利用我國2007年和2015年地級城市排水系統(tǒng)面板數(shù)據(jù)，從城市排水設施配備水平、排水設施運行水平、污水處理效果3個方面選取合適指標，分析了其空間分布特征和時空演變特征，結果顯示：此期間我國排水系統(tǒng)建設取得了很大進展，但各地區(qū)間排水系統(tǒng)特征存在顯著差異，系統(tǒng)內部也不均衡。各地區(qū)排水管網(wǎng)增設規(guī)模顯著高于其他方面增長，而污水再生利用情況堪憂，各地區(qū)排水系統(tǒng)各方面增長還處于失衡狀態(tài)。未來建設應更加關注排水系統(tǒng)各方面的均衡發(fā)展。運用TOPSIS多因子評價法和變異系數(shù)法對我國現(xiàn)階段地級城市的排水系統(tǒng)水平進行了綜合評價。貴陽、自貢、鄂爾多斯、邢臺、昆明等城市排名前列，伊春、六盤水、揭陽、達州、商洛等城市排名末位，分區(qū)來看，排水系統(tǒng)排序依次為華北>華東>西北>西南>東北>華南>華中，同時華北地區(qū)顯著優(yōu)于其他地區(qū)。通過對比現(xiàn)階段各地區(qū)排水系統(tǒng)不同方面與全國平均水平間差異以及各地區(qū)近八年間系統(tǒng)不同方面增長特征，對未來各地區(qū)排水系統(tǒng)發(fā)展提出了一些建議和方向。
1 背景及相關研究
城市化帶來人口的快速增加和用地的快速擴張，隨之而來的是城市對各類基礎設施的需求，尤其是近年來飛速的城市化，排水系統(tǒng)基礎設施的發(fā)展尤其迅猛。2007年我國污水年排放量361億m3，之后以每年3.7%的速度持續(xù)增加。到2015年底全國建成污水處理廠1944座，污水處理能力約1.4億m3，污水處理率達到91.9%，2007~2015年全國城鎮(zhèn)年污水處理量年均增幅超過11.1%，全國污水處理廠處理能力年均增幅超過12.1%，城市擴張帶來需求增大，繼而帶來設施規(guī)模被動增大，導致城市再次擴張，而這種設施的不斷擴建與城市發(fā)展是否相協(xié)調，以及設施之間是否相配套不得而知，而這個問題又關乎城市基礎設施能否發(fā)揮大效用，能否滿足城市需求服務城市發(fā)展等重要命題。排水系統(tǒng)基礎設施是城市基礎設施的重要組成和城市排水安全的重要支撐，根據(jù)目前的發(fā)展趨勢，未來我國的排水系統(tǒng)基礎設施的建設壓力將進一步加大。未來持續(xù)的城市化浪潮下，各地區(qū)排水系統(tǒng)的合理建設仍需科學指導。摸清我國現(xiàn)階段各城市排水系統(tǒng)的配備水平及其演化特征，從而為未來設施規(guī)劃提供建議和方向顯得尤為重要。
國內學者對于城市基礎設施的綜合評價已有一些探索，黃金川等對中國2007年287個地級及以上城市的基礎設施建設水平從發(fā)展排序、等級劃分、空間分異和統(tǒng)計分布等方面進行了全面、系統(tǒng)的評價研究，程敏等運用因子分析、主成分分析、熵值法、灰色評價和集對分析構成的方法集對全國31個省市的基礎設施可持續(xù)發(fā)展水平進行了綜合評價，陳仲常等選用1998~2007年全國30個省市數(shù)據(jù)構建了城市基礎設施現(xiàn)代化評價模型，武力超等構建了我國城市基礎設施發(fā)展指數(shù)，并利用主成分分析法分析了基礎設施水平和城市化之間的關系，這些研究主要集中在3個方面：一是給排水、環(huán)境衛(wèi)生、能源系統(tǒng)、道路交通、通信系統(tǒng)等綜合評價體系構建;二是層次分析、主成分分析、大關聯(lián)法、熵權法等評價方法探索;三是城市基礎設施與地區(qū)經濟間的協(xié)調發(fā)展評價，目前尚缺乏針對全國水平的排水系統(tǒng)現(xiàn)狀及綜合評價的研究。城市基礎設施的定量化評價方法和研究尺度還有待進一步擴展，相比西方發(fā)達國家完備的基礎設施評價標準，我國排水系統(tǒng)的評價指標體系構建和評價方法也急需完善。
針對以上問題，本文按照完備性、可行性和必要性原則，從城市排水系統(tǒng)的設施配備水平、設施運行水平、污水處理效果3方面選取合適指標，利用2007年和2015年全國地級城市的排水系統(tǒng)面板數(shù)據(jù)，分析現(xiàn)階段排水系統(tǒng)的空間分布特征和時空演變特征，對全國地級城市的排水系統(tǒng)做出了綜合評價。并為各地區(qū)未來排水系統(tǒng)建設提供了一些建議和方向。
