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摘要：建立水土资源限制度模型，定量评价京津冀、长三角和珠三角三大城市群基于人口分布的水土资源限制度及其空间格局，揭示三大城市群的水土资源限制度的差异。研究发现：（1）整体而言，京津冀城市群受水土资源限制最高；（2）限制类型方面，京津冀城市群以水资源限制为主；长三角和珠三角城市群均以土地资源限制为主；（3）京津冀城市群水限制度的人口、面积比例匹配显着偏离，长三角和珠三角城市群则是土地限制度偏离程度较高；（4）空间自相关表明，三大城市群水、土地、水土资源限制度均显着集聚，且以长三角城市群土地限制度最为显着，京津冀城市群受土地资源限制度影响较大，长三角城市群受水资源限制度影响较大，珠三角城市群受二者综合影响。

关键词：水资源；土地资源；限制度；城市群；京津冀；长三角；珠三角

0 引言 织梦好，好织梦

随着城市化进程加快，中国经济发达地区形成了多个规模较大、空间组织紧凑、经济联系紧密、并最终实现同城化和高度一体化的城市群[1-2]。城市群是中国走向世界的枢纽和世界进入中国的门户，是一个国家或地区的增长极[3]，在推进中国新型城镇化和经济社会发展中具有举足轻重的战略地位[4]，是国家推进新型城镇化的重要载体[5]。《国家新型城镇化规划（2014—2020年）》以及《国民经济与社会发展第十三个五年规划纲要》均明确指出要将城市群作为中国推动新型城镇化的主体形态，通过对东部地区城市群的优化提升和中西部城市群的培育，加快城市群的建设发展。城市群已经成为新时期城市与区域空间组织的重要形式和推动我国经济和城市化快速发展的重要力量[6]。京津冀、长三角、珠三角是中国最主要的人口和经济集聚地，截至2015年末，三大城市群的人口密度分别是全国平均水平的4.59，5.74，3.42倍，经济密度分别是全国平均水平的5.39，19.48，17.65倍，京津冀、长三角、珠三角三大城市群已成为我国经济发展最重要的增长极区域[7]。

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与此同时，人口和产业的高度集中对资源环境造成巨大的压力，城市群地区也因此成为一系列资源环境问题高度集中的地区[8-9]，京津冀、长三角、珠三角三大城市群的资源环境压力尤为明显。因此，从可持续发展角度出发，对城市群地区经济社会发展所受资源环境的压力进行系统、定量分析，对于指导人口向城市群地区的合理聚集与分布、促进城市群地区人口分布与资源环境的协调发展等具有重要的理论价值和实践意义[10]。

水资源、土地资源是区域发展的基础性资源。因此，水资源承载力和土地资源承载力研究成为资源环境承载力研究的先驱[6，11]。对于城市群而言，因水、土地资源的基础性地位，且城市快速发展过程中对其消耗的增加，导致城市群日益受到水、土地资源的限制与压力，从而引发学界的持续关注。对于水资源而言，目前研究主要集中在城市群水资源供给量与基于社会经济各部门对水资源需求来计算城市群受水资源压力的大小，并以此评估城市群的适度规模[12-14]。对于土地资源而言，当前研究主要从人均建设用地、工业用地、生态用地等多角度来综合评价土地资源对城市群的限制程度[15-17]。然而，既有的研究多从水资源或土地资源单一资源要素出发。而城市群受到的资源环境压力往往来自多个方面，且随着城市群的快速发展，经济社会与资源环境的矛盾日益复杂，需要从多种资源环境要素出发，对城市群所受的资源环境压力进行综合评估，以满足新时期城市群发展的需要。

因此，本研究从城市群地区水资源、土地资源两个角度出发，采用水土资源限制度等模型[10，18-19]，以我国发展程度最高同时也是资源环境压力最大的京津冀、长三角和珠三角城市群为研究对象，从城市群和县域两大尺度对三大城市群水土资源限制度进行量化分析。在此基础上，通过对不同水土资源限制度的县域的人口与面积匹配度与集聚格局差异进行比较研究，定量分析三大城市群水土资源限制度的差异性，以图揭示三大城市群多尺度的水土资源限制度的特征与差异。 copyright dedecms

1 数据来源与研究方法

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1.1 数据来源

人口数据主要包括2015年京津冀、长三角、珠三角城市群及全国常住人口和城乡人口，数据来源为各省市统计年鉴。水资源、土地数据主要包括2015年京津冀、长三角、珠三角城市群分县水资源量、土地面积、粮食产量、肉类产量等，数据来自国家人口发展战略集成研究成果、中国科学院地理科学与资源研究所数据中心、各省市统计年鉴以及《中国县域统计年鉴2016》。 织梦好，好织梦

