利用我国2007年和2015年地级城市排水系统面板数据，从城市排水设施配备水平、排水设施运行水平、污水处理效果3个方面选取合适指标，分析了其空间分布特征和时空演变特征，结果显示：此期间我国排水系统建设取得了很大进展，但各地区间排水系统特征存在显著差异，系统内部也不均衡。各地区排水管网增设规模显著高于其他方面增长，而污水再生利用情况堪忧，各地区排水系统各方面增长还处于失衡状态。未来建设应更加关注排水系统各方面的均衡发展。运用TOPSIS多因子评价法和变异系数法对我国现阶段地级城市的排水系统水平进行了综合评价。贵阳、自贡、鄂尔多斯、邢台、昆明等城市排名前列，伊春、六盘水、揭阳、达州、商洛等城市排名末位，分区来看，排水系统排序依次为华北>华东>西北>西南>东北>华南>华中，同时华北地区显著优于其他地区。通过对比现阶段各地区排水系统不同方面与全国平均水平间差异以及各地区近八年间系统不同方面增长特征，对未来各地区排水系统发展提出了一些建议和方向。 1  背景及相关研究

城市化带来人口的快速增加和用地的快速扩张，随之而来的是城市对各类基础设施的需求，尤其是近年来飞速的城市化，排水系统基础设施的发展尤其迅猛。2007年我国污水年排放量361亿m3，之后以每年3.7%的速度持续增加。到2015年底全国建成污水处理厂1944座，污水处理能力约1.4亿m3，污水处理率达到91.9%，2007~2015年全国城镇年污水处理量年均增幅超过11.1%，全国污水处理厂处理能力年均增幅超过12.1%，城市扩张带来需求增大，继而带来设施规模被动增大，导致城市再次扩张，而这种设施的不断扩建与城市发展是否相协调，以及设施之间是否相配套不得而知，而这个问题又关乎城市基础设施能否发挥大效用，能否满足城市需求服务城市发展等重要命题。排水系统基础设施是城市基础设施的重要组成和城市排水安全的重要支撑，根据目前的发展趋势，未来我国的排水系统基础设施的建设压力将进一步加大。未来持续的城市化浪潮下，各地区排水系统的合理建设仍需科学指导。摸清我国现阶段各城市排水系统的配备水平及其演化特征，从而为未来设施规划提供建议和方向显得尤为重要。

国内学者对于城市基础设施的综合评价已有一些探索，黄金川等对中国2007年287个地级及以上城市的基础设施建设水平从发展排序、等级划分、空间分异和统计分布等方面进行了全面、系统的评价研究，程敏等运用因子分析、主成分分析、熵值法、灰色评价和集对分析构成的方法集对全国31个省市的基础设施可持续发展水平进行了综合评价，陈仲常等选用1998~2007年全国30个省市数据构建了城市基础设施现代化评价模型，武力超等构建了我国城市基础设施发展指数，并利用主成分分析法分析了基础设施水平和城市化之间的关系，这些研究主要集中在3个方面：一是给排水、环境卫生、能源系统、道路交通、通信系统等综合评价体系构建;二是层次分析、主成分分析、大关联法、熵权法等评价方法探索;三是城市基础设施与地区经济间的协调发展评价，目前尚缺乏针对全国水平的排水系统现状及综合评价的研究。城市基础设施的定量化评价方法和研究尺度还有待进一步扩展，相比西方发达国家完备的基础设施评价标准，我国排水系统的评价指标体系构建和评价方法也急需完善。

针对以上问题，本文按照完备性、可行性和必要性原则，从城市排水系统的设施配备水平、设施运行水平、污水处理效果3方面选取合适指标，利用2007年和2015年全国地级城市的排水系统面板数据，分析现阶段排水系统的空间分布特征和时空演变特征，对全国地级城市的排水系统做出了综合评价。并为各地区未来排水系统建设提供了一些建议和方向。

2  方法

2.1研究对象

按照我国现阶段行政和地理区划，本文选取2007年和2015年全国所有地级及以上城市作为研究对象。认为这些城市的排水系统特征可代表我国现阶段的总体水平，以2015年为例，共统计到288个地级及以上城市。这些城市分别来自华北、东北、华中、华东、华南、西南和西北等7个区域，分别占到所有城市的12%、12%、18%、23%、13%、12%和10%。

2.2指标体系和数据来源

本研究从城市排水系统设施配备水平、设施运行水平、污水处理效果3方面入手，选取指标来表征城市的雨污水收集设施和污水处理设施的配备水平、污水处理设施的利用与运行水平、污水处理和城市污水再生利用现状等特征，以地级市为单位，数据均来自2007年和2015年《中国城市建设统计年鉴》。

2.2.2TOPSIS综合评价法

为了综合评价城市排水系统水平，本文利用TOPSIS综合评价法对全国地级市进行了评价排序，终得到评价参考值D，D越小则代表评价结果越好，以下i=1∶288,j=1∶5,

2.2.3变异系数法

变异系数法是一种客观赋权的方法，直接利用各项指标所包含的信息，计算得到指标的权重。在评价指标体系中，指标取值差异越大的指标，即越难以实现的指标，这样的指标更能反映被评价单位的差距。

为了消除各项评价指标的量纲影响，需要用各项指标的变异系数来衡量指标取值的差异程度。各项指标的变异系数公式如式(7)，其中：j=1∶5,vj是第j项指标的变异系数;δj是第j项指标的标准差;xj是第j项指标的平均数。Wj为各项指标的权重，计算方法如式(8)，终计算的权重结果为：排水管网密度(15%)，设施规模密度(14%)，污水处理率(3%)，污水厂负荷率(10%)，再生水利用率(58%)
 3结果和讨论

