【技术实现步骤摘要】
一种南方红壤区小流域水土保持生态服务功能优化方法
本专利技术涉及生态建设工程领域,具体来说,涉及一种南方红壤区小流域水土保持生态服务功能优化方法。
技术介绍
南方红壤区是我国粮食生产、经济作物及经济林果的重要基地,也是我国水土流失严重的地区之一,该地区水土流失强度大、范围广,是制约社会、经济可持续发展的重要因素。水土保持工作在保障水土环境可持续发展的同时,也为我国水土安全创造了良好的条件。水土保持生态服务功能是指在水土保持过程中,所采用的各项措施对维持、改良和保护人类及人类社会赖以生存的自然环境条件的综合效用,包括保持和涵养水源、保持和改良土壤、维持生物多样性功能、固碳供氧、净化空气、防风固沙和维持环境景观7项功能,其中前三项功能为主要功能。水土保持生态服务功能评价是在特定尺度和区域范围内对水土保持措施为人类和社会提供的服务进行货币计量的研究。由于在不同流域空间位置,水土保持措施提供的生态服务功能不同,水土保持生态服务功能优化是将流域划分为不同管理单元,每个管理单元可配置几种可能的水保措施,通过优化算法随机产生流域潜在的水保措施空间配置情景,利用生态服务评价模型对每个情景进行评价,随着优化算法的迭代计算,将生态服务功能最优的水保措施空间配置方案提供给决策者。基于优化算法的水土保持生态服务功能优化方法与传统的几个情景对比实验法,能够从成千上万可能的情景中搜索最优的水保措施空间配置方案,对于水土保持工作具有重要的指导意义和现实意义。由于南方红壤坡地土质脆弱,抗蚀性差等原因,土壤侵蚀类型及成因复杂,所以要因地制宜地实施水土保持综合治理。本专利技术根据南方红壤区小 ...
【技术保护点】
1.一种南方红壤区小流域水土保持生态服务功能优化方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、根据南方红壤区小流域特点,确定水土保持生态服务功能优化目标,由优化目标导向收集数据,并将获得到的数据进行数据预处理;S2、基于多目标遗传算法,搭建小流域水土保持生态服务功能优化框架,生态服务功能优化框架的生态服务采用生态服务评价模型计算,生态服务功能优化框架的水土保持措施的投入成本采用投入产出统计经济模型;S3、构建生态服务评价的基线模型,并对基线模型模拟结果进行验证;S4、通过多目标遗传算法的多值基因编码进行遗传编码自动生成不同的水土保持措施,在生态服务功能优化框架下,利用验证后的模型评价不同水土保持措施情景的生态服务状况,所述遗传算法包括种群规模、变异概率和进化代数;S5、根据所述步骤S3和所述步骤S4,将不同水土保持措施情景模拟结果与基线模型模拟结果做差值,分别计算各优化目标的差异,以最大化目标差异、最小化投入成本进行多目标优化,直至达到遗传算法设定的迭代终止条件,最终获得的新一代种群为精英集,根据流域治理的环境目标以及预算从所述精英集中选取出一个个体作为小流域整体的最优水土保持措施方案。
【技术特征摘要】
1.一种南方红壤区小流域水土保持生态服务功能优化方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、根据南方红壤区小流域特点,确定水土保持生态服务功能优化目标,由优化目标导向收集数据,并将获得到的数据进行数据预处理;S2、基于多目标遗传算法,搭建小流域水土保持生态服务功能优化框架,生态服务功能优化框架的生态服务采用生态服务评价模型计算,生态服务功能优化框架的水土保持措施的投入成本采用投入产出统计经济模型;S3、构建生态服务评价的基线模型,并对基线模型模拟结果进行验证;S4、通过多目标遗传算法的多值基因编码进行遗传编码自动生成不同的水土保持措施,在生态服务功能优化框架下,利用验证后的模型评价不同水土保持措施情景的生态服务状况,所述遗传算法包括种群规模、变异概率和进化代数;S5、根据所述步骤S3和所述步骤S4,将不同水土保持措施情景模拟结果与基线模型模拟结果做差值,分别计算各优化目标的差异,以最大化目标差异、最小化投入成本进行多目标优化,直至达到遗传算法设定的迭代终止条件,最终获得的新一代种群为精英集,根据流域治理的环境目标以及预算从所述精英集中选取出一个个体作为小流域整体的最优水土保持措施方案。2.根据权利要求1所述的一种南方红壤区小流域水土保持生态服务功能优化方法,其特征在于,所述步骤S1包括以下步骤:S11、针对南方红壤区小流域特点,确定生态服务最大化优化目标,以及水土保持成本投入最小化优化目标;S12、根据选定的优化目标,收集需要优化的小流域数据,对数据进行空间栅格化,建立统一的投影坐标系、相同大小的栅格单元。3.根据权利要求2所述的一种南方红壤区小流域水土保持生态服务功能优化方法,其特征在于,所述步骤S11中南方红壤区小流域特点包括气候、植被、水土流失状况、农业经济发展和人口密度,生态服务最大化优化目标包括保水、保土、生物多样性、碳存储和美学价值,所述步骤S12中小流域数据包括降水量、蒸发量、土地利用、DEM、降雨侵蚀力指数、土壤可蚀性因子和植被根深。4.根据权利要求1所述的一种南方红壤区小流域水土保持生态服务功能优化方法,其特征在于,所述步骤S2包括以下步骤:S21、所建立的生态服务功能优化框架,根据南方红壤区小流域地形进行空间离散化,同时根据不同地形地貌的特征,选择和配置相应的水土保持措施;S22、所建立的生态服务功能优化框架,根据南方红壤区小流域农业生产现状,选择相应的水土保持措施;S...
【专利技术属性】
技术研发人员:孙莉英,吴辉,陈腊娇,栗清亚,
申请(专利权)人:中国科学院地理科学与资源研究所,
类型:发明
国别省市:北京,11
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