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湖泊流域水资源承载能力动态预测与调控是维护湖泊生态安全、保障社会经济健康持续发展的重要基础和手段.本文以巢湖流域为研究对象,提出基于系统动力学的湖泊流域水资源承载力动态预测技术和试验优化调控方法.首先以县(市)为基本单元构建水资源承载力系统动力学模拟与动态预测模型;再从空间上将各县(市)耦合为流域系统整体模型,并通过敏感性分析筛选量质要素调控指标;最后采用正交试验设计确定流域水资源承载力优化调控方案.结果表明:由于流域内产业规模的扩大以及城镇化率的提升,20172050年巢湖流域水资源承载状态值整体呈恶化趋势,并于2030年以后将长期处于超载状态,通过对影响要素针对性优化调控后,20172050年流域水资源承载状态均达到临界或可载.研究表明本文提出的方法对于促进区域社会经济环境协调发展和改善流域水资源承载力具有较好的实际应用价值. 相似文献
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气候变化将对水资源产生重要影响, 评估其潜在影响可为区域可持续发展提供重要的依据. 本研究的目标是评估2010~2039年气候变化对黄土高原黑河流域水资源的可能影响并进而探讨适应性对策. 基于4种全球环流模式(CCSR/NIES, CGCM2, CSIRO-Mk2和HadCM3)的各3种排放情景(A2, B2和GGa), 使用比例法预估了降水、最高和最低温度的未来变化; 使用SWAT (Soil and Water Assessment Tool)模型模拟气候变化的水文响应; 基于元胞自动机-马尔可夫模型(CA-Markov)建立未来土地利用情景. 结果表明, 与目前气候相比, 全球环流模式预测年均降水变化-2.3%~7.8%, 年均最高和最低温度分别增长0.7~2.2和1.2~2.8℃. 不考虑土地利用变化时, SWAT预测2010~2039年的年均径流变化-19.8%~37.0%, 土壤水分含量变化-5.5%~17.2%, 蒸散量普遍增长0.1%~5.9%. 尽管水文气象变量的变化复杂, 但增长的概率较大; 且水文过程将发生变化, 如冬季径流减少等. 考虑土地利用变化时, 较2000年土地利用, 建立的2015土地利用情景将分别增加土壤水分和径流4.0%和5.7%而减少蒸散0.6%. 这表明调整土地利用模式可以有效调控水资源, 可被用来减缓气候变化的不利影响. 相似文献
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基于系统动力学模型和元胞自动机模型的土地利用情景模型研究 总被引：44，自引：0，他引：44
综合自上而下的系统动力学模型和自下而上的元胞自动机模型, 从宏观用地总量需求和微观土地供给相平衡的角度, 充分利用系统动力学模型在情景模拟和宏观驱动因素反映上的优势与元胞自动机模型在微观土地利用空间格局反映上的优势, 发展了土地利用情景变化动力学LUSD (Land Use Scenarios Dynamics model)模型. 利用该模型对中国北方13省未来20年土地利用变化的情景模拟结果表明, 由于LUSD模型充分利用了系统动力学模型和元胞自动机模型的特点和优势, 同时考虑了土地利用系统宏观驱动因素复杂性和微观格局演化复杂性的特征, 因而提高了当前土地利用情景模型的可靠性, 这将在一定程度上为理解土地利用系统的复杂驱动行为, 评估脆弱生态区土地系统变化的潜在生态效应提供帮助. 同时, LUSD模型的情景模拟结果也表明, 农牧交错带地区是中国北方未来20年土地利用变化比较明显的地区, 而耕地和城镇用地则是该区域内变化最为显著的两种用地类型. 相似文献
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湖库生态安全调控技术框架研究 总被引：1，自引：1，他引：0
针对湖库生态安全综合性调控技术缺乏的现状,为支撑和保障湖库型水体生态安全,开展了湖库生态安全调控概念、特征及技术需求分析,研究并系统构建了湖库生态安全调控技术框架(T-PIRLEP),阐述和分析了该框架的主要技术环节.根据研究结果,认为湖库生态安全具备可调控的特性,调控目的旨在维护以人类为终点的湖库生态环境和生态服务的安全.湖库生态安全调控具有综合性、功能导向性、类型差异性、空间异质性和不确定性的特征.基于T-PIRLEP的调控技术框架以湖库生态安全保障目标(T)为核心,以生态承载力为重要约束参考,从影响湖库生态安全状况的人口增长产业发展资源利用污染排放生态保护政策管理的耦合作用过程出发,采取以人口调控(P)、产业调控(I)、资源利用调控(R)、负荷控制(L)、生态调控(E)、政策调控(P)6类要素为主的调控措施来实现湖库生态安全调控.研究指出,调控过程需以湖库调控类型和其调控定位为引导,注重调控目标、调控措施、目标可达性分析之间的相互反馈,强化与生态安全评估研究的有机衔接. 相似文献
