长三角城市群水生态文明建设水平及其时空分异*

李丽丽 陈雯雯 李东风

(1.浙江水利水电学院建筑工程学院，浙江 杭州 310018；2.河海大学商学院，江苏 南京 211100；3.浙江水利水电学院水利工程学院，浙江 杭州 310018)

党的十九届五中全会明确指出要坚持完善生态文明制度体系，提升生态环境治理效能，并明确了水生态文明建设方向，要求加快形成水生态文明建设新格局。

长三角城市群是我国经济发展最活跃、开放程度最高的区域之一。但伴随着经济体量的扩张，水环境恶化与水资源紧张已成为限制长三角城市群经济社会进一步发展的重要瓶颈。国家发展和改革委员会在2019年发布了《长三角生态绿色一体化发展示范区总体方案》，明确指出长三角城市群要落实最严格水资源管理制度，促进节水、减排、治污，提升水环境质量。为此，国家层面对长三角城市群实施了水生态保护、水环境保护等生态环境保护专项行动[1]，地方层面落实水生态环境协同治理，以推动长三角城市群水生态文明建设。

水生态文明需要综合考虑水生态环境和人类活动，其核心思想是人水和谐，也就是要在保护优先、顺应自然的原则基础上，推动水生态环境与社会经济活动的协调发展[2-4]。前期，较多学者对水生态文明建设水平的评价指标体系构建开展了讨论[5-8]。在构建评价指标体系的基础上，邓宗兵等[9]采用熵值法构建了水生态文明综合评价模型，并指出了我国水生态文明建设存在高水平不均衡与低水平均衡的突出问题；张雯婕等[10]和任俊霖等[11]已对长江经济带城市群的水生态文明建设水平进行了初步评价；TIAN等[12]和刘孝富等[13]则对影响水生态文明建设水平的因素展开了分析。

然而，已有研究构建的水生态文明建设水平评价指标体系仍不全面；长三角城市群的水生态文明建设水平评价仍不深入。因此，本研究综合考虑长三角城市群的经济、社会、生态等因素，基于驱动力—压力—状态—影响—响应(DPSIR)模型构建水生态文明建设水平评价指标体系与评价方法，对长三角城市群的水生态文明建设水平开展评价并分析其时空分异特征，旨在探索提高水生态文明建设水平的有效途径，为长三角经济社会与生态环境和谐发展提供决策依据。

1 水生态文明建设水平的评价指标体系与评价方法

1.1 评价指标体系

在水生态文明建设水平评价的DPSIR模型中，驱动力是指影响水生态文明建设水平的直接原因。经济增长是水生态环境治理的重要支撑，对水生态文明建设水平的提高起着直接的正向驱动作用；在经济发展过程中人口的集聚也迫使用水需要集约化，需要不断提高水资源的利用效率；城镇化进程的推进也给水资源和水环境带来显著的直接影响[14-15]。因此，本研究选取人均国内生产总值(GDP)、人口密度与城镇化率表征经济社会发展对水生态文明建设的驱动力。压力是指在驱动力的推动下经济社会发展对水生态环境产生的压力。城市群经济的快速发展会产生大量的用水需求，在水资源总量有限的情况下加剧用水紧张问题[16]。基于此，本研究选取供水总量占水资源总量比例、单位GDP消耗供水表征因经济社会发展而产生的水资源供给压力。状态是指在驱动力和压力之下，社会与环境所呈现的状况，反映了水资源量、水资源供给以及水环境质量状态[17]。本研究选取地表水和地下水资源量占水资源总量比例表征水资源量状态，人均水资源量、用水普及率表征水资源供给状态，蔚蓝水质指数表征水环境质量状态。影响是指在驱动力和压力下水生态文明建设对生态环境和经济社会的影响。对生态环境的影响，水首先影响的是植被[18]；对经济社会的影响，水对农渔业影响最为直接。因此，本研究选取归一化植被指数(NDVI)表征对植被的影响，农业和渔业增加值增长速率表征对农渔业的影响。响应是指为了降低对水生态环境的压力，减弱对生态环境和经济社会的影响，提高水生态文明建设水平而采取的措施与对策。提高污水治理能力与排水防涝能力是缓解城市建设和生产发展过程中对水生态环境造成的不利影响的措施与对策。本研究选取污水日处理能力、污水处理率表征污水治理能力，建成区排水管道密度、人均排水管道长度表征排水防洪能力。

