近三十年沿海發(fā)達(dá)地區(qū)防洪功能變遷研究

摘要：沿海發(fā)達(dá)地區(qū)作為中國城鎮(zhèn)化進(jìn)程最為迅猛、經(jīng)濟(jì)活力最為旺盛的地區(qū)，人口密集、地勢低平，其防洪功能的重要性日益凸顯。然而，目前對于該區(qū)域的防洪功能研究尚顯不足，多采用傳統(tǒng)的研究方法和服務(wù)功能評估，較少結(jié)合該區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)特點(diǎn)以及具備空間可視化優(yōu)勢的防洪功能模型進(jìn)行深入探討。鑒于此，文章以高度發(fā)達(dá)的粵港澳大灣區(qū)為例，采用Nature Braid模型，系統(tǒng)評估1990—2020年間的區(qū)域防洪功能變遷，并進(jìn)一步探討了其供需匹配的現(xiàn)狀。研究結(jié)果顯示，在1990—2020年間，粵港澳大灣區(qū)的防洪功能在空間分布上呈現(xiàn)出“四周高、中部低”的特點(diǎn)，而在時間變化上則整體呈現(xiàn)下降趨勢。2020年，防洪功能的供需匹配特征總體上表現(xiàn)為空間錯位，供需不平衡問題較為突出。因此，在未來的土地利用規(guī)劃中，為實(shí)現(xiàn)區(qū)域生態(tài)、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展，粵港澳大灣區(qū)需要加強(qiáng)對現(xiàn)有生態(tài)空間的保護(hù)，并合理調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：Nature Braid模型；防洪功能；土地利用變化；粵港澳大灣區(qū)

中圖分類號：K903文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

防洪服務(wù)功能是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的重要組成部分，它關(guān)乎人類社會的安寧與穩(wěn)定［1-2］。沿海發(fā)達(dá)地區(qū)作為人口密集、經(jīng)濟(jì)活躍的區(qū)域，其防洪功能直接關(guān)系到當(dāng)?shù)鼐用竦纳?cái)產(chǎn)安全。在全球人口增長和城市化加速的背景下，這些地區(qū)的生態(tài)安全面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，防洪服務(wù)功能的提升和改善顯得尤為迫切［3-5］?；浉郯拇鬄硡^(qū)作為沿海發(fā)達(dá)地區(qū)的典型代表，不僅是全球第四大灣區(qū)，更是近40年來快速城市化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的典范，已躍升為中國經(jīng)濟(jì)最具活力、人口最為密集的區(qū)域之一。與此同時，快速的城市擴(kuò)張也使其生態(tài)景觀破碎化趨勢明顯，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能下降［6］，“城市看?！爆F(xiàn)象連年發(fā)生［7］。針對粵港澳大灣區(qū)城市洪澇問題日趨嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)情況，本研究基于土地利用變化與防洪服務(wù)功能之間的關(guān)系，運(yùn)用Nature Braid模型評估粵港澳大灣區(qū)的防洪功能及其時空變化特征，旨在掌握該區(qū)域防洪功能的動態(tài)，為該區(qū)域未來的土地利用規(guī)劃和生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)保育提供參考和依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

粵港澳大灣區(qū)（21°25′～24°30′N，111°12′～115°35′E）與舊金山灣區(qū)、紐約灣區(qū)、東京灣區(qū)并稱為世界四大灣區(qū)，包括廣東省范圍內(nèi)的廣州、深圳、珠海、佛山、東莞、中山、惠州、江門、肇慶9個城市和香港、澳門2個特別行政區(qū)（見圖1），總面積達(dá)5.6萬km2?；浉郯拇鬄硡^(qū)以亞熱帶季風(fēng)氣候?yàn)橹鳎疅嶝S沛，地勢低平，河網(wǎng)密布，植被覆蓋度較高。2020年，粵港澳大灣區(qū)常住人口突破8000萬人［8］，GDP總值達(dá)11.6萬億元［9］。該區(qū)以0.58%的國土面積吸納了5%的全國人口，并創(chuàng)造了超過12%的全國GDP總量，是中國人口高度集聚、經(jīng)濟(jì)活力最強(qiáng)、城鎮(zhèn)化發(fā)展速度最快的區(qū)域之一。

1.2數(shù)據(jù)源

研究中的3期土地利用數(shù)據(jù)（1990、2005和2020年）來自中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http：//www.resdc.cn），數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)來自地理空間數(shù)據(jù)云平臺。年降水量和年蒸散量數(shù)據(jù)均來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)。行政區(qū)劃數(shù)據(jù)來自全國地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)平臺中的“1∶100萬全國地理數(shù)據(jù)庫”，河流網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)來自該平臺的“1∶25萬全國基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫”。土壤分布及植物有效含水量、排水能力等生物物理數(shù)據(jù)均來源于FAO基于世界土壤數(shù)據(jù)庫（HWSD）的中國土壤數(shù)據(jù)集（1∶100萬）。

