基于PLUS-InVEST模型的河北省承德市水源涵养功能预测

Prediction of water conservation function in Chengde City of Hebei Province based on PLUS-InVEST model

摘要

目的 模拟预测不同情景下河北省承德市的水源涵养功能，为优化该市国土空间布局，提升复合生态系统服务能力及保障京津冀水资源安全提供科学支撑。 方法 基于PLUS-InVEST耦合模型，设置耕地保护、生态保护、自然发展、城市扩张4种情景，对承德市2028，2033和2038年土地利用变化及水源涵养功能进行预测与分析。 结果 ①承德市“三生”空间冲突将持续影响土地利用变化，其中森林面积总体稳定，但草地除生态保护情景外普遍遭受侵占并呈退化趋势；城市扩张情景下不透水面面积显著增加。 ②未来不同情景下，承德市水源涵养功能分布格局保持高度稳定，但总量对土地利用变化响应敏感。除生态保护情景外草地水源涵养量持续下降，城市扩张情景下森林水源涵养功能被侵占，不透水面水源涵养量异常升高。 结论 耕地、林地及草地是承德市水源涵养功能的主体，承德市面临着草地退化与城市无序扩张的双重压力。未来应在严格保护森林生态系统的前提下，统筹协调耕地保护与草地恢复，严格控制不透水面的无序扩张。

Abstract

Objective The water conservation function of Chengde City of Hebei Province was simulated and predicted under different scenarios， in order to provide scientific support for optimizing the territorial spatial layout， enhance the capability of composite ecosystem services， and ensure water resource security in the Beijing-Tianjin-Hebei region. Methods Based on the PLUS-InVEST coupled model， four scenarios were established-cultivated land protection， ecological protection， natural development， and urban expansion-to predict and analyze land use and water conservation function in Chengde City in 2028， 2033， and 2038. Results ① The conflicts among production-living-ecological spaces continued to influence land use changes in Chengde City. The area of forest land remained generally stable， while grassland， except under the ecological protection scenario， was widely encroached upon and showed a trend of degradation. Under the urban expansion scenario， the area of impervious surfaces increased significantly. ② Under future scenarios， the distribution pattern of water conservation function in Chengde City remained highly stable， but the total amount was sensitive to land use changes. Except for the ecological protection scenario， the water conservation amount of grassland continued to decline. Under the urban expansion scenario， the water conservation function of forest land was encroached upon， while the water conservation amount of impervious surfaces increased abnormally. Conclusion Cultivated land， forest land， and grassland are the main contributors to water conservation function in Chengde City， which faces dual pressures of grassland degradation and unregulated urban expansion. In the future， while strictly protecting forest ecosystems， it is necessary to coordinate the protection of cultivated land with grassland restoration and to strictly control the unregulated expansion of impervious surfaces.

Graphical abstract

关键词

InVEST模型 / PLUS模型 / 土地利用变化 / 多情景模拟 / 水源涵养预测 / 河北省承德市

Key words

InVEST model / PLUS model / land use change / multi-scenario simulation / water conservation prediction / Chengde City of Hebei Province

文献参数： 吕铁冰， 苏伟， 贾梓琦， 等.基于PLUS-InVEST模型的河北省承德市水源涵养功能预测［J］.水土保持通报，2026，46（1）：344-354. Citation:Lyu Tiebing， Su Wei， Jia Ziqi， et al. Prediction of water conservation function in Chengde City of Hebei Province based on PLUS-InVEST model ［J］. Bulletin of Soil and Water Conservation，2026，46（1）：344-354.

在全球气候变化及快速城市化背景下，水资源安全已成为制约区域可持续发展的关键因素。其水源涵养功能作为生态系统服务的重要组成部分，在地下水补给、调节径流、净化水质等方面具有不可替代的生态价值^［1］。河北省承德市地处燕山—太行山生态屏障核心区，是京津冀“三北”防护林体系的重要节点和滦河、潮白河等河流的发源地，承担着为北京、天津两大城市提供饮用水源的重任，其水源涵养能力直接关系到京津冀城市群的水资源安全与生态协同发展^［2］。然而，近年来在气候变化加剧与土地利用转型的双重压力下，该区域生态系统结构和功能面临显著扰动，亟需科学量化其水源涵养功能的时空演变规律并预测未来趋势。

