南方红壤丘陵区流域水土保持措施多目标空间配置方法技术

一种南方红壤丘陵区流域水土保持措施多目标空间配置方法，根据南方红壤丘陵区流域的地貌特点、坡度和土地利用类型，利用三级区域划分方法划分地块；优化目标以水土保持措施生态服务功能的14个四级指标为基础，通过水土保持措施效果调查、情景分析及多目标优化算法形成优化方案集；在无需大量投入实地工程和观测的情况探讨最优的水土保持措施空间配置方案，以最少的投入探索最适合当地的水土流失治理方案；可为南方红壤丘陵区水土保持措施生态服务功能提升提供科技支撑，实现区域经济、生态协调发展及流域景观格局优化，为促进乡村振兴和区域可持续发展奠定基础。和区域可持续发展奠定基础。和区域可持续发展奠定基础。

Multi-objective spatial allocation method of soil and water conservation measures in red soil hilly region of South China

【技术实现步骤摘要】
南方红壤丘陵区流域水土保持措施多目标空间配置方法


[0001]本专利技术涉及生态建设工程
，尤其涉及一种南方红壤丘陵区流域水土保持措施多目标空间配置方法。

技术介绍

[0002]以江西赣县小洋村坡地小流域为研究区，位于鄱阳湖水系五大河流之一赣江一级支流梅江流域中、下游，主要受梅江流域一级支流梅江河控制和影响，流域面积约为0.145km2，地形为南方红壤丘陵区，多年平均降水量为1550.6mm，降水年内分配不均，主要集在4～6月，约占全年降水量的49.8％，且多以暴雨形式出现，土壤侵蚀类型以水力侵蚀为主，年土壤侵蚀模数约为2796t/km2·
a。
[0003]小流域地处亚热带湿润季风气候区，具有气候温和、光照充足、雨量充沛、四季分明、无霜期长等特点。多年平均气温为18.9℃，极端最高温度38.6℃，极端最低气温
‑
6.3℃，多年平均蒸发量1557.8mm。土地利用主要为林地、草地、耕地等，由于长期不合理的采伐利用，使原生植被不断减少。为了经济发展，原有的山坡灌木、林地都开发成果园，主要以种植脐橙为主，并配置相应水保措施。
[0004]该小流域纳入了是国家重点研发计划“国家重点水土保持重点工程(南方红壤低山丘陵区水土流失综合治理”的应用示范区。
[0005]因此，研发一种南方红壤丘陵区流域水土保持措施多目标空间配置方法非常有必要。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术中的缺点，提供了一种南方红壤丘陵区流域水土保持措施多目标空间配置方法。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决：
[0008]一种南方红壤丘陵区流域水土保持措施多目标空间配置方法，包括以下步骤：
[0009]S1、根据南方红壤丘陵区流域的地貌特点、坡度和土地利用类型，利用三级区域划分方法划分地块；
[0010]S2、优化目标以水土保持措施生态服务功能的14个四级指标为基础，通过水土保持措施效果调查、情景分析及多目标优化算法形成优化方案集；
[0011]S3、从所述优化方案集选取四种适合南方红壤丘陵区流域水土保持措施配置优化技术体系，对比所选取的四种水土保持措施配置优化技术体系，设置一种南方红壤丘陵区流域粗放型经果林开发型措施配置情景作为基准进行对比，所述四种水土保持措施配置优化技术体系包括水土流失调控型优化技术体系、景观格局优化技术体系、固碳功能提升型优化技术体系和经济发展型优化技术体系；
[0012]S4、设置一种南方红壤丘陵区流域粗放型经果林开发型措施配置情景作为基准，对优化后的四种水土保持措施配置优化技术体系以及粗放开发型措施配置情景，进行水土
保持措施主要生态服务功能评价和对比分析；
[0013]S5、依据四种水土保持措施配置优化技术体系以及粗放开发型措施配置情景成效对比结果，结合地方政府和利益相关者的需求目标，选取最合适南方红壤丘陵区流域水土保持措施多目标空间配置优化技术体系；
[0014]其中，所述步骤S1包括以下步骤：
[0015]S11，坡位划分：将小流域按照坡位进行划分，得到第一级区域划分；所述坡位的类型区域包括以下的至少一种：山脊、上坡、中坡、下坡、和山谷；
[0016]S12，坡度划分：将至少一种所述的坡位类型区域按照坡度进行划分，得到第二级区域划分；所述坡度的类型区域包括以下的至少一种：平坡、缓坡和陡坡；
[0017]S13，土地利用类型划分：将第二级区域划分再按照土地利用类型进行划分，得到第三级区域划分；土地利用类型区域包括以下的至少一种：耕地、林地、草地、水域、城镇用地和未利用土地；
[0018]其中，所述步骤S2中所述的14个四级指标包括泥沙流失率、土保持率、雨季径流调控率、旱季径流调控率、土壤肥力指数、水生生境指数、物种丰富度指数、固碳指数、林草覆盖率、面积指数、形状指数、多样性指数、果园产量和渔业产量。
[0019]作为优选，所述S2中所述的通过水土保持措施效果调查、情景分析及多目标优化算法形成优化方案集还包括以下步骤：采用NSGA
‑
III，设定进化代数为100代，crossover.rate为0.95、crossover.eta为30％、mutation.eta为20％，对水土保持措施效果调查、情景分析进行评分，以14个四级指标为横轴，以水土保持措施效果调查和情景分析的评分为竖轴，每条折线代表一个方案，折线上的每个点代表该方案对应14个指标的得分最后列出方案集。
