近三十年沿海发达地区防洪功能变迁研究

摘要：沿海发达地区作为中国城镇化进程最为迅猛、经济活力最为旺盛的地区，人口密集、地势低平，其防洪功能的重要性日益凸显。然而，目前对于该区域的防洪功能研究尚显不足，多采用传统的研究方法和服务功能评估，较少结合该区域的生态系统特点以及具备空间可视化优势的防洪功能模型进行深入探讨。鉴于此，文章以高度发达的粤港澳大湾区为例，采用Nature Braid模型，系统评估1990—2020年间的区域防洪功能变迁，并进一步探讨了其供需匹配的现状。研究结果显示，在1990—2020年间，粤港澳大湾区的防洪功能在空间分布上呈现出“四周高、中部低”的特点，而在时间变化上则整体呈现下降趋势。2020年，防洪功能的供需匹配特征总体上表现为空间错位，供需不平衡问题较为突出。因此，在未来的土地利用规划中，为实现区域生态、环境与经济社会的可持续发展，粤港澳大湾区需要加强对现有生态空间的保护，并合理调整土地利用结构。

关键词：Nature Braid模型；防洪功能；土地利用变化；粤港澳大湾区

中图分类号：K903文献标志码：A

0引言

防洪服务功能是生态系统服务功能的重要组成部分，它关乎人类社会的安宁与稳定［1-2］。沿海发达地区作为人口密集、经济活跃的区域，其防洪功能直接关系到当地居民的生命财产安全。在全球人口增长和城市化加速的背景下，这些地区的生态安全面临着前所未有的挑战，防洪服务功能的提升和改善显得尤为迫切［3-5］。粤港澳大湾区作为沿海发达地区的典型代表，不仅是全球第四大湾区，更是近40年来快速城市化和经济发展的典范，已跃升为中国经济最具活力、人口最为密集的区域之一。与此同时，快速的城市扩张也使其生态景观破碎化趋势明显，生态系统服务功能下降［6］，“城市看海”现象连年发生［7］。针对粤港澳大湾区城市洪涝问题日趋严峻的现实情况，本研究基于土地利用变化与防洪服务功能之间的关系，运用Nature Braid模型评估粤港澳大湾区的防洪功能及其时空变化特征，旨在掌握该区域防洪功能的动态，为该区域未来的土地利用规划和生态系统科学保育提供参考和依据。

1材料与方法

1.1研究区概况

粤港澳大湾区（21°25′～24°30′N，111°12′～115°35′E）与旧金山湾区、纽约湾区、东京湾区并称为世界四大湾区，包括广东省范围内的广州、深圳、珠海、佛山、东莞、中山、惠州、江门、肇庆9个城市和香港、澳门2个特别行政区（见图1），总面积达5.6万km2。粤港澳大湾区以亚热带季风气候为主，水热丰沛，地势低平，河网密布，植被覆盖度较高。2020年，粤港澳大湾区常住人口突破8000万人［8］，GDP总值达11.6万亿元［9］。该区以0.58%的国土面积吸纳了5%的全国人口，并创造了超过12%的全国GDP总量，是中国人口高度集聚、经济活力最强、城镇化发展速度最快的区域之一。

1.2数据源

研究中的3期土地利用数据（1990、2005和2020年）来自中国科学院资源环境科学数据中心（http：//www.resdc.cn），数字高程模型（DEM）数据来自地理空间数据云平台。年降水量和年蒸散量数据均来源于中国气象数据网。行政区划数据来自全国地理信息资源目录服务系统平台中的“1∶100万全国地理数据库”，河流网络数据来自该平台的“1∶25万全国基础地理数据库”。土壤分布及植物有效含水量、排水能力等生物物理数据均来源于FAO基于世界土壤数据库（HWSD）的中国土壤数据集（1∶100万）。

1.3研究方法

基于基础数据，搭建并调试Nature Braid生态服务模型，运行模型对防洪功能进行评估，并划分防洪功能重要性等级。再基于防洪功能重要性等级结果和人口密度数据，对防洪功能的供给与需求划分等级。

2结果分析

2.1土地利用变化分析

1990—2020年，粤港澳大湾区土地利用变化十分剧烈，建设用地大幅增长，年均增长面积达到250 km2，耕地、草地和林地等生态功能较高的用地类型大幅下降（见表1）。建设用地大部分由生态系统服务功能供给能力较强的林地、水域及耕地转化而来。

2.2防洪功能时空演变

粤港澳大湾区洪水缓解地分布较广，分布面积比例超过了50%，主要分布在肇庆、惠州、江门、广州北部、中山南部、深圳东部和香港等粤港澳大湾区外围区（见图2）。该区域林地、草地等生态用地分布范围广，而林地、草地对降水与地表径流有较强的截留作用，防洪功能强。低洪水集聚区覆盖了研究区超过四分之一的面积，主要分布于佛山、广州、东莞、深圳、中山这5个位于粤港澳大湾区中部的城市，覆盖该区域的土地利用类型主要为建设用地和耕地，虽渗水、保水能力不强，但受地形等因素的影响，累积水流流量少，洪水集聚程度低。中洪水集聚和高洪水集聚区面积较小，多分布于流经建设用地和耕地的河流沿岸，该区域缺乏林地、草地等生态用地对降水和地表径流的拦截作用，地势低，距河流近，故洪水集聚程度高，防洪功能弱。从时间变化来看，1990—2020年，洪水缓解地的面积不断减少，在30年间面积减少了1270.59 km2，占比下降2.29%；而中洪水集聚、高洪水集聚区的面积则不断增加，两者面积占比由1990年的6.38%上升到2020年的7.21%，可见，粤港澳大湾区基于生态系统的防洪功能呈略微下降趋势（见表2）。

