基于EEF模型的昆明市生态系统发展状态评价

运用能值分析理论改进的生态足迹模型(EEF),对昆明市2002~2011年能值足迹的动态变化进行分析,并应用GM(1,1)模型,对未来10年人均能值进行预测。结果发现:EEF模型的计算数值明显高于传统模型;昆明市生态系统出现盈余,处于可持续发展状态;在自然环境、经济状况不发生"突变"的前提下,2012~2020年人均能值盈余呈下降趋势且年均递减率为20.57%,尽管生态系统没有赤字,但生态安全面临严峻挑战。本研究对"新昆明"建设及其生态系统的可持续发展将有着重要的启示。     

系统动力学模型在吉林省水资源承载力的仿真应用

水资源短缺和水环境污染作为水资源危机的主要内容,在吉林省社会经济发展过程中广泛存在。对此,从人口、经济、生态、水资源和水环境等5个子系统,建立吉林省水资源承载力系统动力学模型,通过设计现状延续型、节约水量型、环境保护型、综合协调型4种情景,模拟2016-2025年吉林省水资源承载力。结果显示:现状延续型在水量和水质两要素均最差,为最劣方案;节水水量型和环境保护型分别在缓解水资源供需压力和改善水环境质量上有所建树,为非劣方案;综合协调型在水量和水质两要素均表现优异,为最优方案;2025年4种方案的水资源承载力排序为综合协调型>环境保护型>节约水量型>现状延续型。     

A tool for community-based assessment of the implications of development on water security in hillside watersheds

Development and population growth in Latin American countries with steep slope farming are likely to further increase pressures on water and land resources. A methodology was developed for assessing water availability and use under different development pathways at a watershed scale to determine whether water security is a potential problem, and if so, under what conditions it is likely to occur. This methodology makes use of a GIS-based spatial water budget model for simulating stream water availability, water use and stream flow control on a daily basis at a watershed scale. Here, we analysed water availability under three plausible development scenarios for the 3246 ha Cabuyal River watershed in southwest Colombia in the year 2025: Corporate Farming (CF), Ecological Watershed (EW), and Business as Usual (BU). Simulated average river flows at the watershed outlet were, respectively, 874, 796 and 925 l s⁻¹ for the CF, EW and BU scenarios. The contribution of base flow to river flow (base flow index) was on average, 80.8, 85.6 and 77.9%, respectively, for the three scenarios. The watershed had the potential to meet the anticipated increase in water use under each explorative scenario. However, dams were necessary to store irrigation water in the CF scenario, otherwise over 60% of the available water would have been used during the dry season. Such a high figure raises concerns about effects on aquatic and riparian ecology, concentrations of potential contaminants, water reserves for especially low rainfall years, and the watershed resilience to meet temporarily higher water needs during the day. Analyses indicated that current water-use conflicts in the watershed can be resolved if irrigation water supply is separated from drinking water supply. This study helped reduce some of the complexity associated with the interdependencies between land and water resources, the impact of using them, and spatial linkages within the watershed. Results of this study can be used for teaching local stakeholders about basic landscape responses and helping multi-institutional alliances to become proactive and to guide development to the benefit of local communities.     

动态经济评价模块原理及其在林分经营模型中的应用*

通过动态经济评价模块，将成本构成要素分解成材料消耗，用工消耗和资金换算单位乘子等基本元素，而用以基本元素以自变量的函数描述成本及收入核算项目，借助模块内专门设计的解码过程，通过外部文件，修改成本构成要素的分解层次和描述单位，重新设计成本核算项目的描述函数，实现了经济评价模块同林分生长模型间的柔性结构匹配。压缩数据向量及其相应算法的引入，不仅减少了内存空间的占用量，而且提高了经济评价模块的运行速度，     

不确定性条件下分布式农业生产预警模型构建与应用

构建了基于梯形模糊数和分布式作物模拟模型的空间分布式农业生产预警模型来实现作物产量和水分生产力综合警情预警预报。模型采用空间分布式作物产量和水分生产力作为警情指标来计算系统警级,引入梯形模糊数来表征目标产量和水分生产力的不确定性,采用空间分布式作物模拟模型来模拟常规灌溉、0.8倍常规灌溉和0.6倍常规灌溉下的作物产量和水分生产力,进而对现状1976—2012年和未来RCP4.5情景下2026—2045年不同灌溉水平下进行农业生产风险预报预警,并衡量了未来20年产量和水分生产力的静态协调度和每5年4个周期的动态协调度。结果表明,同一作物在不同土壤类型和不同灌溉水平下预警等级不同,警级随着灌溉水平的降低呈现不规则变化规律,协调性随着灌溉水平的降低而减小。模型能够识别出未来气候变化不同节水灌溉水平下的空间异质性作物产量和水分生产力的警级,实现精准化农业生产风险预警预报,有利于实现高效率降警处理。     

