第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
为了解决中国南北水资源分布不均和北方地区经济社会发展面临的水资源短缺问题，1952年毛泽东主席视察黄河时提出：“南方水多，北方水少，如有可能，借点水来也是可以的。”*次提出了南水北调的宏伟构想。1979年12月，水利部正式成立南水北调规划办公室，统筹领导协调全国的南水北调工作。1995年12月，南水北调工程开始全面论证。2000年6 月5 日，南水北调工程规划有序展开，经过数十年研究，南水北调工程总体格局定为西、中、东三条线路，分别从长江流域上、中、下游调水。2013年和2014年，南水北调东线（一期工程）、中线（一期工程）已建成通水。其中，南水北调中线工程从长江*大支流汉江中上游的丹江口水库调水，在丹江口水库东岸河南省淅川县境内的工程渠*开挖干渠，经长江流域与淮河流域的分水岭方城垭口，沿华北平原中西部边缘开挖渠道，通过隧道穿过黄河，沿京广铁路西侧北上，自流到北京市颐和园团城湖。工程供水范围内总面积15.5万km2，输水干渠总长1277km，天津输水支线长155km。并于2014年12月12日14时32分正式通水，通水6年来，南水北调中线一期工程水质总体稳定在地表水环境质量标准Ⅱ类以上，向沿线省市累计供水348亿m3，直接受益人口6000多万人，北京、天津等大型城市的生活用水80%以上来自于南水北调。南水北调工程已由规划的补充水源成为受水区的重要水源，成为名副其实的保障和改善民生的重大战略性基础设施。
水质是决定跨流域调水工程成败的关键因素，如果水源区水生态环境遭到破坏，水质被污染，就会导致工程无优质水可调，进而影响工程功能的实现。南水北调的水污染问题一直备受社会关注，尤其是东线工程，由于从长江下游抽水，且走的是低洼地区（全线*高海拔36m），加上工程沿线分布大量的造纸、化工、煤炭、制药等企业，工业污染与农业面源污染共同导致生态恶化、水污染严重问题。因此，在工程建设初期，就配套260个、共计投资140亿元的水污染防治项目。但根据工程运行10余年的情况，原有的项目并不能满足水污染治理的需要，目前已经投入的治污资金远远超过了工程投资，且治理效果仍不太理想，输到北京的水质*好也只能达到地表水三类水。相对东线工程而言，中线工程调水路线主要走小秦岭和伏牛山等高海拔地区，全线采取自流形式，加上渠道高于地面，总干渠与沿线河流均实现立体交叉，流经之地的污水进不了调水渠道，且中线调来的水基本直接进水厂，输水过程中水质产生二次污染的可能性较小。因此，为了保证中线工程水质，维持水源区水生态环境是*重要的。从目前情况看，虽然丹江口水库水质基本能够满足调水要求，但仍存在着水质恶化的潜在危险，如出现库体水质中度营养化，神定河、泗河、犟河、剑河等部分入库支流水质污染的状况。
国家划定的南水北调中线工程水源区范围是丹江口库区及上游地区，涉及河南、陕西、湖北和四川4省11市46县，土地面积近10万km2，是我国规模*大的饮用水源保护区。然而水源区多为粗放型经济增长方式，消耗资源大、收益小、价格低、工艺结构落后、污染严重，对自然环境可持续发展造成严重威胁，进而影响水生态环境。
水源区在资源开发、区域经济发展过程中，粗放型经济增长方式较为明显，高耗能、高污染、高威胁，可持续发展形势严峻。具体表现在两个方面：①丹江口水库主要污染物浓度超标，呈上升趋势。目前丹江口水库水质基本能够满足调水要求，仍存在着水质恶化的潜在危险。南水北调中线工程要求丹江口水库的水质达到国家地表水Ⅱ类以上标准（GB3838—2002），即总磷≤0.025mg/L，总氮≤0.5mg/L，氨态氮≤0.5mg/L等。根据1990～2017年的检测结果，库区水质总氮指标在1.2～1.6mg/L，超过Ⅱ类水质标准。②丹江口水库周围出现严重的石漠化，有加剧趋势。