藍(lán)水資源表示河川徑流、湖泊濕地和地下含水層補(bǔ)給的自由液態(tài)水。綠水資源表示水循環(huán)通過(guò)降水滲透入土壤非飽和層并由植物蒸騰或土壤蒸發(fā)返回大氣層的水汽,是農(nóng)業(yè)作物生產(chǎn)的重要基礎(chǔ),但是通常被傳統(tǒng)流域水資源管理所忽視。本文以漣水流域?yàn)檠芯繉?duì)象,應(yīng)用SWAT分布式水文模型模擬不同情景設(shè)置下的藍(lán)水綠水資源量;評(píng)估變化環(huán)境對(duì)流域藍(lán)水綠水資源的影響;分析流域藍(lán)水綠水管理博弈框架在漣水流域的適用性。首先基于流域DEM地形、土地覆被、土壤條件、水文氣象、農(nóng)業(yè)灌溉和水資源利用等時(shí)空輸入數(shù)據(jù),構(gòu)建漣水流域SWAT分布式水文模型。其中利用LH-OAT方法分析藍(lán)水綠水模擬的參數(shù)敏感性,運(yùn)用PSO粒子群優(yōu)化算法及KGE目標(biāo)函數(shù),并通過(guò)湘鄉(xiāng)站實(shí)測(cè)徑流量和MOD16蒸散發(fā)ET數(shù)據(jù)并行校準(zhǔn)藍(lán)水綠水與模型參數(shù)。然后采用納什效率系數(shù)NSE、相關(guān)系數(shù)R2、偏差百分比PBLAS,以及95PPU的p-factor與r-factor因子評(píng)價(jià)藍(lán)水綠水模擬結(jié)果及其不確定性。模擬效果評(píng)價(jià)與不確定性分析結(jié)果表明不同情景設(shè)置下,建立的漣水流域SWAT分布式水文模型在校準(zhǔn)期及驗(yàn)證期對(duì)藍(lán)水綠水的模擬均達(dá)到可信程度,模擬的不確定性處于置信區(qū)域。具體研究?jī)?nèi)容與研究結(jié)論如下:(1)模擬分析1985-2014年過(guò)去30 a氣候變化和土地利用變化對(duì)漣水流域藍(lán)水綠水資源的影響程度及貢獻(xiàn)率。依據(jù)1990、2000與2010 a 土地覆被條件,將模擬情景相應(yīng)劃分為1985-1994、1995-2004和2005-2014 a三段氣象背景時(shí)期。情景比較分析結(jié)果顯示,過(guò)去30 a漣水流域藍(lán)水綠水資源的平均比例分別為40.7%、59.3%。過(guò)去30 a氣候變化使?jié)i水流域藍(lán)水持續(xù)降低,綠水不斷增加,而土地覆被變化使藍(lán)水相對(duì)提高,綠水有所減少。但是年藍(lán)水資源量平均呈現(xiàn)削減趨勢(shì),而年綠水資源量總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì),并且氣候變化對(duì)漣水流域藍(lán)水綠水的影響作用不斷提升(藍(lán)水71.4～86.3%,綠水68.2～88.7%),而土地覆被變化對(duì)藍(lán)水綠水的影響程度則相應(yīng)降低(藍(lán)水28.6～13.7%,綠水31.8～12.3%)。因此,在土地利用覆被的空間分布格局下,漣水流域的藍(lán)水綠水管理還需要充分考慮氣候變化的影響作用。(2)模擬預(yù)測(cè)2020～2079年未來(lái)60 a氣候變化背景下,漣水流域藍(lán)水綠水資源的時(shí)間變化趨勢(shì)和空間分布特征。采用HadGEM2-AO大氣模式的RCP2.6、RCP 4.5、RCP 6、RCP 8.5四種典型排放路徑作為未來(lái)階段的氣象輸入情景,并將未來(lái)氣候變化劃分為2020～2049 a與2050～2079 二段氣象背景時(shí)期。