水土保持生态补偿定量计算研究 ——以辽宁大凌河流域为例

本文以大凌河为研究区域,利用土壤侵蚀方程模型,得出从实施大凌河整治工程和景观绿化建设工程后土壤侵蚀的变化值,并以此为依据分别计算了水土保持生态补偿主体方和客体方的消耗成本和获得收益,进行生态补偿定量的计算,得到结论:整个大凌河流域的土壤保持总量是7.21×104t/a,土壤侵蚀模数是1473.3t/(km2·a),客体方治理水土流失消耗的成本是20.12万元,因土壤侵蚀现象减弱而减少的遣弃荒废土地和营养元素所带来的收益为38.46万元,主体方因减少淤泥和水体富营养化所获收益为76.22万元,大凌河流域人均所得补偿大约是211.02—386.56元/a.     

基于森林生态服务价值的流域生态补偿标准研究

森林生态服务价值评估本质上是对外溢于传统市场之外的成本和效益的测度。生态服务价值的合理测算是确定生态补偿标准限值的前提。生态系统及其服务功能的特征尺度决定了生态补偿问题的空间尺度。以流域水生态服务价值种类及计算方法为依据,在综合比较多种计算方法适用范围和计算成果可靠性的基础上,结合研究区景观特性,给出流域森林系统生态价值评估方法。以飞云江流域珊溪水库库区为例,计算供给、调节、文化和支持服务4种服务功能的生态价值,综合确定库区森林生态服务价值为70.62亿元/a。珊溪库区森林生态服务价值构成中的涵养水源、净化环境、减少土壤废弃功能价值的发挥均需库区上游民众的成本投入,为实现流域整体公平、协调、可持续发展,流域下游生态服务价值受益方应向上游补偿14.98亿元/a,约为生态服务价值的21%。     

苏子河流域生态补偿研究

在生态环境危机日益加剧的社会背景下,流域生态补偿已成为恢复和保护流域生态环境的重要措施。苏子河流域是大伙房水库的重要水源涵养地,近年来由于生态补偿制度不完善,严重阻碍了生态环境的保护和建设,制约了流域经济的发展。探讨了苏子河流域生态价值的计算,为该地区补偿标准的确定提供了依据。在分析苏子河流域生态补偿存在的问题的基础上,提出了建立生态补偿的基本思路和较完善的生态补偿体系,以确保整个流域生态环境和经济发展的良性循环。     

基于水环境容量的闽江流域跨界生态补偿标准研究

采用基于水环境容量的流域跨界生态补偿标准测算方法,并以闽江流域为例,根据2011-2015年闽江流域的情况,测算了流域内的跨行政区生态补偿量。结果表明,上游地区基本上均是接受补偿者,龙岩、宁德、泉州等3地市获得的补偿额分别为2 045.82~3 023.91万元、3 037.71~4 009.84万元及6 205.73~6 605.81万元,中游地区三明及南平市既需要向上游地区支付生态补偿费用,同时也应得到下游地区的生态补偿,最终支付/获得的生态补偿额分别为-2 476.78~1 967.35万元及-5 062.21~4 091.23万元,下游地区福州市总共需要支付的生态补偿额为10 426.13~16 148.56万元。针对补偿标准测算结果提出了水体污染控制方式、生态补偿模式、资金筹措相结合的闽江流域生态补偿机制的建议。     

吴起县沙棘林地的生态效益评价

生态效益的评价和核算对评价林业生态工程的建设效果至关重要。文章以截止2008年底吴起县沙棘造林取得的成绩为基础，估算了增加森林在涵养水源、保护土壤、固碳制氧、净化环境、改善小气候、保护生物多样性等方面在退耕期间所产生的生态效益。结果表明：吴起县沙棘林工程取得了巨大的生态效益，核算后的总生态价值为803020.31万元，其中保护水资源价值为193239．39万元，保育土壤价值为322519．73万元，固碳制氧价值为222247．90万元，净化环境价值为2759．07万元，改善小气候价值为23343．81万元，保护生物多样性价值为38910．40万元。研究结果可为黄土区生态修复工程建设效益评价提供参考。     

