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user: 3. 测度结果与分析 3.1. 湘江流域城市化与水资源环境系统耦合协调度时序演变态势 为较好揭示湘江流域城市化与水资源环境系统耦合的时序变化规律，在研究过程中选取历年湘江流域各城市样点为截面数据，利用式(8)求得该流域2000~2014年的城市化系统与水资源环境系统耦合协调度(图2)。 从图2可知，在长时间序列上，该系统的耦合协调度总体上呈递增趋势，说明15年间湘江流域城市化与水资源环境的耦合协调关系正趋向良性发展。其中，城市化系统的综合得分与水资源环境系统综合得分均呈一定的上下波动，且水资源环境系统综合得分浮动较大；说明在整体优化的大背景下，两者耦合协调的内部机制有 图2. 2000~2014年研究区城市化系统、水资源系统得分及耦合协调度时序变化 待完善，内部驱动规律需要进一步探索。 3.2. 湘江流域各城市空间组合及耦合协调特征 3.2.1. 湘江流域各城市耦合协调度空间分异及组合 为揭示湘江流域各市州耦合协调度空间分异及组合特征，根据式(8)计算出各城市耦合协调度的多年平均值，并采用ArcGIS的Jenks分类法将结果分为三级(图3)。从空间视角可知：株洲、长沙、永州耦合协调度较高，郴州、岳阳、衡阳、娄底次之，湘潭最低。从图4可知，各市州人口城镇化水平与耦合协调度并无明显的对应 图3. 2014年湘江流域城市化系统与水资源环境系统耦合协调度空间分布 图4. 湘江流域各市州城市化水平与2014年耦合协调度 关系。因此根据耦合协调度和城镇化水平，对流域内城市进行空间组合，其中娄底属于低城市化中耦合协调，永州属于低城市化高耦合协调，湘潭属于中城市化低耦合协调，岳阳、衡阳、郴州属于中城市化中耦合协调，长沙、株洲属于高城市化高耦合协调。 3.2.2. 湘江流域各城市耦合协调度空间组合变化特征 湘江流域各市州城市化水平与耦合协调度空间组合变化如图4所示，根据其空间差异及变化特征划分结果如下： 1) 低城市化中耦合协调——娄底市。娄底市作为流域内发展历史较短的城市，城市化进程滞后。2014年娄底市人均GDP仅为流域平均水平的64%；经济结构落后，第三产业占GDP比重32% (流域平均水平36%)，为全流域最低；产业结构不协调、资源优势难以维继等因素限制了娄底经济社会的长足发展。水资源环境方面，娄底市有涟水、资水流经境内，加之降水充沛，水资源丰度大。此外，由于娄底市人均综合用水量相对较小，水资源环境负荷较小，城市化与水资源环境耦合关系处于中等协调状态。 2) 低城市化高耦合协调——永州市。由于地处湘江流域上游，地貌复杂、山地居多，基础设施不完善，永州市城市化水平相对较低(43%)，2014年人均GDP仅为全省平均水平的1/2。该市境内有湘江、珠江、资江三大河流，是全流域水资源丰度条件最好的市州。由于工业规模小(工业总产值为长沙的11.6%)，水资源年消耗量和污水排放量处于全流域最低水平，仅为长沙市的15.2%。加之城市规模较小、人均耗水量低，因此永州市城市化与水资源环境耦合关系呈高度协调状态。 3) 中城市化低耦合协调——湘潭市。该市建成区面积为全流域最小，受产业结构不合理等问题的制约，湘潭城市化水平为“长株潭”城市群的最低谷。其中心城区规模以上工业企业数量居全省第一，为株洲的2倍多，但利润不及株洲1/2。加之污水处理设施建设长期投入不足，污水处理厂处理能力仅为株洲的1/2。因此，湘潭市城市污水年排放总量大，仅次于长沙市，万元GDP污水排放量为全流域最高。经济发展模式落后导致水环境负荷过重，以致使城市化与水资源环境耦合关系呈低耦合协调的状态。 4) 中城市化中耦合协调——郴州、衡阳、岳阳。三市分别处于全流域上中下游地区，水资源本底条件优越，水利工程建设投资较高，大中小型水库数量仅次于永州市。郴州、衡阳、岳阳三市的环保产业单位数和收入均居全流域前列，污水处理率较高，水资源环境抗逆能力较高。因此岳阳、衡阳、郴州三市城市化与水资源环境耦合关系属中等协调。 5) 高城市化高耦合协调——长沙、株洲。长沙、株洲作为湖南经济发展和科技创新的龙头，城市化水平位居全省前列，二市水资源利用效率高，万元GDP用水量全流域最低水平。水资源环境治理能力强，污水处理率分居全流域一、二位；水资源保障能力强，城市供水综合生产能力和供水管道长度均居全流域一、二位。因此，长沙、株洲二市的城市化与水资源环境耦合关系处于高度协调水平。 3.3.湘江流域城市化与水资源环境的交互耦合的影响机制 3.3.1. 