顏文濤,黃 欣,王云才

1 同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院,上海 2000922 重慶大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院,重慶 400045

面對(duì)嚴(yán)峻的氣候變化環(huán)境與極端氣候事件下頻繁的洪災(zāi)問(wèn)題,綠色基礎(chǔ)設(shè)施通過(guò)截留、調(diào)蓄、下滲等功能可減少?gòu)搅?、降低峰值、縮短持續(xù)時(shí)間等提供洪水調(diào)節(jié)服務(wù)[1]。然而洪水調(diào)節(jié)服務(wù)的供應(yīng)與需求在時(shí)間和空間上具有很強(qiáng)的分異性,且供需空間之間存在耦合關(guān)系[2-3]，導(dǎo)致洪水調(diào)節(jié)服務(wù)獲取的低效和滯后。服務(wù)供需測(cè)度有助于管理和決策者充分理解生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供應(yīng)和需求之間差異、數(shù)量、規(guī)模和動(dòng)態(tài)以及供需之間的互動(dòng)關(guān)系[4],強(qiáng)化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類福祉之間相互作用的理解,促進(jìn)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間相互作用機(jī)制的進(jìn)一步探索[5],從而科學(xué)合理地進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)管理,為城市土地利用規(guī)劃[6-7]、綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃[8]、景觀規(guī)劃[9-10],災(zāi)害管理[11]、流域規(guī)劃[12]、生物多樣性規(guī)劃[13]等提供有效的工具。

當(dāng)前研究在綠色基礎(chǔ)設(shè)施(Green Infrastructure,以下簡(jiǎn)稱GI)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供應(yīng)水平測(cè)度、需求水平測(cè)度、供需關(guān)系與匹配等方面均獲得了一定成果。本文以區(qū)域尺度GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)為對(duì)象,總結(jié)GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)的概念內(nèi)涵,回顧洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需測(cè)度方法,構(gòu)建了GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)的供需分析框架,分析了目前研究存在的問(wèn)題,提出了未來(lái)的研究方向,以期對(duì)綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃研究和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)管理與決策研究有所啟示。

1 GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)的供應(yīng)與需求

傳統(tǒng)研究從經(jīng)濟(jì)價(jià)值角度測(cè)度生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[14],側(cè)重于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供應(yīng)能力[15]。隨著對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí),許多學(xué)者逐漸將研究擴(kuò)展到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供應(yīng)與需求過(guò)程,從服務(wù)供應(yīng)能力擴(kuò)展至服務(wù)價(jià)值與需求取向[15],研究涉及各個(gè)尺度、不同目標(biāo)和多個(gè)對(duì)象。基于已有研究解析GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)的供應(yīng)和需求概念內(nèi)涵、主體構(gòu)成和尺度關(guān)系,有利于對(duì)服務(wù)供需測(cè)度方法的理解和優(yōu)化。

1.1 GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需的概念內(nèi)涵

綠色基礎(chǔ)設(shè)施GI在不同尺度上具有不同的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與服務(wù)水平,區(qū)域尺度的GI是指相互連接的綠色空間網(wǎng)絡(luò),包括水系、濕地、森林、野生動(dòng)物棲息地等自然區(qū)域,大型綠道、公園、風(fēng)景名勝區(qū)等生態(tài)保護(hù)用地,具有生態(tài)價(jià)值的已開發(fā)用地以及其他大型綠色開放空間等[17]。城市和社區(qū)尺度的GI是指城市公園綠地、雨水花園、滲透溝渠、雨水濕塘、雨水儲(chǔ)存設(shè)施、可滲透鋪裝、屋頂綠化等[18-19]。目前研究中多以區(qū)域尺度的GI為研究對(duì)象,也有少數(shù)研究測(cè)度城市尺度GI的洪水調(diào)節(jié)功能。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供應(yīng)的概念為在生物物理屬性、生態(tài)功能和特定時(shí)空下的社會(huì)環(huán)境特性等要素作用下生態(tài)系統(tǒng)提供的可利用的自然資源與服務(wù)[20-21]。由此延伸的GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供應(yīng)可定義為“通過(guò)GI的徑流調(diào)節(jié)、水體調(diào)蓄、土壤持水與下滲等水文過(guò)程,影響洪水頻率、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間等,對(duì)可能造成人類損失的水文現(xiàn)象所發(fā)揮的預(yù)防、減緩等作用”[22-23]。從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間關(guān)系來(lái)看,洪水調(diào)節(jié)服務(wù)是水調(diào)節(jié)服務(wù)的一部分功能,水調(diào)節(jié)是生態(tài)系統(tǒng)對(duì)自然界中水的各種運(yùn)動(dòng)變化所發(fā)揮的作用[24],洪水調(diào)節(jié)則是生態(tài)系統(tǒng)對(duì)威脅人類福祉的水文過(guò)程所發(fā)揮的減緩作用。從服務(wù)供應(yīng)方式來(lái)看,GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供應(yīng)可分為間接調(diào)節(jié)和直接調(diào)節(jié),直接調(diào)節(jié)是指為人類聚居區(qū)汛期多余的水量提供排除通道和存貯空間的生態(tài)過(guò)程,如泄洪通道和調(diào)蓄空間；間接調(diào)節(jié)是指通過(guò)GI的截留、下滲和蒸騰等生物物理過(guò)程,以減緩洪水形成概率和強(qiáng)度。GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供應(yīng)不僅受土地覆蓋類型和地形地貌的影響,還受到不同生態(tài)系統(tǒng)之間相互作用[25]的影響,如植被枯落物度對(duì)土壤持水能力的影響。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求是人類可以從生態(tài)系統(tǒng)中獲益的前提條件[26]。目前學(xué)界針對(duì)洪水調(diào)節(jié)服務(wù)需求的定義尚未統(tǒng)一,但從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求概念的探討中可以引申其定義。有學(xué)者認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求的概念因服務(wù)類型而異,商品服務(wù)需求(如許多供應(yīng)服務(wù)和少量文化服務(wù))可以通過(guò)消費(fèi)量或市場(chǎng)價(jià)格來(lái)衡量,非商品服務(wù)(如大多數(shù)調(diào)節(jié)服務(wù)、文化服務(wù)和支持服務(wù))的需求可以定義為人類生存發(fā)展的前提、偏好或愿望[27]。洪水調(diào)節(jié)服務(wù)需求是在人類面對(duì)水災(zāi)危害時(shí)產(chǎn)生的一種非商品服務(wù)[12],獲取該類服務(wù)的目的是排除水災(zāi)危害、保障人類安全,可定義為人類社會(huì)對(duì)排除威脅其生存發(fā)展的需要,既是生存前提也是發(fā)展愿望,其本質(zhì)是應(yīng)該需要調(diào)節(jié)的洪水水量。需注意的是,GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)的需求是指需要通過(guò)GI調(diào)節(jié)的洪水水量,應(yīng)與通過(guò)灰色基礎(chǔ)設(shè)施調(diào)節(jié)的水量區(qū)分開來(lái)。