水源涵养功能是一个多学科交叉领域，包括水文学、土壤学、生态水文学、环境学等，对于水源涵养功能的研究也各不相同^［3］。目前对于水源涵养功能的研究主要分为试验研究及模型模拟两方面。水源涵养功能的试验研究主要围绕关键地类结构与土壤水文特性两大维度展开。在植被类型影响机制方面，斛如媛等^［4］、李琳等^［5］学者量化林木冠层截留、枯落物层蓄渗等过程；农海勤等^［6］在土壤结构调控机制研究中，基于环刀法、水分特征曲线等试验，量化不同土壤的水源涵养功能。在模型模拟领域，早期统计模型（如水量平衡法）因参数简化难以揭示生态过程机制，而过程机理模型的兴起实现了突破，InVEST^［7-8］，SWAT等^［9-10］工具通过耦合气象、土壤、植被及地形等多源数据，能够可视化地量化水源涵养服务。然而，目前对于水源涵养功能的研究仍有不足： ①试验研究受限于研究对象的局限性、站点稀疏性和山地环境异质性，难以支撑区域尺度的连续评估； ②主流模型常静态化处理土地利用变化（如InVEST依赖历史土地覆被数据），缺乏对人文驱动因子（如政策干预、城镇扩张）与自然过程动态反馈的协同模拟。本研究创新性集成InVEST水源模块与PLUS土地利用情景模拟器，通过耦合CA-Markov算法与多目标决策框架，将未来用地转型的驱动机制内生化，从而构建“自然—社会”双向反馈的预测体系，弥补传统方法在动态性、机制性及政策关联性方面的不足，并以承德市为例，基于2013，2018和2023年土地利用数据，运用PLUS模型预测其在2028，2033和2038年的土地利用变化。结合气象与土壤数据，运用InVEST模型进一步评估未来不同时期的水源涵养功能并划分功能区，分析其变化规律及驱动因素。研究结果对深化山区生态屏障功能认知、服务国家生态文明战略需求具有重要理论和实践意义。

1 研究区概况

承德市位于河北省东北部（40°12′—42°37′N，115°54′—119°15′E），地处燕山—太行山生态屏障核心区，是京津冀重要的水源涵养功能区和生态安全屏障。该区总面积约39 410 km²，地貌以山地、丘陵为主（所占比例超80%），地势西北高，东南低，海拔范围200~2 118 m。区内水系发达，是滦河、潮河、辽河等多条河流的发源地或流经地。植被覆盖率高（森林覆盖率约60%），主要分布天然次生林和人工林，以油松、落叶松、樟子松及桦树为主，土壤类型以棕壤、褐土为主，具有较强的水源涵养能力。承德市年均降水量500~700 mm，降水季节分布极不均衡，主要集中在夏季。6—9月的降雨量可占全年总量70%左右。承德市平均温度6~10 ℃，季节温差大。年均相对湿度约50%~65%，无霜期较短，约120~160 d。

2 研究方法

2.1 数据来源及处理

本研究数据来源及处理方法详见表1。

2.2 土地利用预测模型

PLUS（patch-generating land use simulation）模型^［19］是结合土地扩张分析策略（LEAS）及多类型随机种子的精细化土地模拟工具，适用于复杂情景下的土地利用动态预测^［20-21］。其中LEAS模块可捕捉土地变化过程中非线性关系并生成概率转移矩阵。CARS模块为的传统CA模型改进得来，基于LEAS生成的概率转移矩阵动态模拟土地利用的变化。

通过设置不同情景下土地利用概率转移矩阵，PLUS模型能深入了解土地扩张的驱动因素，精确预测出未来不同情景模式土地利用变化趋势^［21］。参考《承德市国土空间总体规划（2021—2035年）》《承德市土地利用总体规划（2009—2020年）》，针对当前“三生”空间冲突问题分别设置耕地保护、生态保护、自然发展、城市扩张4种情景。

（1） 耕地保护情景。选取2013—2023年未变化的耕地为长期稳定耕地，坡度小于6°的耕地为优质耕地；设立耕地保护红线制度，确保耕地面积不低于红线标准。概率转移矩阵的设置依据与原则：依据规划中的强制性条款，原则上限制耕地向不透水面和裸地转移。参考承德市历史土地利用转化速率^［22］，对耕地因撂荒或水蚀转化为草地、水体的概率进行中等强度抑制（设定为减小40%），以体现遏制耕地流失的政策导向。同时，为落实耕地“占补平衡”政策，依据《承德市土地整治规划》，对裸地等未利用地开发为耕地的可能性给予高强度激励（设定为增加50%），模拟土地整治工程的优先开展。

