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基于InVEST模型的未来土地利用变化对水源涵养功能的影响——以杨溪河流域为例

安徽农业科学 2020年第15期48卷 67-70页

作者：刘树锋陈记臣关帅王会广东省水利水电科学研究院广东广州510635 河口水利技术国家地方联合工程实验室广东广州510635 广东省水动力学应用研究重点实验室广东广州510635

以杨溪河流域为例,利用未来土地利用变化情景模拟(GeoSOS-FLUS)模型对未来土地利用情况进行模拟,并通过InVEST模型对水源涵养功能进行分析。结果表明:整体上杨溪河流域内未来各类土地利用类型更趋于集中,耕地面积大量减少并趋于消失,林... 详细信息

以杨溪河流域为例,利用未来土地利用变化情景模拟(GeoSOS-FLUS)模型对未来土地利用情况进行模拟,并通过InVEST模型对水源涵养功能进行分析。结果表明:整体上杨溪河流域内未来各类土地利用类型更趋于集中,耕地面积大量减少并趋于消失,林地面积大量增加并普遍大于其他土地类型;杨溪河流域在现状和未来各情景下均表现为上游和下游的产水量较高;人类活动会对杨溪河流域产水量产生影响,注重全球化的变化和环境保护可保持流域良好的水源涵养功能。水源涵养功能在流域的开发利用中有重要作用,需要保护林地并协调经济、环境和资源等各方面之间的关系,以维持杨溪河流域等我国南方中小流域较强的水源涵养功能。

关键词： InVEST模型未来土地利用变化水源涵养杨溪河流域

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岩溶区流域径流对未来气候及土地利用变化的响应研究

岩溶区流域径流对未来气候及土地利用变化的响应研究

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作者：邓娟广西大学

学位级别：硕士

气候和土地利用变化是影响径流演化的主要因素,根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次报告指出,未来径流演化将持续受其因素的影响。相比普通流域,岩溶区流域由于特殊的喀斯特地貌,径流演化更为复杂且更易受外部环境变化的... 详细信息

气候和土地利用变化是影响径流演化的主要因素,根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次报告指出,未来径流演化将持续受其因素的影响。相比普通流域,岩溶区流域由于特殊的喀斯特地貌,径流演化更为复杂且更易受外部环境变化的影响。因此,本文以广西典型岩溶区流域——澄碧河流域为例,开展未来气候和土地利用变化下岩溶区流域径流响应研究。论文主要研究工作及成果如下:（1）基于澄碧河流域2020年土地覆盖数据,采用FLUS模型对未来SSPs1-2.6、SSPs2-4.5和SSPs5-8.5情景下2030s、2060s和2090s的土地利用进行预测。结果表明:SSPs1-2.6情景下土地利用发展最不稳定,综合土地净变化参数M从6.48%提高至29.43%;SSPs2-4.5情景下M从5.21%降低至2.04%;SSPs5-8.5情景下M从6.73%降低至0.21%。（2）基于Can ESM5气候模式,采用ASD模型对澄碧河流域未来SSPs1-2.6、SSPs2-4.5和SSPs5-8.5情景下2023～2100年日降水量、日最高和日最低气温进行预测。结果表明:基准期1963～2019年的多年平均面降水量为1341.2mm,未来3种情景下年均面降水量均有增加,分别增至1495.8mm、1496.6mm和1534.7mm;在未来3种情景下年均降水量相对于基准期在空间上均表现出上游区域减少、下游西南区域大幅增加的变化趋势,其中在SSPs5-8.5情景下年均降水量变化最大且时空分布差异性最为明显,上游降幅为10.17%,下游增幅为120.03%;基准期年均日最高和日最低温度分别为27.37℃和18.51℃,未来3种情景下年均日最高和日最低温度分别呈现升温与降温现象,其中日最高气温升至27.54℃出现在SSPs5-8.5情景,日最低气温降至18.40℃出现在SSPs1-2.6情景。（3）基于未来土地利用和气候数据,采用SWAT模型对流域未来2025～2100年径流响应进行预估。结果表明:以流域出口断面坝首站为例,年径流方面,基准期2002～2019年的年均径流深为839.4mm,未来年均径流深均呈增长趋势,特别是SSPs5-8.5情景下最高增至1237.7mm,增幅达47.5%;月径流方面,未来前汛期和主汛期的年均径流深相对于基准期呈降低趋势,后汛期和非汛期的年均径流深呈增长趋势,特别是SSPs5-8.5情景下主汛期径流深（290.1mm）相对于基准期（525.6mm）减少了44.80%;洪枯径流方面,基准期最大1d和最大5d径流深分别为16.2mm和64.9mm,最小1d和最小5d径流深分别为0.1mm和0.6mm,未来年均洪水径流深降低,枯水径流深增加,特别是在SSPs5-8.5情景下,最大1d和最大5d径流深分别降低至11.6mm和34.9mm,最小1d和最小5d径流深分别增加至0.2mm和1.0mm。（4）澄碧河流域水文规律已发生显著改变,流域管理机构在未来水资源开发利用中应充分考虑气候和土地利用变化对其产生的影响。建议及时调整水利工程设施的分期汛限水位并加强洪涝灾害的监测与预报工作;同时在流域内设置生态环境保护区、建设保水和保土工程项目并合理控制流域内城市建设的发展速度。

关键词： FLUS模型 ASD模型 SWAT水文模型未来气候变化未来土地利用变化径流响应澄碧河流域

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考虑未来土地利用动态情景的滑坡易发性制图

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地球信息科学学报 2024年第6期26卷 1486-1499页

作者：金必晶曾韬睿桂蕾殷坤龙朱宇航刘洋中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074 中国地质大学(武汉)地质调查研究院武汉430074

山区城镇化的建设会造成土地利用的变化,从而改变滑坡的易发性。然而,目前在滑坡灾害的管理中缺乏未来土地利用动态变化下的易发性研究。基于此,本文以重庆市万州区长江沿岸乡镇为例,首先利用斑块生成土地利用变化模拟(Patch-generating... 详细信息

山区城镇化的建设会造成土地利用的变化,从而改变滑坡的易发性。然而,目前在滑坡灾害的管理中缺乏未来土地利用动态变化下的易发性研究。基于此,本文以重庆市万州区长江沿岸乡镇为例,首先利用斑块生成土地利用变化模拟(Patch-generating Land Use Simulation,PLUS)模型对该地区2025年与2030年的土地利用动态因子进行预测;随后,结合研究区所收集的静态因子与滑坡灾害数据构建了易发性评价的数据库。并利用粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)对XGBoost、LightGBM与CatBoost共3种基于GBDT(Gradient Boosting Decision Tree)框架的集成学习模型进行超参数的调整并开展动态易发性建模;最后,基于最优评价模型开展未来土地利用动态变化情景下的滑坡易发性进行制图。研究结果表明:①基于PLUS模型的土地利用变化结果能够为未来滑坡易发区域的预测提供准确的基础数据;②通过对比PSO算法参与建模前后的AUC结果,可以发现PSO-CatBoost模型能够更好的拟合研究区滑坡清单和触发因子的非线性关系,并获得了最优的建模精度;③综合考虑未来土地利用与滑坡易发性的研究框架表明未来长江沿岸乡镇的建筑用地发展会提高潜在的滑坡易发性。本文所提出的研究思路对于构建坚韧有效的山区城镇防灾减灾体系具有重要的实际意义,并可为未来山区城镇的规划提供科学指导。

关键词：滑坡易发性 PLUS模型未来土地利用变化粒子群算法(PSO) XGBoost LightGBM CatBoost 万州区

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