1.2 研究方法 本文来自织梦

1.2.1 资源限制度评价。人口分布的水土资源限制度反映了区域人口与水土资源之间的适应关系，包括水资源限制度和土地资源限制度，分别表征了水资源和土地资源对区域人口分布的承载程度，可采用水资源、土地资源超载地区人口数量与区域人口总量的比例关系来表达。计算公式为：

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Iwi=Pwi／Pi×100，Ili=Pli／Pi×100。

式中：Iwi，Ili分别为i区域水资源、土地资源限制度；Pwi，Pli分别为i区域水资源、土地资源超载地区人口数量；Pi为i区域人口总量；Iwi，Ili的数值介于0～100，值越大，表明区域人口发展受水资源、土地资源的限制度越高，人口与资源之间的协调关系越差。

在水资源、土地资源超载程度计算的基础上，通过加权计算得到区域水土资源限制度。计算公式为：

Ii=（Pwi+Pli）i／Pi×100=riIwi+（1-ri）Ili。

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式中：Ii为i区域水土资源限制度；ri为i区域城市化率。城市化地区在水土资源调配方面难易程度不同，通常跨区域粮食调配较为容易，而跨区域调水较为困难。因此，在计算城市化地区水土资源限制度时为水资源限制度赋予的权重较高，土地资源限制度赋予的权重较低。 本文来自织梦

将水土资源限制程度由低到高依次划分为极低限制、低限制、中限制、高限制、极高限制5个级别，对应的限制度区间分别为[0，20），[20，40），[40，60），[60，80），[80，100]。

1.2.2 地理空间自相关。包括全局空间自相关和局部空间自相关。全局空间自相关是对属性值在整个区域的空间特征的描述。表述全局空间自相关的指标和方法有很多，其中最常用的是Moran’s I分析。Moran’s I的取值范围为[-1，1]，通常将其解释为一个相关系数。在完成全局空间自相关计算之后，还需要对其进行显着性检验，一般采用z检验。在0.05的置信水平下，|zI|=1.96。当zI＞1.96时，表示观测值之间存在显着性正相关，高的观测值通常与高的观测值发生空间聚集（HH聚集），低的观测值通常与低的观测值发生空间聚集（LL聚集）；当zI＜-1.96时，表示观测值之间存在显着性负相关，高的观测值倾向于与低的观测值聚集在一起（HL聚集），低的观测值倾向于与高的观测值聚集在一起（LH聚集）。当|zI|＜1.96时，表明要素在区域的自相关性不显着，观测值在区域呈现独立随机分布[20]。全局空间自相关虽可以定量计算属性值的显着度，但不能确定各种显着度聚集的具体位置以及聚集类型。因此，需要对其进行局部空间自相关分析来确定[21]。z检验的公式与方法与全局空间白相关相同，在0.05的置信水平下，当zI＞1.96时，发生HH聚集或LL聚集；当zI＜-1.96时，发生LH聚集或HL聚集；当|zI|＜1.96时，表明要素在区域的自相关性不显着，观测值在区域呈现独立随机分布。具体的判别方法可以依据所选择区域的观测值与周边地区比较，从而确定各自的聚集类型。 织梦好，好织梦

2 基于人口分布的水土资源限制度

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2.1 城市群整体特征

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2015年京津冀、长三角和珠三角三大城市群均受到水土资源的较高限制，京津冀城市群整体受水土资源限制高于长三角与珠三角。其中，京津冀水土资源限制度为40.83，即生活在水土资源超载地区的人口占比在40％以上，水土资源限制度位居三大城市群首位；2015年珠三角和长三角水土资源限制度均在30以下，分别为25.48，29.87。 内容来自dedecms

从水、土资源限制度分项要素来看，2015年京津冀城市群人均水资源量仅为212.21 m3／人，远低于全国平均水平（2033.64 m3／人），水资源限制度为64.52；土地资源方面，人均耕地占有量为0.06 hm2，人均粮食占有量为368.11 kg，土地限制度为31.25，综合而言以水资源限制为主。2015年长三角城市群人均水资源量为844.01 m3／人，水资源限制度为25.19；土地资源方面，长三角城市群人均耕地占有量为0.04 hm2，人均粮食占有量为276.45 kg，土地资源限制度为39.98，综合而言以土地资源限制为主。2015年珠三角城市群人均水资源量为1189.46 m3／人，水资源限制度为9.12；土地资源方面，珠三角城市群人均耕地占有量仅为0.02 hm2，人均粮食占有量为92.13 kg，均不足全国平均水平的1／5，土地资源限制度达70.28，综合而言以土地资源限制为主。 copyright dedecms

