东江湖流域生态系统水供给服务空间流动模拟

As the supply of ecosystem services does not spatially match their use, it is difficult to establish a feedback relationship between the deliver and use of ecosystem services. In this project, we take the Dongjianghu Basin as the research area. First, the project plans to divide the Dongjianghu Basin into different service providing units (SPU) with the remote sensing images and land cover data, and also divide the Dongjianghu Basin and the lower reaches region into different service use units (SUU). With the InVEST models, this project plans to simulate the delivery of water supply services by ecosystems in the Dongjianghu Basin, to investigate their spatial patterns and to explore the impacts of the topology, land cover and climate factors on the water supply services. This project also plans to simulate the use of water supply services in the Dongjianghu Basin and its lower reaches region with the model of MIKE BASIN, to investigate their spatial pattern and to examine the impacts of the style of living, agriculture and industry on the use of water supply. Then, this project plans to simulate the flow of the water supply services from the SPU to the SUU with the nets of river and canals modeled with MIKE BASIN. Finally, this project plans to investigate the change of the providing, use and flow of water supply service under the scenarios of different land cover structure and water use efficiency. The results of this project would enrich the theory and methodology of ecosystem services research, be helpful to understand the impact factors of ecosystem services delivery and use, reveal the interrelationship of the services delivery and use, and support knowledge to the management of ecosystem services and ecological compensation practices at regional scale.

针对生态系统服务产生和使用的空间不匹配而无法在服务产生和使用之间建立反馈关系的问题，本研究利用土地覆被、遥感影像和实地调研资料，将东江湖流域及其下游划分为不同水供给服务的供给单元和使用单元，利用InVEST模型模拟不同供给单元水供给服务的产生，同时利用MIKE BASIN模型模拟不同使用单元水供给服务的使用，结合水供给服务产生和使用以及河流网络模拟结果，模拟水供给服务从供给单元到使用单元的空间流动过程，利用情景分析方法模拟不同土地利用结构和水资源利用效率对东江湖流域水供给服务产生、空间流动及其使用的影响。通过本研究可以丰富生态系统服务研究理论和方法，同时通过生态系统服务空间流动分析可以明确生态系统服务供给和使用的影响因素及其相互联系，为区域生态系统服务管理和生态补偿实践提供科学依据。

生态系统服务研究越来越强调服务与人类福利的关系。生态系统服务空间流动研究试图在生态系统服务供给与使用之间构建因果联系，探索服务供给时空动态与人类福利变化的关系。本研究综述了20世纪90年代以来国内外生态系统服务研究的进展，梳理了生态系统服务空间流动研究发展的脉络及其出现的必要性。通过生态系统服务空间流动研究，可以在生态系统服务供给和需求之间建立反馈关系，为制定科学合理的管理政策提供科学依据。. 本研究以湖南东江湖流域为例，基于ArcGIS研究平台，结合遥感和土地覆被数据，利用SWAT、InVEST模型模拟了东江湖流域及其受益区水供给服务产生和使用，揭示了水供给服务供给与需求的时空特征，分析了水供给服务从服务供给区到服务受益区的空间流动过程，实现由服务供给到需求的空间路径表达。研究结果显示：（1）水供给服务产生：1995-2010年东江湖流域内的水净供给量呈现先增加后减少的趋势，在5.05×109 m3-6.91×109 m3之间变化，2000年的水净供给量最多，可以为下游受益区提供充足水资源。（2）水供给服务使用：1995-2010年受益区范围内的水净需求量整体呈现增加的趋势，各年水净需求量在-8.67×109 m3-（-4.1）×109 m3之间。受益区内需要外来水源的需水单元逐渐增加，且需求量持续增加，尤其是在城市群及其周边地区增加趋势明显。（3）水供给服务空间流动：本研究基于东江湖流域及其水供给服务受益区水资源供需平衡、河流流向和高程数据，确定了1995-2010年东江湖流域水供给服务的空间流动路径。1995-2010年东江湖流域水供给服务空间流动的下游受益单元在逐渐增加，主要集中在长株潭城市群和衡阳市城镇区域，且有向周边扩散的趋势，从水资源数量上看各个亏损单元的净需水量逐年增大，到2030年东江湖流域的最大水供给量也不能满足下游受益区的用水需求。（4）研究成果应用：本研究根据东江湖流域水供给服务空间流动路径分析了东江湖流域水供给服务价值实现过程，提出了基于水供给服务空间流动的横向生态补偿方式，以2010年为例提出了东江湖流域及其受益区横向生态补偿标准和方案。