[发明专利]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

权利要求书

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。