1.2 GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需的主體構(gòu)成

目前有研究認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供應(yīng)概念包括潛在供應(yīng)和實(shí)際供應(yīng)：潛在供應(yīng)反映了生態(tài)系統(tǒng)以可持續(xù)的方式為人類提供福祉的能力,而不考慮人類是否真正利用這些服務(wù)[28],只需通過(guò)生物物理環(huán)境和土地覆蓋測(cè)算服務(wù)供應(yīng)水平；實(shí)際供應(yīng)則反應(yīng)了最終人類實(shí)際利用的服務(wù)量(即消費(fèi)量),在潛在供應(yīng)的基礎(chǔ)上,還需考慮人類獲取服務(wù)的技術(shù)途徑和管理方法等[29]。上述研究將潛在供應(yīng)與實(shí)際供應(yīng)的關(guān)系定義為潛在供應(yīng)包含了實(shí)際供應(yīng)。洪水調(diào)節(jié)服務(wù)有一定的定向性和定量性,洪災(zāi)管理決策時(shí)需要明確生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供應(yīng)中的實(shí)際可用量。綠色基礎(chǔ)設(shè)施可通過(guò)規(guī)劃提升自身的供應(yīng)能力,同時(shí)也會(huì)因?yàn)樵獾狡茐亩ヒ徊糠止?yīng)能力,因此實(shí)際供應(yīng)會(huì)隨技術(shù)發(fā)展而變化,潛在供應(yīng)也會(huì)隨綠色基礎(chǔ)設(shè)施的狀態(tài)而變化,甚至出現(xiàn)潛在供應(yīng)小于當(dāng)前實(shí)際供應(yīng)的情況。筆者認(rèn)為潛在供應(yīng)為人類通過(guò)技術(shù)改進(jìn)后可利用的供應(yīng)量,與實(shí)際供應(yīng)為耦合關(guān)系,因此筆者將洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供應(yīng)構(gòu)成分為供應(yīng)總量、潛在供應(yīng)和實(shí)際供應(yīng)三部分：供應(yīng)總量為GI可調(diào)節(jié)的所有水量,包括水源涵養(yǎng)的部分功能；實(shí)際供應(yīng)為實(shí)際調(diào)節(jié)的水量；潛在供應(yīng)則為總量供應(yīng)中由于人類技術(shù)水平或生態(tài)系統(tǒng)承載能力等因素而未利用的服務(wù)供應(yīng)量。將潛在供應(yīng)和實(shí)際供應(yīng)定義為洪水調(diào)節(jié)服務(wù)中兩個(gè)互補(bǔ)的部分,可以更透徹地審視綠色基礎(chǔ)設(shè)施洪水調(diào)節(jié)服務(wù)當(dāng)前水平及其未來(lái)前景,更有效地為洪災(zāi)管理和綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃提供決策依據(jù)。洪水調(diào)節(jié)服務(wù)是在下游平原地區(qū)存在受益者(人類及其社會(huì)系統(tǒng))時(shí)才會(huì)發(fā)揮作用,許多服務(wù)供應(yīng)主體存在巨大的潛力,GI規(guī)劃與管理實(shí)際上是強(qiáng)化將潛在供應(yīng)轉(zhuǎn)換為實(shí)際供應(yīng)的過(guò)程(圖1)。

圖1 綠色基礎(chǔ)設(shè)施與洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供應(yīng)關(guān)系Fig.1 Relationship between green infrastructure and flood regulation supply

根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求的概念,洪水調(diào)節(jié)服務(wù)需求包括總量需求、實(shí)現(xiàn)需求和潛在需求。總量需求是指保證流域內(nèi)所有人類及其社會(huì)生命財(cái)產(chǎn)安全所需要排出的洪水總量,實(shí)現(xiàn)需求是指當(dāng)前已經(jīng)滿足需求的部分洪水調(diào)節(jié)量,由于人類技術(shù)水平或生態(tài)系統(tǒng)承載能力等因素尚不能滿足需求的部分洪水調(diào)節(jié)量則是潛在需求。需求主體之間存在相互作用和權(quán)衡關(guān)系,如滿足流域上游需求時(shí)排出的洪水可能會(huì)對(duì)下游需求主體造成威脅。另外,需求主體的社會(huì)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)水平可以影響服務(wù)需求水平。為了更好地理解需求主體之間的關(guān)系并制定高效有序的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)管理決策,在測(cè)度洪水調(diào)節(jié)服務(wù)需求水平時(shí),應(yīng)關(guān)注實(shí)現(xiàn)需求和總量需求的關(guān)系,即需求比(實(shí)現(xiàn)需求與總量需求的比值)越小,該區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求越強(qiáng)烈[30],其中總量需求包含實(shí)現(xiàn)需求和潛在需求,需要考慮影響人口、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)分布的土地利用等因素的變化趨勢(shì)。

