[收稿日期] 2008-01-11[基金项目] 中科院知识创新工程重要方向项目(kz cx2-yw -425);长春市国土资源局土地规划修编项目(k09p8).[作者简介] 陈定贵(1968))男,博士研究生,主要从事土地规划与管理、城市发展与环境变化等研究;吕宪国(1957)),男,研究员,博士研究生导师,主要从事湿地生态过程与环境效应研究.[文章编号]1000-1832(2008)02-0130-06长春市城市发展与水资源环境约束关系研究陈定贵1,2,吕宪国1,王艳平3(1.中国科学院东北地理与农业生态研究所湿地生态与环境重点实验室,吉林长春130012;2.中国科学院研究生院,北京100039;3.吉林省第五地质调查所,吉林长春130500)[摘 要] 选取长春市作为研究区,通过分析近20年来长春城市化进程特征,认为当前长春市经济发展仍处于工业化中期初始发展阶段.快速的城市化过程加大了城市用水的需求以及水环境污染压力,根据城市发展与水资源环境之间的约束关系,将长春城市发展与水资源环境耦合作用过程在较长时间尺度上分为四个阶段,即低水平协调阶段、拮抗阶段、磨合阶段和高水平协调阶段.长春城市发展目前正处于磨合阶段,也是实现水资源环境约束下的城市可持续发展的最为关键时期.长春未来城市发展战略为城市水资源环境管理提出了很高的要求,由于既要兼顾保持较高的经济发展速度和城市化发展水平,同时又要保证一个较高的生态城市建设目标,因此,/节水型城市0和/水环境友好型城市0是长春未来生态园林城市发展目标的必然选择.[关键词] 城市化;区域发展;水资源;水环境[中图分类号] X 144 [学科代码] 610#1030 [文献标识码] A 水是生命之源,是人类生存和可持续发展的基础,也是城市的命脉.城市水资源环境不仅是人们生存、居住的外部环境的重要组成部分,是城市可持续发展的支柱,而且是直接影响城市系统进化的最重要的资源之一.作为重要的、基础性的资源,水资源的合理配置和高效利用,将关系到城市可持续发展战略的实施和发展目标的实现.一方面,在城市形成和发展中,水作为关键的生态环境因素介入其中,是城市生态经济系统赖以生存、运行、发展的/血液0和系统内物质、能量交换和循环的主要媒介,起着关系城市生存、影响城市风貌和美化城市环境的重要作用;另一方面,对城市而言,水不仅是城市生存与发展不可替代的物质条件,更是城市优美环境不可或缺的重要组成部分.同时,良好的水环境对城市的旅游开发、吸引外资等方面也有着不可估量的价值,可以直接影响城市投资环境和城市社会经济的发展[1].当前人们对水与社会经济发展、水与环境的强烈关注反映出水资源在可持续发展中的基础性地位和至关重要的作用.特别是当前随着社会的不断进步,人口逐步向城市集中,人们对城市环境质量要求越来越高,而城市环境质量的提升、城市空间形态结构以及土地价值的开发等,在很大程度上都与城市内部水环境及其周边地区的水环境密切相关[2,3].因此,如何加强城市水资源环境建设,实现水资源可持续利用,保障经济社会可持续发展,已成为城市可持续发展研究的重要内容.长春市作为全国40个严重缺水城市之一,市区人均水资源占有量不足全省人均水平的1/4.近年来,由于城市化进程的不断加速,水资源短缺伴随水环境污染问题已经严重制约着城市的社会和经济的发展,城市水资源环境管理、开发、利用已经成为长春城市可持续发展过程中迫切需要解决的重要课题.第40卷第2期东北师大学报(自然科学版)Vol.40N o.22008年6月Journal of N ortheast N ormal U niversity (N atural Science Edition)June 20081 长春市城市化进程特征1.1 城市建设发展特征长春市是吉林省省会,全省的政治、经济、交通和文化中心.其行政区域包括所辖市区和所属县(市)两部分,所属县(市)包括农安县、榆树市、德惠市、九台市4个县(市),市区是指包含双阳区的6个行政区,市区城镇化率75.6%,城市规划区面积3911km 2.当前,长春市城镇化发展进程加快,城市非农业人口占总人口的比重迅速提高,城市产业经济发展快速增长,城市空间扩展明显提速,城市核心区以立体扩展方式为主.从长春市城市建设开始至今,大约经历了200年的演变历史.在我国城市形成、发展的历史长河中,长春属于一个年轻的城市[4].就城市用地总体结构而言,基本属于单中心-外围结构类型,城市中心区和外围组团组成集中紧凑,卫星城镇相对发育迟缓.从20世纪80年代末开始,长春城市空间扩展速度明显加快(见图1).