2 方法
2.1研究對象
按照我國現(xiàn)階段行政和地理區(qū)劃，本文選取2007年和2015年全國所有地級及以上城市作為研究對象。認為這些城市的排水系統(tǒng)特征可代表我國現(xiàn)階段的總體水平，以2015年為例，共統(tǒng)計到288個地級及以上城市。這些城市分別來自華北、東北、華中、華東、華南、西南和西北等7個區(qū)域，分別占到所有城市的12%、12%、18%、23%、13%、12%和10%。
2.2指標體系和數(shù)據(jù)來源
本研究從城市排水系統(tǒng)設施配備水平、設施運行水平、污水處理效果3方面入手，選取指標來表征城市的雨污水收集設施和污水處理設施的配備水平、污水處理設施的利用與運行水平、污水處理和城市污水再生利用現(xiàn)狀等特征，以地級市為單位，數(shù)據(jù)均來自2007年和2015年《中國城市建設統(tǒng)計年鑒》。
2.2.2TOPSIS綜合評價法
為了綜合評價城市排水系統(tǒng)水平，本文利用TOPSIS綜合評價法對全國地級市進行了評價排序，終得到評價參考值D，D越小則代表評價結果越好，以下i=1∶288,j=1∶5,
2.2.3變異系數(shù)法
變異系數(shù)法是一種客觀賦權的方法，直接利用各項指標所包含的信息，計算得到指標的權重。在評價指標體系中，指標取值差異越大的指標，即越難以實現(xiàn)的指標，這樣的指標更能反映被評價單位的差距。
為了消除各項評價指標的量綱影響，需要用各項指標的變異系數(shù)來衡量指標取值的差異程度。各項指標的變異系數(shù)公式如式(7)，其中：j=1∶5,vj是第j項指標的變異系數(shù);δj是第j項指標的標準差;xj是第j項指標的平均數(shù)。Wj為各項指標的權重，計算方法如式(8)，終計算的權重結果為：排水管網(wǎng)密度(15%)，設施規(guī)模密度(14%)，污水處理率(3%)，污水廠負荷率(10%)，再生水利用率(58%)
3結果和討論
3.1現(xiàn)階段我國排水系統(tǒng)設施特征
本研究選擇2015年的城市面板數(shù)據(jù)分別從地級市層面以及七大分區(qū)層面對我國現(xiàn)階段的排水系統(tǒng)設施空間分布特征進行了描述，為了描述不同地區(qū)間的差異性，對各地區(qū)間的城市排水系統(tǒng)水平進行獨立樣本KruscalWallis檢驗(由SPSS軟件實現(xiàn))，KruskalWallis(KW)結果顯示通過檢驗，說明我國各地區(qū)間排水系統(tǒng)設施配備水平、設施運行水平、污水處理效果差異很大，空間分布不均衡。
3.1.1各地級城市排水系統(tǒng)設施空間分布特征
檢驗是一個關于3組或更多數(shù)據(jù)的非參數(shù)性測試。用來檢測總體函數(shù)分布的一致性原假設和其替代假設，關于至少2個樣本之間存在差異的假設。結果顯示通過檢驗，說明我國各地區(qū)間排水系統(tǒng)設施配備水平、設施運行水平、污水處理效果差異很大，空間分布不均衡。
圖1~圖5分別表示了2015年我國各地級城市排水系統(tǒng)設施各指標空間分布圖和頻率分布直方圖。5個指標在空間上的分布趨勢不盡相同，整體來看，全國大多數(shù)城市管網(wǎng)密度處于一般水平，平均達到9.27km/km2，方差22.70，大為無錫市(39.35km/km2)，接下來依次是麗江(23.53km/km2)、巴彥淖爾(23.16km/km2)、天津(22.07km/km2)、常州(21.98km/km2)，而小為自貢市(0.35km/km2)，其次是揭陽(0.76km/km2)、萍鄉(xiāng)(0.98km/km2)，城市間差異較大。長三角、寧夏-內蒙地區(qū)和沿海地區(qū)的管網(wǎng)密度水平高于內陸及東北地區(qū)城市，觀察其頻率分布直方圖，排水管網(wǎng)密度值主要集中在10左右，排水管網(wǎng)密度極高和極低的城市數(shù)量較少，除過無錫市城市間數(shù)值變化較平滑，大體呈現(xiàn)正態(tài)分布趨勢。