2015年《河南省岩溶地区石漠化状况公报》表明南阳市石漠化总面积为74647.7hm2，占岩溶土地面积的27.88%。其中，轻度石漠化占30.68%，中度石漠化占47.34%，重度石漠化占14.72%，极重度石漠化占7.26%。同时还存在潜在石漠化，土地总面积93102.2hm2，占岩溶土地的34.77%。丹江口市石漠化土地面积占岩溶地区总面积的34.5%，*严重的习家店镇和石鼓镇涉及多个小流域，其中，石鼓镇小流域内的水系直接汇入丹江口水库，对水库的水质有着直接的影响。如不及时治理，大量的泥沙涌入丹江口水库，就会减小库容，严重影响丹江口水库的使用寿命和南水北调中线工程核心水源区及淮河下游的水质，同时，也给当地群众生产生活带来极大困难。
1.1.2 研究意义
由于南水北调中线工程对沿线省市经济和社会生活影响巨大，如果不重视水源区生态环境保护，造成水质不达标，不但工程效益发挥不了，严重的还会引发社会不安定的后果。因此，通过吸取国内外跨流域调水工程生态环境保护的经验，结合南水北调中线工程水源区实际，寻求适合该区的生态环境保护路径，构建相应的体制、机制，保障一渠清水向北流的调水目标，具有重大的理论意义和实践价值。
1. 理论意义
本书探索的水源区生态环境保护路径一：生态产业耦合协调发展，是基于产业耦合系统构建及运行控制逻辑主线，运用“大产业系统”理论和优化控制方法，分析耦合系统的内在逻辑关系，揭示系统运行机制，制定耦合系统的优化设计方案。研究成果将对拓展产业耦合系统理论知识体系作出探索性的贡献。
本书探索的水源区生态环境保护路径二：水生态环境与经济耦合协调发展，明确南水北调中线工程水源区水生态环境与经济间耦合协调规律及其形成机理，为实现跨流域调水工程水源区水生态环境保护、产业结构优化、经济发展提供理论支持。
2. 实践价值
南水北调中线工程水源区生态环境保护既是历史课题，又有新的使命，具有较大的探索空间。该研究在实践中推进我国南水北调工程运行过程中生态环境保护和经济社会协调发展，通过构建基于水生态功能单元的水源区协调治理机制，打破传统的行政界线；通过构建动态调控机制，设计不同的调控策略进行仿真，根据仿真结果进行策略调整；通过构建生态环境保障机制动态协同应急管理机制等，实现生态环境保护和经济社会协调发展的调水目标，为水利管理部门在保障调水工程水质时提供有力的参考依据和决策手段。
1.2 国内外研究综述
1.2.1 产业耦合相关研究
国外关于产业耦合的研究源于Rosenberg（1963）提出的多产业协调演化发展思想。特别是20世纪90年代中期以来，产业耦合发展问题开始备受国际经济学界的高度关注和重视，成为诸多学者关注的热点，取得了较多研究成果，具体包括以下几个方面：①产业耦合内涵。Frosch和Gallopoulos（1989）在分析美国制造业发展战略时*次提出产业耦合一词，但将产业耦合视为产业共生。此后，Chertow（2000）、王兆华和武春友（2002）、王广成和李鹏飞（2014）等人分别从系统结构、产业发展及大产业系统的角度直接或间接分析了产业耦合的内涵。②产业耦合路径选择。国外目前主要从三种耦合路径进行研究：以市场需求为主线形成的产业耦合路径、以知识扩散为主线形成的耦合路径、以科学技术交叉渗透为主线形成的耦合路径。③耦合系统资源的有效管理。Bachleitner（2013）构建了旅游资源的优化控制模型，对区域实行旅游业和农业共同发展的政策选择行为进行分析。Wei（2012）等建立了评价农业政策措施实施结果的经济和环境的整合模型。④产业耦合的驱动力分析。学者们一致认为产业耦合的驱动力主要包含管制的放松[Lemola（2002）]、技术创新和扩散、商业模式创新[Chesbrough（2007）]三个方面。⑤产业耦合效果分析。对于产业耦合效果，国外大多数学者认为耦合效果主要体现在三个方面：产业耦合是创新和经济增长的主要动力、产业耦合形**型竞争协同关系、产业耦合是降低成本和提高效率的重要途径。