1.3 GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需的尺度關(guān)系

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配是指在某一時(shí)間點(diǎn),服務(wù)供應(yīng)和服務(wù)需求在數(shù)量上和空間上的吻合[31]。生態(tài)系統(tǒng)管理需要關(guān)注供應(yīng)水平與需求水平不匹配的現(xiàn)象,涉及時(shí)空尺度關(guān)系和數(shù)量關(guān)系[5,32]。作為一種典型的方向性生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),洪水調(diào)節(jié)的供應(yīng)主體與需求主體之間存在明顯的時(shí)空分異,服務(wù)流動(dòng)路徑中存在許多社會(huì)障礙和自然障礙[10],是導(dǎo)致洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需不匹配的主要原因[33],并在不同尺度上形成不同的供需關(guān)系(圖2)。區(qū)域尺度上,洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需空間關(guān)系多為供應(yīng)空間與需求空間直接分離,數(shù)量關(guān)系最常見的表現(xiàn)為潛在供應(yīng)大于實(shí)際供應(yīng),且總量需求大于實(shí)現(xiàn)需求,即洪水調(diào)節(jié)服務(wù)不充分利用和需求不完全滿足同時(shí)存在(圖3)[30]。洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需關(guān)系研究實(shí)際上是關(guān)注從供應(yīng)端到需求端的服務(wù)連接過(guò)程(生物物理過(guò)程和社會(huì)經(jīng)濟(jì)過(guò)程)[27],識(shí)別服務(wù)流動(dòng)的關(guān)鍵因素,確定服務(wù)流動(dòng)區(qū)域,最終形成服務(wù)供需網(wǎng)絡(luò)并尋求供需平衡。城市尺度上,洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需空間關(guān)系經(jīng)常表現(xiàn)為供需空間相互穿插(城市尺度的需求空間為易淹區(qū)域),數(shù)量關(guān)系復(fù)雜,但總體呈現(xiàn)需求大于供應(yīng)的關(guān)系。

圖2 不同尺度洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需空間關(guān)系 Fig.2 Spatial relationship between flood regulation supply and demand on different scale

圖3 洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需數(shù)量關(guān)系 Fig.3 Quantitative relation between flood regulation supply and demand

2 GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供應(yīng)測(cè)度方法

服務(wù)供應(yīng)測(cè)度是評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的重要環(huán)節(jié),GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供應(yīng)測(cè)度方法包括土地利用測(cè)度法、生態(tài)系統(tǒng)測(cè)度法和洪水調(diào)蓄模型法。服務(wù)測(cè)度單元通常是同屬性單元,因測(cè)度方法而異,如土地利用單元、環(huán)境單元(如流域、生境)、行政單元或柵格單元等。

2.1 土地利用測(cè)度法

土地利用測(cè)度法是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供應(yīng)水平測(cè)度常用的方法,即根據(jù)土地利用和土地性質(zhì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)水平進(jìn)行快速評(píng)價(jià)。該方法原型可追溯至Costanza等人于1999年提出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)法[14],由Burkhard等人應(yīng)用于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的功能測(cè)度。此方法主要原理為基于研究區(qū)土地利用情況,構(gòu)建土地利用類型—生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能矩陣,并組織專家進(jìn)行價(jià)值打分或分級(jí),將各類服務(wù)供應(yīng)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行數(shù)理疊加,形成生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)綜合評(píng)價(jià)[15,34-35]。具體步驟為：①系統(tǒng)劃分研究區(qū)土地利用類型,詳細(xì)調(diào)研土地利用性質(zhì)和開發(fā)強(qiáng)度等特征,尤其是各類生態(tài)系統(tǒng)和生境單元的構(gòu)成特征；②構(gòu)建土地利用類型—生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能矩陣,將四類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)展開形成一系列對(duì)應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的評(píng)價(jià)因子,作為矩陣模型的橫列,土地利用類型作為矩陣模型縱列。該方法中洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供應(yīng)水平的評(píng)價(jià)因子是土地利用和土地覆蓋變化對(duì)徑流、洪水和蓄水層的影響,以用地的植被情況、下滲能力為判斷依據(jù)。③組織專家進(jìn)行打分或分級(jí),專家組由決策部門、研究學(xué)者、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人和當(dāng)?shù)鼐用駱?gòu)成,先分別評(píng)分再進(jìn)行差異性校驗(yàn)和討論形成最終結(jié)果；④將評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行可視化。土地利用測(cè)度法的弊端在于打分具有主觀性,取決于對(duì)土地利用性質(zhì)的調(diào)查程度,因此關(guān)鍵在于盡量準(zhǔn)確的土地利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。該方法也可沿用于單功能服務(wù)的評(píng)估,洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供應(yīng)測(cè)度可沿用該方法進(jìn)行快速評(píng)價(jià),構(gòu)建綠色基礎(chǔ)設(shè)施用地類型—洪水調(diào)節(jié)服務(wù)功能矩陣,分別從降雨截留、調(diào)蓄、下滲、排水等功能進(jìn)行評(píng)價(jià)(表1),可用于定性地識(shí)別洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供應(yīng)主體空間分布和能力高低。

表1 綠色基礎(chǔ)設(shè)施用地類型—洪水調(diào)節(jié)功能矩陣

●洪水調(diào)節(jié)功能較強(qiáng)；○洪水調(diào)節(jié)功能較弱；空白——基本無(wú)此功能。表中的“●○”符號(hào)為各類GI用地洪水調(diào)節(jié)功能的定性判斷,實(shí)際測(cè)度時(shí)需根據(jù)研究區(qū)土地利用詳細(xì)數(shù)據(jù)和實(shí)地勘察進(jìn)行進(jìn)一步分級(jí)或打分