鄂尔多斯景观格局演变与景观生态网络优化研究

以鄂尔多斯市为典型研究区，以2000、2005、2010、2015、2018年研究区景观格局数据和气象水文数据为研究素材，基于复杂网络理论、景观生态学和GIS空间分析技术，定量研究鄂尔多斯市景观格局的时空演变规律，并探究各级子流域的水源涵养深度，再将研究区景观格局演变数据和生态水文数据与由多个决定景观特征的因子构建的景观生态网络进行耦合分析，为研究区景观格局优化及生态环境建设提供参考。结果表明：在研究期内鄂尔多斯市的耕地不断减少，林地、草地、水域和建设用地均有一定程度的增加；景观演变主要是耕地、林地和水域之间的转化，林地、水体的景观演变最为剧烈，耕地、草地和建设用地相对平稳；鄂尔多斯地区整体水源涵养能力偏低，相对而言，东部地区的水源涵养能力高于西部地区，随着时间的推移，水源涵养深度高值逐渐南移；构建的鄂尔多斯市景观生态网络共342个生态节点、402条生态廊道，基于度低者优先的增边策略增加了119条廊道；优化后的网络连通度和连通鲁棒性均明显提升，网络中生态流更为畅通。     

内蒙古海拉尔河流域生态足迹与生态承载力变化

为量度区域可持续发展态势,本研究以海拉尔河流域为研究对象,使用生态足迹供需模型对其生态建设和流域可持续发展做出分析和评价。结果表明:2009年较2000年人均生态足迹增加了1.69hm2,人均生态承载力增加了0.09hm2,人均耕地面积增加了0.084hm2;2000年生态盈余为1.73hm2,而2009年生态盈余快速降低到0.13hm2,加剧了海拉尔河流域社会经济发展与生态环境压力之间的矛盾。     

基于生态足迹的浙江省区际生态补偿标准研究

利用生态足迹计算模型,测算了2015年浙江省各地区生态足迹和生态承载力,并基于生态补偿系数对浙江省区际生态补偿标准进行分析。研究结果表明:2015年浙江省生态足迹和生态承载力总量分别为15 484和7 111万ghm~2。除丽水市为生态盈余外,其余10个地区均为生态赤字,其中宁波市生态赤字为最高的2 011万ghm~2,有7个地区的生态环境处于极不安全状态。丽水市应获得生态补偿46 509万元,其余10个地区均需支付生态补偿,总量为13 466 220万元。2015年浙江省需净支付生态补偿13 419 711万元。以浙江省地均生态补偿量为基准进行修正,结果显示宁波市、杭州市和嘉兴市这3个地区需支付生态补偿,支付量分别为3 457 187、2 110 322和144 189万元。其余8个地区获得生态补偿,其中丽水市、衢州市和金华市是获得生态补偿最大的三个地区,补偿量分别为2 276403、1 093 543和989 003万元。     

北京山地绿化树种引进效果及其土壤保育功能研究

对北京市石佛寺浅石山区引进绿化树种的适应性及长期以来对土壤养分元素的影响效果开展研究,结果表明,引进树种长势均匀,取得了良好成效,混交林、乔灌草结合的配置模式对土壤氮、磷、钾和有机质的改善作用明显。固土能力较强的是桧柏、沙地柏,分别是17.816 t/(hm2.a)和17.796 t/(hm2.a),混交林固土能力比纯林要强,黄栌+荆条配置模式的单位面积保肥价值是黄旗松+云杉保肥价值的1.71倍。价值量从大到小排序为:黄栌+荆条>黄柏+白蜡+元宝枫>桧柏>五角枫>华北落叶松>黄栌+五角枫+侧柏>沙地柏>油松>黄栌>白皮松>楸树>侧柏+山杏>黄旗松+云杉。可见,森林保肥能力既和固土能力有关,也与其林地土壤中的营养元素含量有密切关系。     

极端干旱条件下河道生态基流间接价值计算

根据水生态系统提供的服务机制、类型和效用,水生态系统的服务功能可分为提供产品功能的直接使用价值和具有生命支持系统的间接使用价值两大类,河道生态基流的间接服务功能又包括水生态调节功能,水生态文化功能和水生态支持功能三类。生态基流保障的关键期为枯水期,极端干旱条件下生态基流同样蕴涵着不容忽视的价值,根据河道生态基流的各项服务功能及其影响因素,各项价值采用资源环境经济学的方法来进行估算。以渭河宝鸡段为例,以2015年为评价基准年份,对极端干旱年份下生态基流的间接价值进行了计算。结果表明,渭河宝鸡段2015年生态基流总价值为38 301.9万元/a,其中调节功能价值为25 581.6万元/a;支持功能价值为220.3万元/a;文化功能价值为12 500万元/a。开展本次研究,为缺水地区生态基流长效保障与生态补偿机制的建立等提供理论支撑与科学依据。     

