[發明專利]一種量化流域水文生態系統服務間權衡與協同關系的計算方法

在審

• 申請號: 202010978732.3
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112214924A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 樊敏;諶書;肖宇婷;趙麗
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N7/00;G06F113/08
• 代理公司: 成都東恒知盛知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 何健雄;廖祥文

本發明涉及一種量化流域水文生態系統服務間權衡與協同關系的計算方法，包括：采用流域水文模型將整個流域進行劃分，得到水文響應單元空間分布圖層并對其進行處理；統計各水文響應單元相應位置內的總產水量、水土保持和水質凈化水文生態系統服務，并采用R軟件和WinBUG軟件通過蒙特卡羅采樣建立各水文生態系統服務間的線性關系；對各水文響應單元內的總產水量、水土保持和水質凈化水文生態系統服務進行處理，并根據處理結果建立各水文生態系統服務間的貝葉斯線性擬合模型和繪制帕累托效益曲線。本發明通過分別建立的各水文生態系統服務間的線性擬合模型和繪制的帕累托效率曲線，可以為流域土地規劃、生物多樣性保護和生態補償提供科學依據。

技術領域

本發明涉及流域水文生態領域，尤其涉及一種量化流域水文生態系統服務間權衡與協同關系的計算方法。

背景技術

生態系統服務是指生態系統所形成和維持的人類賴以生存和發展的環境條件與效用，為人類直接或間接從生態系統得到的所有效益。其中，流域生態系統提供的總產水量、水土保持和水質凈化(營養物質保持量)水文生態系統服務對人類福祉產生重要影響，且這些水文生態系統服務與流域水文循環過程與營養物質循環過程密切相關。生態系統對人類社會福祉提供的服務是多重的，并且各種服務之間相互作用相互聯系。所謂生態系統服務權衡是指某些類型生態系統服務的供給由于其他類型的生態系統服務使用的增加而減少的狀況。協同是指兩種或多種生態系統服務同時增強的情形。生態系統服務權衡與協同是進行區域生態系統服務管理與決策的基礎。因此，近來如何構建量化生態系統服務間權衡與協同關系的計算方法成為流域生態學和水環境管理研究的熱點。

傳統的量化流域水文生態系統服務間權衡與協同關系的計算方法多以土地利用與覆被變化為媒介定性或定量地分析生態系統服務，具體的方法有地圖對比法、情景分析法和生態-經濟綜合模型法。以上方法未能從生態水文角度和地理化角度考慮生態系統服務之間的相互作用關系。另外，已有的方法未能以“格局-過程-功能-服務”為主線考慮生態水文計算單元和空間地理單元內各水文生態系統服務間的相互作用關系，且未能將水質凈化服務進行細分，忽略了有機營養物質保持量和無機營養物質保持量的空間分布的異質性和權衡性。

目前，我國量化流域水文生態系統服務間的權衡與協同關系的計算主要以流域和行政管理單元為計算單元計算各生態系統服務間的相關系數，該方法雖在理論上比較完備，但由于其計算單元的選擇未考慮生態系統服務模擬過程的生態水文過程和生態系統服務的地理化，會在很大程度上制約研究結果的實際應用效果；因此，采用何種模型可以模擬基于“格局-過程-功能-服務”的流域水文生態系統服務；如何從生態水文過程角度量化各水文生態系統服務間的相互作用關系；如何從生態系統服務的空間地理化量化各水文生態系統服務間的相互作用關系，是現階段需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供了一種量化流域水文生態系統服務間權衡與協同關系的計算方法，解決了現有計算管理方法存在的不足。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種量化流域水文生態系統服務間權衡與協同關系的計算方法，所述計算方法包括：

采用流域水文模型ArcSWAT的流域劃分工具將整個流域劃分為多個子流域，并將每一個子流域劃分為水文響應單元，得到全流域水文響應單元的空間分布矢量圖；在每個水文響應單元內模擬水文循環過程和營養物質循環過程，進而模擬得到河道的流量、泥沙含量和營養物質含量，并將其與已知監測斷面的流量、泥沙含量和營養物質含量觀測值進行對比分析、率定和校正水文模型；

在不同條件下模擬各水文響應單元內的水文循環過程和營養物質循環過程，得到兩次各水文響應單元內的總產水量、泥沙產生量、有機和無機營養物質產生量；

將它兩次得到的結果相減得到泥沙含量、有機營養物質和無機營養物質含量之差，并將總產水量、水土保持和水質凈化作為流域水文生態系統服務，進而得到總產水量、水土保持和水質凈化水文生態系統服務空間分布圖層；