2.2 生態(tài)系統(tǒng)測(cè)度法

生態(tài)系統(tǒng)測(cè)度法是利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估工具進(jìn)行評(píng)價(jià),通常為反應(yīng)洪水調(diào)節(jié)量的測(cè)度,即根據(jù)研究區(qū)用地類型和環(huán)境特征,利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估工具的水文模塊直接計(jì)算研究區(qū)洪水調(diào)節(jié)量,包括蓄水量、截留量、蒸散量等,適用于測(cè)度服務(wù)供應(yīng)總量。其中蓄水量可根據(jù)水體最高水位與平均水位的高差和水域面積計(jì)算[36],也可參考已有研究中各省區(qū)蓄水水體的單位面積調(diào)蓄量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[37]；植被截留量和蒸散量可通過(guò)文獻(xiàn)中植被類型截留率和蒸散率乘以該類植被覆蓋面積計(jì)算[38]。常用的工具有InVEST、ARIES等(表2)。InVEST (Integrated Valuation of Environmental Services and Tradeoffs),即“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與權(quán)衡交易綜合評(píng)價(jià)模型”,InVEST的產(chǎn)水量模塊主要針對(duì)水源涵養(yǎng)服務(wù)[39],可測(cè)度降雨事件中柵格內(nèi)綠色基礎(chǔ)設(shè)施用地的下滲量和蒸散量,但模型簡(jiǎn)化了水文循環(huán)過(guò)程,未反映出地表徑流、地下徑流與植被截留過(guò)程。ARIES模型(Artificial Intelligence For Ecosystem Services)是由美國(guó)佛蒙特大學(xué)開發(fā)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估模型。通過(guò)人工智能和語(yǔ)義建模,ARIES集合相關(guān)算法和空間數(shù)據(jù)等信息,可對(duì)多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能(碳儲(chǔ)量和碳匯、美學(xué)價(jià)值、雨洪管理、水土保持、淡水供給、漁業(yè)、休閑、養(yǎng)分調(diào)控等)進(jìn)行評(píng)估和量化[40]。該方法大多針對(duì)不同用地類型或生態(tài)系統(tǒng)類型的洪水調(diào)節(jié)服務(wù)進(jìn)行評(píng)估,由于生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估工具的綜合性較強(qiáng),涉及多個(gè)服務(wù)模塊,因此針對(duì)性較弱,可在數(shù)據(jù)有限的情況下進(jìn)行粗略的評(píng)估。

2.3 洪水調(diào)蓄模型法

洪水調(diào)蓄模型法主要應(yīng)用于洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供應(yīng)空間和供應(yīng)水平的模擬和測(cè)度,方法原理為基于土地覆蓋詳細(xì)數(shù)據(jù),利用洪水調(diào)蓄模型,采用反應(yīng)洪水調(diào)節(jié)服務(wù)的一個(gè)或多個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)研究區(qū)的服務(wù)供應(yīng)水平,通常以柵格單元或土地覆蓋類型為評(píng)價(jià)單元。操作方法包括：①收集流域環(huán)境與降雨模式等環(huán)境參數(shù),以及詳細(xì)的土地覆蓋數(shù)據(jù)；②根據(jù)研究區(qū)尺度和地理特征選取適用的模型工具；③導(dǎo)入環(huán)境參數(shù)與土地覆蓋數(shù)據(jù),進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),輸出洪水調(diào)節(jié)量或反應(yīng)洪水調(diào)節(jié)效應(yīng)①的指標(biāo)[41]；④根據(jù)輸出結(jié)果進(jìn)行供應(yīng)水平分級(jí)和空間表征[42-43]。該方法一方面可通過(guò)計(jì)算截留量、調(diào)蓄量、下滲量等測(cè)度洪水調(diào)節(jié)的水量[44],另一方面還可通過(guò)調(diào)節(jié)效應(yīng)指標(biāo)對(duì)服務(wù)供應(yīng)水平進(jìn)行評(píng)估,如地表徑流與峰值流量較小、土壤持水能力較高、集水區(qū)出口的排水量較大的區(qū)域具有越高的洪水調(diào)節(jié)能力[45-46]。Nedkov和Burkhard以地表徑流系數(shù)等指標(biāo)將研究區(qū)劃分等級(jí),在空間上用不同顏色的面域表示,將等級(jí)劃分結(jié)果與土地覆蓋類型疊合,統(tǒng)計(jì)各類土地服務(wù)該類型在各個(gè)指標(biāo)等級(jí)中的面積占比,以判斷每種土地覆蓋類型的供應(yīng)能力[26],也有研究通過(guò)地下水對(duì)地表徑流的貢獻(xiàn)(比例)反應(yīng)洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供應(yīng)水平[43]。調(diào)節(jié)量指標(biāo)反應(yīng)綠色基礎(chǔ)設(shè)施的供應(yīng)總量,但計(jì)算方法復(fù)雜且準(zhǔn)確度較低,調(diào)節(jié)效應(yīng)指標(biāo)反應(yīng)洪水調(diào)節(jié)服務(wù)的實(shí)際供應(yīng)量,大多為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),雖便于計(jì)算和模擬實(shí)驗(yàn),但只能評(píng)估某一時(shí)間點(diǎn)(實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)間)的供應(yīng)量,且需區(qū)分流域或集水區(qū)內(nèi)綠色基礎(chǔ)設(shè)施和灰色基礎(chǔ)設(shè)施的調(diào)節(jié)效應(yīng),否則結(jié)果仍缺乏準(zhǔn)確性(表3)。

表2 常用的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估工具

表3 洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供應(yīng)測(cè)度指標(biāo)

洪水調(diào)蓄模型法常用的工具有SWAT、STREAM、KINEROS2等(表4)。SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型是美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局(USDA-ARS)開發(fā)的流域尺度的分布式模型,用于模擬地表水、地下水的水質(zhì)和水量,預(yù)測(cè)土地管理措施對(duì)不同土壤類型、土地利用方式和管理?xiàng)l件的大中尺度復(fù)雜流域的水文、泥沙和農(nóng)業(yè)化學(xué)物質(zhì)的影響。水文過(guò)程模型作為SWAT模型的一個(gè)重要子模型,主要包括降雪融雪過(guò)程、地表產(chǎn)流過(guò)程、蒸散發(fā)過(guò)程、地下基流過(guò)程等[47]。STREAM (Spatial Tools for River basins and Environment and Analysis of Management options) 模型是以蓄滿產(chǎn)量為概念結(jié)構(gòu)的降水徑流模型,采用單元網(wǎng)格的計(jì)算方法,可以設(shè)計(jì)日、月、年等不同時(shí)間尺度的模擬,主要針對(duì)較大尺度流域的水文模擬,用于評(píng)估氣候變化、土地利用變化對(duì)水資源的影響,模擬誤差一般在20%以內(nèi),模擬精度與采用的數(shù)據(jù)源、流域特征、計(jì)算單元格網(wǎng)大小等因素相關(guān)[48]。KINEROS2(KinematicRunoffandErosionModel,Version2)是一個(gè)基于次降雨的分布式過(guò)程模型,用Smith-Panlange 模型和動(dòng)力波理論模擬截留、地表徑流和侵蝕過(guò)程[40]。AGWA(Automated Geospatial Watershed Assessment)Tool是ArcGIS中的界面,用于支持KINEROS2、SWAT9模型等的數(shù)據(jù)組織、模型參數(shù)化、集成和可視化等,可在多個(gè)時(shí)空尺度上進(jìn)行水文模擬和流域評(píng)估,包括徑流、侵蝕和沉積物產(chǎn)量等[49]。

