我院杜龍江博士和城環學院博士生彭曉等人，借助地貌環境信息與曆史地理數據對華北平原北部區域從新石器時代以來的水環境演變與城鎮發展耦合過程進行了系統研究，總共識别出6個城水關系典型階段，并認為以京杭大運河為标志的跨流域大型水利建設逐步取代流域自然水系統而占據主導地位，流域發展應建立以尊重自然為基礎的解決方案。該研究成果發表于應用地理學雜志（AppliedGeography）。

圖1 華北平原北部區域的地理環境。

城水關系在區域可持續發展中起着關鍵作用。在全球氣候變化背景下，前所未有的城鎮化進程和不斷增長的人口對水資源造成巨大壓力。到目前為止，對城水關系研究較少從長時序和大空間尺度入手，使得對區域城水關系的認識猶如霧裡看花。

該研究以華北平原北部區域為例，按照平原地貌亞區作為分析的地理單元，利用曆史城鎮點、曆史湖泊濕地、黃河故道和水利工程數據還原了從新石器以來的城鎮聚落發展與水系統的變化過程。

研究發現，1）城鎮聚落數量從秦朝開始有急劇提升，而後受到政治、戰争等原因有較大波動，從明清以後逐漸穩定在200個左右，而這一趨勢在不同地貌亞區呈現出一些差别；2）城鎮分布逐漸由太行山前移至平原區域，自京杭大運河修建後呈現 “山前城市帶”與“運河城市帶”并列的雙軸城市結構，并導緻城鎮整體重心東移；3）城鎮體系和水系統呈現交互演進的特征，總共識别出六個典型交互過程。

通過對華北平原城水關系演化過程的分析，研究得出以京杭大運河的貫通為标志，流域城水關系的主導因素由自然主導轉變為人工驅動。京杭大運河依托水利工程實現了城鎮發展資源在大尺度空間上的轉移，重塑了流域的水系統與城鎮格局，南水北調工程也是延續這一思路，以較高的運行成本來增強區域承載能力。

這項研究認為，城市發展應當與流域自然本底相适應，流域内人類活動強度應保持在适宜的強度區間内，如超過強度阈值，環境風險就會急劇增加。對于世界主要河流下遊沖積平原上的城鎮群而言，華北平原的經驗也同樣适用，應建立尊重流域自然條件為基礎的解決方案，使城水關系具有較強的韌性和較低的維護成本。

本項研究的通訊作者為杜龍江，并與彭曉為共同第一作者，中國水利水電科學研究院的趙勇教授、呂娟教授、北大地空學院潘懋教授為共同作者。本研究受到國家重點研發計劃項目資助。

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

圖2 不同時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

圖3 研究區域和亞區内城市數量和密度的變化。A：河流沖積平原；M：濱海平原；P：山前沉積平原；P1-P5：以主要山前河流作用區域劃分的山前沉積平原亞區；Region：研究區域。

圖4 a)2000年來人口增長和水利項目關系曲線 b）建國以來海河流域水利工程分布。

圖5 華北平原城水互動典型過程