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为揭示农户个体行为与流域农业非点源营养盐产生和控制政策之间的逻辑关系,以珠江流域为研究对象,采用系统动力学模型与多主体农户和农村环境管理模型耦合构建流域营养盐污染控制政策的情景分析方法,基于农户在化肥税和农药税组合型政策下的生产行为设计了基准情景、低化肥税情景、中化肥税情景和高化肥税情景4种具有代表性的情景方案,并在各种情景下定量描述流域营养盐对农业政策的响应和评估流域营养盐控制的优选政策方案.结果显示:从农业投入和产出的角度看,2030年低化肥税情景、中化肥税情景和高化肥税情景的化肥施用量相对基准情景分别减少了24.0%、39.8%和50.2%,农药使用量分别减少了27.6%、32.8%和37.4%,农作物产量分别减少了10.0%、16.3%和21.2%,畜禽养殖量分别增加了5.9%、7.5%和14.0%;2030年,基准情景、低化肥税情景、中化肥税情景和高化肥税情景的总氮入河量分别达到94.5、85.1、78.5和75.3万t,总磷入河量分别达到14.0、12.8、12.0和11.6万t;化肥税和农药税的组合型政策能够有效减少营养盐污染量,然而,中化肥税情景和高化肥税情景比低化肥税情景的边际效果小、经济成本高、农作物产出低和畜禽污染高,故低化肥税情景被认为是控制珠江流域营养盐污染的最优方案. 相似文献
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基于SD模型分析的环鄱阳湖地区发展模式探讨 总被引：2，自引：2，他引：0
系统动力学(SD)模型在模拟复杂的区域发展问题中具有明显优势,本文在深入分析环鄱阳湖地区区域发展各子系统、各要素之间关系的基础上,构建了区域发展SD模型,并通过设立4种发展情景模拟了不同发展模式下区域发展特征.结果表明,惯性发展不仅发展速度较慢,同时将带来严重的生态与环境问题;高经济增长低环保投入发展尽管保持了经济的高速增长,但对生态环境将造成较大程度的破坏;高经济增长高环保投入方式通过加大环保投入,能较好地解决经济高速增长所带来的污染问题;而强调经济结构调整的产业优化升级发展方式在保证经济较高速发展的同时,较好地维持了区域生态环境的良性循环.充分考虑环鄱阳湖地区区域特征,本文综合各模式优劣势,提出了推荐发展模式,以实现经济增长与生态环境保护之间的平衡. 相似文献
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减少发展中国家因毁林与森林退化导致的碳排放、保护与增强森林碳储量以及加强森林可持续管理,即REDD+,将成为未来承诺期国际社会关于林业减缓气候变化最重要的手段之一.通过REDD+的实行,在降低森林碳源和增加碳汇的同时,还能增强森林的社会和生态等多种功能和效益.本研究主要从REDD+的碳汇-生态-社会效应出发,考察REDD+机制能否在应对气候变化方面发挥作用.研究区域设定为REDD+的热点地区——印度尼西亚研究中首先基于CA-MCE土地利用动态模型、簿记法碳循环模型和供求平衡情况下利润最大化的碳市场最优价格模型等模型簇构建REDD+集成评估模型;通过设定三种情景:当前基准情景、经济发展情景和REDD+情景,来模拟REDD+的政策效应.结果显示,和当前基准情景相比,REDD+情景可以减少6%的森林砍伐,带来约0.14 Mt CO2e的碳减排,并有效遏制研究区的水土侵蚀.与此同时,通过国际碳汇补偿机制,REDD+将带来当地农民收入的增加,帮助他们摆脱单纯依赖木材采伐和经济作物种植获取收入的方式.本研究实例可以为REDD+的实行提供科学依据和政策参考. 相似文献