全局空间自相关分析表明，京津冀、长三角、珠三角城市群水、土地和水土资源限制度z值均大于l.96。因此，三大城市群水、土地和水土资源限制度不是随机分布，而是呈现集聚现象。结合Moran’s I值和z值可知，所有限制度均呈现空间正相关关系，即显着度呈现HH聚集或LL聚集，且长三角城市群土地资源限制度集聚程度相对最高，而京津冀城市群水土资源限制度集聚程度相对最低（表1）。

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2.2 分县水平 内容来自dedecms

就京津冀城市群县域水资源、土地资源以及水土资源限制度各级的比例分布而言，土地资源与水土资源中除处于极高限制和极低限制的人口占比与面积占比出现偏差外，其他等级人口比例与面积比例基本一致。相较而言，水资源限制度的人口比例与土地比例则有较大偏离，主要表现在水资源限制度处于极低限制的土地面积占比较高（占比达55.64％），而人口占比则较低（占比为16.57％），而处于高、极高限制的土地面积占比较低（分别占23.49％，7.68％），人口占比则较高（分别占44.48％，29.72％）。这说明京津冀城市群人口分布与土地资源、水土资源的匹配度较好，但与水资源的匹配度较差，大部分人口分布在小面积的水资源供需紧张地区.而大面积的水资源丰沛地区人口数量则较少（图1）。 dedecms.com

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长三角城市群水资源限制度人口比例与面积比例匹配度较高，且限制度处于极低限制水平的占比均较高，说明长三角城市群大部分人口集聚地和大部分土地均不受水资源限制。相较而言，土地资源限制度人口比例与面积比例则出现较明显的偏离，主要表现在土地资源高限制、极高限制两级中人口比例（分别为23.45％，15.67％）显着高于面积比例（分别为12.89％，3.42％），而极低限制级中人口比例（43.08％）低于面积比例（57.03％），说明长三角城市群仍有一部分人口分布在小面积土地资源限制度较高的地区，而土地资源限制度极低地区人口集聚程度不够。就水土资源而言，受土地资源限制度人口比例与面积比例存在偏离的影响，人口比例与面积比例在极低限制和高限制两级中出现偏离，但偏离程度不大（图2）。 copyright dedecms

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与长三角城市群类似，珠三角城市群水资源限制度人口比例与面积比例基本不存在显着偏离，匹配程度良好，绝大多数人口集聚地和土地不受水资源限制。土地资源限制度人口比例与面积比例则出现显着的偏差：大部分人口聚集在土地资源极高限制和高限制地区（分别占人口总数的35.76％，34.88％），而上述人口主要集聚区所占土地面积则较为有限（分别占土地面积总数的12.46％，20.21％），与之相对尽管大部分地区土地资源限制度位于中限制以下（占土地面积总数的67.14％），但人口却较为稀疏（占人口总数的29.42％）。水土资源限制度人口比例与面积比例的匹配程度则在二者之间：人口比例和面积比例在极低限制等级基本匹配，但在低限制等级中面积比例显着高于人口比例，中限制等级则相反（图3）。 织梦内容管理系统

2.3 空间格局

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京津冀城市群中，北部张家口、承德等不少县市水资源丰富且人口相对较少，受水资源的限制度普遍较小，从而形成成片的水资源限制度LL集聚区。北京城区人口高度聚集，对水资源的需求亦大，成为水资源限制度HH聚集区。此外，在石家庄东南部、廊坊一沧州片区人口数量多，水资源量不足，造成人均水资源量较低，也形成了两片水资源限制度HH聚集区。北京门头沟区、石家庄井陉、赞皇县本身水资源限制度较低，但由于邻近周边高限制度地区，呈现LH聚集。土地资源限制度HH聚集主要分布在北京、天津城区，显着的都市特征导致其成为土地资源高限制度聚集区，津北、津西等周边地区则为LH聚集。水土资源限制度分布格局与土地资源相类似，但空间聚集情况相对分散，北京、天津、石家庄、张家口城区属于HH聚集区，京津、张家口、沧州部分地区属于LH聚集区，由此可见京津冀城市群水土资源限制度受土地资源影响较大（图4）。 copyright dedecms