3.1现阶段我国排水系统设施特征

本研究选择2015年的城市面板数据分别从地级市层面以及七大分区层面对我国现阶段的排水系统设施空间分布特征进行了描述，为了描述不同地区间的差异性，对各地区间的城市排水系统水平进行独立样本KruscalWallis检验(由SPSS软件实现)，KruskalWallis(KW)结果显示通过检验，说明我国各地区间排水系统设施配备水平、设施运行水平、污水处理效果差异很大，空间分布不均衡。

3.1.1各地级城市排水系统设施空间分布特征

检验是一个关于3组或更多数据的非参数性测试。用来检测总体函数分布的一致性原假设和其替代假设，关于至少2个样本之间存在差异的假设。结果显示通过检验，说明我国各地区间排水系统设施配备水平、设施运行水平、污水处理效果差异很大，空间分布不均衡。

 图1~图5分别表示了2015年我国各地级城市排水系统设施各指标空间分布图和频率分布直方图。5个指标在空间上的分布趋势不尽相同，整体来看，全国大多数城市管网密度处于一般水平，平均达到9.27km/km2，方差22.70，大为无锡市(39.35km/km2)，接下来依次是丽江(23.53km/km2)、巴彦淖尔(23.16km/km2)、天津(22.07km/km2)、常州(21.98km/km2)，而小为自贡市(0.35km/km2)，其次是揭阳(0.76km/km2)、萍乡(0.98km/km2)，城市间差异较大。长三角、宁夏-内蒙地区和沿海地区的管网密度水平高于内陆及东北地区城市，观察其频率分布直方图，排水管网密度值主要集中在10左右，排水管网密度极高和极低的城市数量较少，除过无锡市城市间数值变化较平滑，大体呈现正态分布趋势。

设施规模密度体现了地区污水处理设施的配备水平，全国地级市的污水处理设施规模密度平均0.24万m3/(d˙km2)，方差0.012，小为嘉峪关市(0.03万m3/(d˙km2))，其次是固原(0.04万m3/(d˙km2))、拉萨(0.06万m3/(d˙km2))，大为上海市(0.79万m3/(d˙km2))，其次是佛山(0.76万m3/(d˙km2))、本溪(0.60万m3/(d˙km2))、珠海(0.60万m3/(d˙km2))、平顶山(0.57万m3/(d˙km2))，城市间差异不大，长三角及腹地、渤海湾及腹地、珠三角及腹地设施规模密度较高，观察期频率分布直方图，数值较大和较小的城市比较少，除过上海市城市间数值变化较平滑，大体呈现正态分布趋势。

负荷率反映了污水处理设施的运行状况，全国地级城市的污水处理厂负荷率普遍较高，平均达到0.84，方差0.07，小为巴彦淖尔市(0.33)，其次是嘉兴(0.36)、定西(0.37)、崇左(0.38)、榆林(0.39)，大为嘉峪关市(3.00)，其次是宜宾(2.55)、牡丹江(1.78)、贵港(1.71)、柳州(1.69)，37个城市负荷率大于1，污水处理厂超负荷运转情况较严重，城市间差异很大，整体来看，负荷率呈现南高北低、沿海高内陆低的趋势，从频率分布直方图来看，指标数值较为集中，峰值左偏。

污水处理率反映了城市污水终的处理程度，我国地级城市的污水处理率普遍较高，基本大于80%，除过东北部分地区和拉萨、七台河等内陆少数城市，全国平均水平达到了90.31%，方差0.009，城市间差异很小，小为拉萨(0.18)，其次是七台河(0.39)、崇左(0.40)、绥化(0.48)、达州(0.49)，大为辽阳、铁岭、沧州、新余、盘锦和黄冈，其城市污水处理率达到了高，从频率分布直方图也可以看出，污水处理率指标数值较为集中，峰值右偏。

污水再生利用是合理利用现有水资源的有力举措，其受地区政策影响很大，全国平均水平只有7.5%，方差0.021，171个城市接近于0，大值贵阳市(0.97)，其次是自贡(0.93)、鄂尔多斯(0.66)、邢台(0.65)、昆明(0.60)，城市间差异很大，整体来看，北方城市污水再生利用优于南方地区，观察频率分布直方图，除去污水再生零利用的城市之外，指标数值较为分散，峰值严重左偏。

3.1.2分地区城市排水系统设施特征及近年来增设概况

图6描述了我国各地区2007年和2015年平均排水系统设施指标分布值，图中高低红色虚线分别表示2007年和2015年各指标的全国平均水平。分析2015年指标表现，分地区来看排水管网密度，华东、华北地区高于全国平均水平，分别达到12.49km/km2和9.63km/km2，华南、华中和西南地区与全国平均水平相近，东北和西北地区管网密度较低，只有6.14km/km2和5.55km/km2，显著拉低了全国平均水平。分区来看设施规模密度，华南和华中地区显著高于全国平均水平，分别达到了0.29万m3/(d˙km2)和0.27万m3/(d˙km2)，东北、华北和华东地区的规模密度水平比较相近全国平均水平，西北和西南地区分别只有0.19万m3/(d˙km2)和0.18万m3/(d˙km2)，显著低于全国平均水平。分区来看污水处理厂负荷率，华北、西北、东北地区城市污水处理厂负荷率低于全国平均水平，地区间差异不是很明显，华中和华东地区污水处理厂负荷率水平接近全国平均水平，西南和华南地区高于全国平均水平。分区来看污水处理率，各地区间整体发展水平比较相近，东北、西南和华南地区稍低于全国平均水平。分区来看污水再生利用率，地区间差异显著，华北地区地区利用率高达到了20%，西北地区次之达到了10%，华东和西南地区达到9%，而东北、华南和华中地区分别只有4%、1%和2%，显著低于全国其他地区。