目标的高点值与低点值。

(5)

当限制条件为a=r·s时，可能性—满意度曲线见公式(6)：

(6)

在具体运算中，需要对各个指标的可能—满意度曲线进行并合与分析，一般情况下可分强并合、弱并合和变权加和3种情况。采用不同的合并方法，可以得出许多条在不同的制约条件下的可能—满意度曲线。强并合和弱并合方法基于单因素分析，其给出的上限值的实际意义有限，而变权加和基于系统间的相互代偿原理，可以系统分析不同制约因素对研究对象的制约强度及走势[17]。本文选择变权加和合并方法，其数学表达式如下：

W1(M+)W2=α·W1+β·W2

(7)

式中：W1和W为两条可能—满意度曲线，且满足α+β=1。

(二)资源环境承载力测算指标体系

“三生空间”布局要求生产空间集约高效、生活空间宜居适度和生态空间山清水秀。生产空间承载工业生产与服务功能，“地尽其利、地尽其用”是实现生产空间资源优化的核心要义，因此，在建立城市资源环境承载力测算指标体系时应将促进城市产业结构高端化的生产要素考虑在内，如城市交通、城市高附加值产业发展状况等；生活空间承载人类居住、消费与休闲功能，“生活便捷舒适、环境亲切友好”是实现高品质生活的内在要求，故而评价城市资源环境承载力时应充分考虑居民对居住环境的差异性需求，如城市居住用地、城市绿地面积及生活服务设施等；生态空间对城市发展规模和开发强度进行约束，“激发保护动力，严守生态红线”是实现生态环境保障的重要基础，据此建立城市资源环境承载力测算指标体系时，应注重把握生态系统调节机能的有限性，使城市社会经济发展规与生态环境容量相匹配。

本文将“三生空间”理念融入指标体系构建中，在前人研究的基础上[18-20]，从城市资源禀赋和社会经济发展程度出发，构建了青岛市资源环境承载力测算指标体系，将资源环境承载力分为自然资源承载力、社会资源承载力、生态环境承载力、经济承载力4个子系统，具体内容如表1所示。

表1 “三生空间”视角下青岛市资源环境承载力评价指标体系

三 城市资源环境承载力实证分析

(一)研究区域与数据来源

本文对城市资源环境承载力进行研究的地域范围是青岛市的全部范围，包括7个市辖区：市南区、市北区、李沧区、崂山区、城阳区、黄岛区、即墨区；3个县级市：胶州市、平度市、莱西市。数据主要来源为青岛市新型城镇化规划(2014—2020年)、山东省统计年鉴、青岛市统计年鉴、青岛市十三五城市建设规划(2016—2020年)、青岛市城市总体规划方案(2011—2020年)、十三五城市建设规划(2016—2020 年)、青岛市城市环境总体规划(2016—2020年)等总体发展规划和各类专项规划。

(二)结果与分析

可能—满意度法不仅能对未来的决策进行评估，对当前现状也可以进行定量分析。在进行测算前，需要先对资源环境承载力指标体系中的各指标赋值，然后分析不同可能—满意度水平对资源环境承载力的制约水平。受客观现实条件的制约，可能—满意度PS=1往往是达不到的。本文主要考虑了当PS取0.6～0.9时青岛市最大的资源环境承载力。通常情况下，PS≥0.9为最佳，PS≥0.8为比较理想，PS≥0.7为比较满意，PS≥0.6则看作尚可。

关于2018年青岛市资源环境承载力各指标的赋值，本文借鉴关海玲等人[22]的做法。选取2018年的实际统计数据为可能度的高值和低值，选取 2018 年的各指标统计数据作为满意度的高值，近10年各指标的人均规模作为满意度的低值。关于2020 年的指标赋值，本文借鉴了王颖等人[23]的做法，可能度赋值主要参考上述青岛市专项规划，针对有些无法直接赋值的指标，根据青岛市的经济发展速度和相关关系设定取值范围；满意度方面，参考我国现代化建设的战略部署以及国内、国际大城市的发展经验，同时结合当前文献中对青岛市发展不利因素的合理预测完成赋值(表2)。