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城市水系统理论是流域水系统科学在城市尺度的拓展,为解决城市化引起的人水关系失衡和突出水问题(内涝、黑臭和水污染、生态退化等)提供了新的系统化解决方案.现有城市水系统相关研究大多关注水循环单一过程,对水循环及其伴生的物质循环、水生态以及人文等过程互馈机制仍需进一步探索.本文以流域水系统科学和水循环理论为基础,发展了城市水系统的概念、理论和技术体系;以城市多种下垫面条件下时变增益降雨-径流模型为核心,耦合自然-社会水循环及其伴生的水环境、水生态等过程和多尺度海绵措施的影响,研发了城市水系统5.0模型,实现了源头降雨-径流-面源污染负荷、排水管网系统水量水质转输、末端调蓄和净化、社会经济水循环、水系统评估和调控等五大关键模拟功能,成果已在武汉市开展示范应用.结果表明:城市水系统应以城市及其联系的河湖为研究对象,探索城市自然-人工侧支水循环和外江调蓄等耦合,以及社会经济发展、海绵措施对水量-水质-水生态等过程的调控机制.研发的城市水系统5.0模型很好地模拟了城区降雨-径流过程、水体总氮和总磷浓度、社会经济发展特征指标等.与实测数据对比,所有降雨-径流场次的相关系数和纳什效率系数分别处于优秀和良... 相似文献
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流域社会经济发展对山东省东平湖水环境影响评估及优化调控 总被引：3，自引：1，他引：2
针对我国湖泊生态环境保护及"一湖一策"工作的需要,开展了流域社会经济对东平湖水环境效应评估及联合调控方案研究.在基于"压力状态响应"评估方法、系统动力学模拟和情景分析的基础上,全面评估了东平湖当前水平、未来变化速率和主要瓶颈,确定了流域社会经济系统调控战略的必要性及潜力、方向和底线.结果表明:1)东平湖评估指数从2000年的52.4提升到2010年的61.6,其评估等级从Ⅲ级提升到Ⅱ级,若仅维持现状水平和高速发展速度,未来20年评估指数将很可能呈现缓慢下降趋势,长期处于Ⅲ级,甚至达到Ⅳ级;2)为了确保维持现状等级及稳中小幅度上升的趋势,到2030年,东平湖流域社会经济发展速度控制在过去11年平均增长速度的75%,环境响应措施提升到评估标准的Ⅰ级水平;3)建议东平湖的流域生态系统管理工作应先削减已有的和潜在的污染源排放量,随后以自然恢复为主,使湖泊水质进一步改善. 相似文献
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针对现阶段地震人员死亡评估模型在评估特定区域地震时评估结果误差较大的问题, 结合中国地震灾害特点、 人口分布情况等, 将中国大陆划分为西北、 西南和大陆东部三个地区, 并对各区域按照人口密度进行分级。 采用多元非线性回归方法, 选取震中烈度、 震区面积、 抗震设防烈度参数建立分区域的地震灾害人员死亡评估模型。 研究结果表明, 该模型在西北、 西南地区的验证结果较好, 适用于中国地震灾害情况, 可以用于震后快速盲评估, 在一定程度上能够避免评估不同震级、 相同震中烈度和人口密度的地震时, 出现相同结果的情况; 虽然该模型在震例较少的大陆东部地区以及城市直下型地震中评估结果需要进一步改进, 但为解决特定区域地震死亡评估中误差较大问题提供了思路, 能够为震后应急指挥和救援提供数据参考。 相似文献
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中国城镇化2050:SD模型与过程模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
《中国科学:地球科学》2017,(7)
中国城镇化过程究竟是一个长期的过程还是政府短期可以实现的目标?中国趋向稳定状态的城镇化水平是多少?哪一年将可能基本完成中国城镇化的过程?本文通过建立中国城镇化系统动力学(SD)模型,采用1998~2013年数据进行系统存流量检验和系统灵敏度分析,结果显示所建中国城镇化SD模型有效且具有实际仿真可操作性.运用2013年数据和系统参数进行中国城镇化过程多情景模拟(2013~2050)显示,无论哪种人口政策和GDP增长率,中国城镇化水平到2035年都将达到70%以上,中国城镇化过程进入低增长阶段;到2050年,中国城镇化水平将达到75%左右,中国城镇化进入稳定和饱和状态.据此,可以认为:中国城镇化过程是一个长期的社会发展过程,还需要20年才能基本完成这一过程.中国城镇化水平最终的饱和状态在75~80%,在长远的未来仍将有20~25%的人口分布在广大农村地区. 相似文献
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南四湖流域1980-2015年土地利用变化及其对流域生境质量的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
