一种基于水源涵养服务空间流动的生态补偿标准评价方法技术

本发明专利技术公开了一种基于生态系统水源涵养服务空间流动的生态补偿标准评价方法，包括如下步骤：根据DEM数据和河流数据，利用ArcGIS软件中的水文分析模块提取和划分上下游流域；根据遥感影像解译获得流域上游地区生态系统类型矢量数据；根据植被综合蓄水能力法和水量平衡法计算上游流域水源涵养提供量，包括蓄水量和供水量；开展水源涵养服务流动分析，划定供给区和受益区，并计算从供给区到受益区的水源涵养服务量，包括蓄水服务传输量和供水服务传输量；根据蓄水服务传输价值和供水服务传输价值计算下游对上游的生态补偿标准。本发明专利技术可以为生态补偿制度的实施提供技术支撑。为生态补偿制度的实施提供技术支撑。为生态补偿制度的实施提供技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水源涵养服务空间流动的生态补偿标准评价方法


[0001]本专利技术涉及环境科学
，具体为一种基于生态系统水源涵养服务空间流动的生态补偿标准评价方法。

技术介绍

[0002]流域上游区域为下游地区提供了重要的水源涵养服务，包括蓄水服务和供水服务，是一种重要的生态产品。当前流域上下游之间的生态补偿标准主要依据上下游之间的跨区域水质是否达标进行判定。当跨区域河流断面水质达标时，补偿金支付给上游区域；当跨区域水质不达标时，补偿金额支付给下游区域。这种以水质为判定标准的生态补偿方法不能真正反映上游区域每种生态系统类型为下游提供的所有水源涵养服务价值，也没有准确界定水源涵养服务的供给区和受益区，最终会导致无法真正调动上游流域生态保护者的保护意愿。在生态文明建设的背景下，以水源涵养服务在区域之间的流动价值为基础界定的流域上下游之间生态补偿标准越来越重要，因为只有这样才能真实反映供给区为受益区提供的生态产品价值。