中心城市用地规模(建成区面积)1980年为104km 2,到2004年已经达到239km 2,增长较快的1996)2003年间,城市建设用地年增长量达到796.54hm 2,平均年增长率为1.2%.图1 1979)2002年长春市城市建设用地发展变化曲线图1.2 城市人口发展变化特征1983)2003年的20年间主城区人口呈持续增长趋势,1983年长春城区人口为162.61万人,2003年已经达到272.3万人.根据增长率的变化趋势,可以划分为两个阶段:1978)1990年人口增长速度较高,12年间平均增长率达到2.687%;1990)2003年增长速度走低,13年间平均增长率为1.982%.长春市人口分布呈现很大的地域差异性.其中,主城区聚集了规划区88%的人口.市区非农人口比重持续上升,明显呈现出与城市化水平发展同步上升趋势.此外,城市暂住人口增长较快,特别是主城区外来人口的增长速度在加快.和1983年相比,城市暂住人口增长了近2倍.1.3 城市产业与经济发展变化特征2003年长春市人均地方生产总值达到2260美元,城镇化水平达到43.6%,重工业产值占工业总产值的87.7%,根据钱纳里的经济发展阶段的划分标准,长春市各项指标已达到工业化中期甚至后工业化时期的发展水平.但从工业发展的历程来看,长春市经济系统并不是依托地方资源赋存和比较优势建立的,而是计划经济体制背景下国家投资的产物./一五0、/二五0期间国家向长春市投资建设了大量重工业项目,使得长春在轻工业没有充分发育的情况下,直接进入了以重工业为主的发展阶段.因此,长春市工业化是一个不完整的进程,仍然肩负着工业化的重任.从产业结构看,多年来长春市第二产业一直处于主导地位,也说明长春尚未进入后工业化发展阶段.综上所述,长春市经济发展仍处于工业化中期初始发展阶段,还有较长的工业化发展的过程(见表1).表1 城市经济发展阶段指标分析指标名称工业化初期工业化中期工业化后期后工业化时期长春人均GDP/美元1240~24802480~49604960~93009300~148802260轻工业占工业总产值比例轻工业占优势重工业占优势轻重工业比例稳定12%城镇化水平/%<1010~3030~7070~8043.6资料来源:5长春统计年鉴20046分析长春市工业总产值组成比重(见表2),以一汽集团为核心的交通运输设备制造业是长春市的主导产业,占有绝对优势;其他工业部门中,食品加工和制造业产值比重位居第二位,占工业总产值的8%左右.此外,比重超过1%的产业门类还有医药制造业和电子及通信设备制造业两个部门.因此,长春市已初步形成了汽车及零部件、农产品加工、光电子信息和生物与医药四大主导产业.2003年,四大支柱产业产值约占全市工业总产值的89.7%.表2 长春市工业各部门工业总产值比重行业工业总产值比重/%交通运输设备制造业78.26食品加工业 4.41食品制造业 3.83医药制造业1.27电子及通信设备制造业1.15从90年代开始,长春的经济一直保持着较高的增长速度,按当年值计算,1990)1995年长春GDP 平均增长速度接近30%,1995)2003年间增131第2期陈定贵,等:长春市城市发展与水资源环境约束关系研究长速度高于15%.近20年来,不断增长的固定资产投资对长春市经济增长起了强劲的推动作用,在城市经济增长方面发挥了重要作用.图2数据可以反映出固定资产投资额和全社会基本建设投资额基本保持同步增长的趋势,而房地产投资量与图2 长春市1990)2003年投资总额增长趋势前两者没有很大的关联,且房地产波动幅度要远远大于二者.2 城市发展与水资源环境约束关系分析2.1 城市发展与水资源环境约束关系特征城市发展与水资源环境之间约束关系主要表现为:城市人口增加、社会经济发展、城市空间扩张、产业发展带动下的城市发展对水资源需求增长的驱动,以及污染等水环境质量影响带来的压力;同时城市水资源反过来又对城市发展起到约束与限制的作用[5].为了实现城市发展与水资源环境协调发展,解决城市发展与水资源环境之间的矛盾,可以通过减压与调节的方法,对城市发展与水资源环境之间关系加以调控,实现城市水资源环境可持续发展(见图3).图3 城市发展与水资源环境之间的约束关系2.2 长春市城市发展阶段特征界定城镇化水平对建设用地利用方式的定性影响分析表明,根据诺瑟姆的城市化发展曲线,在不同的城市化阶段,城市化具有不同的经济内涵和特征(见图4).按S 型曲线可将城市化分为前期(起始阶段)、中期(加速阶段)与后期(完成阶段)3个阶段,分别以城市化率30%和70%作为拐点.