1.2 数据来源

长三角城市群共包括41个城市，具体指江苏省的13个地级市、浙江省的11个地级市、安徽省的16个地级市和直辖市上海市，评价年份为2010—2018年。人均GDP、人口密度和人均水资源量数据来源于中国城市统计年鉴；各省份统计年鉴中有城镇化率数据的直接使用统计年鉴中的数据，统计年鉴中没有的则通过城镇常住人口除以总常住人口计算得到，其中城镇常住人口来源于中国城市统计年鉴，总常住人口来源于各省市统计年鉴；供水总量占水资源总量比例中的供水总量数据来源于中国城市建设统计年鉴，水资源总量数据来源于中国城市统计年鉴；单位GDP消耗供水数据来源于中国城市建设统计年鉴；上海市地表水和地下水资源量数据来源于中国环境统计年鉴，其他城市地表水和地下水资源量数据来源于各省份统计年鉴；用水普及率、农业和渔业增加值增长速率、污水日处理能力、污水处理率、建成区排水管道密度和人均排水管道长度数据来源于各省份统计年鉴；蔚蓝水质指数数据来源于“蔚蓝地图”网站(http://www.ipe.org.cn/)；NDVI数据来源于中国科学院资源环境科学与数据中心。

1.3 评价方法

本研究也采用熵值法进行指标赋权，构建长三角城市群水生态文明综合评价模型。熵可用于表示指标的离散程度，指标的熵越小，则离散程度越大，即所含信息量越多，权重应越大；指标的熵越大，则离散程度越小，即所含信息量越少，权重应越小[19]。利用熵值法对每个指标赋权的具体步骤如下：

(1) 对各指标数据进行标准化处理。对于指标数值越大越好的正向指标采用式(1)进行标准化；对于指标数值越小越好的负向指标采用式(2)进行标准化。其中，单位均根据实际情况而定。

(1)

(2)

式中：xδij’为δ年城市i的第j个指标的标准化后数据；xδij为δ年城市i的第j个指标的原始数据；minxδij、maxxδij分别为所有年份所有城市的第j个指标原始数据的最小值和最大值。

(2) 根据式(3)计算指标的比重(aδij)，再根据式(4)和式(5)计算得到第j个指标的熵和熵冗余度。

(3)

(4)

dj=1-ej

(5)

式中：ej为第j个指标的熵；n为城市总数；dj为第j个指标的熵冗余度。

(3) 根据各指标的熵冗余度计算各指标权重(wj)，计算结果见表1。

(6)

(4) 根据式(7)计算长三角城市群δ年城市i的水生态文明建设水平综合得分(bδi)。

(7)

表1 水生态文明建设水平评价指标权重Table 1 The weight of water ecological civilization level indexes

1.4 莫兰指数

莫兰指数是一种空间自相关分析的统计指标，用于判别某种属性是否存在空间自相关性。莫兰指数>0表示正的空间自相关性，属性趋于空间集聚，莫兰指数越大，空间集聚越明显；莫兰指数<0表示负的空间自相关性，属性趋于空间分散，莫兰指数越小，空间差异越大；莫兰指数=0时，属性呈随机状态。莫兰指数计算参见文献[20]。