表2 青岛市资源环境承载力各项指标赋值

为了便于对比分析单因素与多因素、现在与未来的约束变化，本文分别进行了2018年与2020年单因素与双因素约束下的青岛市资源环境承载力测算(表3)。

从表3可知，水资源对人口容量的约束与限制最强。当可能—满意度达到理想状态时，青岛市水资源单因素约束下可承载的人口为745.52万人，远低于2018年青岛市实际常住人口量939.48万人；当可能—满意度为可接受状态时，青岛市水资源可承载人口为763.93万人，仍远不能满足实际人口迁移与集聚现状，水资源后备力量严重不足，应引起政府及社会的高度重视。进一步分析可知，除经济系统承载力外，其他指标均对青岛市的人口承载有不同程度的限制作用。在理想状态下，仅有GDP因素可承载的人口数量大于实际常住人口数量，城市生态环境改善程度、教育资源分配程度和基础设施完善程度均全面落后于人口增长、迁移与集聚的速度，说明青岛市人口要素与生活空间、生产空间与生态空间的进一步升级改造之间，还存在诸多亟需调和的生活、生产和生态矛盾。

表3 青岛市单因素约束下不同可能—满意度资源环境承载情况

注：表中承载人口单位为万人。

根据《青岛市新型城镇化规划(2014—2020年)》，2020年青岛市常住人口数将达到1 100万左右。根据前述方法计算2020年青岛市单因素约束下可承载人口，结果显示，GDP与第三产业增加值在PS=0.7时承载的人口都略大于规划人口数。其他因素均存在不同程度的限制，水资源仍为主要的限制因素。

当各因素相互补偿时，运用前文所述选择变权加和合并方法，对各指标赋值权重，进行并和运算，得出2018年和2020年各因素相互补偿时4个子系统的资源环境承载力情况(表4)。

BIM是通过管理真实世界中“物体”在数字世界中的“映射”，从而掌握真实世界的发展现状以及对后续的发展情况进行预判。一个是虚拟，一个是现实，这两点必须要关联起来BIM才能够真正发挥作用，这两点如果差别很大，BIM则就失去了实际的作用，成为了只具备三维表现功能的工具。

由表4可得，自然资源承载力是青岛市现阶段人口承载力的短板，其次是社会资源与生态环境，目前对这三个子系统而言青岛市人口已处于超载状态，就经济水平来可承载更多的人口。在相互补偿条件下，限制青岛市人口承载的主要因素仍为自然资源，因此，若想改善青岛市未来的人口承载情况，需重视自然资源的维护与管理，完善社会资源的合理配置。

表4 各因素相互补偿时子系统资源环境承载力

注：表中承载力数据单位为万人。

总结前述青岛市2018年及2020年的资源环境承载力测算结果，结合青岛市城市发展现状，可知现阶段对青岛市人口承载发挥主要制约与限制影响的因素依次为水资源量、建设用地、能源消费，2020年青岛市人口承载的主要限制因素按影响力大小依次为水资源量、建设用地及城市道路面积；进一步分析各个承载力的子系统，2018年及2020年，自然资源承载力是青岛市人口承载的最主要短板，社会资源承载力也应该受到重视，生态环境的制约作用较小，经济发展较健康，预计不会成为青岛人口承载的限制因子。根据实证结果，进一步分析产生此现象的原因如下。

1.自然资源承载力

青岛市虽为滨海城市，但水资源严重短缺，全市人均占有水资源量为300 m3左右，远低于世界公认的500 m3的绝对缺水标准，是我国北方缺水最严重的城市之一。主要原因为：水资源利用结构不合理，利用效率和使用效益不高；水资源统一管理力度不够大，水质污染问题较严重，地下水质相对较差；城乡供水差异明显，农村水利经费短缺；国家加强对黄河流域水源的统一调度，青岛市的水量分配指标较少。