生境质量在一定程度上决定了区域生物多样性维持能力的高低，评估区域生境质量对土地利用/覆被变化的响应，可以间接衡量区域生物多样性维持功能的时空变化，为生物多样性保护提供定量参考.本文以南四湖流域为例，运用InVEST-Habitat Quality模型模拟评价1980-2015年流域生境质量的时空变化，定量评估湖区退耕还湿还林和丘陵地区退耕还林2种政策情景对区域生境质量改善的效果.结果表明：35 a间流域耕地、林地和草地大量转化为建设用地，城市建设用地增长40.23%，湖泊面积减少35.56%，主要转化为渔业坑塘；南四湖流域整体生境质量处于较低水平，近35 a来快速发展的工农业生产和不断扩张的城市用地使得流域生境质量呈现降低趋势，当前平均生境质量为历年最低（0.20）.环境保护力度和人类活动剧烈程度的差异导致生境质量在空间上呈现出西部平原区（0.19） < 东部丘陵山区（0.44） < 南四湖湖区（0.81）的分布特征.近35 a来生境稀有度（即生境保存完整性指数）较高的区域主要是湖区主体和流域东部丘陵山区，但部分边缘湖区生境稀有度指数却极低，受人类活动干扰剧烈，主要原因在于沿湖渔业养殖和农业活动.定量评估湖区退耕还林还湿和流域丘陵旱地退耕还林2种政策情景对生境质量的改善效果，结果表明湖区退耕还湿还林能使湖区生境质量上升9.21%，而丘陵旱地退耕还林可使流域平均生境质量提高16.75%. 相似文献
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长江中游城市群是实施生态优先绿色发展战略的重点区域,从水资源承载系统内的水资源、社会、经济、生态环境4个子系统中选取24项指标构建水资源承载力评价体系,综合运用改进熵权TOPSIS模型、空间自相关分析和耦合协调发展模型定量评价2012-2018年长江中游城市群水资源承载力时空变化过程及子系统间的耦合协调性.结果表明,（1）长江中游城市群整体水资源承载力水平表现为：缓慢上升（2012-2015年）、下降（2015-2017年）、再上升的趋势（2017-2018年）;（2）水资源承载力的空间差异不明显（仅2016年差异显著）,武汉城市圈水资源承载力的空间差异相对较大且呈现低值包围高值的空间分布特征;（3）各城市生态环境子系统承载力得分较为均衡,但其他子系统的承载力均差异较大;（4）影响水资源承载力的主要因素依次为城市污水处理厂日处理能力、人均GDP、城镇化率、第三产业比重和人均水资源量;（5）长江中游城市群水资源承载系统的耦合协调度总体处于中等水平,且水资源承载力与耦合协调度有极强的正相关关系.研究结果可为长江中游城市群水资源承载力改善及水资源优化配置提供依据. 相似文献
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《国际地震动态》2020,(3)
我国城市化进程的加快使人口与财富高度集中,城市向大型化、复杂化发展,在地震面前变得越发脆弱,而我国多数城市位于地震高危险区,灾害风险迅速攀升。充分借鉴国际减轻地震灾害风险先进理念,结合当今智能技术,开展地震风险评估与监测技术研究,已成为我国当前防震减灾工作的重中之重。国家重点研发计划项目"区域与城市地震风险评估与监测技术研究"以研发高性能区域与城市地震灾害监测及组网观测技术为手段,建立融合工程结构性态、社会和经济等多元信息的区域与城市大震风险动态评价指标体系、评估技术和软件系统平台,并开展应用示范,实现区域与城市地震灾害风险科学化、精准化和动态化评估,为显著提升我国抗御地震灾害风险能力提供关键技术支撑。经过两年的研究,设计并生产了MEMS加速度计样品,提出了观测网络优化布置方法、典型结构台阵优化布设方案和改进的数据多跳路由算法数据传输模式;构建了RC构件可视损伤识别的卷积神经网络Damage-Net,引入强跟踪滤波算法,实现了建筑结构体系时变物理参数的有效追踪,并建立了建筑抗震韧性评价方法;提出了基于计算机视觉的数据异常探测方法、桥梁结构基于弹塑性耗能差率的损伤指数模型和基于卷积神经网络和递归图的桥梁损伤识别方法,建立了桥梁地震破坏监测和性态评估标准Benchmark模型;分别建立了基于遥感数据的建筑物提取技术、单体建筑结构和区域建筑群结构性能水平恢复函数模型和结构恢复能力计算方法,构建了区域和城市大震风险评估指标体系和风险动态评价模型;提出了基于物联网大震灾害监测系统总体架构、考虑多损伤状态的参数化桥梁地震灾害风险评估模型,开发了建筑群地震灾害仿真系统;初步完成了示范建筑地震监测方案设计,完成了示范桥梁地震监测网络建设和三河市多元信息的数据库建设;初步设计了三河市区域地震灾害监测网络。 相似文献