1.3研究方法

基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，搭建并調(diào)試Nature Braid生態(tài)服務(wù)模型，運(yùn)行模型對防洪功能進(jìn)行評估，并劃分防洪功能重要性等級。再基于防洪功能重要性等級結(jié)果和人口密度數(shù)據(jù)，對防洪功能的供給與需求劃分等級。

2結(jié)果分析

2.1土地利用變化分析

1990—2020年，粵港澳大灣區(qū)土地利用變化十分劇烈，建設(shè)用地大幅增長，年均增長面積達(dá)到250 km2，耕地、草地和林地等生態(tài)功能較高的用地類型大幅下降（見表1）。建設(shè)用地大部分由生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能供給能力較強(qiáng)的林地、水域及耕地轉(zhuǎn)化而來。

2.2防洪功能時空演變

粵港澳大灣區(qū)洪水緩解地分布較廣，分布面積比例超過了50%，主要分布在肇慶、惠州、江門、廣州北部、中山南部、深圳東部和香港等粵港澳大灣區(qū)外圍區(qū)（見圖2）。該區(qū)域林地、草地等生態(tài)用地分布范圍廣，而林地、草地對降水與地表徑流有較強(qiáng)的截留作用，防洪功能強(qiáng)。低洪水集聚區(qū)覆蓋了研究區(qū)超過四分之一的面積，主要分布于佛山、廣州、東莞、深圳、中山這5個位于粵港澳大灣區(qū)中部的城市，覆蓋該區(qū)域的土地利用類型主要為建設(shè)用地和耕地，雖滲水、保水能力不強(qiáng)，但受地形等因素的影響，累積水流流量少，洪水集聚程度低。中洪水集聚和高洪水集聚區(qū)面積較小，多分布于流經(jīng)建設(shè)用地和耕地的河流沿岸，該區(qū)域缺乏林地、草地等生態(tài)用地對降水和地表徑流的攔截作用，地勢低，距河流近，故洪水集聚程度高，防洪功能弱。從時間變化來看，1990—2020年，洪水緩解地的面積不斷減少，在30年間面積減少了1270.59 km2，占比下降2.29%；而中洪水集聚、高洪水集聚區(qū)的面積則不斷增加，兩者面積占比由1990年的6.38%上升到2020年的7.21%，可見，粵港澳大灣區(qū)基于生態(tài)系統(tǒng)的防洪功能呈略微下降趨勢（見表2）。

3結(jié)論與討論

本研究基于Nature Braid生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)模型，對粵港澳大灣區(qū)近30年來的防洪生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行了評估，劃分了防洪功能綜合評估重要性等級，主要結(jié)論如下：

（1）1990—2020年，粵港澳大灣區(qū)防洪功能具有明顯的空間異質(zhì)性，其等級在空間上呈現(xiàn)“四周高、中部低”的分布特點(diǎn)，防洪功能較強(qiáng)的地區(qū)主要分布在外圍區(qū)，防洪功能較弱的地區(qū)主要分布在中部。

（2）30年間，粵港澳大灣區(qū)防洪功能的極重要區(qū)、高度重要區(qū)面積不斷減少，中等重要、一般重要區(qū)面積不斷增加，整體的防洪功能呈下降趨勢。

（3）1990—2005年，防洪功能下降地區(qū)主要分布于粵港澳大灣區(qū)中部，東莞、深圳最為集中；2005—2020年，防洪功能下降的地區(qū)較分散，各城市均有一定面積分布。

4結(jié)語

粵港澳大灣區(qū)的防洪功能在空間上總體呈現(xiàn)供需錯位的分布格局，反映出人口高度聚集的地區(qū)同時也是土地開發(fā)強(qiáng)度大、生態(tài)用地減少較嚴(yán)重的地區(qū)。王文靜等［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態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的自然生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為城市生態(tài)系統(tǒng)，是粵港澳大灣區(qū)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化的重要原因。因此，未來在土地利用規(guī)劃和管理中，要注重保護(hù)具有生態(tài)價值的自然林地、草地、濕地、海岸以及基本農(nóng)田，嚴(yán)控建設(shè)用地的無序擴(kuò)張，在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求大的區(qū)域應(yīng)合理建設(shè)城市綠地。同時，還需優(yōu)化當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)區(qū)域內(nèi)的產(chǎn)業(yè)協(xié)作，促進(jìn)區(qū)域協(xié)同發(fā)展，從而適當(dāng)轉(zhuǎn)移部分高能耗高污染的產(chǎn)業(yè)和高度集中的人口，以緩解中部城區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能供需失衡的狀況。

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（編輯何琳編輯）

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

作者簡介：謝玉鳳（1998— ），女，碩士研究生；研究方向：水文與水資源管理。