[发明专利]一种量化流域水文生态系统服务间权衡与协同关系的计算方法

权利要求书

1.一种量化流域水文生态系统服务间权衡与协同关系的计算方法，其特征在于：所述计算方法包括：

基于流域地形、气象、土地利用和土壤等空间分布图层基础信息，采用流域水文模型ArcSWAT的流域划分工具将整个流域进行划分，得到子流域分布图，再通过设定土地利用、土壤类型和地形坡度的分布面积阈值，进行空间叠加将每个子流域划分为单个或多个水文响应单元，进而得到全流域水文响应单元空间分布图层；

在不同条件下模拟各水文响应单元内的水文循环过程和营养物质循环过程，得到两次各水文响应单元内的总产水量、泥沙产生量、有机和无机营养物质产生量；

将它两次得到的结果相减得到泥沙含量、有机营养物质和无机营养物质含量之差，并将总产水量、水土保持和水质净化作为流域水文生态系统服务，进而得到总产水量、水土保持和水质净化水文生态系统服务空间分布图层；

统计各水文响应单元相应位置内的总产水量、水土保持和水质净化水文生态系统服务，并采用R软件和WinBUG软件通过蒙特卡罗采样建立各水文生态系统服务间的贝叶斯线性拟合关系；

对各水文响应单元内的总产水量、水土保持和水质净化水文生态系统服务进行处理，并根据处理结果绘制帕累托效益曲线。

2.根据权利要求1所述的一种量化流域水文生态系统服务间权衡与协同关系的计算方法，其特征在于：所述在不同条件下模拟各水文响应单元内的水文循环过程和营养物质循环过程，得到两次各水文响应单元内的总产水量、泥沙产生量、有机和无机营养物质产生量包括：

通过机理性流域水文模型ArcSWAT的流域划分工具将整个研究流域划分为多个子流域，再通过设定土地利用类型、土壤类型和地形坡度的空间分布面积阈值，并通过空间叠加分析将每一个子流域划分为水文响应单元，进而得到全流域水文响应单元的空间分布矢量图；

模拟在每个水文响应单元上的流域水文循环过程和营养物质循环过程，进而模拟得到河道的流量、泥沙含量和营养物质含量，并将其与已知监测断面的流量、泥沙含量和营养物质含量观测值进行对比分析、率定和校正水文模型；

基于率定和校正的水文模型，模拟各个水文响应单元的水文循环过程和营养物质循环过程，得到各水文响应单元内的总产水量、泥沙产生量、有机和无机营养物质产生量；

将土壤截留和植被吸收参数配置为0、植被管理和植被覆盖参数配置为1，再次运转模型，模拟水文循环过程和营养物质循环过程，再次得到各HRU内的总产水量、泥沙产生量、有机和无机营养物质产生量。

3.根据权利要求1所述的一种量化流域水文生态系统服务间权衡与协同关系的计算方法，其特征在于：所述得到总产水量水文生态系统服务空间分布图层包括：

根据率定和校正的模型得到各个水文响应单元内的总产水量数据，并将该数据转化为固定格式后通过ArcGIS软件将其与水文响应单元空间分布图层进行连接，得到总产水量水文生态系统服务的空间分布图层。

4.根据权利要求1所述的一种基于机理性流域水文模型的水文生态系统服务计算方法，其特征在于：所述得到水土保持和营养物质保持水文生态系统服务空间分布图层包括：

根据不同条件下得到两次各水文响应单元内的总产水量、泥沙产生量、有机和无机营养物质产生量的差值，并将该差值数据转化为固定格式后通过ArcGIS软件将其与水文响应单元空间分布矢量图层进行连接，得到水土保持和水质净化水文生态系统服务的空间分布图层。

5.根据权利要求1所述的一种量化流域水文生态系统服务间权衡与协同关系的计算方法，其特征在于：所述对各水文响应单元内的总产水量、水土保持和水质净化水文生态系统服务进行处理，并根据处理结果建立各水文生态系统服务间的贝叶斯线性拟合模型包括：

统计各水文响应单元相应位置内的总产水量、水土保持和水质净化水文生态系统服务，并采用R软件和WinBUG软件通过蒙特卡罗采样建立各水文生态系统服务间的贝叶斯线性拟合关系。

6.根据权利要求1所述的一种量化流域水文生态系统服务间权衡与协同关系的计算方法，其特征在于：所述对各水文响应单元内的总产水量、水土保持和水质净化水文生态系统服务进行处理，并根据处理结果绘制帕累托效益曲线包括：

将基于水文响应单元的各水文生态系统服务空间分布图层转化为栅格格式，并将栅格作为基本地理计算单元；

将各水文生态系统服务相除得到相应的比值栅格图层，图层中每个单元格为对应地理位置的两种水文生态系统服务的比值；

根据两种水文生态系统服务的比值大学对比值图层每个单元格进行升序排列；

根据升序排列的顺序依次分别对单元格对应地理位置的两种水文生态系统服务进行累计求和，并按照结果绘制帕累托效率曲线，根据该曲线的凹凸增减变化趋势判断各生态系统服务之间的相互作用关系。如果该曲线向下凹，且一种生态系统服务呈增加或递减趋势，而另一种生态系统服务呈递减或递增趋势，则该关系为权衡关系；如果该曲线向上凸，且一种生态系统服务呈增加或递减趋势，而另一种生态系统服务也呈增加或递减趋势，则该关系为协同关系。