第一阶段,即城市化初期,城镇化水平较低、发展速度较慢;第二阶段,人口向城市迅速集聚的中期阶段,其发展态势反映为S 型曲线的中间段,曲线斜率较大;第三阶段,进入高度城镇化以后城市人口比重的增长又趋于缓慢甚至停滞的后期阶段,其发展态势反映为S 型曲线的右上段,曲线斜率较小.在第二阶段,大量农村剩余劳动力转移形成的城市化/推动效应0与工业迅速发展形成的就业/拉动效应0,将促使区域城市化保持较快的加速发展,长春市城市化发展在当前以及未来一定时期内都将处于这样一个阶段.图4 城市化发展的S 型曲线132东北师大学报(自然科学版)第40卷根据城市化发展不同阶段的发展趋势,可以判断长春城市发展处于城市化水平的中期加速阶段.长春市城市化发展趋势为:城市发展集中表现为社会经济快速发展、人口大规模增长、城市大规模扩张以及城市工业与主导产业迅猛增长.城市发展突出问题表现为非农人口持续增长以及人口分布主要集中于主城区和部分近域城镇,呈现很大的地域差异性;城市进入快速的空间扩张过程,城市逐渐由单中心紧凑式向多组团蔓延式发展,尤以高新产业开发区、经济技术开发区以及净月潭开发区为主,造成大规模的土地资源浪费;城市快速的城市化过程加大了城市用水的需求以及水环境污染,由于长春城市水源供给的有限性使城市水资源供需矛盾突出.2.3 长春市城市发展与水资源环境耦合关系分析城市发展与水资源环境之间的约束关系反映在一定时空范围内是动态的、变化的过程,在一定的作用方式下是一个耦合过程.根据城市发展与水资源环境之间的约束关系,将长春城市发展与水资源环境耦合作用过程在较长时间尺度上分为4个阶段,即低水平协调阶段、拮抗阶段、磨合阶段和高水平协调阶段(见图5).第一阶段为低水平协调阶段,该阶段正处于图5 长春市城市发展与水资源环境影响之间的耦合关系长春城市发展的初期,城市化速度较慢.城市人口较少,水资源需求量不大;工业并不发达,水环境污染不太严重.城市水资源基本上能够保证城市供水需求,在解放前(1948年以前)长春城市发展与水资源环境关系一直处于该发展阶段.第二阶段为拮抗阶段,该阶段处于长春城市发展的中期,城市化速度明显加快.城市人口大规模增加,随之对水资源的需求量增加;工业发达程度提高,水环境污染加重.城市发展生态需水、旅游业发展等用水量也在增加.城市水资源不能够保证城市供水需求.解放后(1948年以后)长春城市发展与水资源关系进入该发展阶段.第三阶段为磨合阶段,该阶段亦处于长春城市发展的中期,城市化速度进一步加快.城市人口持续增加,工业发达程度进一步提高,水环境污染严重.城市发展需水、旅游业等用水量也在增加.由于加强了水利工程建设,实施城市引水调水工程弥补了城市供水不足,加强了工业水环境污染的防控,城市发展与水资源环境之间的矛盾有所缓解.第四阶段为高水平协调阶段,该阶段为长春城市未来发展的后期,城市化速度很快.城市人口规模较大,呈多中心分布模式,水资源需求量较大;工业发达程度提高,工业水环境污染防治能力加强,全民节水意识提高,科技创新与水资源管理水平的提高促成城市发展与水环境之间处于高水平协调阶段.目前,长春城市发展与水资源环境之间正处于4个阶段的磨合阶段.该阶段正处于城市发展的中期,城市化速度较快,城市人口大规模增加导致水资源需求量增加;工业发达程度提高导致水环境污染较严重,但是,水环境污染防控能力正在133第2期陈定贵,等:长春市城市发展与水资源环境约束关系研究加强.城市发展生态需水、旅游业等用水量也在增加[6].由于加强了水利工程建设,城市引水调水工程、新立城水库建设、石头口门水库兴利增容工程建设,弥补了城市供水不足;水环境污染治理能力建设,使城市发展与水资源环境之间的矛盾略有缓解.但是,该阶段是能否实现水资源环境约束下的城市水资源可持续发展的关键时期,如果该阶段二者之间关系处理合理将进入高水平协调阶段,否则将制约城市的快速发展.长春市未来很长一段时间将处于磨合阶段.3未来城市发展战略规划对水资源环境影响分析3.1未来城市建设发展战略与水资源环境规划取向长春2005)2020年城市总体规划确定长春市是东北地区中心城市之一,至2020年,要把长春建设成为经济实力较强、社会文明进步、科学技术先进,城乡发展协调、基础设施完备、生态环境良好的开放型、多元化、适宜居住的生态园林城市.经济发展目标:坚持以经济建设为中心,走科技含量高、资源消耗低、环境污染少的新型工业化道路.2020年,人均地方生产总值突破8000美元;第三产业比重约为45%,第二产业比重保持在48%左右,第一产业比重调整到7%左右.