（2） 生态保护情景。设置围场红松洼国家保护区、滦河上游、河北茅荆坝、河北塞罕坝、河北雾灵山、天津八仙山为自然保护区，禁止区域内林地、草地向其他土地利用类型进行转移。对于保护区外的区域，概率转移矩阵的设置依据为控制城市发展对生态空间的侵蚀，对林地、草地向不透水面转化的概率进行普遍性限制（设定为减少20%），此数值反映了在发展与保护间取得的平衡。由于水体对于水源涵养的核心作用及其转化的不可逆性，对水体转化为不透水面的概率施加更严格的抑制（设定为降低30%），以体现对河湖蓝线的特殊保护。

（3） 城市扩张情景。该情景模拟在经济发展优先导向下的土地利用变化。概率转移矩阵的设置依据：不透水面一旦形成便具有极强的利用刚性，因此将其向其他地类转移的概率进行高度抑制（设定为减少30%），以符合其实际特性。同时为反映城市化过程中土地需求的扩张，将其他地类（尤其是耕地、草地）转化为不透水面的概率整体提升（设定为增加20%）。该参数的设定参考了历史高速发展时期的转化趋势^［23］，并假设在宽松的土地供应政策下，各类用地转为建设用地的阻力均显著减小。

（4） 自然发展情景。不考虑任何政策情景约束，保持2013—2023年变化速率进行预测。

采用kappa系数及FoM系数进行模型精度验证，其计算公式为

\mathrm{k}\mathrm{a}\mathrm{p}\mathrm{p}\mathrm{a}=\frac{P_o-P_e}{\mathrm{1}-P_e}（1）

P_e={\displaystyle \sum _{i=\mathrm{1}}^k}(a_i·b_i)（2）

\mathrm{F}\mathrm{o}\mathrm{M}=\frac{B}{A+B+C+D}（3）

式中：P_o 为观测一致性，即整体精度； P_e 为期望一致性，即随机分类所期望的一致性； a_i 为第i类真实像元数占总像元数的比例； b_i 为第i类模拟像元数占总像元数的比例；k为类别总数。A为命中； B为误报；C为漏报； D为错误类型。

kappa系数范围在-1~1，但实际值在0~1，接近1表示高度一致性，当kappa > 0.6即认为具有实质一致性，kappa>0.75则表明具有较高一致性；FoM系数值越高表明动态预测效果越好，但通常以超过0.2作为模型可靠的重要阈值^［24］。

2.3 产水量及水源涵养量计算

2.3.1 产水量模型

InVEST（integrated valuation of ecosystem services and tradeoffs）模型是由美国斯坦福大学自然资本项目（natural capital project）开发的一套开源工具，InVEST模型产水量模块的核心思想是Budyko水热耦合平衡及水量平衡公式^［25］。其计算公式为

Y_x=(\mathrm{1}-\frac{E_{a,x}}{P_x})\times P_x（4）

式中：Y_x 为产水量（mm）；P_x 为年降水量/mm；E_a，x 为年实际蒸散量（mm）。年实际蒸散量对于植被类型土地利用及非植被类型土地利用采取两种不同的方式，植被类型计算公式为

\frac{E_{a,x}}{P_x}=\mathrm{1}+\frac{E_{a,x}}{P_x}-{〔\mathrm{1}+{(\frac{E_{p,x}}{P_x})}^{{\omega }_x}〕}^{\frac{\mathrm{1}}{{\omega }_x}}（5）

E_{p,x}=k_{c,l_x}·E_{r,x}（6）

{\omega }_x=Z\times \frac{\mathrm{A}\mathrm{W}\mathrm{C}(x)}{P_x}+\mathrm{1.25}（7）

\mathrm{A}\mathrm{W}\mathrm{C}(x)=\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}(d_{root,x},d_{layer,x})·\mathrm{P}\mathrm{A}\mathrm{W}\mathrm{C}（8）

非植被类型计算公式为：

E_{a,x}=\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}(k_{c,l_x}·E_{r,x},P_x)（9）

式中：E_p，x 为潜在蒸散量（mm）；k_c 为土地利用l_x 的蒸散系数；E_r，x为参考蒸散量（mm）；w_x 为表征自然气候，土壤特性的非物理参数； Z为季节常数。

2.3.2 水源涵养量计算

水源涵养功能是指生态系统在一定时间及空间内过截留降水，调节径流，延缓水分释放的能力，水源涵养量的计算需要在产水量的基础上，通过地形指数、流速系数及土壤饱和导水率做进一步修正，计算公式为

