[發明專利]一種小流域土地利用結構優化方法及系統

在審

• 申請號: 202010866299.4
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN112149872A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 張水鋒
• 申請（專利權）人: 南京森林警察學院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 葉涓涓

本發明公開了一種小流域土地利用結構優化方法及系統，方法包括：建立生態環境影響評價函數，建立經濟收益評價函數，基于兩個評價函數建立小流域土地優化多目標函數；采用多重翻轉方法求解小流域土地優化多目標函數。本發明使用多目標函數結合多重翻轉方式來優化土地利用規劃，引入新的土地利用方式，不僅有助于降低水質退化，而且還將為流域帶來更高的經濟效益，有助于在環境保護與經濟效益中取得最佳平衡。

技術領域

本發明屬于土地資源數據處理技術領域，涉及一種小流域土地利用結構優化方法及實現其的系統。

背景技術

減少非點源污染物濃度和泥沙產量是國家水土保持生態文明清潔小流域建設工程中的重要組成部分。以此為基礎，沛橋河小流域所在的高淳區正在進行一些土地利用結構優化和 BMPs(最佳管理措施)的實施。其中，非點源污染防治工程是工作的重點之一，該工程以小流域為平臺，積極整合太湖流域治理項目建設，科學選用和施用化肥農藥，減少化肥、農藥的使用量，調整農業種植結構，大力推廣有機栽培。據農業部門統計，高淳區生態清潔小流域共減少化肥、農藥使用量20％以上，發展有機栽培10000多畝。自2006年起，高淳區通過村莊環境連片整治、農村河道河塘清淤、農田水利工程等項目建設，水環境得到全面整治，經南京市水文局檢測，水庫塘壩水質均在Ⅲ類水以上。

目前的農業部門所用土地利用結構變化和BMPs實施策略是基于小流域現狀的調研和問題診斷，從中可以確定來自土地的潛在污染物。但通過地塊尺度分析確定的土地利用結構變化和BMPs實施方案成本效益較低，無法兼顧小流域生態-社會系統的多種目標的權衡，并且可能在流域水平上過多的去除污染物。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了一種小流域土地利用結構優化方法及系統，利用流域非點源污染模型AnnAGNPS模擬泥沙和氮磷污染物的輸移過程，在其計算結果的基礎上，建立了一個多目標函數，以實現泥沙輸出負荷、養分輸移濃度以及總運營成本最小化，同時使作物種植生產收益的最大化為綜合目標。

為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種小流域土地利用結構優化方法，包括如下步驟：

步驟1，建立小流域土地優化多目標函數

步驟1.1，建立生態環境影響評價函數

通過下式采用加權平均值來計算單個環境要素的得分：

其中：i：涉及的生態環境影響評價要素編號；

p_i：生態環境影響評價要素i的得分，

k：所選關鍵出口位置編號，1≤k≤N_k，

p_i,kmax：所選關鍵出口位置k處的生態環境影響評價要素i的輸出，

p^*_i,kmax：所選關鍵出口位置k處的生態環境影響評價要素i在流域過程模擬中出現的最大輸出，

ω_i,k：生態環境影響評價要素i在所選關鍵出口位置k處的權重值，

整體生態環境影響評價函數得分根據公式(2)中要素輸出的加權平均值計算：

其中：0f_p≤1是環境評分，

Β_i為加權因子，

步驟1.2，建立經濟收益評價函數

使用式(3)從基準情景計算農業生產成本/效益和BMPs實施/維護成本：