持续推进老工业基地改造和经济结构调整,实施产业集群战略,做大做强汽车、农产品深加工、生物制药、光电子信息四大主导产业.全面提升第三产业规模及质量,以优化结构和增加就业为核心,大力发展现代服务业,重点发展金融保险、物流、会展、文化、旅游等产业.生态发展目标:到2010年,环境污染和生态破坏得到有效控制,饮用水源保护区得到全面保护,居住区环境质量和城市生态景观有明显改善;基本形成环境功能分区明确的城市空间;初步奠定/生态园林城市0格局.到2020年,环境污染与生态破坏得到全面控制,城市生态系统实现良性循环,达到/国家生态园林城市0建设标准,向全面建成生态城市目标迈进.长春未来城市发展战略对城市水资源环境管理提出了很高的要求,由于既要兼顾保持较高的经济发展速度和城市化发展水平,同时又要保证一个较高的生态城市建设目标,因此,无论对于城市水资源的供给,还是对于城市水环境的保护,都将面临严峻的挑战[7].目前,长春城市供水已经主要依赖松花江调水,同时/松花江水污染事件0也使我们意识到水环境危机对于城市水源的巨大威胁./节水型城市0和/水环境友好型城市0是长春未来生态园林城市发展目标的必然选择.3.2城市发展规划空间管制对城市水资源环境影响分析城市空间管制规划将净月潭国家风景名胜区、松花江沿线等湿地保护与恢复区,石头口门水库、新立城水库等水源保护区,主城区殖民遗迹保护区等历史文化保护区,机场净空区、生态敏感区、基本农田保护区、地下矿产资源分布地区作为市域空间管制的基本要素.河湖湿地、地表水源一级保护区、地下水源核心区、风景保护区的核心区和大型市政通道控制带划入禁止建设区,作为生态培育、生态建设的首选地,原则上禁止任何城市建设行为.地表水源二级保护区、地下水源防护区、蓄滞洪区、地质环境不适宜区、风景保护区的非核心区、基本农田保护区、机场净空区、历史文化保护区等划入限制建设区.与限制建设地区重叠的城镇建设区,应提出具体建设限制要求,做出相应的生态影响评价并提出生态补偿措施[8].禁止建设地区、限制建设地区以外的地区为适宜建设地区.适宜建设地区是城市发展优先选择的地区,但建设行为也要根据资源环境条件,科学合理地确定开发模式、规模和强度.长春2005)2020年城市总体规划空间管制对于水资源保护起着积极的作用,特别是对石头口门水库、新立城水库等水源保护区,以及机场净空区、生态敏感区生态环境的保护,极大提高了城市水资源环境保护能力,有效防止了城市发展造成的水污染,提高了城市水资源的供给能力.4研究结论当前,长春市经济发展仍处于工业化中期初始发展阶段.随着长春市城镇化发展进程明显加快,城市非农业人口占总人口的比重迅速提高,城市产业经济发展快速增长,城市空间扩展明显提速,快速的城市化过程加大了城市用水的需求以及水环境污染.根据城市发展与水资源环境之间的约束关系,将长春城市发展与水资源环境耦合作用过程在较长时间尺度上分为4个阶段,即低水平协调阶段、拮抗阶段、磨合阶段和高水平协调阶段.目前,长春城市发展正处于4个阶段中的磨合阶段,也是实现水资源环境约束下的城市可持续发展最134东北师大学报(自然科学版)第40卷为关键的时期.长春未来城市发展战略为城市水资源环境管理提出了很高的要求,由于既要兼顾保持较高的经济发展速度和城市化发展水平,同时又要保证一个较高的生态城市建设目标,因此,/节水型城市0和/水环境友好型城市0是长春未来生态园林城市发展目标的必然选择.[参 考 文 献][1] 白永平.区域工业化与城市化的水资源保障研究[M ].北京:科学出版社,2004.[2] GLEN R BOYD,JORDAN M PALM ERI,SHAOYUAN ZH ANG,et al.Feasibility versus sustainability in urban w ater management[J].Journal of Environm ental M anagement,2004,71(3):245-260.[3] 左起亭,马军霞,高传昌.城市水环境承载能力研究[J].水科学进展,2005,16(1):103-108.[4] 匡文慧,张树文,张养贞,等.1900年以来长春市土地利用空间扩张机理分析[J].地理学报,2005,60(5):841-850.[5] 宋全香,左其亭,杨峰.城市化建设带来的水问题及解决措施[J].水资源与水工程学报,2004,15(1):56-58.[6] 于君宝,刘景双,王金达.长春市城市用水需求与可利用水资源潜力分析[J].