表4 三種洪水調(diào)蓄模型工具對(duì)比

3 GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)需求測(cè)度方法

綠色基礎(chǔ)設(shè)施洪水調(diào)節(jié)服務(wù)的需求測(cè)度方法包括風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法、洪水淹沒(méi)模型法和經(jīng)濟(jì)損失法,測(cè)度單元多為土地利用單元和柵格單元,測(cè)度對(duì)象為需求主體,即城市或鄉(xiāng)村社區(qū)。

3.1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是洪水調(diào)節(jié)服務(wù)需求測(cè)度最常用的方法,也是洪災(zāi)規(guī)劃最常用的決策依據(jù),是指基于風(fēng)險(xiǎn)三要素對(duì)洪災(zāi)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估,用洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的高低衡量洪水調(diào)節(jié)服務(wù)需求的程度,即：洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)=洪災(zāi)強(qiáng)度×承災(zāi)體暴露程度×脆弱性[50]。洪災(zāi)強(qiáng)度可以用洪災(zāi)發(fā)生的頻率來(lái)表示(如20年一遇洪水強(qiáng)度指標(biāo)為1/20,即0.05)；承災(zāi)體是指被洪災(zāi)覆蓋的人類活動(dòng)區(qū)域,暴露程度與淹沒(méi)面積和淹沒(méi)深度等相關(guān)[51]；承災(zāi)體脆弱性代表了被洪災(zāi)覆蓋區(qū)域的人類社會(huì)面對(duì)災(zāi)害的易損易傷程度,通過(guò)土地利用、人口密度和經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等表示[52]?；静僮鞑襟E為：①收集研究區(qū)洪災(zāi)歷史數(shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)歷史最高洪水危險(xiǎn)及洪災(zāi)發(fā)生的頻率,并通過(guò)水文模型提取10年、20年、50年一遇等洪水位線下的淹沒(méi)區(qū)域面積、淹沒(méi)深度和淹沒(méi)時(shí)間等；②分析受災(zāi)區(qū)域的脆弱性,主要方法有基于研究區(qū)土地利用詳細(xì)數(shù)據(jù)(土地功能性質(zhì)、建筑質(zhì)量、人口密度、公服設(shè)施等)構(gòu)建指標(biāo)體系進(jìn)行評(píng)估和分級(jí),或通過(guò)歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)粗略判斷,亦或通過(guò)實(shí)地調(diào)查災(zāi)損率和災(zāi)損曲線等；③通過(guò)上述洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算公式計(jì)算每種重現(xiàn)期下的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn),并通過(guò)柵格計(jì)算居民財(cái)產(chǎn)、房屋建筑損失等將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果空間化,作為洪災(zāi)規(guī)劃和空間規(guī)劃的依據(jù)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法較全面地評(píng)估了洪災(zāi)造成的損失程度,但強(qiáng)調(diào)受災(zāi)區(qū)域的土地利用和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素,沒(méi)有納入對(duì)GI洪水調(diào)節(jié)過(guò)程和作用的考慮,只能反應(yīng)洪水調(diào)節(jié)服務(wù)需求主體的空間分布或需求程度,無(wú)法明確回答需求主體的需求水平,即需要調(diào)節(jié)多少洪水量。

3.2 洪水淹沒(méi)模型法

洪水淹沒(méi)模型法應(yīng)用對(duì)象為洪水調(diào)節(jié)服務(wù)的需求主體(城市或社區(qū)),主要用于評(píng)估洪水災(zāi)害的危險(xiǎn)性(洪災(zāi)強(qiáng)度×承災(zāi)體暴露),方法原理是利用洪水淹沒(méi)模型對(duì)不同重現(xiàn)期洪水淹沒(méi)情況進(jìn)行模擬,以獲取淹沒(méi)面積、淹沒(méi)深度和淹沒(méi)時(shí)間,直接計(jì)算需要調(diào)節(jié)或排出多少水量,對(duì)洪水危險(xiǎn)性進(jìn)行快速預(yù)測(cè)并為制定洪水調(diào)節(jié)策略提供依據(jù)[53]。該方法與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法第一步操作大體相同,但重點(diǎn)在計(jì)算洪水調(diào)節(jié)服務(wù)需要調(diào)節(jié)的水量,以及根據(jù)土地利用、綠色基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)等識(shí)別洪水調(diào)節(jié)的優(yōu)先區(qū)域和主要調(diào)節(jié)空間等。常用的洪水淹沒(méi)模型有MIKE系列模型、Flood Area模型等。

MIKE系列模型由丹麥水利研究所開發(fā),,可以較真實(shí)準(zhǔn)確地反應(yīng)研究區(qū)的洪水演進(jìn)過(guò)程,由于其界面友好、功能全面,便于簡(jiǎn)單快速精確地進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)城市洪澇災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估中,適用于城市尺度和社區(qū)尺度等小尺度的研究,需要的數(shù)據(jù)包括設(shè)計(jì)暴雨量、下滲率、地形數(shù)據(jù)(高程)、河網(wǎng)信息(長(zhǎng)度、水面寬度等)、河流來(lái)流和出流條件等[54-55]。Flood Area模型是由德國(guó)Geomer公司開發(fā)的以模塊形式與ArcGIS集成的二維非恒定流水動(dòng)力模型,以柵格為單元計(jì)算每個(gè)柵格與周圍8個(gè)柵格之間的洪水流量和匯流過(guò)程,并分為漫頂、潰口和暴雨三種情景,模擬實(shí)驗(yàn)需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括降雨期間逐日及過(guò)程降水量、逐時(shí)降水量、流域DEM數(shù)據(jù)、土地利用柵格數(shù)據(jù)、土壤類型柵格數(shù)據(jù)、災(zāi)情調(diào)查資料等[56-57]。Flood Area可對(duì)洪災(zāi)淹沒(méi)進(jìn)行分情景模擬,但三類情景同時(shí)存在時(shí)的復(fù)雜淹沒(méi)情景還需進(jìn)一步完善。

