一种耦合土地利用类型和气候变化的流域水环境管理方法技术

本发明专利技术提供了一种耦合土地利用类型和气候变化的流域水环境管理方法，该方法基于土地利用预测模型、全球气候预测模型、流域水文模型、系统保护规划模型和空间分析技术，以流域为研究区，以水循环和营养物质循环为研究对象，选择总产水量、水土保持和水质净化，构建流域水文生态系统服务空间保护区，使得流域水环境功能得到逐步改善和提升。该发明专利技术实现了流域水文生态系统服务保护区在不同土地利用类型变化和气象条件下的定量表达，提出了土地利用类型变化和气候变化下的流域水文生态系统服务管理新模式，为流域水环境管理与规划提供一种新方法。

【技术实现步骤摘要】
一种耦合土地利用类型和气候变化的流域水环境管理方法
本专利技术涉及水环境管理领域，特别涉及一种耦合土地利用类型和气候变化的流域水环境管理方法。
技术介绍
水资源作为人类社会赖以延续发展的重要要素之一，给人类社会经济发展提供了十分重要的生态系统服务功能，尤其是在土地利用类型变化和全球气候变化的背景下，健康的流域及其完善的生态系统过程是适应土地利用类型变化和气候变化的重要基础，也是人类赖以生存和发展的必要条件。近年来人类活动及全球气候变化的加剧，影响了水文循环和营养物质循环的时空分布特征，引发了水资源时空分布不均的问题，加之水土流失严重导致水体含沙量高，多种类繁多的土壤营养物质具有显著的吸附作用。多重问题的叠加，急需在土地利用类型变化和气候变化影响下的流域水文生态系统服务管理的相关方法和技术上有所突破。传统的流域水文生态系统服务管理方法多采用简单的生态系统服务模型模拟土地利用类型变化和气候变化对水文生态系统服务的影响，未能以“格局-过程-功能-分区”为主线考虑生态水文过程对生态系统服务本身及其保护区的影响。>针对以上问题，本次本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耦合土地利用类型和气候变化的流域水环境管理方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、根据当前流域地形、气象、土地利用、土壤基础信息，采用流域水文模型模拟水文循环过程和营养物质循环过程，将模拟的流量值和水质值与已知监测断面的实测流量值和水质值进行对比分析，并对模型进行率定和校正，得到总产水量；设定土壤截留和植被吸收参数为0、植被管理和植被覆盖参数为1，再次运转模型，将两次模型运转得到的泥沙含量、有机营养物质和无机营养物质含量相减，分别得到泥沙含量、有机营养物质和无机营养物质含量之差，得到总产水量、水土保持和水质净化水文生态系统服务空间分布图层；其中，水土保持为泥沙含量之差，水质净化为有机...

【技术特征摘要】
1.一种耦合土地利用类型和气候变化的流域水环境管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据当前流域地形、气象、土地利用、土壤基础信息，采用流域水文模型模拟水文循环过程和营养物质循环过程，将模拟的流量值和水质值与已知监测断面的实测流量值和水质值进行对比分析，并对模型进行率定和校正，得到总产水量；设定土壤截留和植被吸收参数为0、植被管理和植被覆盖参数为1，再次运转模型，将两次模型运转得到的泥沙含量、有机营养物质和无机营养物质含量相减，分别得到泥沙含量、有机营养物质和无机营养物质含量之差，得到总产水量、水土保持和水质净化水文生态系统服务空间分布图层；其中，水土保持为泥沙含量之差，水质净化为有机和无机营养物质含量之差；
S2、基于历史土地利用类型空间分布图层和历史气象数据，采用土地利用类型预测模型和全球气候预测模型，模拟得到未来土地利用类型空间分布图层和气象变化趋势，并将不同未来土地利用类型和气象条件进行组合；
S3、基于不同未来土地利用类型和气象条件的情景组合，通过率定和校正后的流域水文模型模拟该情景条件下的水文循环过程和营养物质循环过程，得到总产水量空间分布图层；设定土壤截留和植被吸收参数为0、植被管理和植被覆盖参数为1，再次运转模型，将两次模型运转得到的泥沙含量、有机营养物质和无机营养物质含量相减，得到该情景条件下的水土保持和水质净化，进而得到水土保持和水质净化水文生态系统服务空间分布图层；
S4、基于土地利用类型变化和气象条件变化下的水文生态系统服务情景模拟结果，采用系统保护规划模型，构建水文生态系统服务在不同土地利用类型和气象条件下的多目标保护区。


2.根据权利要求1所述的耦合土地利用类型和气候变化的流域水环境管理方法，其特征在于，所述S1中，通过流域水文模型将整个研究流域划分成多个次流域，然后将每一个子流域再划为多个水文响应单元HRU，得到各HRU的空间分布矢量图；模型在每个HRU上模拟域水文循环过程和营养物质循环过程，将模拟的流量值和水质值与已知监测断面的实测流量值和水质值进行对比分析，并对模型进行率定和校正，得到各HRU内的总产水量；设定土壤截留和植被吸收参数为0、植被管理和植被覆盖参数为1，再次运转模型，将两次模型运转得到的各HRU内的泥沙含量、有机营养物质和无机营养物质含量相减，得到各HRU内的水土保持和水质净化，并将总产水量、水土保持和水质净化视为流域水文生态系统服务；采用空间分析软件，将各HRU内的水文生态系统服务制成属性表，连接到HRUs空间分布矢量图层，进而得到各水文生态系统服务空间分布图层。


3.根据权利要求2所述的耦合土地利用类型和气候变化的流域水环境管理方法，其特征在于，所述S2中采用土地利用类型预测模型获取未来土地利用类型空间分布图层的具体步骤为：
S21、基于流域内历史土地利用类型空间分布图层，统计各土地利用类型总面积的变化趋势，预测未来各土地利用类型的总面积，获得未来各土地利用类型需求；
S22、采用二分类的回归模型基于当前土地利用类型数据与多种驱动因子建立土地利用空间分布与驱动力之间的关系，得到各土地利用类型的适宜性概率，从而得到土地利用的驱动和限制因子，用于建立未来土地利用类型空间分布图层。
S23、确定允许转换的土地利用单元并计算每一个栅格单元对每一种土地利用类型的转换可能性，形成最初的土地利用分配图；根据土地利用分配图与土地利用类型需求相匹配进行土地利用面积的空间分配，建立未来土地利用类型空间分布图层。


4.根据权利要求3所述的耦合土地利用类型...

【专利技术属性】
技术研发人员：帅建英，樊敏，刘云峰，杜奇林，谌书，肖宇婷，赵丽，刘静，陈雯，王莹，
申请(专利权)人：成都市沱江流域投资发展集团有限公司，西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51