3结论与讨论

本研究基于Nature Braid生态系统服务模型，对粤港澳大湾区近30年来的防洪生态系统服务功能进行了评估，划分了防洪功能综合评估重要性等级，主要结论如下：

（1）1990—2020年，粤港澳大湾区防洪功能具有明显的空间异质性，其等级在空间上呈现“四周高、中部低”的分布特点，防洪功能较强的地区主要分布在外围区，防洪功能较弱的地区主要分布在中部。

（2）30年间，粤港澳大湾区防洪功能的极重要区、高度重要区面积不断减少，中等重要、一般重要区面积不断增加，整体的防洪功能呈下降趋势。

（3）1990—2005年，防洪功能下降地区主要分布于粤港澳大湾区中部，东莞、深圳最为集中；2005—2020年，防洪功能下降的地区较分散，各城市均有一定面积分布。

4结语

粤港澳大湾区的防洪功能在空间上总体呈现供需错位的分布格局，反映出人口高度聚集的地区同时也是土地开发强度大、生态用地减少较严重的地区。王文静等［10］的研究也表明，土地城市化和人口城市化使大量具有良好生态系统服务功能的自然生态系统转化为城市生态系统，是粤港澳大湾区生态系统发生变化的重要原因。因此，未来在土地利用规划和管理中，要注重保护具有生态价值的自然林地、草地、湿地、海岸以及基本农田，严控建设用地的无序扩张，在生态系统服务需求大的区域应合理建设城市绿地。同时，还需优化当前的产业结构，加强区域内的产业协作，促进区域协同发展，从而适当转移部分高能耗高污染的产业和高度集中的人口，以缓解中部城区生态系统服务功能供需失衡的状况。

参考文献

［1］DAILY G C. Natures services： societal depen-dence on natural ecosystems［M］. Washington D C. USA： Island Press， 1997.

［2］COSTANZA R， DARGE R， DE GROOT R， et al. The value of the worlds ecosystem services and natural capital［J］. Nature， 1997（15）： 253-260.

［3］王晓晨.基于InVEST模型的陕西秦岭（渭河流域）生态系统服务评估［D］.西安：西北大学，2022.

［4］METZGER M J， ROUNSEVELL M D A， ACOSTA-MICHLIK L， et al. The vulnerability of ecosystem services to land use change［J］. Agriculture， Eco-systems & Environment， 2006（6）： 69-85.

［5］傅伯杰，张立伟.土地利用变化与生态系统服务：概念、方法与进展［J］.地理科学进展，2014（4）：441-446.

［6］林媚珍，刘汉仪，周汝波，等.多情景模拟下粤港澳大湾区生态系统服务评估与权衡研究［J］.地理研究，2021（9）：2657-2669.

［7］张之琳，邱静，程涛，等.粤港澳大湾区城市洪涝问题及其分析［J］.水利学报，2022（7）：823-832.

［8］黄晓峻，吴志峰，张棋斐，等.基于人类压力指数的粤港澳大湾区湿地资源分布与重要湿地识别［J］.自然资源学报，2022（8）：1961-1974.

［9］苏海洋，陈朝隆.联系与竞合：粤港澳大湾区城市群旅游共生空间若干问题研究［J］.人文地理，2022（4）：122-131.

［10］王文静，韩宝龙，郑华，等.粤港澳大湾区生态系统格局变化与模拟［J］.生态学报，2020（10）：3364-3374.

（编辑何琳编辑）

Study on the changes of flood defence functions in developed coastal areas

in the past 30 years： taking Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area as an example

Xie  Yufeng

（Guangzhou University， Guangzhou 510006， China）

Abstract：  The coastal developed areas， as the areas with the fastest urbanization process and the most vigorous economic vitality in China， are densely populated and have low terrain， making their flood control functions increasingly important. However， there is currently insufficient research on the flood control function of the region， with traditional research methods and service function evaluations mostly used， and less in-depth exploration of the ecological system characteristics and flood control function models with spatial visualization advantages in the region. In view of this， the article takes the highly developed Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area as an example and uses the Nature Braid model to systematically evaluate the changes in regional flood control functions from 1990 to 2020， and further explore the current situation of supply and demand matching. The research results show that from 1990 to 2020， the flood control function of the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area showed a spatial distribution pattern of “higher in the surrounding areas and lower in the central area”， while showing an overall downward trend over time. In 2020， the supply and demand matching characteristics of flood control functions were generally characterized by spatial misalignment， and the problem of supply-demand imbalance was more prominent. Therefore， in future land use planning， in order to achieve sustainable development of regional ecology， environment， and economy and society， the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area needs to strengthen the protection of existing ecological space and adjust the land use structure reasonably.

Key words： Nature Braid model; flood mitigation function; land use change; Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

作者简介：谢玉凤（1998— ），女，硕士研究生；研究方向：水文与水资源管理。