从情景到路线图：考虑分阶段投资的流域管理措施实施方案优化
文献类型：学位论文
| 作者 | 申申 |
| 答辩日期 | 2023-07 |
| 文献子类 | 博士后出站报告 |
| 授予单位 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 秦承志 |
| 关键词 | 流域精细化管理 最佳管理实践 情景优化 多阶段实施方案 参与式建模 |
| 学位名称 | 博士后 |
| 学位专业 | 地图学与地理信息系统 |
| 英文摘要 | 近年来，流域精细化管理的需求显著提升，从不同管理措施（Best Management Practice，BMP）组合而成的众多可能BMP空间配置(即BMP情景)中优选出综合效益最优的BMP情景，可以为流域精细治理提供科学决策支持。以大规模实地实验的方式检验和评估BMP情景显然是不现实的，基于流域过程模型进行流域模拟和情景优化（简称“模拟-优化”）的方法框架则日益展现出对流域精细化管理提供科学决策支持的广阔前景。 对一个规划的BMP情景设计出明确BMP实施次序的多阶段实施方案（即实施路线图），这对于BMP情景实际落地实施、达成流域管理目标是至关重要的。然而，目前大多数基于流域过程模型的优化方法都集中在BMP类型选择和位置分配上，忽略了实际管理决策中所应考虑的BMP实施时间或实施次序。即便有少数研究可以进行BMP实施路线图优化，但仍然没有把分阶段投资作为优化问题的约束条件来整体优化实施路线图。 为此，本研究针对分阶段投资整体约束下的BMP实施次序优化问题开展研发，提出了一个BMP情景实施次序的模拟-优化方法，重点考虑了两个重要的现实因素——分阶段投资和BMP时变效益。该方法扩展了地理决策变量以表示BMP实施时间，并将净现值的概念引入BMP情景成本模型，还定制了BMP知识库和流域模型，利用BMP的时变效益来评估BMP实施路线图的环境效益。本研究基于分布式流域模拟框架SEIMS实现了该方法，并以中国福建省长汀县的游屋圳小流域为案例进行了方法验证。案例研究基于特定BMP情景空间配置方案优化了5年分阶段投资过程中4种土壤侵蚀控制BMP的实施次序，实验结果表明，考虑分阶段投资的实施次序优化方法可以有效地提供可行的BMP实施路线图；相对于一次性投资、实施完成整个BMP情景而言，分阶段的BMP实施路线图可以轻微的环境效益损失为代价降低投资负担。通过考虑BMP时变效益和分阶段投资，优化出的BMP实施路线图可以更好地反映BMP随时间变化的效益和成本，为流域管理决策提供实用的、多样化的选择。 上述优化方法的有效性通过应用案例评价得到了验证，但是该方法在案例评价过程中暴露出其使用过程对于用户专业知识要求高、使用复杂的缺点，目前还没有工具可以支持非专业利益相关者共同协商、达成一致的实施路线图。针对该问题，本研究设计并实现了一个基于B/S架构、用户友好的参与式流域规划系统。该系统面向非专业的多角色利益相关者对于规划、商定路线图的实际流域管理需求，利用本研究前述设计的BMP路线图优化方法，支持用户对所关注的BMP情景协商并确定出流域BMP实施路线图。该系统在设计层面，把为各方非专业利益相关者提供易用、参与式的协商与决策支持的过程与专业建模人员预先构建BMP路线图模拟-优化工具的过程相分离。系统实现包括具有独立技术路线的服务器端和客户端。对于该系统，同样在以减轻土壤侵蚀为目标的游屋圳小流域规划案例研究中进行了验证，通过三类利益相关者（例如政府、企业和当地居民等其他利益相关者）的角色扮演实验，验证了该系统的有效性和实用性。 综上，本研究提出并验证了通过考虑分阶段投资将BMP的空间优化扩展到时空优化的新想法，显示出在流域模拟-优化的方法框架中整合考虑自然地理过程（例如流域对各种BMP时空配置的响应）和人为影响（例如分阶段投资）的实用价值。参与式流域规划系统的设计和原型实现可以为开发类似的用户友好的环境决策支持系统提供有价值的参考。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 62 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/199933]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 申申. 从情景到路线图：考虑分阶段投资的流域管理措施实施方案优化[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院地理科学与资源研究所. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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