\mathrm{W}\mathrm{C}=\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}(\mathrm{1,249}/V)\times \mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}(\mathrm{1,0.9}\times T_{\mathrm{1}}/\mathrm{3})\times \mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}(\mathrm{1},K/\mathrm{300})\times Y（10）

式中：V为流速系数； T₁为地形指数； K为土壤饱和导水率（mm/d）； Y为产水量（mm）。

3 结果及分析

3.1 基于PLUS模型承德市土地利用分布的模拟及预测

基于承德市2013和2018年土地利用数据利用PLUS模型对承德市2023年土地利用进行预测，通过模型Validation模块将预测结果与2023年实际土地利用情况进行验证。由验证结果可知，PLUS模型的整体精度为0.88，kappa系数为0.79，表明模型在承德市土地利用预测上具有较高的预测一致性和可靠性。图1为承德市2028，2033和2038年不同情景下土地利用类型空间分布情况。

由图2可知，2023—2038年耕地保护情景下，耕地面积增加11.95%（7.45×10⁸ m²），草地面积减少11.34%（9.12×10⁸ m²），不透水面面积增加13.32%（1.01×10⁸ m²）；生态保护情景下，耕地扩张受到抑制，耕地面积下降4.11%（2.56×10⁸ m²），森林、草地、水体面积均有所上升。自然发展情景下，草地、水体仍是主要转出对象，面积分别减少6.57%（5.28×10⁸ m²），2.10%（1.10×10⁶ m²）；城市扩张情景下，不透水面面积增加38.50%（2.91×10⁸ m²），生态用地、耕地均受到抑制。4种情景下，林地面积一直较为稳定，增长率基本维持在0.2%~0.3%；裸地始终维持转出状态。耕地保护、生态保护、自然发展3种情景下，不透水面增长率较为稳定，在城市扩张情景下突增至38.50%。耕地面积在除生态保护情景下，均保持增长状态。草地面积在生态保护情景略微有所增长，其余情景均为下降状态。

图3为2023—2038年土地利用转移矩阵弦图。耕地保护情景下耕地呈现“转入量显著大于转出量”特征，转入总量达9.09×10⁹ m²（其中91.2%来自草地），而生态保护情景转入量仅1.11×10⁹ m²（99.9%来自不透水面），但转出量达3.67×10⁹ m²（57.8%转为不透水面）。不透水面扩张表现出明显情景差异：城市扩张情景新增4.10×10⁹ m²中51.4%侵占耕地，自然发展情景中耕地贡献率更高达66.0%。草地系统转化呈现双向特征，生态保护情景下58.2%转为林地，耕地保护情景下90.0%转化为耕地。水体转化以不透水面侵占为主（城市扩张情景占56.0%）。特别值得注意的是，不透水面向耕地的逆向转化仅出现在政策干预情景（耕地保护7.70×10⁸ m²，生态保护1.11×10⁹ m²），在生态保护情景下，林地面积增加主要来源于草地转化。裸地虽转化量级最小（4.00×10⁵ m²~6.00×10⁵ m²），但转出率高达96.5%，表明其在系统中极易发生转移。

3.2 驱动因子对土地利用变化的影响

在PLUS模型中，各驱动因子的贡献度以其计算值为直接依据：贡献度越大，排名越靠前，表明该因子对相应地类的驱动作用越强。研究发现各驱动因子对不同土地类型贡献度存在显著差异（表2）。自然地理因子（坡向、坡度、DEM）及夜间灯光数据在耕地、林地、草地扩张的因子中位列前四，是耕地、林地及草地变化的主要影响因子。耕地主要分布在平缓（坡度）、向阳（坡向）的区域，与夜间灯光（人类活动强度）数据呈正相关，与海拔呈负相关。林、草地的分布与夜间灯光的关系为负相关，通常灯光值低的地方林、草地多；在坡度较陡、海拔较高的区域由于人类活动较少，分布更加广泛。不透水面的扩张中自然地理因子（坡度、DEM）和社会经济因子（夜间灯光、距村镇距离）贡献度远高于其他因子。不透水面的扩张与人类经济活动（夜间灯光）、地形条件（平缓的坡度和低海拔）以及距离现有居民点的距离密切相关。裸地的扩张则与特定人类活动（高速建设和夜间灯光）强相关，不透水面及交通基础设施的建设会直接导致沿线裸地的增加。