3.3 經(jīng)濟(jì)損失法

經(jīng)濟(jì)損失法是通過(guò)洪災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失(直接損失與間接損失)的歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)分析,識(shí)別洪水調(diào)節(jié)服務(wù)需求主體、空間分布和需求程度。洪災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)方法大多為空間信息格網(wǎng)法,即基于ArcGIS等空間工具建立空間展布式社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫(kù),收集研究區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息、地形地貌、土地利用和居民點(diǎn)分布等數(shù)據(jù),再利用遙感影像提取淹沒(méi)范圍,基于淹沒(méi)范圍和經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)洪災(zāi)造成直接損失和間接損失,包括死傷人口、損毀房屋、個(gè)人財(cái)物、公共設(shè)施、受淹農(nóng)作物、死傷牲畜等。由于流域內(nèi)需求主體可能不止一個(gè),且下游需求之間存在相關(guān)性,因此有研究將流域洪災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失與上游區(qū)域面積的比率作為服務(wù)需求水平的測(cè)度指標(biāo)之一,將需求與潛在的服務(wù)供應(yīng)面積關(guān)聯(lián)起來(lái),也就是說(shuō)損失相同時(shí),上游地區(qū)面積越大,該流域需求則越小[41]。經(jīng)濟(jì)損失是對(duì)洪災(zāi)需求程度的一類客觀表現(xiàn),該方法可從經(jīng)濟(jì)價(jià)值方面反映洪災(zāi)造成的危害程度,且無(wú)需進(jìn)行水文模擬實(shí)驗(yàn),可用于洪水調(diào)節(jié)服務(wù)需求水平的初步估計(jì)和預(yù)判,但經(jīng)濟(jì)損失只能反映需求程度,無(wú)法直接測(cè)度需求水平,且由于分析數(shù)據(jù)皆為歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),該方法無(wú)法對(duì)氣候變化環(huán)境下的潛在需求進(jìn)行測(cè)度。

4 GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需分析框架

基于對(duì)供需匹配狀態(tài)的認(rèn)知探索供需服務(wù)流動(dòng)方式,可以為提升供需效度(服務(wù)供應(yīng)/服務(wù)需求)的綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃提供依據(jù)。通過(guò)分析供需數(shù)量均衡和空間匹配關(guān)系,洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需關(guān)系可以分為四種情景(圖4)：①數(shù)量均衡且空間匹配為服務(wù)供需平衡狀態(tài),需進(jìn)一步探索變化環(huán)境下的服務(wù)供需動(dòng)態(tài)平衡；②空間匹配而數(shù)量不均衡時(shí)(主要為供不應(yīng)需)需要優(yōu)化洪水調(diào)節(jié)服務(wù)的供應(yīng)主體特征,并調(diào)整需求主體的分布等特征,提升供應(yīng)水平同時(shí)降低需求水平,實(shí)現(xiàn)供需匹配；③數(shù)量均衡而空間不匹配時(shí)需要通過(guò)服務(wù)流動(dòng)達(dá)到服務(wù)供需的流動(dòng)平衡狀態(tài)；④空間不匹配且數(shù)量不均衡時(shí)需同時(shí)調(diào)整供需水平和促進(jìn)服務(wù)流動(dòng)。

4.1 GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需的數(shù)量均衡

數(shù)量均衡分析是GI優(yōu)化管理的基礎(chǔ)。供需數(shù)量均衡分析方法有兩類：第一類為等級(jí)均衡,即基于供需水平測(cè)度分級(jí),將需求等級(jí)分值轉(zhuǎn)換為負(fù)值后與服務(wù)供應(yīng)等級(jí)分值進(jìn)行疊加,以疊加后數(shù)值的正負(fù)與大小判斷供需數(shù)量均衡關(guān)系[26]。該方法雖然能粗略判斷洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需的程度關(guān)系,但無(wú)法準(zhǔn)確地反應(yīng)供需數(shù)量的大小關(guān)系,適用于較難量化的服務(wù)均衡分析。第二類為數(shù)值均衡,即直接用服務(wù)測(cè)度指標(biāo)的數(shù)值進(jìn)行均衡分析,適用于供給服務(wù)、部分調(diào)節(jié)服務(wù)等可量化的服務(wù)均衡分析。GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)的核心功能是“調(diào)節(jié)”,核心對(duì)象是洪水,因此采用數(shù)值均衡方法分析供需關(guān)系更加準(zhǔn)確有效。

服務(wù)供需數(shù)量均衡時(shí)應(yīng)首先確定服務(wù)供需的內(nèi)部構(gòu)成及其數(shù)量比例關(guān)系,即服務(wù)的供應(yīng)閾值和需求閾值,再分析供需之間的數(shù)量比例關(guān)系。服務(wù)供應(yīng)閾值是指在保持自身穩(wěn)定的前提下GI能提供的最大服務(wù)量,包括實(shí)際供應(yīng)量和一部分潛在供應(yīng)量,取決于GI功能特征和狀態(tài)。GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)的需求閾值是指在所有需要調(diào)節(jié)的洪水中可通過(guò)GI調(diào)節(jié)的最大洪水量,城市尺度上可能存在總洪水水量無(wú)法全部由GI調(diào)節(jié),因此,還需探索GI洪水調(diào)節(jié)量和灰色基礎(chǔ)設(shè)施洪水調(diào)節(jié)量之間的最佳組合方式,以達(dá)到最有效地洪水調(diào)節(jié)作用。確定洪水調(diào)節(jié)服務(wù)的供應(yīng)閾值和需求閾值后,供需數(shù)量均衡才具有可持續(xù)性。