基于灰色理论及BP神经网络的尿素水解预测模型研究

研究根据室内尿素水解试验资料,建立了以温度、水分、时间为输入因子,尿素态氮含量为输出因子,拓扑结构为3-2-1的BP神经网络预测模型,以及Verhulst灰色预测模型和零级动力学模型,并分析比较了三种模型的预测效果。结果表明:3种预测模型均能满足模拟精度要求,所建立BP神经网络模型模拟值与实测值的平均相对误差、相关系数和决定系数分别为2.39%、0.992 4和0.984 5,具有较高的预测精度和良好的稳定性,并且模拟效果明显优于Verhulst灰色预测模型和零级动力学模型,可以较好地描述尿素水解动态变化过程,为尿素水解定量研究提供了精确的科学依据。     

喷雾模型的发展及其在内燃机CFD中的应用

喷雾模型是内燃机CFD软件中重要的组成部分,而喷雾模型是由多种子模型组成的。正确设定喷嘴出口的边界条件和选择恰当的喷雾子模型成为成功分析和优化柴油机和汽油机高压喷雾的先决条件。本文主要讨论了喷嘴流动模型、液膜雾化模型和喷雾碰壁模型在CFD软件中的应用现状。     

陕西关中冬油菜生长发育不同模型模拟精度研究

在陕西关中地区进行了连续6年(2009年9月—2015年5月)的冬油菜非充分灌溉试验,利用STICS、DSSAT和APSIM 3种不同模型对冬油菜物候期和产量等进行模拟,比较了3种不同模型的模拟精度。结果表明,3种模型中STICS模拟精度最高,平均RARE为3. 24%,APSIM模型次之,平均RARE为8. 79%,DSSAT模型最差,平均RARE为11. 38%。其中STICS模型对物候期和产量的模拟精度均为最高,DSSAT模型对物候期的模拟精度高于APSIM模型,而APSIM模型对产量相关指标的模拟精度高于DSSAT模型。由于2012—2013年生育期内降水量较低,3种模型的模拟精度均较低,说明3个模型对干旱胁迫条件下的作物生长模拟均存在一定不足。综合比较,STICS模型的模拟精度高于DSSAT和APSIM模型,因此推荐STICS模型为关中地区冬油菜生长发育和产量形成模拟的适宜模型。     

农业模型发展分析及应用案例

农业模型、农业人工智能及数据分析等技术贯穿于智慧农业的信息感知、信息传输、信息处理与控制全过程，是智慧农业的核心技术。为进一步明晰农业模型的内涵和作用，促进农业模型进一步研究及应用，推动智慧农业健康、稳定和可持续发展，本研究采用系统分析、比较及关系框图等方法，分析了农业模型的内涵，阐述了农业模型和智慧农业要素与过程的关系，明确了农业模型的作用并附以应用案例，比较了农业模型的国内外重要发展动态与趋势。国内外农业模型研究与应用重要进展比较表明，农业模型研究应用需要考虑农业生物要素的4个水平、农业环境要素的6个尺度、农业技术与农业经济要素的6个层次并采用相应方法进行，农业模型环境要素空间多尺度研究应用有较大发展潜力；农业模型与分子遗传学、感知技术及人工智能技术结合，农业模型研究应用的公私有组织协作，粮食安全挑战将成为农业模型进一步发展的重要推动力，且需更注重将各种农业系统模拟、数据库、和谐性与开放数据及决策支持系统相连接。中国农业模型研究与应用已形成具有中国特色的作物模型系列，也融入农业模型的互比较与改进、智慧农业等世界潮流，需要抢抓机遇，加快发展。农业模型是农业系统要素内及要素间关系的定量化表达，是农业科学定量与综合的重要方法，具有认识论价值，它与感知技术的结合可以在智慧农业数据获取与处理中发挥不可或缺的作用，成为信息农业技术落地应用的重要桥梁和纽带。     

