[發明專利]一種基于生態服務功能的農業非點源最佳管理措施組合優化配置方法

有效

• 申請號: 201811443371.1
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109376955B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 王曉燕;龐樹江
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/02
• 代理公司: 北京馳納智財知識產權代理事務所(普通合伙) 11367
• 代理人: 李佳佳

本發明公開了一種基于生態服務功能的農業非點源最佳管理措施組合優化配置方法，其步驟為：1)收集目標研究區數據，構建該目標研究區的流域SWAT模型；2)根據坡度條件和土壤水文組類型篩選出目標研究區的農業非點源管理措施；3)計算目標研究區所在流域已有的管理措施及所選各項農業非點源管理措施的成本，構建各管理措施的成本數據庫；3)調整所述流域SWAT模型的關鍵特征參數，分別模擬不同管理措施對目標污染物的削減效率，生成措施實施生態效益數據庫；4)采用自適應多目標遺傳算法對成本數據庫、措施實施生態效益數據庫進行計算，獲取不同目標污染物的最優成本效益曲線，得到目標研究區的農業非點源最佳管理措施優化配置方案。

技術領域

本發明涉及環境科學領域，具體涉及一種兼顧水資源、水質質量和經濟效益的農業非點源最佳管理措施空間組合優化配置方法。

背景技術

隨著點源污染得以有效控制，農業非點源污染已成為世界范圍內地表水體水質下降的重要因素(Huang J J et al.,2015；Minet E et al.,2017；)。實踐表明，實施農業最佳管理措施是有效削減農業非點源污染負荷和促進流域水環境質量明顯改善的有效手段(Sharpley A et al.,2004；Rocha J et al.,2015；Haas M B et al.,2017)。但是，農業面源污染不僅受到地形地貌、氣象水文、土地利用和土壤背景值等自然因素的控制，同時也會受農業種植、社會經濟和市場因素等綜合作用(Azzellino A et al.,2006；Krause S etal.,2008；Ouyang W et al.,2018)。因此，擬實施目標區域特征(包括自然因素和社會經濟因素)是農業最佳管理措施選擇和配置的主要參考條件。這就使得農業最佳管理措施配置必須綜合考慮環境效益、生態效益、社會經濟效益，將流域農業最佳管理措施變成為一個多目標綜合優化問題(Maringanti et al.,2009；Panagopoulos et al.,2012；Chen L etal.,2016；Wu H et al.,2017)。目前，最佳管理措施空間配置常用的方法有基于專家經驗的目標配置方法和基于智能算法的優化配置方法。其中，基于智能算法的優化配置成為最佳管理措施控制的主流做法(Kao J J et al.,2003；Maringanti et al.,2011；Qiu J etal.,2018)。在最佳管理空間優化配置中，優化目標和優化算法是能否獲取有效的管理措施方案的關鍵所在。已有研究中，通常將措施實施后的污染物削減效果和配置成本(包括實施成本、維護成本和機會成本等)作為最佳管理措施配置方案預期的目標(Veith,T.L etal.,2003；Kaini,P et al.,2012；)。但是，并未真正意義上從流域整體層面考慮措施實施后的生態服務功能的時空變化，諸如有些措施(如梯田、退耕還林和保護性耕作等)固然能夠有效削減污染物負荷，起到凈化水質的功能，但是同時此類措施實施后會攔截了上游水資源量，可能會減少下游地區的工農業用水、生活用水和生態景觀用水等，進而可能影響到下游區域社會經濟發展和生態質量下降。因此，從流域整體利益出發，必須將上下游不同利益體的生態訴求納入到農業最佳管理措施空間優化配置環節中，以生態服務功能(主要包括水質凈化和產水量)作為措施優化配置方案實施的潛在環境效益目標，可以實現流域水資源增加和水質改善兩類目標綜合優化。