供需數(shù)量均衡可采用供需比(即服務(wù)效度)反應(yīng)服務(wù)供需之間數(shù)量均衡狀態(tài),供需比為1時(shí)為供需平衡,也可根據(jù)研究區(qū)情況設(shè)置供需平衡浮動(dòng)區(qū)間。供需比分為當(dāng)前供需比和總量供需比。當(dāng)前供需比即實(shí)際供應(yīng)與實(shí)際需求的關(guān)系[32],可以反應(yīng)GI在受災(zāi)時(shí)發(fā)揮的實(shí)際調(diào)節(jié)作用；總量供需比即總量供應(yīng)與總量需求的比例關(guān)系,能為GI優(yōu)化和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)管理提供決策依據(jù)。當(dāng)前供需比是對(duì)服務(wù)供需現(xiàn)狀認(rèn)知,而總量供需比反應(yīng)了潛在供應(yīng)量與潛在需求量,是GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)數(shù)量均衡分析的關(guān)鍵指標(biāo)。

4.2 GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需的空間匹配

洪水調(diào)節(jié)服務(wù)普遍存在供需空間分異,因此空間匹配是供需分析的核心內(nèi)容,也是綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃分析和決策的重要依據(jù)。GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需空間匹配研究始于供需空間識(shí)別與表征,再逐漸發(fā)展為對(duì)供需空間之間關(guān)聯(lián)的深入研究。供需空間識(shí)別與表征是反應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需空間格局和時(shí)空演變的重要手段。將服務(wù)供需測(cè)度的結(jié)果按照測(cè)度單元和測(cè)度水平分級(jí)用不同顏色,是供需空間識(shí)別與表征的常用方法,形成洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需空間分布圖[43]。洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需空間分布圖內(nèi)容包括：服務(wù)供應(yīng)主體(各類綠色基礎(chǔ)設(shè)施)和需求主體(受洪水威脅的城市、社區(qū)、鄉(xiāng)村居民點(diǎn)、農(nóng)田等)的位置和規(guī)模；洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供應(yīng)水平和需求水平空間分布；洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需關(guān)系的空間特征,即供需盈余、赤字或平衡區(qū)域的空間分布特征[58]。供需空間之間的關(guān)聯(lián)分為原位關(guān)聯(lián)、全方位關(guān)聯(lián)和方向性關(guān)聯(lián)三種關(guān)系。原位關(guān)聯(lián)是指服務(wù)供應(yīng)與需求空間在同一位置(如自給自足的食物供應(yīng))；全方位關(guān)聯(lián)是指服務(wù)產(chǎn)生于一個(gè)位置但其受益區(qū)域可輻射周邊或全球,通常為長(zhǎng)期存在的服務(wù)需求且沒(méi)有偏好和指向性(如碳循環(huán)等支持服務(wù))；方向性關(guān)聯(lián)是指服務(wù)供應(yīng)與需求空間不在同一位置且二者在空間上具有特定的方向性(如水供應(yīng)、洪水調(diào)節(jié)等)[2-3]。洪水調(diào)節(jié)服務(wù)的供需空間關(guān)聯(lián)主要是方向性關(guān)聯(lián)和原位關(guān)聯(lián),其中方向性關(guān)聯(lián)最為常見,如上游區(qū)域的水調(diào)節(jié)作用可減少下游區(qū)域的洪水形成幾率,下游區(qū)域可為上游區(qū)域提供洪水調(diào)蓄空間,也存在少量原位關(guān)聯(lián),如調(diào)節(jié)空間中少量的鄉(xiāng)村居民點(diǎn)或城市區(qū)域內(nèi)具有調(diào)節(jié)功能的綠色空間等。

4.3 GI洪水調(diào)節(jié)供需服務(wù)流動(dòng)

基于GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)的供需空間特征及其關(guān)聯(lián),對(duì)供需服務(wù)流動(dòng)機(jī)制的探索逐漸萌生,主要從流動(dòng)空間與流動(dòng)方向識(shí)別、流動(dòng)方式與流動(dòng)過(guò)程、服務(wù)流量以及服務(wù)流動(dòng)模擬等展開研究[59-60]。研究方法通常為基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需空間分布,通過(guò)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能特征和作用方式,分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的實(shí)現(xiàn)方式[61],識(shí)別服務(wù)流動(dòng)空間和流動(dòng)方向并繪制服務(wù)流動(dòng)示意圖[62]。也有對(duì)服務(wù)流動(dòng)進(jìn)行量化研究,但研究成果較少。對(duì)服務(wù)流動(dòng)機(jī)制的模擬研究也有一些進(jìn)展,如ARIES模型下的“服務(wù)路徑屬性網(wǎng)絡(luò)”(SPANs,Service Path Attribution Networks)。對(duì)于洪水調(diào)節(jié)服務(wù),服務(wù)流動(dòng)有兩種方式：一種方式是構(gòu)建GI以提升需求空間的洪水調(diào)節(jié)服務(wù)水平,或?qū)⑿枨笾黧w向服務(wù)供應(yīng)水平較高的空間轉(zhuǎn)移；另一種方式是將超過(guò)調(diào)節(jié)服務(wù)水平的洪水水量,通過(guò)河流溝渠或者人工設(shè)施轉(zhuǎn)移到其他供應(yīng)(或需求)空間上。兩種服務(wù)流動(dòng)方式中,第一種方式可有效降低調(diào)節(jié)總量需求,而第二種方式過(guò)程中總量需求不變,其中一部分需求轉(zhuǎn)移到其他空間,如許多防洪設(shè)施(防洪堤等)是將風(fēng)險(xiǎn)和洪水調(diào)節(jié)需求轉(zhuǎn)移到下游,增加了下游需求主體的風(fēng)險(xiǎn)。洪水調(diào)節(jié)服務(wù)的流量應(yīng)定義為洪水調(diào)節(jié)的水量,服務(wù)流動(dòng)模擬可利用模擬工具對(duì)服務(wù)流動(dòng)過(guò)程和效果進(jìn)行直觀的展示,較為準(zhǔn)確地模擬洪水調(diào)節(jié)的流量和路徑等,但以上研究目前仍處于概念階段,還未取得進(jìn)一步成果[63]。

圖4 洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需分析框架Fig.4 Framework of analysis for flood regulation supply and demand