[0020]作为优选，所述水土流失调控型优化技术体系以泥沙流失率、水土保持率、雨季径流调控率、旱季径流调控率为优化目标，兼顾果园供给功能；所述水土流失调控型优化技术体系包括反坡梯田(坡地果园)、封禁治理(林地)、带状留林、植物篱+生态路沟和塘坝(养鱼)的水保措施，所述反坡梯田(坡地果园)措施占主导地位，其次为封禁治理(林地)。
[0021]作为优选，所述景观格局优化技术体系以景观格局指数主要目标，兼顾泥沙流失率、旱季径流调控率、雨季径流调控率及果园供给功能，所述景观格局优化技术体系包括反坡梯田(坡地果园)、封禁治理(林地)、带状留林、植物篱+生态路沟、塘坝(养鱼)的水保措施，所述反坡梯田(坡地果园)措施占主导地位，其次植物篱+生态路沟。
[0022]作为优选，所述固碳功能提升型优化技术体系以固碳指数为主要目标，兼顾泥沙流失率、旱季径流调控率和雨季径流调控率及果园供给功能，所述固碳功能提升型优化技术体系包括反坡梯田(坡地果园)、封禁治理(林地)、带状留林、植物篱+生态路沟、塘坝(养鱼)的水保措施，所述反坡梯田(坡地果园)措施占主导地位，其次为封禁治理(林地)和带状留林。
[0023]作为优选，所述经济发展型优化技术体系以经济目标提升为主，兼顾流域景观和水土流失防控，所述经济发展型优化技术体系包括反坡梯田(坡地果园)、封禁治理(林地)、带状留林、植物篱+生态路沟、塘坝(养鱼)的水保措施。所述反坡梯田(坡地果园)措施占主导地位，其次为带状留林。
[0024]有益效果：本专利技术基于水土保持措施效果调查、情景分析和多目标优化算法，初步
构建了适用于南方红壤丘陵区的水土保持措施空间配置规则库，形成了流域水土保持措施配置优化方案集，在无需大量投入实地观测的情况探讨最优的水土保持措施空间配置方案，以最少的投入探索最适合当地的水土流失治理方案；专题提出了南方红壤丘陵区流域水土保持措施优化配置技术体系4套(水土流失调控型、景观格局优化型、固碳功能提升型、经济发展兼顾型)，可为南方红壤丘陵区水土保持措施生态服务功能提升提供科技支撑，实现区域经济、生态协调发展及流域景观格局优化，为促进乡村振兴和区域可持续发展奠定基础。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的流程示意图；
[0026]图2为本专利技术水土流失调控型配置技术体系示意图；
[0027]图3为本专利技术景观格局优化型配置技术体系示意图；
[0028]图4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种南方红壤丘陵区流域水土保持措施多目标空间配置方法，其特征在于在无需大量投入实地工程和观测的情况探讨最优的水土保持措施空间配置方案，以最少的投入探索最适合当地的水土流失治理方案，包括以下步骤：S1、根据南方红壤丘陵区流域的地貌特点、坡度和土地利用类型，利用三级区域划分方法划分地块；S2、优化目标以水土保持措施生态服务功能的14个四级指标为基础，通过水土保持措施效果调查、情景分析及多目标优化算法形成优化方案集；S3、从所述优化方案集选取四种适合南方红壤丘陵区流域水土保持措施配置优化技术体系，对比所选取的四种水土保持措施配置优化技术体系，设置一种南方红壤丘陵区流域粗放型经果林开发型措施配置情景作为基准进行对比，所述四种水土保持措施配置优化技术体系包括水土流失调控型优化技术体系、景观格局优化技术体系、固碳功能提升型优化技术体系和经济发展型优化技术体系；S4、设置一种南方红壤丘陵区流域粗放型经果林开发型措施配置情景作为基准，对优化后的四种水土保持措施配置优化技术体系以及粗放开发型措施配置情景，进行水土保持措施主要生态服务功能评价和对比分析；S5、依据四种水土保持措施配置优化技术体系以及粗放开发型措施配置情景成效对比结果，结合地方政府和利益相关者的需求目标，选取最合适南方红壤丘陵区流域水土保持措施多目标空间配置优化技术体系；其中，所述步骤S1包括以下步骤：S11，坡位划分：将小流域按照坡位进行划分，得到第一级区域划分；所述坡位的类型区域包括以下的至少一种：山脊、上坡、中坡、下坡、和山谷；S12，坡度划分：将至少一种所述的坡位类型区域按照坡度进行划分，得到第二级区域划分；所述坡度的类型区域包括以下的至少一种：平坡、缓坡和陡坡；S13，土地利用类型划分：将第二级区域划分再按照土地利用类型进行划分，得到第三级区域划分；土地利用类型区域包括以下的至少一种：耕地、林地、草地、水域、城镇用地和未利用土地；其中，所述步骤S2中所述的14个四级指标包括泥沙流失率、土保持率、雨季径流调控率、旱季径流调控率、土壤肥力指数、水生生境指数、物种丰富度指数、固碳指数、林草覆盖率、面积指数、形状指数、多样性指数、渔业产量和果园产量。2.根据权利要求1所述的一种南方红壤丘陵区流域水土保持措施多目标空间配置方法，其特征在于，所述S2中所述的通过水土保持措施效果调查、情景分析及多目标优化算法形成优化方案集还...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙莉英，吴辉，
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：