[發(fā)明專利]一種耦合土地利用類型和氣候變化的流域水環(huán)境管理方法

有效

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• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112528516B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 帥建英;樊敏;劉云峰;杜奇林;諶書;肖宇婷;趙麗;劉靜;陳雯;王瑩
• 申請（專利權(quán)）人: 成都市沱江流域投資發(fā)展集團有限公司;西南科技大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/08
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 賈年龍

本發(fā)明提供了一種耦合土地利用類型和氣候變化的流域水環(huán)境管理方法，該方法基于土地利用預(yù)測模型、全球氣候預(yù)測模型、流域水文模型、系統(tǒng)保護規(guī)劃模型和空間分析技術(shù)，以流域為研究區(qū)，以水循環(huán)和營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)為研究對象，選擇總產(chǎn)水量、水土保持和水質(zhì)凈化，構(gòu)建流域水文生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間保護區(qū)，使得流域水環(huán)境功能得到逐步改善和提升。該發(fā)明實現(xiàn)了流域水文生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)保護區(qū)在不同土地利用類型變化和氣象條件下的定量表達(dá)，提出了土地利用類型變化和氣候變化下的流域水文生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)管理新模式，為流域水環(huán)境管理與規(guī)劃提供一種新方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水環(huán)境管理領(lǐng)域，特別涉及一種耦合土地利用類型和氣候變化的流域水環(huán)境管理方法。

背景技術(shù)

水資源作為人類社會賴以延續(xù)發(fā)展的重要要素之一，給人類社會經(jīng)濟發(fā)展提供了十分重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，尤其是在土地利用類型變化和全球氣候變化的背景下，健康的流域及其完善的生態(tài)系統(tǒng)過程是適應(yīng)土地利用類型變化和氣候變化的重要基礎(chǔ)，也是人類賴以生存和發(fā)展的必要條件。

近年來人類活動及全球氣候變化的加劇，影響了水文循環(huán)和營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)的時空分布特征，引發(fā)了水資源時空分布不均的問題，加之水土流失嚴(yán)重導(dǎo)致水體含沙量高，多種類繁多的土壤營養(yǎng)物質(zhì)具有顯著的吸附作用。多重問題的疊加，急需在土地利用類型變化和氣候變化影響下的流域水文生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)管理的相關(guān)方法和技術(shù)上有所突破。

傳統(tǒng)的流域水文生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)管理方法多采用簡單的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)模型模擬土地利用類型變化和氣候變化對水文生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響，未能以“格局-過程-功能-分區(qū)”為主線考慮生態(tài)水文過程對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)本身及其保護區(qū)的影響。

針對以上問題，本次發(fā)明主要解決的問題有：(1)采用何種方法確定土地利用類型變化和氣候變化對流域水文生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的空間分布的影響；(2)如何構(gòu)建水文生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)保護區(qū)緩解土地利用類型變化和氣候變化對水文生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的負(fù)面影響；(3)如何將流域水文模型與系統(tǒng)保護規(guī)劃模型進行耦合，構(gòu)建水文生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)保護區(qū)。

目前，我國流域水文生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)管理主要以量化土地利用變化和氣候變化對流域水文生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響為主，現(xiàn)有的水文生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)保護方法在實際應(yīng)用過程中，通常是以人類自身的需求為中心，忽略甚至破壞了原有生態(tài)系統(tǒng)的固有服務(wù)功能，對環(huán)境造成了不可逆的損傷，未考慮如何構(gòu)建水文生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)保護區(qū)，解決水資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護間的矛盾。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明從構(gòu)建水文生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的保護區(qū)探討了如何緩解土地利用類型變化和氣候變化對水環(huán)境的負(fù)面影響，以期為其它流域的水環(huán)境保護提供一種思路，完善我國的水環(huán)境保護體系，促進我國水資源的合理開發(fā)和生態(tài)環(huán)境的有效保護，提出了一種耦合土地利用類型變化和氣候變化的流域水文生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)管理方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種耦合土地利用類型變化和氣候變化的流域水文生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)管理方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、根據(jù)當(dāng)前流域地形、氣象、土地利用、土壤基礎(chǔ)信息，采用流域水文模型模擬水文循環(huán)過程和營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)過程，將模擬的流量值和水質(zhì)值與已知監(jiān)測斷面的實測流量值和水質(zhì)值進行對比分析，并對模型進行率定和校正，得到總產(chǎn)水量；設(shè)定土壤截留和植被吸收參數(shù)為0、植被管理和植被覆蓋參數(shù)為1，再次運轉(zhuǎn)模型，將兩次模型運轉(zhuǎn)得到的泥沙含量、有機營養(yǎng)物質(zhì)和無機營養(yǎng)物質(zhì)含量相減，分別得到泥沙含量、有機營養(yǎng)物質(zhì)和無機營養(yǎng)物質(zhì)含量之差，得到總產(chǎn)水量、水土保持和水質(zhì)凈化水文生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間分布圖層；其中，水土保持為泥沙含量之差，水質(zhì)凈化為有機和無機營養(yǎng)物質(zhì)含量之差；

S2、基于歷史土地利用類型空間分布圖層和歷史氣象數(shù)據(jù)，采用，采用土地利用類型預(yù)測模型和全球氣候預(yù)測模型，模擬得到未來土地利用類型空間分布圖層和氣象變化趨勢，并將不同未來土地利用類型和氣象條件進行組合；