技术实现思路

[0003]基于上述技术缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于生态系统水源涵养服务空间流动的生态补偿标准评价方法，以期能够科学准确的确定流域上游区域提供的水源涵养服务的实际受益区域及价值，从而更科学的计算出源涵养服务补偿标准。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种基于水源涵养服务空间流动的上下游生态补偿标准的评价方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1)数据采集：收集待评价区域的DEM数据、河流水系分布数据、遥感影像数据、降水量、当地水资源价格、水库建设成本以及区域用水量；
[0007]步骤2)根据DEM数据和河流数据，利用ArcGIS软件中的水文分析模块提取和划分上下游流域；
[0008]步骤3)根据遥感影像解译获得流域上游地区生态系统类型矢量数据，所述上游地区生态系统类型矢量数据包括一级生态系统类型数据及二级生态系统类型数据，所述一级生态系统类型包括森林、灌丛、草地、湿地生态系统；
[0009]步骤4)计算上游流域水源涵养提供量，包括蓄水量和供水量；其中蓄水量以植被截蓄降水总量表示，如式(1)进行计算：
[0010]V
fs
＝V
fs1
+V
fs2
+V
fs3
ꢀꢀꢀ
(1)
[0011]式中，V
fs
为植被截蓄降水总量，单位为mm；V
fs1
为植被冠层截水量，单位为mm；V
fs2
为凋落物持水量，单位为mm；V
fs3
为土壤持水量，单位为mm；所述植被包括上游流域所有生态系统类型；
[0012]供水量为地表径流量，计算流域产水量，产水量减去蓄水量为流域供水量；
[0013]步骤5)进行水源涵养服务空间流动分析，划定供给区和受益区，并计算从供给区到受益区的水源涵养服务传输量；
[0014]所述供给区为流域上游区域，实际受益区为流域内采用上游供水的所有区域，包括：流域上游区域、下游区域的全部或部分区域以及其他的通过人工输水途径用水的区域；
[0015]水源涵养服务传输包括蓄水服务和供水服务传输两部分；
[0016]供水量的传输量计算公式如下：
[0017][0018]其中，为上游区域向下游区域传输的供水量，单位为m3；V
x
为上游区域的总供水量，单位为m3；V
use
为上游区域用水量，单位为m3；
[0019]蓄水量的传输量计算公式如下：
[0020][0021]式中，为上游区域向下游区域传输的蓄水量，单位为m3；V
fs
为上游区域的蓄水量，即为植被截蓄降水总量，单位为m3；V
x
为上游区域的总供水量，单位为m3；
[0022]步骤6)根据水源涵养服务传输量计算生态补偿标准：
[0023]6‑
1计算上游区域各类生态系统类型向下游实际受益区域提供的水源涵养服务价值，为传输的蓄水价值和供水价值之和，计算公式如下：
[0024][0025]式中，M
i
为上游向下游传输的水源涵养服务价值，单位为元；为上游向下游传输的供水价值，单位为元；为上游向下游传输的蓄水价值，单位为元；其中，供给价值为供水量的传输量乘以单位水资源费，计算公式如下：
[0026][0027]式中，w为单位水资源费，单位为元/m3。
[0028]其中，蓄水价值为蓄水量的传输量乘以年均建设成本，计算公式如下：
[0029][0030]式中，AV为单位水库建设投资年均成本，单位为元/m3。
[0031]6‑
2计算上游流域森林、灌丛、草地和湿地生态系统的生态补偿标准：流域上游区域森林、灌丛、草地和湿地各生态系统向下游传输的水源涵养服务的总价值除以各类型生态系统对应的总面积，即为单位面积生态系统的水源涵养服务补偿标准。
[0032]进一步的方案，步骤3)中所述森林生态系统包括的二级生态系统类型为阔叶林、针叶林和针阔混交林；灌丛生态系统包括的二级生态系统类型为阔叶灌丛和针叶灌丛；草地生态系统包括的二级生态系统类型为草甸、草原和草丛；湿地生态系统包括的二级生态系统类型为沼泽、湖泊和河流。
[0033]进一步的，步骤4)中利用InVEST模型中的产水模型，计算流域产水量。
[0034]进一步的，步骤4)中，对于森林和灌丛生态系统的截蓄降水总量：冠层截水量、凋落物持水量和土壤持水量三部分均计算后相加；对于草地生态系统和湿地生态系统的截蓄
降水总量只计算土壤持水量数值，冠层截水量和调落物持水量以0计算；如果待评价区上游流域存在多种生态系统类型，则分别计算各生态类型的截蓄降水总量，然后进行相加，获得上游区域植被截蓄降水总量。
[0035]进一步的，步骤5)中，明确区分了水源涵养服务的供给区和受益区，且受益区不一定与流域下游完全重合。在确定实际受益区的过程中：对下游流域以及周边的用水情况进行调查和分析，包括工业用水、农业用水和生活用水的用水来源，监测自来水厂的水资源来源和供水范围；识别出流域下游使用上游供水的区域以及流域以外使用上游供水的区域。
[0036]流域上游区域为向下游传输的水源涵养服务，不仅包括直接传输的供水服务，还包括间接传输的蓄水服务。因为上游的蓄水服务和供水服务是相辅相成的，没有蓄水服务就没有供水服务。间接的蓄水服务是按照上游向下游的供水服务占总供水量的比例进行计算的。
[0037]步骤6)中，在计算下游对上游的生态补偿标准时是依据上游向下游的水源涵养服务的传输量进行计算的，其中供水服务的价值是按照供水服务的传输量乘以当地的水资源单价进行计算的；蓄水服务的价值是按照蓄水服务的传输量乘以水库的年均建设成本进行计算的。由于水源涵养服务具有“流量”的属性，因此不宜直接采用水库的建设成本进行计算，而应将水库的总建设投资成本折算为年均建设成本进行计算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水源涵养服务空间流动的上下游生态补偿标准的评价方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1)数据采集：收集待评价区域的DEM数据、河流水系分布数据、遥感影像数据、降水量、当地水资源价格、水库建设成本以及区域用水量；步骤2)根据DEM数据和河流数据，利用ArcGIS软件中的水文分析模块提取和划分上下游流域；步骤3)根据遥感影像解译获得流域上游地区生态系统类型矢量数据，所述上游地区生态系统类型矢量数据包括一级生态系统类型数据及二级生态系统类型数据，所述一级生态系统类型包括森林、灌丛、草地和湿地生态系统；步骤4)计算上游流域水源涵养提供量，包括蓄水量和供水量；其中蓄水量以植被截蓄降水总量表示，如式(1)进行计算：V
fs
＝V
fs1
+V
fs2
+V
fs3
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(1)式中，V
fs
为植被截蓄降水总量，单位为mm；V
fs1
为植被冠层截水量，单位为mm；V
fs2
为凋落物持水量，单位为mm；V
fs3
为土壤持水量，单位为mm；所述植被包括上游流域所有生态系统类型；供水量为地表径流量，计算流域产水量，产水量减去蓄水量为流域供水量；步骤5)进行水源涵养服务空间流动分析，划定供给区和受益区，并计算从供给区到受益区的水源涵养服务传输量；所述供给区为流域上游区域，实际受益区为流域内采用上游供水的所有区域，包括：流域上游区域、下游区域的全部或部分区域以及其他的通过人工输水途径用水的区域；水源涵养服务传输包括蓄水服务和供水服务传输两部分；供水量的传输量计算公式如下：其中，为上游区域向下游区域传输的供水量，单位为m3；V
x
为上游区域的总供水量，单位为m3；V
use
为上游区域用水量，单位为m3；蓄水量的传输量计算公式如下：式中，为上游区域向下游区域传输的蓄水量，单位为m3；V
fs
为上游区域的蓄水量，即为植被截蓄降水总量，单位为m3；V
x
为上游区域的总供水量，单位为m3；...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴厦，刘春兰，乔青，陈龙，刘晓娜，
申请(专利权)人：北京市生态环境保护科学研究院，
类型：发明
国别省市：