[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

说明书

本发明涉及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，包括：采用流域水文模型将整个流域进行划分，得到水文响应单元空间分布图层并对其进行处理；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线性关系；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，并根据处理结果建立各水文生态系统服务间的贝叶斯线性拟合模型和绘制帕累托效益曲线。本发明通过分别建立的各水文生态系统服务间的线性拟合模型和绘制的帕累托效率曲线，可以为流域土地规划、生物多样性保护和生态补偿提供科学依据。

技术领域

本发明涉及流域水文生态领域，尤其涉及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。

背景技术

生态系统服务是指生态系统所形成和维持的人类赖以生存和发展的环境条件与效用，为人类直接或间接从生态系统得到的所有效益。其中，流域生态系统提供的总产水量、水土保持和水质净化(营养物质保持量)水文生态系统服务对人类福祉产生重要影响，且这些水文生态系统服务与流域水文循环过程与营养物质循环过程密切相关。生态系统对人类社会福祉提供的服务是多重的，并且各种服务之间相互作用相互联系。所谓生态系统服务权衡是指某些类型生态系统服务的供给由于其他类型的生态系统服务使用的增加而减少的状况。协同是指两种或多种生态系统服务同时增强的情形。生态系统服务权衡与协同是进行区域生态系统服务管理与决策的基础。因此，近来如何构建量化生态系统服务间权衡与协同关系的计算方法成为流域生态学和水环境管理研究的热点。

传统的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多以土地利用与覆被变化为媒介定性或定量地分析生态系统服务，具体的方法有地图对比法、情景分析法和生态-经济综合模型法。以上方法未能从生态水文角度和地理化角度考虑生态系统服务之间的相互作用关系。另外，已有的方法未能以“格局-过程-功能-服务”为主线考虑生态水文计算单元和空间地理单元内各水文生态系统服务间的相互作用关系，且未能将水质净化服务进行细分，忽略了有机营养物质保持量和无机营养物质保持量的空间分布的异质性和权衡性。

目前，我国量化流域水文生态系统服务间的权衡与协同关系的计算主要以流域和行政管理单元为计算单元计算各生态系统服务间的相关系数，该方法虽在理论上比较完备，但由于其计算单元的选择未考虑生态系统服务模拟过程的生态水文过程和生态系统服务的地理化，会在很大程度上制约研究结果的实际应用效果；因此，采用何种模型可以模拟基于“格局-过程-功能-服务”的流域水文生态系统服务；如何从生态水文过程角度量化各水文生态系统服务间的相互作用关系；如何从生态系统服务的空间地理化量化各水文生态系统服务间的相互作用关系，是现阶段需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了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，解决了现有计算管理方法存在的不足。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：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，所述计算方法包括：

采用流域水文模型ArcSWAT的流域划分工具将整个流域划分为多个子流域，并将每一个子流域划分为水文响应单元，得到全流域水文响应单元的空间分布矢量图；在每个水文响应单元内模拟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；

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；