5 結(jié)論與思考

通過(guò)Web of Science 和CNKI上進(jìn)行相關(guān)關(guān)鍵詞檢索,包括“洪水調(diào)節(jié)服務(wù)(flood regulation service)”、“水文調(diào)節(jié)服務(wù)(water regulation service)”、“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估(ecosystem service assessment)”、“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)量化與制圖(qualification and mapping of ES)”等,分析了國(guó)內(nèi)外涉及洪水調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)測(cè)度或評(píng)估方面的文獻(xiàn)約60余篇。從研究?jī)?nèi)容上看,專門研究洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需測(cè)度的文獻(xiàn)國(guó)內(nèi)外都很少,國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有,主要的成果為Stürck和Nedkova的研究,其余大多數(shù)研究為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)綜合功能測(cè)度和價(jià)值評(píng)估,將洪水調(diào)節(jié)服務(wù)作為其中一類評(píng)估內(nèi)容,基于洪水調(diào)節(jié)服務(wù)測(cè)度的服務(wù)流動(dòng)機(jī)制和服務(wù)供需平衡研究較少。研究類型上,絕大多數(shù)為方法研究,即基于理論探討構(gòu)建測(cè)度模型,并選取研究區(qū)進(jìn)行模型應(yīng)用,而對(duì)模型的驗(yàn)證研究和模擬結(jié)果的實(shí)證性研究較少。從研究對(duì)象上看,國(guó)內(nèi)多以某一類生態(tài)系統(tǒng)(如濕地、湖泊、森林或城市生態(tài)系統(tǒng))為研究對(duì)象,國(guó)外已經(jīng)對(duì)各類綠色空間的土地覆蓋進(jìn)行了洪水調(diào)節(jié)服務(wù)的評(píng)估研究。從研究空間尺度上看,中小尺度流域單元的研究較多,國(guó)外有少量國(guó)家、洲際的研究。從時(shí)間尺度上看,多以短時(shí)間內(nèi)的降雨模式和環(huán)境特征情景為研究基礎(chǔ),有少量研究加入了氣候變化趨勢(shì)的因素。以上研究雖取得了一定的成果,但筆者認(rèn)為仍存在一些問(wèn)題并提出相關(guān)思考。

(1)GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需測(cè)度對(duì)象不聚焦,應(yīng)將洪水量調(diào)節(jié)作為GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)測(cè)度的重點(diǎn)。目前的研究中洪水調(diào)節(jié)服務(wù)的供應(yīng)測(cè)度過(guò)于關(guān)注GI的生物物理調(diào)節(jié)過(guò)程(截留和下滲),忽略了綠色基礎(chǔ)設(shè)施也具備快捷有效的調(diào)蓄和排水功能。需求水平測(cè)度重心為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)要素,忽略了對(duì)需要調(diào)節(jié)的洪水量本身的測(cè)度。供應(yīng)測(cè)度應(yīng)以GI調(diào)節(jié)水量(調(diào)蓄、下滲)為核心內(nèi)容,強(qiáng)調(diào)GI的洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供應(yīng)總量；需求測(cè)度應(yīng)以人類聚居區(qū)需要調(diào)節(jié)的水量為主要測(cè)度內(nèi)容,可通過(guò)淹沒(méi)數(shù)據(jù)和模擬計(jì)算得出。供應(yīng)可理解為流域內(nèi)可浸區(qū)的持水量,需求可理解為流域內(nèi)不可浸區(qū)需排出的水量。

(2)對(duì)GI洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需水平的動(dòng)態(tài)變化分析較少。應(yīng)將氣候變化環(huán)境、規(guī)劃發(fā)展等自然與社會(huì)因素納入對(duì)洪水調(diào)節(jié)服務(wù)的供需測(cè)度框架中,關(guān)注氣候變化背景下的洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需量和供需關(guān)系的動(dòng)態(tài)演變。GI洪水調(diào)節(jié)供應(yīng)量應(yīng)包括綠色基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀服務(wù)量和規(guī)劃優(yōu)化后提升(或減少)的服務(wù)量,需求測(cè)度應(yīng)包括現(xiàn)狀需求和城市規(guī)模變化情景下的潛在需求。

(3)供需數(shù)量均衡分析時(shí)供需服務(wù)測(cè)度量綱不統(tǒng)一。應(yīng)將供需水平測(cè)度量綱統(tǒng)一為洪水調(diào)節(jié)量,可采用供應(yīng)率和需求率表征供需效能。目前研究中供應(yīng)指標(biāo)多為調(diào)蓄水量或調(diào)蓄水率,需求指標(biāo)多為災(zāi)害損失的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,再將二者統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為等級(jí)分值進(jìn)行供需數(shù)量均衡分析,只能粗略判斷服務(wù)供需程度,無(wú)法準(zhǔn)確回答何時(shí)何地可以調(diào)節(jié)和需要調(diào)節(jié)多少水量。要回答這個(gè)問(wèn)題還需結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)和GI特征分析服務(wù)供應(yīng)閾值,即生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定前提下GI能提供的最大服務(wù)量；結(jié)合城市自然環(huán)境、土地利用特征和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件分析洪水調(diào)節(jié)需求量,探索綠色基礎(chǔ)設(shè)施與灰色基礎(chǔ)設(shè)施調(diào)節(jié)水量的最優(yōu)組合方式。

(4)服務(wù)流動(dòng)機(jī)制研究雖然取得了一些成果,但由于供需空間交錯(cuò)疊加、不同服務(wù)之間存在相互作用,再疊加上社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因素,服務(wù)流動(dòng)機(jī)制的研究存還處于概念與初探階段。未來(lái)的研究應(yīng)基于洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需關(guān)系的深入理解,進(jìn)一步展開洪水調(diào)節(jié)服務(wù)流動(dòng)空間和方向、流動(dòng)方式和過(guò)程、服務(wù)流量和路徑、服務(wù)流動(dòng)機(jī)制模擬等相關(guān)研究,從而建立洪水調(diào)節(jié)服務(wù)供需主體之間的反饋網(wǎng)絡(luò),為GI規(guī)劃的決策和管理提供科學(xué)依據(jù)。