城市化与水资源环境系统之间的驱动因素 基于灰色系统理论，利用公式(9)和(10)计算系统间灰色关联度，对城市化系统与水资源环境系统的影响因素进行测度分析，探讨各市州约束城市化发展、胁迫水资源环境的主要因素。 1) 制约城市化发展的主要因素 长沙、株洲、湘潭三市水资源环境系统指标对城市化系统的灰色关联度多小于0.5，属较弱相关。水资源环境对城市化系统的约束作用主要体现在供水能力、供水设施、人均水资源量、环境负荷等方面。可见长株潭地区整体发展水平较高，供水设施完备，供水能力强，城市发展受水资源本底条件的约束较少；但人口增长速度与资源配套速度的矛盾仍然存在，水环境污染的问题亟待解决。因此三市的水资源规划利用应侧重人均水资源的分配，进一步加强水质监测，尽快完成产业转型升级，促进城市化与水资源环境的协调发展。 衡阳、岳阳两市的主要约束因素为供水设施和环境压力，环境压力主要源自生产用水总量。这与衡阳、岳阳两市耗水企业产值占较大经济比重的经济发展模式密切相关。两市区共有造纸厂80余家；在岳阳8家上市公司中，有6家为高耗水型工业；衡阳钢铁行业规模也十分可观。另外，衡阳城市化发展受水库数量影响较大。因此，二市一方面应鼓励企业进行节水技术开发，最大限度的减少排水量；另一方面应进一步加强水利设施建设，以增强对水资源的时空调控和供水保障能力。 永州、郴州、娄底城市化系统主要受环境治理和环境负荷的影响，基本符合其资源型城市特征。另外，娄底城市化水平受到有效灌溉面积的制约，反映了娄底作为资源型城市的同时，农业仍占较大经济比重的特点。因此，三市应努力建立健全资源开发补偿机制和衰退产业转型援助机制，进一步加强水污染防治工作，改善水资源环境。 2) 胁迫水资源环境的主要因素 总体而言，水资源环境的主要胁迫因素为人口规模、人口结构和科技文化水平。人口集聚对水资源的直接影响为水资源的减少，而随之而来的供水压力对水资源分配的影响，则间接改变了水环境功能。 其中，长沙、株洲、岳阳的水资源环境系统主要受城市科技文化水平和人口结构的影响。随科学技术水平的提升，株洲万元GDP污水排放量从114.92 m³/万元下降至6.59 m³/万元，岳阳从41.2 m³/万元下降至4.68 m³/万元。株洲与岳阳的生产用水量分别下降了85.7%和87.7%，与二市偶和协调度增大的趋势相吻合。长沙由于城市化率比其他市州高11.3%~30.1%，因此其水资源环境受到农村从业人口的影响最小。 湘潭、衡阳、永州的水资源环境系统的主要胁迫因子为经济总量和人口结构。随着人口特别是城市人口的大幅增加，衡阳2014年的总用水量增长为2000年的1.14倍，城市污水总排放量增长为2000年的6倍，湘潭、永州的耗水量亦有一定程度的增长，对水资源产生了数量和质量上的胁迫。 郴州、娄底的水资源环境系统主要受经济总量和经济结构的胁迫。二市在资源衰竭后处于转型阵痛期，经济下行压力大；与此同时，由于重污染企业的关停整改，水环境治理日见成效，娄底污水处理率上升了30.93%，永州的增幅更达到了64.64%。 3.3.2. 城市化与水资源环境系统内驱动因素 1) 城市化发展综合水平 城市化综合发展水平的驱动因子通过指标权重来判别，权重越大说明对城市化发展的影响越大。从图5可以看出，湘江流域城市化水平的4个分量中，影响最大的均为经济城市化，除湘潭外所占权重均在0.4~0.5之间。这说明各市州的城市化进程主要依赖于经济规模的扩张，包括地区生产总值的增加、第三产业发展带来的产业结构优化。 2) 水资源环境综合水平 从图6可知，湘江流域各市州水资源系统中权重最大的均为水资源水平，说明湘江流域水资源的本底条件乐观，且总体符合从流域上游到下游水资源本底条件逐渐提高的趋势。其中，水资源水平所占权重最低的为永州(0.3667)，这主要是由于永州虽有湘江、桂贺、资水三大水系，但年径流深和降水的高值区主要集中于南岭、旁都岭等山区，水资源难以利用。 全流域水资源环境压力所占权重普遍大于水资源环境响应，说明湘江流域水资源环境的污染问题十分严重，水资源治理缓慢，水环境抗逆能力普遍偏低。这主要是由于湖南省是我国有色金属主产地，湘江流域是湖南省重化工业的集中分布地带，粗放的经济发展模式对环境产生了危害。以2014年为例，湘江流域8市城市污水排放量超过污水处理能力9842.00万m 3 。为此，各市州应该树立“五位一体”的科学发展观，加大治理力度，转水环境污染现状。 图5. 湘江流域各市州城市化系统权重 图6. 湘江流域各市州水资源环境系统权重