国内理论界关于产业耦合的研究起步较晚。于刃刚（1997）*早指出我国三大产业之间出现了融合现象。此后，国内学者开始关注产业耦合发展问题，成果主要集中在以下几个方面：①产业耦合的路径。国内对于产业耦合路径研究文献较多，例如，徐仁立（2012）、严奇春和和金生（2012）从层次结构和产业耦合过程两个方面，分析了产业耦合的路径。肖建勇和郑向敏（2011）以农业与旅游业的耦合为例，将其耦合路径分为两个方向，一是将旅游集成单元嵌入到农业产业体系中，赋予农业产业体系以旅游功能，带动相关产业的发展，彼此形成共生共赢的效应；二是以旅游集成单元为中心，组成符合市场的旅游产品，实现旅游和农业产业结构优化和动态*优。②产业耦合的动力机制。王灵恩和成升魁（2013）、刘云慧等（2012）、熊勇清和李世才（2010）等人对农业与旅游业耦合发展的驱动力进行了探讨，认为两大产业耦合的动力主要来自技术创新、市场需求和经济管制，并且认为所有动力均可以归纳为产业结构升级的需求。③促进产业耦合的对策。王厚全（2012）从健全法规、人才培育、金融支持、理论指导等方面提出了促进涉农产业耦合的对策。尹燕和周应恒（2012）、刘定惠和杨永春（2011）等从区域协调发展的角度指出产业均衡投入与产出是促进农业与旅游业耦合发展的重要措施。
1.2.2 生态环境与经济耦合研究
1. 生态环境与经济耦合关系的研究
主要有以下几个角度：①经济发展视角。持该观点的学者将经济发展与生态环境割裂开来，认为生态系统是不变的，因此，他们*立地研究经济系统内部的协调，而不考虑经济发展对生态环境的影响。后来，许多经济学家意识到这种片面性，坚持把经济发展与生态环境保护结合起来。②环境保护视角。大多环境保护主义者认为，生态环境恶化是由于经济发展造成的，要从根本上解决发展的无限性与地球资源有限性的矛盾，人类只有放弃对自然界的改造和控制，实现零经济增长（Daly，1980；Sugden，2014）。这种观点将经济发展与生态环境对立起来，只看到经济发展的负面影响，而忽视经济发展的能动作用，具有一定的局限性和片面性。③生态环境与经济协调发展视角。该观点从系统论的角度出发考虑经济发展与生态环境的关系，将经济发展与生态环境视为一个大系统中的两个子系统，认为两个子系统间是辩证统一的关系，只有实现生态系统与经济发展的协调，才能达到生态效益与经济效益相统一的双赢模式（Macnell，1989；Bernstam，1990；刘红梅，2007；Acaravci and Akalin，2017）。在对二者关系定性分析基础上，定量研究也取得很大进展，较早运用的定量方法是环境库兹涅茨*线（Panayotou，1997），该*线是在分析人均收入水平与分配公平程度之间关系的“倒Ｕ型*线”（Kuznets，1955）基础上发展起来的。随后，学术界围绕倒Ｕ型*线开展了大量验证研究（W？odarczyk，2010；韩瑞玲等，2012；Janekarnkij，2012；Awan，2013；Al-Mulali et al.，2015），并对该*线进行了扩展研究（Chen，2002；Drabo，2010；Balsalobre-Lorente et al.，2017）。此外，部分学者还通过经济增长理论模型和内生增长模型来进一步研究经济与环境协调发展的条件（Berthelemy and Demurger，2000；He et al.，2012），分析加入环境污染后，环境和经济如何协调发展（Howit，1998；Odum，2000；Aung et al.，2017）。
2. 生态环境与经济耦合协调发展内涵的研究
部分学者认为，在环境资源承载力阈值内，生态环境与经济协调发展主要包括经济的发展、环境的发展，以及环境与经济发展的协调三个方面（王维国，2000），同时，生态环境与经济间的相互促进可以实现区域
展开