2.社会资源承载力

青岛市中心城区集中发展的同时吸引大量人口集聚，造成建设用地紧张；全市土地资源利用率较高，未利用土地面积较少，后备土地资源不足；土地利用过分偏重大规模开发，缺少集约式利用，土地效益未得到充分发挥；青岛市城乡道路差距仍然较大，农村道路网需尽快完善。

3.生态环境承载力

在前文分析中，生活垃圾清运对青岛市资源环境承载力有一定的限制作用，其存在问题为垃圾处理技术不够完善，城乡居民保护环境的意识不够强烈以及旅游旺季监管不力等。总体来看，青岛市现有的生态资源较为丰富，应将关注点放在生态环境污染的防治上，如防治水质污染，提高生活垃圾清运能力、废水废气废渣的处理和再利用能力。

4.经济水平承载力

随着青岛市城镇化水平稳步提升，预计2020年城镇化率可达75%左右，接近发达国家的城镇化水平，但第三产业对GDP的贡献程度与发达国家城市仍有较大差距，金融、互联网等新兴产业发展不足。因此，青岛市产业结构和经济增长方式还需进一步优化，增强第三产业对GDP的贡献程度。

四 结论与政策建议

基于可能—满意度测算方法，本文考虑单因素约束与多因素约束两种情况，计算得出“三生空间”视角下青岛市的资源环境承载力，得出如下基本结论：青岛市自然资源尤其是水资源已接近本地资源潜力极限，资源承载力亟需进一步提升；青岛市经济水平承载力最大，当前及未来均不对人口承载构成威胁，应重点关注自然资源与社会资源，生态环境次之。基于以上结论，结合青岛市现阶段新型城镇化建设的现状以及新型城镇化建设对青岛市发展的要求，本文提出以下对策及建议：

(一)提高自然资源利用效率，促进集约式发展

开源与节流都是实现建设清洁节能型城市的重要措施，其中节流即提高资源利用效率对于集约化发展来说更加重要[24]。针对水资源因素，要加强水资源保护管理。一方面要重视清洁生产，减少工业废水、生活废水等的排放；另一方面要加强地下水与地表水的水源保护工作，严格管控地下水开采工作，多种途径涵养地下水。针对影响次之的土地资源要素，要避免粗放式增加建设用地，重视土地利用结构与布局安排。尤其对于人口集聚度较高的市北区、市南区，要注重推动现有存量建设用地的再开发与利用。

(二)全面提升基础设施建设水平，完善公共资源配置

基础设施是推进新型城镇化建设的重要物质基础，在保障城市运行效率、改善城乡居民生活环境中发挥着不可或缺的作用。一方面，加强城市道路交通系统建设。既要提高城市交通网的可达与连通程度，又要科学规划公共交通及相关产业的安排，加快城市公共交通网的完善与优化。另一方面，统筹城乡公共资源。在交通方面，在现有体系基础之上重视农村居民出行的便利性；在供电供水管网方面，优化改造市政地下管网建设，保障城乡居民生活的便利性与宜居程度。

(三) 因地制宜实施差异化政策，实现区域人口均衡布局

青岛市各行政区划单位具有不同的自然地理、历史文化、社会经济特色，在推进新型城镇化建设的过程中，应充分结合不同地区的特色，发挥不同功能区的优势。在功能区划分方面，按照集聚人口与产城融合的原则，划分不同的特色功能区。西海岸新区、红岛经济区应在接下来的发展中得到支持与重视，中心城区应发挥带动作用，引导近郊区行政单位借力做大、做强。在人口引导方面，应实施分类分区的人口布局政策。中心城区以优化控制为主要方向，将引入重点放在高素质人才上。西岸与北岸城区则应将重点放在当地人口市民化的进程上，放宽落户限制。胶州、平度等次中心城市应适度引导周边富余劳动力向小城镇集聚。