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2000年以来天目湖流域茶园分布变化及趋势模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
土地利用/土地覆被变化(LUCC)与区域的可持续发展密切相关,分析土地利用变化及其空间变量的关系,建立模拟模型来认识和揭示土地利用变化的特征和时空分布规律,为未来规划和政策的制定提供支持是LUCC研究的重点问题之一.本研究以太湖流域上游典型丘陵山区茶园开发作为重点研究对象,结合中高分辨率遥感影像信息、1:50000国家标准地形图数据和野外土壤采集分析数据获取2000年以来茶园及其它土地利用信息、研究区地形地貌数据和土壤数据,通过对2000年以来茶园及其新开茶园的区位分布分析,发现茶园的变化呈现快速增长的趋势,11年研究区茶园面积扩大了5倍,其中一半以上的面积是最后3年增长的;茶园在流域上不同分区的分布差异比较大,这些差异与分区自然条件、区位条件和开发条件有一定关系.根据Cramer V卡方检验结果值,比较不同的茶园区位影响因子对茶园分布的影响力,确定高程、坡度、水库、河流、村落、主干道路和茶园规模对茶园区位影响比较显著.用茶园区位影响显著性的7个因子通过迭代优化建立MLP神经网络模型,对研究区的未来茶园的分布区位进行模拟,并且用已开发茶园对模型进行验证,达到84%的区位预测精度.基于模型用现有茶园开发模式、2000年左右茶园开发模式和折中模式3种情景模拟未来茶园的分布,发现按现有的茶园开发速度,2020年茶园总面积将达到流域总面积的1/4,任何一种情景都改变不了茶园在重要功能区的增长趋势,因此迫切需要政府采取相应的措施对茶园面积的增长和区位的分布进行控制. 相似文献
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在地震应急阶段，如何定量评估地震滑坡道路中断风险是一项亟待完善的关键技术。为解决这一难题，以2008年汶川MS8.0地震、2014年鲁甸MS6.5地震及2012年彝良MS5.7、5.6地震为案例开展地震滑坡道路中断风险应急评估模型的构建和检验。汶川研究区用来建立地震滑坡道路中断风险多变量决策树的应急评估模型，并对模型作有效性评价，鲁甸和彝良研究区用来对所建模型开展相似区域外延适用性的评价。通过P值检验模型统计学的显著性，使用Kappa值评价模型推断结果与实际情况的一致性。汶川研究区的P值为2.52×10-203,Kappa系数为0.91。说明使用模型计算出的道路中断风险是地震滑坡道路是否中断的良好指标。鲁甸和彝良研究区的P值为9.7×10-107,Kappa系数为0.81。这表明在允许一定误差的情况下，本研究建立的地震滑坡道路中断风险多变量决策树应急评估模型可以推广应用到其它类似地区。 相似文献
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在进行大规模城乡震害预测工作中, 需要使用与传统预测方式不同的新模型及新方法, 以便实现震害快速预测. 利用容易得到的人口统计数据中的人口及建筑抽样信息,通过建筑物分类,在已有的城市建筑震害基础上采用类比方法进行建筑物易损性分析,给出了人口数据及灾害损失的关系模型. 利用该模型建立福建省区域范围的建筑物不同结构平均易损性矩阵,按经济条件给出结构不同年代易损性矩阵调整系数,并建立地震灾害快速评估系统. 应用结果表明, 基于人口统计数据方法进行城乡区域尺度的地震震害评估模型, 具有投入少、 数据自动预测、定期更新且易于获取等优点. 相似文献
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盐岩底辟构造是一类与油气藏关系极为密切的构造类型,是当前国外构造地质研究和油气勘探的热点.目前盐岩底辟构造的研究仍处于描述性阶段,对盐及其相关构造动力学演化的研究还很薄弱.对于油气而言,盐岩底辟构造既提供了油气运移的驱动力和运移通道,又可以产生丰富的圈闭.离散元模拟是构造地质地球物理研究中一种新的动力学模拟方法,作者通过构建离散元模型,模拟了主动底辟盐构造断裂系统的演化过程,结果表明,该断裂系统的发育主要经历了对称变形、不对称变形、整体破裂三个阶段.研究结果揭示了盐岩底辟构造的动力学演化过程,有利于提高对盐岩底辟构造相关油气藏的勘探和预测. 相似文献