城市洪涝调节服务供需关系评估与绿色基础设施优先区识别——基于城市功能分区的精细化研究

本研究针对城市洪涝调节服务(FRS)供需失衡问题，以北京六环内区域为案例，首次在城市功能分区(UFZ)尺度量化FRS供给-需求空间关系，结合SSP2-4.5/SSP5-8.5气候情景预测未来变化，识别出居住区(51.8%)和商业区(38.4%)为绿色基础设施(GI)建设优先区，为城市韧性提升提供精准空间决策依据。

　　

在全球气候变化背景下，城市洪涝灾害正成为威胁人类社会的重大挑战。过去十年间，全球城市洪灾已造成约6510亿美元经济损失，而密集的人口聚集和资产分布更放大了灾害风险。作为重要的生态系统服务，洪涝调节服务(Flood Regulation Service, FRS)通过滞留雨水径流缓解内涝，但快速城市化导致自然绿地被不透水表面取代，FRS供给能力持续下降。与此同时，社会经济活动的空间分异又造成FRS需求的高度异质性，这种供需错配在高度城市化区域尤为突出。尽管已有研究在洲际或流域尺度探讨FRS，但城市内部精细尺度的研究仍属空白，特别是缺乏对未来气候情景下FRS动态变化的预测，以及基于供需平衡的绿色基础设施(Green Infrastructure, GI)优化布局方案。

针对这一科学难题，中国科学院相关团队在《International Journal of Disaster Risk Reduction》发表研究，创新性地构建了城市功能分区(Urban Functional Zone, UFZ)尺度的分析框架。研究整合多源地理空间数据，采用InVEST模型评估FRS供给，结合社会经济指标量化需求，运用空间统计识别冷热点，并模拟SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下不同重现期暴雨事件的影响。样本数据来自北京市水务局2011-2021年138个内涝点记录，验证了模型可靠性。

研究结果揭示：

1. FRS供需空间格局
   36.1%的研究区存在FRS供给赤字，商业区和居住区是主要赤字单元（分别占38.4%和51.8%），而绿地主导区则呈现供给盈余。空间匹配度分析显示，高供给-低需求的盈余区占主导，印证了城市中心区"高需求-低供给"的典型矛盾。

2. 气候变化影响
   随着暴雨重现期从10年增至100年，FRS供给呈下降趋势（SSP2-4.5情景下从0.28降至0.21）。供需比变化率随重现期延长而加剧，SSP5-8.5情景下100年重现期时变化率达2.55%，表明极端气候将放大供需缺口。

3. GI优先区识别
   基于供需失衡程度，研究划定居住区51.8%面积、商业区38.4%面积属于GI建设最高优先级，这些区域单位面积的洪涝风险缓解效益最大。

研究结论
该研究首次在UFZ尺度解构了FRS供需关系，证实城市内部存在显著的空间失配现象。气候模拟表明未来供需矛盾将进一步加剧，特别是高强度开发区域。提出的GI优先区识别方法突破了传统仅关注供给增强的局限，实现防灾效益与资源投入的精准匹配。成果为《北京城市总体规划》实施提供了科学支撑，其UFZ分析框架可推广至全球高密度城市，对实现联合国可持续发展目标11（可持续城市）具有重要实践意义。研究团队特别指出，未来需结合城市更新进程动态优化GI布局，并探索多元主体参与的协同治理机制。