我院杜龙江博士和城环学院博士生彭晓等人，借助地貌环境信息与历史地理数据对华北平原北部区域从新石器时代以来的水环境演变与城镇发展耦合过程进行了系统研究，总共识别出6个城水关系典型阶段，并认为以京杭大运河为标志的跨流域大型水利建设逐步取代流域自然水系统而占据主导地位，流域发展应建立以尊重自然为基础的解决方案。该研究成果发表于应用地理学杂志（AppliedGeography）。

图1 华北平原北部区域的地理环境。

城水关系在区域可持续发展中起着关键作用。在全球气候变化背景下，前所未有的城镇化进程和不断增长的人口对水资源造成巨大压力。到目前为止，对城水关系研究较少从长时序和大空间尺度入手，使得对区域城水关系的认识犹如雾里看花。

该研究以华北平原北部区域为例，按照平原地貌亚区作为分析的地理单元，利用历史城镇点、历史湖泊湿地、黄河故道和水利工程数据还原了从新石器以来的城镇聚落发展与水系统的变化过程。

研究发现，1）城镇聚落数量从秦朝开始有急剧提升，而后受到政治、战争等原因有较大波动，从明清以后逐渐稳定在200个左右，而这一趋势在不同地貌亚区呈现出一些差别；2）城镇分布逐渐由太行山前移至平原区域，自京杭大运河修建后呈现 “山前城市带”与“运河城市带”并列的双轴城市结构，并导致城镇整体重心东移；3）城镇体系和水系统呈现交互演进的特征，总共识别出六个典型交互过程。

通过对华北平原城水关系演化过程的分析，研究得出以京杭大运河的贯通为标志，流域城水关系的主导因素由自然主导转变为人工驱动。京杭大运河依托水利工程实现了城镇发展资源在大尺度空间上的转移，重塑了流域的水系统与城镇格局，南水北调工程也是延续这一思路，以较高的运行成本来增强区域承载能力。

这项研究认为，城市发展应当与流域自然本底相适应，流域内人类活动强度应保持在适宜的强度区间内，如超过强度阈值，环境风险就会急剧增加。对于世界主要河流下游冲积平原上的城镇群而言，华北平原的经验也同样适用，应建立尊重流域自然条件为基础的解决方案，使城水关系具有较强的韧性和较低的维护成本。

本项研究的通讯作者为杜龙江，并与彭晓为共同第一作者，中国水利水电科学研究院的赵勇教授、吕娟教授、北大地空学院潘懋教授为共同作者。本研究受到国家重点研发计划项目资助。

全文信息：Du, L., Peng, X., Zhao, Y., Lyu, J., & Pan, M. (2021). From nature-based to engineering-based: The interaction process and turning point of the city-water system relationship in the North China plain. Applied Geography, 135. doi:10.1016/j.apgeog.2021.102556

图2 不同时期的城市分布核密度。a:秦朝以前；b：秦至宋；c:元至清；d:2014年

图3 研究区域和亚区内城市数量和密度的变化。A：河流冲积平原；M：滨海平原；P：山前沉积平原；P1-P5：以主要山前河流作用区域划分的山前沉积平原亚区；Region：研究区域。

图4 a)2000年来人口增长和水利项目关系曲线 b）建国以来海河流域水利工程分布。

图5 华北平原城水互动典型过程