评估未来土地利用变化（LULC）和气候变化对沉积物产量的影响：迈向巴瓦尼（Bhavani）流域的可持续发展

本研究基于人工神经网络与细胞自动机（ANN-CA）模型模拟印度Bhavani流域未来土地利用/覆盖变化（LULC），结合SWAT模型评估气候变化情景（SSP2-4.5和SSP5-8.5）下土壤流失变化。结果显示，2020年LULC预测准确率达78.23%，2050年极端情景下土壤流失量较基期增加118%，SW-07等6个子流域流失显著，需生态修复与气候适应措施。

摘要

本研究旨在探讨未来土地利用/土地覆盖（LULC）和气候变化对印度Bhavani流域水文过程的影响，以便更好地理解这些现象。研究采用了人工神经网络与元胞自动机（ANN-CA）相结合的模型来进行LULC的模拟和预测。模型学习过程中使用了五个评估标准：数字高程模型、坡度、朝向、距离道路的距离以及距离现有建筑区的距离。经过校准的2020年LULC地图显示出较高的一致性，Kappa指数为0.76，正确率为78.23%。通过使用土壤和水资源评估工具（SWAT），研究了未来气候变化情景（CMIP6 SSP2-4.5和SSP5-8.5）以及2030年、2040年和2050年的预测LULC对水文成分变化的影响。2000–2010年和2011–2020年的平均泥沙产量分别为22.09吨/公顷/年和19.19吨/公顷/年。气候变化情景（SSP2-4.5和SSP5-8.5）与LULC变化的结合预测显示，2030年的年均土壤流失量将增加31.47吨/公顷/年，2040年增加36.54吨/公顷/年，2050年增加30.88吨/公顷/年；2050年则分别增加41.8吨/公顷/年和37.49吨/公顷/年。在26个子流域中，SW-07、SW-09、SW-21、SW-22、SW-25和SW-26的泥沙产量较高。数十年来，LULC的变化（包括耕地面积增加28.66%、建筑区面积增加17.44%、休耕地面积减少68.8%）限制了流域对泥沙的滞留能力。在极端情景下，到2050年泥沙产量预计将增加约118%，这对实现可持续发展目标（SDGs）构成了重大威胁，因此需要采取适当措施来提升生态系统健康状况并缓解气候变化，以实现可持续发展。