基于水文水动力模型的浦阳江流域洪水情景模拟

浦阳江流域地形复杂,包括山丘、盆地和平原。中游诸暨盆地是人口主要聚集地,受上游山区洪水和下游钱塘江潮位顶托影响,洪涝灾害形势严峻。为解决上述问题,本文对流域上游山区采用新安江水文模型模拟降雨径流过程,对下游盆地区采用IFMS一、二维水动力模型模拟水流运动,并以水文模型的计算结果作为水动力模型的边界条件进行水文水动力模型耦合。结果表明水文水动力模型适用于浦阳江全流域洪水模拟,能够弥补新安江模型中马斯京根汇流无法考虑潮水顶托影响以及水动力模型难以响应降雨变化的不足。根据地区防洪特点设置致灾因子变化和水利工程建设两类情景进行洪水模拟,得到不同条件下浦阳江流域的洪水淹没水深分布,通过结果分析,总结得出浦阳江流域洪涝问题的解决对策和建议。     

多尺度行政区平衡视角下耕地空间布局优化

优化耕地空间布局对提升耕地生产能力、促进农业可持续发展具有重要意义。该研究以广东封开县为例,基于“现状耕地调出-可恢复地类调入”的微观调整逻辑,综合运用空间叠加、综合评价及蚁群优化算法,构建了耕地空间布局调整模型,以调入调出数量平衡为约束条件实现了不同行政区尺度下的耕地布局优化。结果表明：1）研究区共调出耕地1 689.89 hm²,占耕地总面积的7.62%,整体上呈现出“全局零散、局部聚集”的分布特征。2）研究区可恢复地类农业生产适宜性均值为67.04,具有开展作物种植的良好禀赋条件。3）不同行政区尺度平衡情景下,调入结果在研究区北部空间差异显著,与镇内平衡情景相比,县内平衡情景下,调入耕地的农业生产适宜性均值提高了2.08,综合生态系统服务均值下降了0.67。4）两种情景下,耕地的连片性、质量及稳定性均得到提升,因不受调入规模和行政单元空间范围限制,县内平衡情景下的提升效果更加明显,适当扩大可恢复地类筛选范围有利于提升整体耕地质量并降低重要生态用地筛选概率。该研究构建的耕地空间布局调整模型具有良好的适用性,可为制定农用地布局优化与整治提升方案提供参考依据。     

基于CLUE-S模型县域土地利用情景模拟与碳排放效应分析

土地利用与变化产生的碳排放是国家温室气体排放清单核算中的重要组成部分。该研究以辽宁省沈阳市法库县为研究区域,基于2013年土地利用现状数据,运用CLUE-S模型对法库县2019年土地利用变化格局进行模拟与验证。在此基础上,通过设置基线情景、农业发展、建设发展、生态保护、土地利用结构优化5种模拟情景预测2030年法库县土地利用分布空间格局及各情景下土地利用碳收支状况。结果表明：1）CLUE-S模型对法库县土地利用格局变化具有良好的模拟能力,Kappa系数为0.989 6,模拟总体精度达到99.14%;2）在5种模拟情景中,土地利用结构优化情景下2030年法库县土地资源利用效果最优,是法库县中长期发展阶段较为适宜的土地利用模式;3）法库县2013-2019年碳排放量增长5.53%。5种模拟情景同2019年相比,除生态保护和农业发展情景外,其余模拟情景下法库县碳排放量均呈现增长趋势,其中土地利用结构优化情景增幅最小,为2.29%。研究结果可为法库县土地利用优化布局、国土空间规划编制及碳减排相关政策制订提供参考依据和决策支持,研究方法也可为其他区域土地利用格局预测及碳收支变化提供借鉴。     

我国农药地下水环境风险评估场景体系的建立

根据国际通用的标准场景和环境脆弱性概念,利用GIS技术,以我国气象、土壤、农业生产等数据为基础,构建农药环境风险评估过程"现实中最糟糕的情况"。针对旱地作物和地下水这一环境系统,将我国划分为6个农药地下水环境风险评估场景区,并在此基础上构建了11个标准场景点,从而形成针对旱地作物的我国农药地下水环境风险评估场景体系。利用欧盟农药环境暴露模型PEARL测试该场景体系,运行结果显示该场景体系科学可行。该场景体系的建立既为运用定量模型进行我国农药环境风险评估奠定了重要基础,也为我国农药环境风险管理、农药登记管理工作提供了技术支持和科学依据。     

China-PEARL和PRZM-GW模型潍坊市场景农药地下水风险评估研究

农药地下水暴露模型China-PEARL已开始在我国农药地下水风险评估中应用。本文利用China-PEARL潍坊市场景数据,为PRZM-GW构建了潍坊市场景。在潍坊市场景下,利用2个模型计算了56种农药在5种作物上共计145种施用方式下的预测环境浓度(PEC)值,利用商值法(RQ)进行风险评估。结果显示有8种农药共13种施用方式在潍坊市场景下存在不可接受的地下水风险。其中,2个模型均显示有不可接受风险的农药是多菌灵和氟磺胺草醚。2个模型PEC值比较结果显示,PRZM-GW的农药风险评估趋势与China-PEARL一致性高,从而验证了China-PEARL的可信性。模型PEC值影响因素分析显示,土壤有机碳分配系数(Koc)对2个模型输出影响最大,可将Koc>400L·kg^-1作为判断某种农药预测浓度<0.1μg·L^-1经验性指标。2个模型的PEC值和土壤好氧半衰期的对数呈线性关系,当土壤好氧半衰期>10d时,模型的PEC值随土壤好氧半衰期的增大而迅速增高。水解半衰期为PRZM-GW模型输入项,决定了PRZM-GW模型模拟的农药浓度随年变化趋势。水中溶解度是China-PEARL的输入项,但对模型PEC值影响很小。