一种基于随机占优理论的水环境质量与经济风险评价方法技术

本发明专利技术提供了一种基于随机占优理论的水环境质量与经济风险评价方法，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、营养物质循环和农作物生长过程为研究对象，选取来自农田的污染负荷产生量和农作物产量时间序列，基于环境经济学的随机占优理论，量化土地利用类型变化和气候变化引起的流域水环境质量与经济风险，该发明专利技术实现了土地利用类型变化和气候变化引起流域水环境质量和经济收入的定量表达，提出了土地利用类型变化和气候变化下的流域水环境质量保护与经济发展的双赢管理新模式，为以农业生产活动为主的流域水环境管理与规划提供一种新方法。方法。方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于随机占优理论的水环境质量与经济风险评价方法


[0001]本专利技术涉及水资源管理领域，一种基于随机占优理论的水环境质量与经济风险评价方法

技术介绍

[0002]水资源是经济和社会发展的重要支撑和保障，我国科研工作者和政府高度重视解决水资源问题，提出了一系列关键及时和采取了一系列政策措施，促进了粮食稳定增产和农民持续增收，也为生态环境建设提供了有力保障。然而，我国的水资源形势依然严峻，水资源紧缺与水体污染严重并存，影响农业生产的经济发展和居民用水安全。
[0003]随着今年我国农业的发展，农户为了追求短期的经济利益，将森林变成林地以及改变农作物的种植类型，加之全球气候变化下的不适当的土地利用方式、管理模式导致土壤侵蚀和过量氮、磷随地表径流流失，对水体水质产生了严重影响。在这个具有非线性、开放式、动态演化特点的复杂以农业生产活动为主的流域生态系统中，研究农户基于农作物产量追求经济利益的行为与水环境的关系是一件困难且极具挑战的工作，而该工作急需环境决策者和农户寻求在土地利用类型变化和气候变化影响下的经济和生态共生的流域环境管理方法和技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于随机占优理论的水环境质量与经济风险评价方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据当前流域地形、气象、土地利用和土壤基础信息，采用流域水文模型模拟水文循环过程、营养物质循环过程和作物生长过程，将模拟的流量值、水质值和农作物产量值与已知监测断面的实测流量值和水质值、流域的农作物产量与农业年鉴统计值进行对比分析，并对模型进行率定和校正，得到流域来自农田污染负荷产生量和农作物产量时间序列；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，采用率定和校正后的流域水文模型模拟各个情景组合的水文循环过程、营养物质循环过程和农作物生长过程，得到各情景组合条件下的农田污染负荷产生量和农作物产量时间序列；S4、基于各土地利用类型变化和气象条件变化下的农田污染负荷产生量和农作物产量时间序列情景模拟结果；根据随机占优理论，构建流域水环境质量与经济风险评估模型，量化土地利用类型变化和气候变化对流域水环境质量和经济收入的影响。2.根据权利要求1所述的基于随机占优理论的水环境质量与经济风险评价方法，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，并在每个HRU上模拟流域水文循环过程、营养物质循环过程和农作物生长过程，将模拟的流量值、水质值和农作物产量值与已知监测断面的实测流量值和水质值、流域的农作物产量与农业年鉴统计值进行对比分析，并对模型进行率定和校正，得到以农田为主要土地利用类型的HRU内的污染负荷产生量和农作物产量，再将该污染负荷量和农作物产量进行全流域的统计，进而得到单位农田面积的污染负荷产生量和农作物产量时间序列。3.根据权利要求2所述的基于随机占优理论的水环境质量与经济风险评价方法，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。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所述的基于随机占优理论的水环境质量与经济风险评价方法，其特征在于，所述S21中，采用多元统计方法或系统动力学方法预测未来各土地利用类型的总面积。5.根据权利要求4所述的基于随机占优理论的水环境质量与经济风险评价方法，其特征在于，所述S23中，允许转换的土地利用单元判定方法为：自然保护区和农田保护区的土
地为不允许被转换单元，其余为允许转换土地利用单元；转换可能性由转换系数确定，转换系数的大小介于0到1之间，在0和1之间的数值不同表明转换可能性的大小，数值越大，转换可能性越大。6.根据权利要求5所述的基于随机占优理论的水环境质量与经济风险评价方法，其特征在于，所述S2中气象变化趋势的获取过程为：基于流域内气温和降水的历史数据，采用全球气候预测模型，计算得到未来月尺度的气温和降水数据，并将其输入到流域水文模型中的天气发生器中，生成时间步长为天的气象数据。7.根据权利要求6所述的基于随机占优理论的水环境质量与经济风险评价方法，其特征在于，所述未来月尺度的气温和降水数据计算方法为：未来气温计算：μ'
mT
＝μ
mT
+(μ
mT,future
‑
μ
mT,current
)其中，μ
mT
和μ'
mT
分别为当前和未来的月平均气温；μ
mT,current
和μ
mT,future
为别为当前和未来气象情景下的模拟月平均气温；未来降水量计算：μ'
mP
＝μ
mP
*(μ
mP,future
/μ
mP,current

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