2 结果分析

2.1 长三角城市群水生态文明建设水平时间演变分析

2010—2018年长三角城市群的水生态文明建设水平呈波动上升趋势(见图1)，年均增长率为10.70%。其中，2010—2011、2013—2014、2015—2016年出现了负增长。对于2010—2011年的负增长，一方面是由于长三角城市群对外依存程度较高，受2008年全球性金融危机后冲击影响严重，经济增长势头减弱，导致水生态文明建设的驱动力下降；另一方面，那时候产业结构转型处于初步探索阶段，传统工业仍占较大比重，污水、废水乱排放现象仍然给生态环境产生了巨大压力。而2013—2014、2015—2016年长三角城市群已步入经济发展新常态阶段，经济社会发展势头良好，但人口流入、产业扩张等加剧水资源供给压力，是水资源供需矛盾加剧导致的水生态文明建设水平暂时性负增长。2011—2013年为“十二五”中期，长三角城市群水生态文明建设水平增长迅速，综合得分由2011年的0.215 8上升至2013年的0.496 5，年均增长率达到51.67%，期间长三角城市群年GDP增长速度均达到9%以上，经济社会的快速发展为水生态文明建设提供了强大的驱动力，城镇化水平的不断提升与城市基础设施建设日趋完善为水生态文明建设提供了良好环境，同时也与各地方政府大力推动建设资源节约、环境友好型社会，加强水环境整治有关。2016—2018年再次进入稳步增长期，这是因为“十三五”对环境综合治理与生态保护提出更高要求，将生态文明建设摆在了重要地位，各地均积极落实环境污染防治、环境基础设施建设、生态修复等方面的法律法规与规章条例，并在长三角一体化进程中加强协同治理，促进人与自然和谐共生，且经济发展进入高质量增长新阶段，长三角城市群推动产业结构转型升级，水污染与水浪费现象得到缓解，推动了水生态文明建设水平稳步前进。

图1 长三角城市群水生态文明建设水平时间演变Fig.1 The time evolution of water ecological civilization construction level of city group in Yangtze River Delta

2.2 长三角城市群水生态文明建设水平空间特征分析

虽然2010—2018年长三角城市群的水生态文明建设水平有波动，但整体呈上升趋势，因此从空间角度选择了2010、2014、2018年分析各城市的水生态文明建设水平，结果见图2。

总体而言，长三角城市群水生态文明建设水平呈“东高西低、南高北低”的格局。按省份来看，上海市的水生态文明建设水平最高，江苏省、浙江省、安徽省依次递减。

上海市的水生态文明建设水平综合得分均在0.45以上。2010—2014年上海市的水生态文明建设水平快速上升，年均增长率为1.24%，该期间上海市加快建设社会主义现代化国际大都市，在转变经济发展方式的同时推动生态环境不断优化，驱动力与响应子系统对水生态文明建设水平提升发挥显著作用。2014—2018年上海市的水生态文明建设水平有所下滑，可能是由于上海市人口数量增长过快，在水资源有限的情况下人均水资源量下降加剧了水资源供需矛盾，从而制约了水生态文明建设水平的发展；其次，响应子系统的推动作用也有所减弱，说明上海市的水环境管理力度不够，应持续全方位深入管理。

江苏省水生态文明建设水平整体较高，2010—2018年各城市的水生态文明建设水平基本都呈上升趋势，2010年无锡的水生态文明建设水平综合得分最高，达到0.320 4，2015、2018年南京开始居于首位，说明南京作为省会城市，在持续推进水生态治理与水污染防控方面起到了领头的作用，水生态文明建设水平提升明显。

浙江省的水生态文明建设水平综合得分主要为0.15～0.30，各城市间差异较大，其中杭州、宁波、衢州、丽水的水生态文明建设水平较高，基本都在0.20以上；舟山在2010—2018年的水生态文明建设水平增长最为迅速，年均增长率达到6.56%，在“十二五”末期至“十三五”中期，舟山积极推行“五水共治”，在开源节流的同时统筹推进源头治理工程，提高水资源保障能力并改善水环境，因此提升较快。

图2 长三角城市群水生态文明建设水平的空间特征Fig.2 The spatial characteristics of water ecological civilization construction level of city group in Yangtze River Delta

安徽省多数城市的水生态文明建设水平综合得分在0.20以下，2010、2014年仅有黄山的水生态文明建设水平综合得分达到0.2以上，不过该期间铜陵的水生态文明建设水平快速增长，年均增长率达到2.23%；2018年安徽省多个城市的水生态文明建设水平更是出现了不同程度的下降，主要分布在南北两头，压力子系统对水生态文明建设的抑制作用明显，说明安徽省各城市经济社会发展带来的水污染与水紧张现象亟需解决。