3.3 水源涵养功能预测

利用InVEST模型计算产水量，并基于水源涵养修正公式计算2013，2018，2023，2028，2033和2038年不同情景模式下水源涵养量。取不同情景下2028，2033和2038年平均水源涵养量，在ArcGIS中基于自然断点法进行三级分类，将承德市水源涵养功能分为强、中、弱3个等级，划分结果如图4所示。结果显示不同情景下，承德市水源涵养功能分区基本一致。承德市水源涵养强功能区主要集中在围场满族蒙古族自治县西北部，丰宁满族自治县北部，平泉市、宽城满族自治县、兴隆县及滦平县北部。以上地区普遍植被覆盖度较高，生态功能较强，土壤持水性较好，故拥有较高的水源涵养功能。水源涵养中功能区呈现承德市中间较少，两边发散的特点，主要分布于水源涵养强功能区边缘地带。承德市中部隆化县、承德县、承德市区为水源涵养弱功能区。该地区分布有大量山地、不透水面、工矿用地，土壤持水性显著下降，故不利于水源涵养。

承德市未来水源涵养量在不同情景下表现出显著差异（图5），耕地、林地和草地是承德市水源涵养功能的主体，贡献了承德市95%以上的水源涵养量。从变化趋势来看，耕地的水源涵养量与林地、草地呈相反态势。在4种情景中，生态保护情景下耕地水源涵养量最低（平均值1.88×10⁸ m³），林地（平均值5.30×10⁸ m³）、草地（平均值2.99×10⁸ m³）水源涵养量最高。在耕地保护情景下，草地水源涵养量（平均值2.76×10⁸ m³）最低，耕地水源涵养量（平均值2.04×10⁸ m³）最高。值得注意的是除生态保护情景外，草地的水源涵养量在其余情景中均呈逐年下降趋势。而林地水源涵养量在其余3种情景中都较为相似且相对稳定，但在城市扩张情景下，于2038年出现了明显下降。不透水面的水源涵养量在城市扩张情景中出现显著上升，在2033—2038年有所回落，而在其他3种情景中则基本保持一致。水体及裸地的水源涵养量虽然在4种情景中均表现为逐年下降的趋势，但由于二者在总量中占比较小，其变化对整体的影响有限。

4 讨 论

4.1 土地利用变化趋势分析

本研究模拟结果揭示了不同发展情景下承德市土地利用结构的演变趋势及其潜在生态风险。模拟结果表明，2023—2038年在不同情景中，该市各地类呈现显著差异。

生态保护情景下，植被恢复措施促使林、草地面积扩大，但部分增长以侵占生态区位较差的耕地为代价，反映出生态建设与粮食生产之间的权衡关系。耕地保护情景下，耕地面积大幅增加11.95%，其中91.2%来源于草地，该扩张模式很可能超出区域生态承载力阈值，进而引发水土流失加剧与生物多样性下降等系统性生态风险^［26］。城市扩张情景下，不透水面面积显著增加38.5%。其累积的生态退化、资源耗竭及社会成本，从长远看可能超越短期经济收益，最终导致区域发展陷入不可逆的系统性危机^［27］。总体而言，森林面积在所有情景下均保持较强稳定性并呈现缓慢增长，凸显其作为区域生态安全屏障的基础作用。草地生态系统在无约束发展情景中退化比例高达11.34%。作为关键的水土保持层，草地退化将直接导致地表径流增加，土壤侵蚀加剧，并为风蚀灾害创造条件，形成恶性生态循环。

承德市土地利用格局受自然与人文因素共同驱动，地形地质条件是决定土地利用空间分布的自然因素；而夜间灯光数据所反映的经济活动强度及村镇居民点分布是关键人文驱动因子，对建设用地与耕地扩张产生显著影响，与周亚鹏等^［28］研究一致。这表明未来土地空间规划需统筹考虑自然地理约束与社会经济发展需求。

4.2 水源涵养功能变化趋势分析

本研究通过耦合InVEST-PLUS模型，揭示了承德市未来水源涵养功能的时空格局特征及其对未来土地利用变化的响应。研究表明，在不同发展情景下承德市水源涵养功能的空间分布均呈现高度稳定的格局。高值区稳定分布于围场县、丰宁县北部，以及平泉、宽城、兴隆等县的北部。这一发现与马靖宣等^［15］、王冶等^［2］的研究结论相符。该格局的形成主要原因是该区域优越的自然本底条件：作为京津冀地区重要的生态屏障，该区域拥有大面积的天然林和茂密草地，高植被覆盖度通过冠层截留，枯落物层持水和促进水分下渗等方式，极大地提升了生态系统的水源涵养功能；同时，该区域土壤质地疏松，孔隙度大，本身具备优良的持水和蓄水性能。相比之下，低水源涵养能力区稳定分布于承德市中部的城镇与工矿集聚区，如隆化县、承德县及承德市区。该区域大量的不透水面、工矿用地以及受人类干扰而退化的山地，严重破坏了土壤结构，导致土壤渗透性和持水能力显著下降，从而削弱了其水源涵养功能。这种格局的稳定性表明，区域水源涵养功能在宏观尺度上主要受地形、植被和土壤等自然地理要素的控制，短期内的发展模式变化尚不足以颠覆这一由自然本底决定的宏观格局^［29］。