水土保持学报,2000,15(4):134-137.[7] 朱一中,夏军,淡戈.关于水资源承载力理论与方法的研究[J].地理科学进展,2002(2):180-189.[8] 吴丰林,周德民,胡金明.基于景观格局演变的城市湿地景观生态规划途径探讨[J ].长江流域资源与环境,2007,16(3):368-372.Study on constraint of urbanization of C hangchun Cityfrom urban water resources and environmentsCHEN Ding -gui 1,2,LU Xian -guo 1,WANG Yan -ping3(1.Key Lab of Wetland Ecology and Environment,Northeast Institute of Geography and AgriculturalEcology,C hi n ese Academy of Scien ces,Changchun 130012,Chi na;2.Graduate School of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100039,China;3.M apping Lab of The 5th Institute of Geological Survey,Changchun 130500,Chi na)Abstract:In this paper,the urbanization of Changchun City in the past twenty years is analyzed,and one of the results is that Changchun is on the stag e of middle of industrial period.T he rapid urbanization of Changchun City g enerates more serious w ater pollution,and demands more and more water resources.Based on the correlation between urbanization and its local w ater resources and environments,this coupled processcan be separated into four stages w ithin a long term urbanization scale.T hese four stages are initial harmo -nized stage,resistant stage,w ear -in stage and advanced harmonized stage,and it is on the third stage for the status of Changchun City presently,w hich is a critical stage for its sustainable urbanization w ith the con -straint of local w ater resources and env ironments.T he management of urban w ater resources and environ -ments w ill be challenged based on its urbanization planning ,because it is demanded for rapid urbanization and quicker economic development as w ell as the future objective of ecolog ical city.Therefore,/Water -saved City 0and /Environment -w ise City 0w ill be the models for Changchun City in the future.Keywords:urbanization;reg ional development;water resources;w ater environments(责任编辑:方 林)135第2期陈定贵,等:长春市城市发展与水资源环境约束关系研究。