設施規(guī)模密度體現(xiàn)了地區(qū)污水處理設施的配備水平，全國地級市的污水處理設施規(guī)模密度平均0.24萬m3/(d˙km2)，方差0.012，小為嘉峪關市(0.03萬m3/(d˙km2))，其次是固原(0.04萬m3/(d˙km2))、拉薩(0.06萬m3/(d˙km2))，大為上海市(0.79萬m3/(d˙km2))，其次是佛山(0.76萬m3/(d˙km2))、本溪(0.60萬m3/(d˙km2))、珠海(0.60萬m3/(d˙km2))、平頂山(0.57萬m3/(d˙km2))，城市間差異不大，長三角及腹地、渤海灣及腹地、珠三角及腹地設施規(guī)模密度較高，觀察期頻率分布直方圖，數(shù)值較大和較小的城市比較少，除過上海市城市間數(shù)值變化較平滑，大體呈現(xiàn)正態(tài)分布趨勢。
負荷率反映了污水處理設施的運行狀況，全國地級城市的污水處理廠負荷率普遍較高，平均達到0.84，方差0.07，小為巴彥淖爾市(0.33)，其次是嘉興(0.36)、定西(0.37)、崇左(0.38)、榆林(0.39)，大為嘉峪關市(3.00)，其次是宜賓(2.55)、牡丹江(1.78)、貴港(1.71)、柳州(1.69)，37個城市負荷率大于1，污水處理廠超負荷運轉情況較嚴重，城市間差異很大，整體來看，負荷率呈現(xiàn)南高北低、沿海高內陸低的趨勢，從頻率分布直方圖來看，指標數(shù)值較為集中，峰值左偏。
污水處理率反映了城市污水終的處理程度，我國地級城市的污水處理率普遍較高，基本大于80%，除過東北部分地區(qū)和拉薩、七臺河等內陸少數(shù)城市，全國平均水平達到了90.31%，方差0.009，城市間差異很小，小為拉薩(0.18)，其次是七臺河(0.39)、崇左(0.40)、綏化(0.48)、達州(0.49)，大為遼陽、鐵嶺、滄州、新余、盤錦和黃岡，其城市污水處理率達到了高，從頻率分布直方圖也可以看出，污水處理率指標數(shù)值較為集中，峰值右偏。
污水再生利用是合理利用現(xiàn)有水資源的有力舉措，其受地區(qū)政策影響很大，全國平均水平只有7.5%，方差0.021，171個城市接近于0，大值貴陽市(0.97)，其次是自貢(0.93)、鄂爾多斯(0.66)、邢臺(0.65)、昆明(0.60)，城市間差異很大，整體來看，北方城市污水再生利用優(yōu)于南方地區(qū)，觀察頻率分布直方圖，除去污水再生零利用的城市之外，指標數(shù)值較為分散，峰值嚴重左偏。
3.1.2分地區(qū)城市排水系統(tǒng)設施特征及近年來增設概況
圖6描述了我國各地區(qū)2007年和2015年平均排水系統(tǒng)設施指標分布值，圖中高低紅色虛線分別表示2007年和2015年各指標的全國平均水平。分析2015年指標表現(xiàn)，分地區(qū)來看排水管網(wǎng)密度，華東、華北地區(qū)高于全國平均水平，分別達到12.49km/km2和9.63km/km2，華南、華中和西南地區(qū)與全國平均水平相近，東北和西北地區(qū)管網(wǎng)密度較低，只有6.14km/km2和5.55km/km2，顯著拉低了全國平均水平。分區(qū)來看設施規(guī)模密度，華南和華中地區(qū)顯著高于全國平均水平，分別達到了0.29萬m3/(d˙km2)和0.27萬m3/(d˙km2)，東北、華北和華東地區(qū)的規(guī)模密度水平比較相近全國平均水平，西北和西南地區(qū)分別只有0.19萬m3/(d˙km2)和0.18萬m3/(d˙km2)，顯著低于全國平均水平。分區(qū)來看污水處理廠負荷率，華北、西北、東北地區(qū)城市污水處理廠負荷率低于全國平均水平，地區(qū)間差異不是很明顯，華中和華東地區(qū)污水處理廠負荷率水平接近全國平均水平，西南和華南地區(qū)高于全國平均水平。分區(qū)來看污水處理率，各地區(qū)間整體發(fā)展水平比較相近，東北、西南和華南地區(qū)稍低于全國平均水平。分區(qū)來看污水再生利用率，地區(qū)間差異顯著，華北地區(qū)地區(qū)利用率高達到了20%，西北地區(qū)次之達到了10%，華東和西南地區(qū)達到9%，而東北、華南和華中地區(qū)分別只有4%、1%和2%，顯著低于全國其他地區(qū)。
魯公網(wǎng)安備
37140302000692號