青藏高原湟水流域人地系统跨尺度建模与情景适应
文献类型：学位论文
| 作者 | 何垚 |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 王亚飞 |
| 关键词 | 地域功能 空间结构 跨尺度建模 情景模拟 青藏高原湟水流域 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 人文地理学 |
| 英文摘要 | 人地关系地域系统的地域功能是系统内人地关系作用形式与强度的重要表征，其空间结构的形成与演变过程不仅受到系统自身的影响，同时也受到更大尺度地域系统与系统内部子系统的共同影响。对地域功能空间结构演变以及跨尺度地域系统在其中的作用的研究已经成为人地关系地域系统研究的热点与前沿问题。作为青藏高原人类活动的核心地区，湟水流域自身兼具高原流域与生态脆弱区的自然特点，使得流域同时具有社会经济发展与自然生态保护的诉求，在未来不同尺度地域系统的功能定位驱动下，将出现地域功能之间的严重冲突，存在潜在的不可持续性风险。本文基于地域功能理论、空间结构和跨尺度系统等理论，对青藏高原湟水流域地域功能空间结构进行建模，聚焦国家、省、市县社区三个层级对于湟水流域地域功能的不同要求，基于各个层级的政策规划文本，从目标参数与空间结构的优化视角，设计湟水流域未来情景并模拟地域功能空间结构的演变，进一步借助LPJ-GUESS模型与InVEST模型，对情景演变结果进行效应评估，并从流域整体与局部系统两个尺度对比分析情景间湟水流域人地关系地域系统的差异，解析各个情景演变过程中潜在的风险，给出湟水流域地域功能空间结构优化的调控建议。 本文得到的主要研究结论如下：（1）不同层级规划对于湟水流域的目标要求均会导致湟水流域存在社会经济与自然生态方面的风险。市县层级的规划对经济发展的高要求使得流域人口与粮食生产将出现稳定且较快速的增长，这导致聚居区与耕地扩张以不集约的低效用地类型为主，相较于2020年低密度聚居区与低质量耕地的新增面积分别达到348.55km²与2184.89km²，进一步导致在流域整体与局部系统两个尺度上出现生态状态参量的衰退。省级层级的规划相较市县规划降低了流域的社会经济发展诉求，但整体仍具有一定的增长趋势，使得流域未来人类活动在用地形态与空间结构上趋向集约合理的配布，地域功能适宜区满足的人口容纳与粮食产量总量占比上升至60.95%与80.94%，但在生态风险较高的区域将出现更高的干扰强度的挑战下，生态系统并未得到持续优化，存在水土流失风险提高的潜在风险。国家层级的规划对生态保护功能的重视使得流域自然系统在面积与状态均得到优化，但也导致了流域在出现人口流失的同时，聚居区与耕地面积分别减少205.16km²和901.59km²，阻碍了湟水流域社会经济的发展。 （2）基于不同尺度规划目标，本文基于情景目标迭代寻优方法获取一个优化目标情景，以权衡社会经济发展与生态系统保护目标，在实现生态系统持续优化的同时满足较好的社会经济发展诉求。该情景相较于国家规划情景人口容纳要求提高了38.69%，相较省级规划情景生态服务价值要求高出43.86%。粮食产量12.44%的降低与畜牧养殖19.56%的提升也优化了湟水流域的农牧生产结构。从地域功能空间结构来看，该情景通过更高效的方式满足了增长的社会经济发展需求，集约化的高密度聚居区与高产量耕地的占比提升了19.47%与5.95%。自然用地则在自然保护下限区域内以新生森林与高覆盖草地的类型形式扩张了17.32%，使得湟水流域的净初级生产力与植被的叶面积指数在流域整体与局部系统尺度均保持至少0.60%的年增速，且变异系数分别达到1.27×10-2与1.45×10-2，保持稳定快速的增长趋势。结合该情景下河流径流量增长放缓带来的水力侵蚀干扰降低，优化目标情景可以有效地提升湟水流域的水土流失生态风险。 （3）不同层级对湟水流域地域功能的实现类型倾向与空间结构诉求存在显著差异，且对于地域功能空间结构的演变具有直接性的影响。国家尺度的倾向对于兰西城市群建设与人类干扰强度降低的双向要求提升了城区与雨灌耕地在人口容纳与农业生产功能的重要性，且重视流域自然系统稳定的倾向限制了未来流域人类活动在高恢复力与抵御力的自然用地上的扩张。省级尺度对社会经济发展的高诉求导致整体社会经济系统向高集约化的空间形态演化，仅在具有直接使用生态服务价值的区域限制聚居区的建设。地方倾向对于传统生活方式与自然可达性的要求使得湟水流域未来农业空间得到最大程度的保护且聚居区与自然用地之间连通度提高。从地域功能空间结构演变来看，国家倾向情景主要表现为明显的生态恢复，在以支流源头上游的区域出现2973.51 km²的自然用地扩张，类型以森林与湿地为主；省级倾向情景以人类活动的高集约化与高自然环境干扰为特征，村落面积减少38.21%的同时，生态草地的畜牧承载量占比提高至62.83%；地方倾向情景的演变则以中下游河谷的生态恢复与中游的农业扩张为主，集中于中下游河谷的新生森林-草地混合像元占生态恢复总面积的22.00%，74.15%的农田保持现状的同时，1375.58km²的养殖草地将转换为耕地-草地混合像元。 （4）不同地域功能的生成演化受不同层级倾向的影响存在差异。从流域整体的视角上，人口容纳、农业生产与畜牧养殖的地域功能空间结构整体保持较好的协同性，聚居区、耕地与养殖草地始终集中分布于中下游河谷、中游山地与上游区域。而生态功能的空间结构则存在明显的差异，冲突核心为中下游区域生态恢复的类型与空间区位存在不同。从斑块尺度上来看，国家倾向在源头山地的新生林地与地方倾向情景在聚居区边缘的新生森林-草地混合像元分别占冲突区域总面积的38.44%与31.47%。而在局部系统上，上游区域地方倾向对农业生产的扩张、中游农业区域省级倾向对村落保护的忽视、中下游河谷区域国家倾向与地方倾向对聚居区扩张的抑制、下游区域省级情景生态恢复的不足体现了不同倾向在流域内不同区位将带来的社会经济与自然生态风险。从乡镇的尺度上来看，乡镇平均生境质量的情景间差异存在空间分异，形成了生境质量占优的情景在空间上形成了地方倾向情景占优的河谷-国家倾向情景占优的支流源头的空间结构。而在流域上下游结构尺度，地域功能满足的空间结构也存在差异。国家倾向情景在上游碳储量占比与省级倾向情景在中游人口容纳占比的优势使得湟水流域在上下游结构存在子区域间优化调适的可能性。 |
| 学科主题 | 人文地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 97 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/215723]  |
| 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 | 何垚. 青藏高原湟水流域人地系统跨尺度建模与情景适应[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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