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数据缺失下流域模拟方法研究

发布时间:2024-12-21 14:20:58

① 论文精读6:(InVEST NDR模型的应用)利用汇编数据模拟中西部典型流域养分释放

本文探讨了一种易于应用的方法以评估不同土地利用和管理实践对区域向水体释放养分的影响,以印第安纳州的白河流域为例,这是一个典型的中西部农业流域,已被观测到存在大量从扩散源释放的养分。研究采用InVEST(生态系统服务和权衡的综合评估)模型中的养分输送比率(NDR)模型和情景生成器工具进行模拟分析,结合土地利用变化情景、文献收集的实验数据,旨在考察土地利用对养分负荷和输送的影响,并确定白河流域释放养分的敏感区域。

研究方法包括使用InVEST模型的NDR模型和情景生成器工具,基于情景的评估能力和简化养分负荷和输送功能。区域养分输出系数值从文献中汇编,并应用于白河流域养分负荷和输送模型,与现有的水质监测数据库进行校准。研究结果表明,农业区单位面积养分释放量较大,而林区单位面积养分释放量较少。城市地区对氮的释放比磷更敏感。在农业用地扩张情景下,总氮和总磷的释放量将比现状高出2.1%和2.6%,而在建设前情景下,总氮和总磷释放量将分别下降73.7%和88.0%。

此方法对流域保护具有重要意义,避免了计算复杂的社会和生物物理过程。通过揭示不同土地利用情景下对河流养分影响最大的区域,为保护工作提供了信息和指导。编制的实验数据库可作为未来类似研究的基础。这种方法将有利于当地社区,并可以很容易地应用于其他以农业为主的中西部地区。

在农业密集的中西部地区,跟踪和预测非点源贡献的养分释放尤为重要,特别是在未来可能发生土地利用变化的情况下。研究模拟的氮磷释放结果支持了中西部对下游水体和墨西哥湾富营养化的高度贡献的结论。农业区被确定为养分释放的热点,这将有助于政策制定者进一步考虑减少农业地区养分流失的做法和财政激励措施。农用地扩张将显着增加养分释放,因此在未来的开发中,对农业区进行监管变得至关重要。

研究展示了基于InVEST模型的NDR方法在流域尺度上捕获向河流释放的氮和磷的能力,并为今后在以农业为主的中西部地区进行流域尺度养分输送的类似研究提供了有价值的数据库。不同土地利用的比较表明,单位面积养分释放量最大的是农用地,而林地一般具有很好的养分保持能力。研究还指出模型的局限性和采用结果的建议,强调模型结果在应用决策时需要采取预防措施。

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