尽管空间格局稳定，但水源涵养总量及各地类的贡献在不同情景下表现出显著差异性。耕地、林地、草地与不透水面在水源涵养量上呈现出的“此消彼长”的权衡关系，本质上是承德市“三生”空间（生产、生活、生态空间）冲突的直接体现。在生态保护情景下，林、草地得到最大程度的保全与恢复，其水源涵养量达到峰值，而耕地则相应降至最低。这表明，严格保护森林和草地生态系统是最大化区域水源涵养服务的最有效途径。除生态保护情景外，草地的水源涵养量在其他情景中均持续下降，反映出草地在当前发展中面临着较大的转出压力，应成为未来生态监管的重点对象。林地的水源涵养功能在除城市扩张情景外的其他情景中均保持相对稳定，凸显了其作为区域水源功能“稳定器”的关键作用^［30］。然而，在城市扩张情景下，2033—2038年林地水源涵养功能出现明显下降，这反映了城市蔓延对周边优质生态用地的侵占。特别需要指出的是，不透水面在城市扩张情景下显示的“水源涵养量”显著上升，这一结果实质上是其水文调节功能的退化。即地表径流的急剧增加与雨水下渗能力的丧失，这将直接加剧城市内涝风险^［31］。

为系统性提升承德市水源涵养功能与优化土地利用格局，本研究提出构建“质量提升—结构优化—边界管控”三位一体的土地治理体系。 ①质量提升。严守优质耕地红线，推行占补平衡与保护性耕作（如深松覆盖）；对坡度>25°的区域实施“退耕还林还草”的刚性转化，以规避水土流失风险。 ②结构优化。建立“森林固本，草地增效，耕地控险”的协同框架，通过国土空间规划的传导机制，平衡“三生”空间冲突。 ③边界管控。在水源涵养强功能区、防风固沙带及生态保护区内划定草地开发禁令区，通过轮牧休养与退化修复，维持其“绿色水库”效能；设定城镇扩张增长阈值，通过存量用地再开发与立体绿化补偿机制，严格抑制城市建设对草地与耕地的侵蚀性占用。

本研究所构建的土地变化情景及相关结论基于特定的模型与情景假设，存在一定的局限性，未能充分耦合气候变化与植被群落结构动态演变等关键驱动因子。未来的研究需着力于耦合这些动态环境因子，构建一个更为综合的模型框架，以实现对水源涵养功能更全面、更精准的动态模拟与预测，为筑牢京津冀生态安全屏障提供更坚实的科学支撑。

5 结 论

（1） “三生”空间冲突仍是承德市未来土地利用变化的主要问题。在4种情景下，承德市森林面积最为稳定；除生态保护情景外，草地被大量侵占，呈逐渐退化趋势；在城市扩张情景下，不透水面面积大幅增加，承德市生态退化风险大大增加。地形因子坡度、坡向、DEM值、夜间灯光数据及村镇居民分布是土地利用变化的主要影响因子。

（2） 承德市水源涵养功能空间分布格局虽保持稳定，然而其总量对未来土地利用变化响应敏感，在不同发展情景下差异显著。除生态保护情景外，草地水源涵养量持续下降，城市扩张对森林水源涵养的侵占，以及城市扩张背景下不透水面水源涵养量的异常增加是未来生态监管的重点。

（3） 建议构建“质量—结构—边界”协同治理体系，严格保护森林与优质草地，控制耕地风险，遏制城镇无序扩张，通过国土空间优化提升复合生态系统服务功能，保障京津冀水安全与生态安全。

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基金资助

河北省自主培养人才科研专项“永定河景观蓄水河段生态功能提升关键技术研究”(ZY2024006)

河北省省级水利科技计划项目(HBST2024-02)

河北省“三三三人才工程”项目(B2024003)

水利水运工程教育部重点实验室开放基金项目(SLK2021B02)