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长三角城市群中，水资源限制度HH聚集主要分布在长江沿线以及合肥主城区，由于这些地区城市与经济发展程度较高、人口聚集显着，对水资源的需求较高，从而形成成片的水资源限制度HH聚集区，其外围为水资源限制度LH聚集区。土地资源限制度HH聚集主要分布在长三角城市群东南沿海的城市地区，而位于内陆的苏皖交界地区农业发达，耕地数量与粮食产量水平均较高，土地资源限制度呈现LL聚集，基本不受土地资源的限制作用。与京津冀城市群相反，长三角城市群水土资源限制度分布格局受水资源的影响较大：南京到上海沿江一线以及合肥城区为水土资源限制度HH聚集区，崇明岛和南通、合肥部分地区为LH聚集区，苏皖南部以及杭州城区为LL聚集区（图5）。 织梦好，好织梦

珠三角城市群中，水资源限制度HH聚集主要分布在东莞和深圳，东北部的揭阳市区水资源限制度较高，但由于周边县市均基本不受水资源限制影响，故而显示HL聚集。土地资源限制度HH聚集主要分布在东莞、深圳、佛山以及珠海部分地区等城市化水平较高地区，而江门、肇庆、茂名等地区人均粮食产量较高、土地资源限制度低，形成土地资源限制度LL聚集区。水土资源限制度方面，水和土地资源对珠三角城市群均有一定影响，东莞、深圳为HH聚集区，中山、揭阳为LH、HL聚集区，广州、佛山为LL聚集区，几乎不受水土资源限制（图6）。 织梦内容管理系统

3 结论与讨论

3.1 结论 本文来自织梦

（1）就水土资源限制度而言，京津冀城市群水土资源限制度最高，长三角城市群次之，珠三角城市群限制度最低。（2）就水资源、土地资源单项限制度而言，京津冀城市群水资源限制度最高，长三角城市群次之，珠三角城市群最轻；土地资源限制度则刚好相反。（3）除极高限制和极低限制等级外，京津冀城市群土地资源、水土资源各级限制度的人口比例、面积比例匹配度均较好，水资源限制度的人口与面积比例匹配度较低；长三角、珠三角城市群资源限制度的人口与面积匹配状况相类似：水资源限制度人口与面积比例匹配度均较良好，土地资源限制度出现不同程度的偏离，水土资源限制度人口与面积比例的匹配状况介于二者之间。（4）全局空间自相关显示，京津冀、长三角、珠三角城市群水、土地、水土资源限制度在空间上均呈现集聚状态，且以长三角土地资源限制度集聚最为显着，京津冀水土资源限制度集聚状况相对最低。（5）局部空间自相关显示，京津冀、长三角、珠三角城市群水、土地资源限制度HH聚集区主要分布在京津、江苏沿江一线、浙江东南沿海地区、珠江口等城市地区以及水资源相对匮乏的冀中地区，LL聚集区则主要分布在冀北、冀西、苏皖交界地带、粤西等水、土地资源充足地区，HL和LH普遍较少，多分布在HH和LL聚集区的外围地带。就水土资源限制度空间聚集状况而言，京津冀城市群受土地资源限制度影响较大，长三角较多受水资源限制度影响，而珠三角则受二者的综合影响。

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3.2 讨论

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三大城市群水土资源限制度根本上受到自然环境的制约，而高度聚集的人口和社会经济活动在一定程度上加剧了其水土资源的限制水平，如在长三角、珠三角城市群的人口高度聚集的城市中心区，虽然其水资源量充沛，但仍受到水资源的高度限制。可以认为，自然地理环境决定了三大城市群水土资源限制程度的基本格局，而社会经济活动的活跃程度使得城市群内部呈现出区域差异。 dedecms.com

对于城市而言，虽然农业生产早已不是其主要任务，自身对粮食的需求可以通过跨区域粮食调配来满足，但无论从运输成本还是碳足迹方面考虑，缩短运输路径、实现粮食就近调配仍旧具有一定的积极意义。京津冀城市群南靠华北平原，长三角城市群北靠黄淮海平原，均是传统的农业区和粮食生产基地，可以在相当程度上满足城市群对粮食等农产品的需求，实现粮食的就近运输。珠三角城市群距国内粮食生产基地较远，城市群内部生产能力亦有限，但由于其面临南海，距东南亚的越南、泰国等区域粮食出口国较近，可选择海运的方式从上述国家进口粮食以满足需求。 织梦好，好织梦