藍(lán)水綠水的情景預(yù)測(cè)結(jié)果顯示,與漣水流域歷史階段相比,2020～2079a在不同RCP排放情景下藍(lán)水資源均表現(xiàn)出一定程度的降低趨勢(shì),大致減少了 1.4～17.3%,綠水流則顯示出不同程度的上升趨勢(shì),約增加3.5～12.4%,綠水蓄量則相應(yīng)持續(xù)下降,大約降低了 7.8～19.7%。即使將95PPU模擬的不確定性范圍納入考量,綠水流的增長(zhǎng)變化趨勢(shì)也比較顯著。由此可見(jiàn),將綠水資源納入漣水流域未來(lái)水資源評(píng)估規(guī)劃,推行藍(lán)水綠水綜合管理具有實(shí)際意義。(3)漣水流域藍(lán)水綠水管理的博弈建模及應(yīng)用分析�；诹饔蛩科胶夂退{(lán)水綠水綜合思維,將綠水資源納入流域水資源管理體系。在綠水信貸理念和博弈建模分析框架下,結(jié)合SWAT分布式水文模型、多目標(biāo)優(yōu)化及情景比較分析,利用綠水管理措施合理優(yōu)化配置流域藍(lán)水綠水資源,采用綠水信貸補(bǔ)償協(xié)調(diào)處理上下游利益沖突的博弈問(wèn)題,探索性地提出建立了流域藍(lán)水綠水管理博弈框架。該框架通過(guò)博弈建�？梢宰R(shí)別分析流域藍(lán)水綠水管理問(wèn)題的博弈空間、博弈結(jié)構(gòu)和納什均衡等博弈特征;通過(guò)合作博弈約束條件改進(jìn)的多目標(biāo)優(yōu)化,可以計(jì)算流域藍(lán)水綠水管理情景的綠水補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)和帕累托最優(yōu)收益。將建立的藍(lán)水綠水管理博弈框架應(yīng)用于漣水流域?qū)嵗芯�。其上下游藍(lán)水綠水收益變化、綠水補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)與帕累托最優(yōu)解集等博弈分析結(jié)果顯示,漣水流域整體社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境收益明顯改善,其帕累托最優(yōu)收益平均增長(zhǎng)2.72億元/a,年均綠水補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)折合1.94元/m3、1253.7元/hm2。實(shí)例分析表明提出的藍(lán)水綠水管理博弈框架在漣水流域具有較好的適用性和可行性。因此,該方法可以為流域藍(lán)水綠水管理的試點(diǎn)研究及其綠水補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)核定提供相關(guān)理論依據(jù)和技術(shù)參考,具有一定程度的的應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
【學(xué)位單位】：湖南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P333
【部分圖文】：

逡逑圖１－１所示，假設(shè)非合作時(shí)上下游收益曲線ｈ的納什均衡點(diǎn)ＮＥ＝Ａ，通過(guò)重新分逡逑配收益矩陣，可以得到合作博弈模式的上下游收益曲線及其帕累托最優(yōu)點(diǎn)Ｂ。逡逑對(duì)比厶與心可知，Ａ點(diǎn)相對(duì)于Ｂ點(diǎn)處于帕累托劣勢(shì)。