长三角城市群2010、2014、2018年的水生态文明建设水平莫兰指数见表2。2010、2014、2018年的莫兰指数均为正值且均通过0.1水平的显著性检验，表现出正的空间自正相关，且莫兰指数呈上升趋势，说明长三角城市群的水生态文明建设水平具有显著的空间集聚特征，并且这种趋势呈增强趋势。

表2 水生态文明建设水平的莫兰指数Table 2 The Moran’s Index of water ecological civilization construction level

2.3 长三角城市群水生态文明建设水平的子系统分析

由图3可见，长三角城市群水生态文明建设的驱动力和响应子系统综合得分总体呈现上升趋势，压力和状态子系统总体呈稳定趋势，而影响子系统总体呈下降趋势。其中，响应子系统的综合得分上升幅度特别大，年均增长率达到76.78%，表明长三角城市群对水资源和水环境问题的响应力度在不断增强，污水处理能力与污水处理效率提高以及城市基础设施建设完善是重要原因，各城市要继续重视响应子系统在水生态文明建设中的关键性，充分发挥其能动性以进一步推进环境治理与城市建设。驱动力子系统的年均增长率为19.56%，说明人均GDP上升、人口密度增加与城镇化进程推进是水生态文明建设的重要驱动力，但也存在部分城市的水生态文明建设水平与经济社会发展状况不匹配的现象，因此应促进生态文明建设与经济建设协调发展，实现良性驱动。压力子系统的综合得分整体较低，2013—2014年出现过暂时性上升，这是由长三角城市群从高耗水、高排放的粗放型经济发展方式向节水、低耗的集约型经济发展方式转型的结果，然而由于缺乏长远的系统性规划，在2014年后回落，用水供需紧张问题一直成为了长期的障碍。状态子系统的综合得分波动明显，这是因为经济社会、自然环境不稳定，政策效果存在短期性与暂时性。虽然长三角城市群水质状态明显转好，然而影响子系统的综合得分基本处于下降趋势，其中城市植被覆盖养护水资源的作用未充分发挥，农业和渔业发展速度减缓对水生态文明建设的抑制影响加大，因此在促进高新科技行业发展的同时也要注重推动农业和渔业的现代化进程，充分挖掘水生态文明建设水平提升的各方面积极因素。

图3 长三角城市群各子系统的水生态文明建设水平Fig.3 The water ecological civilization costruction level of city group in Yangtze River Delta for subsystems

3 结论与建议

3.1 结 论

(1) 从时间演变来看，2010—2018年长三角城市群的水生态文明建设水平呈波动上升趋势，年均增长率为10.70%。

(2) 从空间特征来看，长三角城市群的水生态文明建设水平整体呈“东高西低、南高北低”的格局，具有空间集聚性。按省份整体水平高低排序为上海市、江苏省、浙江省、安徽省。上海市、江苏省各城市的水生态文明建设稳步推进，而浙江省、安徽省各城市波动较大，与地区经济社会发展水平、生态环境保护力度相关。

(3) 从子系统分析结果来看，长三角城市群水生态文明建设的驱动力和响应子系统综合得分总体呈现上升趋势，压力和状态子系统总体呈稳定趋势，而影响子系统总体呈下降趋势。

3.2 建 议

长三角城市群要坚持转变经济发展方式，推动产业结构调整，通过产业转移、产业升级促使企业污染排放下降；严抓水环境治理、严控污染物排放，提高各城市的污水治理能力，制定严格、统一的行业污(废)水排放标准，全面提高各行业的用水效率；开源节流要两手抓，深入源头治理，厉行水资源节约，健全水生态治理与水环境保护的市场体系，并加大节水宣传力度，构建节水型社会；各地区因地施策，上海市应深入挖掘水生态文明建设潜力，在污水治理方面落实地方政府责任，以排放量许可管理与减排目标为抓手，改善水环境质量，江苏省应充分发挥河长制、环境与生态综合治理等政策对水生态文明建设的长期推动作用，浙江省和安徽省则要调整水生态文明建设的规划与考量，以实现水生态文明建设稳步发展；长三角城市群要打破行政壁垒，完善区域水利发展布局，建立长三角区域内治水管水联动与水资源协调供给机制，加强水污染防治协作，统筹推进水生态空间共保，实现区域一体化治水。