作物水分与产量关系的综合模型

对描述作物耗水量与产量关系的二次函数关系模型和詹森模型 ,通过水量的当量变换 ,把描述同一生产过程的二个模型统一到一个模型内 ,这个模型具有二者的优点。该模型可以把对水量的优化转化为对土壤含水率的优化 ,而土壤含水率是一个可以随时监测和控制的因素 ,所以在应用上具有现实指导意义。     

基于格子玻尔兹曼法的TOPMODEL建模与应用

依据Freeze和Harlan的水文模型蓝图思想改进TOPMODEL,在模型构建过程中利用格子玻尔兹曼法(LBM)建立汇流过程的数值模型,采用达西公式数值模型求解饱和区土壤水运动方程,运用LBM法五速模型求解非饱和区理查兹运动方程,进而构建基于栅格的分布式LBMGTOPMODEL。模型的产流方法融合了蓄满产流理论和超渗产流理论,考虑了土壤水分剖面、土壤各向异性和地形坡度等对流域产流的影响;模型的汇流方法利用地貌水文学理论,寻求水文过程与流域地形地貌的相互作用及定量关系,此模型在汇流过程中将地貌因素与水动力扩散相结合以描述坡面水流运动,解决了坡面水流的流量分配问题。以中汤流域为对象进行水文模拟应用研究,验证得到确定性系数在0.547~0.883之间,平均值为0.725,结果良好,说明模型较为可靠。     

Shuttleworth-Wallace模型模拟陕北枣林蒸散适用性分析

在生态脆弱的陕北黄土丘陵区,林地耗水是生态学者长期关注的热点问题,准确测算植物耗水量是环境水分研究的关键。根据陕北山地枣林的立地条件和蒸散过程特点,结合2012年的实测资料,确定了相关模型参数,实现了Shuttleworth-Wallace(SW)和Penman-Monteith(PM)模型对枣林蒸散量的模拟,并利用2013年茎流计监测的蒸腾量和水量平衡原理推求的蒸散量,对这2个模型进行了比较和检验。结果表明:就整个枣树生育期10 d尺度蒸散量而言,SW模型模拟精度优于PM模型。此外,2模型精度随枣树生育期变化而变化,且萌芽展叶期精度均最低。SW模型日蒸腾量模拟精度满足要求,但易受到天气状况影响,晴天模型精度优于雨天。SW模型精度在陕北山地枣林里得到验证,是半干旱区山地枣林耗水规律研究的有效工具。     

三种作物水分生产函数模型的适用性比较

通过幂级数展开等代数变换发现,3种作物水分生产函数Jensen模型、Rao模型和Stewart模型可以近似相互转化,其各自水分敏感指数近似等价。通过在各阶段均匀受旱的特殊情况下对模型模拟的相对产量随相对蒸散发量变化过程的对比,从理论上分析了3个模型的适用性。研究发现,当作物受旱较轻微时,Rao模型和Stewart模型与Jensen模型统一具有较好模拟效果,但是当作物受旱较严重时,Rao模型和Stewart模型的模拟效果不好。通过不同气候区域不同作物田间试验的数据进行了验证计算,由于水分亏缺不十分严重,参数优化后3个模型都具有较好模拟效果,而Jensen模型模拟效果更好一些,优化得到的3种模型水分敏感指数近似相同,而采用Jensen模型水分敏感指数后,Rao模型和Stewart模型的模拟效果稍有降低。     

农业干旱程度评估指标的量化分析

在指出目前各评估指标不足的基础上,提出了农业干旱评估指标最重要的是应正确反映干旱给农业造成的损失大小的思想,并以此建立了农业干旱评估指标的量化模型,即农业干旱评估指标的静态模型和动态模型,该指标不仅能定量计算而且能较准确的反映干旱给农业造成的损失。     

物理模型构建在教学中的重要性探讨

物理是研究自然界物质的基本结构、基本运动形式及相互规律的学科.现在物理试题已结合生产实践活动,学生在解决这类题目时需要把一个复杂的实际问题转化为物理过程,即物理模型的构建.物理模型能使复杂问题得到简化处理,还可利用模型训练学生发散的逻辑思维、帮助学生建立正确的求解思路. 可见,教学过程中物理模型构建的重要性.