逡逑個(gè)逡逑Ｙ邋￣邐藍(lán)水綠水管理ｉ：逡逑上游收益邐ｘ逡逑圖１－１流域藍(lán)水綠水管理合作博弈的上下游收益曲線示意圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｓｋｅｔｃｈ邋ｍａｐ邋ｏｆ邋ｕｐｓｔｒｅａｍ邋ａｎｄ邋ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ邋ｒｅｖｅｎｕｅ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｂｌｕｅ邋ａｎｄ邋ｇｒｅｅｎ邋ｗａｔｅｒ逡逑ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ邋ｉｎ邋ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ邋ｇａｍｅ邋ｍｏｄｅ逡逑另夕卜，在合作博弈模式的綠水補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算中引入Ｎａｓｈ－Ｈａｒｓａｎｙｉ邋Ｂａｒｇａｉｎｉｎｇ逡逑博弈分析［１２６＿１２７］的談判議價(jià)過(guò)程，以權(quán)衡處理上下游博弈收益分配的公平效率問(wèn)逡逑題。通過(guò)逆向歸納比較分析上下游合作與不合作的效用距離可知，Ｂａｒｇａｉｎｉｎｇ博逡逑弈不斷趨向于上下游合作收益５０％平均分配的斯坦克爾伯格均衡點(diǎn)［１２＼因此，逡逑流域藍(lán)水綠水管理上下游Ｎａｓｈ－Ｈａｒｓａｎｙｉ邋Ｂａｒｇａｉｎｉｎｇ博弈模型的最優(yōu)解決方案可逡逑以用目標(biāo)約束的最優(yōu)化方程（１－３）至（１－６）表達(dá)［１２９］。逡逑ｍａｘ邋（Ｅｉ－ｅｉ）邋（Ｅ２－ｅ２）邐（１－３）逡逑Ｅ］＋Ｅ２＜Ｓ邐（１－４）逡逑Ｅｉ＞邋ｅｉ；邋Ｅ２＞邋ｅ２邐（１－５）逡逑Ｅｉ，邋Ｅｉ＞邋０；邋ｅｉ，邋ｅｊ＞邋０邐（１－６）逡逑式（１－３）中五／、及分別表示上下游博弈參與者的合作收益

２研究區(qū)域概況逡逑水流域的自然地理特征逡逑水流域地處湖南省中部，東經(jīng)１１１。３（＾？１１２°．５３Ｓ北緯２７°．１７＇￣２８°．０４下游左岸一級(jí)支流流域，流域面積范圍７邋１７３邋ｈ２［１３叱其北鄰溈水，涓水，西面為湘江流域與資水流域分水嶺，屬于湘江第四大支流流岸瀟水（１２邋０９９邐耒水（１１邋７８３邋 ２）和（沫水１０邋３０５邋Ａｗ２），唯一超過(guò)３邋５００邋ｈ２的流域。漣水流域內(nèi)地表高程范圍－４８？１邋４９８邋ｗ，２０２．９邋ｍ，平均坡降０．４２５邋％。。其地勢(shì)西高東低，由西往東匯入湘江，（婁星區(qū)、漣源市、雙峰縣）和湘潭市（湘鄉(xiāng)市、韶山市，湘潭縣），以及邵陽(yáng)市新邵縣與邵東縣等部分區(qū)域『１３１１。本研宄將漣水干流文站以上流域選作研究區(qū)域，集水控制范圍６邋０３８邋約占漣，見(jiàn)圖邋２－１。逡逑１１１°３０，Ｅ邐１１２°Ｅ邐１１２°３０＇￡邐邋邐逡逑

其中土地利用單元轉(zhuǎn)換的不確定性僅為３．７％。具體劃分成８種土地利用逡逑類型：農(nóng)業(yè)用地ＡＧＲＬ、建設(shè)用地ＵＲＨＤ、落葉林ＦＲＳＤ、常綠林ＦＲＳＥ、混合逡逑林ＦＲＳＴ、水體ＷＡＴＲ、灌木ＲＮＧＢ和草地ＲＮＧＥ，見(jiàn)圖３－１。由表３－１重分類逡逑后統(tǒng)計(jì)計(jì)算的漣水流域１９９０、２０００與２０１０邋ａ邋土地利用類型的比例數(shù)據(jù)可知，漣逡逑水流域過(guò)去３０邋ａ邋土地利用覆被的主要變化趨勢(shì)為農(nóng)業(yè)用地持續(xù)增加（４５．４？５６．５？逡逑６３．１％），森林面積不斷削減（４６．２－３３．５－２６．７％）。最后通過(guò)重分類后的土地利用逡逑類型代碼、對(duì)應(yīng)指令表“Ｒｅｌｕｃ．ｄｂｆ”與配置命令行，連接調(diào)用ＳＷＡＴ邋土地利用數(shù)逡逑據(jù)庫(kù)及其土地屬性參數(shù)。逡逑３２逡逑

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