随着城市群的不断发展，其向外空间扩展的需求逐步增强。对于京津冀和长三角城市群而言，由于其距粮食生产基地较近，城市群的扩张无疑在一定程度上威胁着粮食生产基地的生产能力，进而对国家粮食安全造成损害，因此，京津冀和长三角城市群在发展时需要严格执行国家相关耕地保护规定。此外，由于区内人口和社会经济活动的高度集中，城市群对水资源的巨大需求在一定程度上影响着区域水安全，特别是对于水资源较为匮乏的京津冀城市群和长三角、珠三角人口高度集聚的部分区县而言尤为如此。对于长三角和珠三角城市群大部分地区而言，虽然水资源较为充沛，但亦面临着水质型缺水问题，故而加强水资源保护、倡导节水社会建设、强化水污染处理是三大城市群提高自身水资源承载力、减轻水资源限制度的必由之路。

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参考文献： copyright dedecms

[1]李佳洺，孙铁山，李国平.中国三大都市圈核心城市职能分工及互补性的比较研究[J].地理科学，2010，30（4）：503-509.

[2]方创琳.中国城市群形成发育的新格局及新趋向[J].地理科学，2011，31（9）：1025-1034. copyright dedecms

[3]陆大道.京津冀城市群功能定位及协同发展[J].地理科学进展，2015，34（3）：265-270.

织梦好，好织梦

[4]方创琳，毛其智，倪鹏飞.中国城市群科学选择与分级发展的争鸣及探索[J].地理学报，2015，70（4）：515-527.

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[5]武廷海，张能.作为人居环境的中国城市群——空间格局与展望[J].城市规划，2015，39（6）：14-25. 本文来自织梦

[6]刘晓丽，方创琳.城市群资源环境承载力研究进展及展望[J].地理科学进展，2008，27（5）：35-42. 本文来自织梦

[7]游珍，雷涯邻，封志明，等.京津冀、长三角、珠三角人口分布的社会经济协调性及区域差异对比研究[J].现代城市研究，2017（3）：78-84.

[8]孙钰，李新刚.基于空间回归分析的城市土地综合承载力研究——以环渤海地区城市群为例[J].地域研究与开发，2013，32（5）：128-132.

dedecms.com

[9]崔木花.中原城市群9市城镇化与生态环境耦合协调关系[J].经济地理，2015，35（7）：72-78.

[10]中国人口分布适宜度研究课题组.中国人口分布适宜度报告[M].北京：科学出版社，2014. 织梦好，好织梦

[11]封志明，杨艳昭，张晶.中国基于人粮关系的土地资源承载力研究：从分县到全国[J].自然资源学报，2008，23（5）：865-875. copyright dedecms

[12]陶洁，左其亭，齐登红，等.中原城市群水资源承载力计算及分析[J].水资源与水工程学报，2011，22（6）：56-61.

[13]熊鹰，姜妮，李静芝，等.基于水资源承载的长株潭城市群适度规模研究[J].经济地理，2016，36（1）：75-81.

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[14]孙莉，吕斌，胡军，等.中原城市群城市承载力评价研究[J].地域研究与开发，2008，27（3）：16-20.

copyright dedecms

[15]孙钰，李新刚，姚晓东.基于TOPSIS模型的京津冀城市群土地综合承载力评价[J].天津财经大学学报，2012（11）：71-78. 织梦内容管理系统

[16]李强，刘蕾.基于要素指数法的皖江城市带土地资源承载力评价[J].地理与地理信息科学，2014，30（1）：56-59.

织梦内容管理系统

[17]刘庆，陈利根，何长元，等.长株潭城市群耕地动态变化及驱动力实证研究[J].地域研究与开发，2010，29（4）：122-126.

[18]封志明，杨艳昭，游珍.中国人口分布的水资源限制性与限制度研究[J].自然资源学报，2014，29（10）：1637-1648. 织梦好，好织梦

[19]封志明，杨艳昭，游珍.中国人121分布的土地资源限制性与限制度研究[J].地理研究，2014，33（8）：1395-1405. 织梦好，好织梦

[20]谷建立，张海涛，陈家赢，等.基于DEM的县域土地利用空间自相关格局分析[J].农业工程学报，2012，28（23）：216-224.

[21]孟斌，王劲峰，张文忠，等.基于空间分析方法的中国区域差异研究[J].地理科学，2005，25（4）：393-400.

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