洪水调节服务供应是指生态系统通过降低径流量来减少由强降水事件引起的洪水灾害的能力。洪水调节服务需求的主体是包括人口、社会经济等在内的人类活动，表示流域或区域内人类社会对降低洪水风险和损失的需要。洪水调节服务供需关系主要指供应和需求在数量上的均衡关系和空间上的匹配关系。当前全球面临着严重的洪水灾害，理解和认识快速城市化流域洪水调节服务的供需关系的动态变化可以为未来城市进行更加合理的规划提供参考建议，具有重要的科学意义。

地表过程与资源生态国家重点实验室何春阳教授课题组基于SCS-CN（Soil Conservation Service-Curve Number）模型和洪水脆弱性指数提出了一种供需比法，以白洋淀流域为例，刻画了1990至2018年快速城市化流域洪水调节服务供需关系的动态变化。相关成果于2022年4月28日正式刊登于杂志Ecological Indicators（2021年影响因子4.958）。文章第一作者为景观可持续科学与地理设计团队硕士研究生李简，通讯作者为何春阳教授。研究得到北京市自然科学基金（8222060）和国家自然科学基金（41971270）的资助。

该文主要探究了以白洋淀流域为代表的快速城市化流域近30年的洪水调节服务供需关系的动态变化。现有研究大多仅探究了区域洪水调节服务供需的空间格局，对洪水调节服务供需的时空格局变化的关注较少。静态评估忽视了生态系统服务供需的动态性，也不能有效支撑洪水灾害风险管理的政策制定。此外，由于洪水调节服务供应与需求之间存在的量纲不统一问题，目前仍然缺少一种能够定量、有效地衡量洪水调节服务供需动态变化的方法。为此，本文采用供需比法，首先使用SCS-CN模型和洪水脆弱性指数分别量化洪水调节服务供应与需求。其次以集水区为单元计算洪水调节服务供需比指数。最后从流域和子流域两个尺度分析了流域1990年至2018年洪水调节服务供需关系的变化（图1）。本研究为洪水调节服务供需关系评估提供了定量方法，为快速城市化流域未来的洪水风险管理和城市合理规划提供了依据。

图1研究流程

流域2018年供需失衡面积为12094.53km2，占全流域面积的38.1%，供需失衡的类型以中度失衡和严重失衡为主。其中，供需严重失衡的区域面积占流域总面积的12.9%。供需中度失衡的区域占流域总面积的18.4%。供需失衡地区集中在流域下游平原地区（图2）。有3个子流域呈现洪水调节服务供需失衡，分别为白洋淀子流域，大石河子流域和潴龙河子流域（表1）。

在1990至2018年期间，流域洪水调节服务供需矛盾显著加剧，供需比下降了0.088，下降率为27.8%。流域内绝大部分区域供需矛盾加剧，占流域总面积的99.1%。供需矛盾加剧的类型以轻度和中度加剧为主，占流域总面积的71.9%。供需矛盾重度加剧区域占全流域面积的14.5%，集中在流域下游的主要城市的周围（图3）。所有子流域的供需矛盾在1990至2018年期间均加剧。其中，供需矛盾重度加剧的子流域为大石河子流域，1990至2018年期间供需比下降0.362，供需比变化率为-167.8%。供需矛盾较重度加剧的子流域共3个，供需矛盾中度加剧的子流域共4个（表1）

图2  2018年洪水调节服务供需关系格局

图3洪水调节服务供需关系变化

表1各个子流域洪水调节服务供需比及变化

在分析洪水调节服务供需比及变化的基础上，该文还进一步探究了城市化要素对洪水调节服务供需关系的影响（表2）。由相关分析结果可知，城市土地面积占比的影响最为密切，它与洪水调节服务需求呈现显著正相关（p<0.01），与洪水调节服务供需比呈现显著的负相关（p<0.01）。此外，人口密度和人均GDP的变化也对洪水调节服务供需关系存在影响。

表2洪水调节服务供需与城市化要素的相关分析

本研究提出了一种量化洪水调节服务供需关系的动态变化的方法，并基于该方法评估了快速城市化流域近30年的洪水调节服务供需关系变化。论文表明，结合SCS-CN模型和洪水脆弱性指数的供需比法可以有效衡量流域洪水调节服务供需关系的变化情况。此外，文章的结果也为雄安新区的洪水风险防范和合理规划提供了依据。

引用方式：

Li, J., Fang, Z., Zhang, J., Huang, Q., He, C. 2022. Mapping basin-scale supply-demand dynamics of flood regulation service – A case study in the Baiyangdian Lake Basin, China. Ecological Indicators, 139.

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1470160X22003739