一种基于生态补水的河湖生态环境复苏成效评价方法与流程

本发明涉及河湖生态健康评价，具体涉及种基于生态补水的河湖生态环境复苏成效评价方法。

背景技术：

1、近年来，为修复因缺水而受损的河流生态系统，国家及缺水地区相继组织实施了河道生态补水工作。通过工程措施及调度管理措施实现从上游向下游、从水多流域向水少流域进行生态补水，有效遏制生态系统结构的破坏与功能的丧失，逐步恢复生态系统自我调节的基本功能。受水区河湖水量明显增加，河流生态环境明显改善，地下水水位明显回升，有效恢复了天然河道、美化了人居环境、修复了河湖生态系统，发挥了明显的社会效益和生态效益。

2、目前，对河湖生态环境评价多是对现状情况开展单指标评价，或根据河湖健康评价相关导则，开展具体某一时段的河湖健康情况，这对开展补水复苏河湖生态环境效果评价来说是片面和局限的，导致评价结果准确度低。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供了种基于生态补水的河湖生态环境复苏成效评价方法，通过梳理目前常用的水生态环境评价指标，并结合补水对水生态环境的影响，构建基于水量、水质、水域空间、水系连通性以及生境的评价指标体系，以确定河湖生态环境复苏成效。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种基于生态补水的河湖生态环境复苏成效评价方法，包括以下步骤：

4、s1、获取受损的河湖生态范围；

5、s2、选取水量、水质、水域空间、水系连通性以及生境的单评价指标，构建基于水量、水质、水域空间、水系连通性以及生境的评价指标体系；

6、s3、根据步骤s2中构建的基于水量、水质、水域空间、水系连通性以及生境的评价指标体系，采用极差变换法对评价指标体系中各评价指标进行标准化处理，并采用熵权法计算各评价指标对应的熵值，得到各评价指标对应的熵权，作为客观权重；

7、s4、根据各评价指标标准化处理后的数值与步骤s3中各评价指标对应的熵权，得到评价指标的综合评价值；

8、s5、将步骤s2中构建的基于水量、水质、水域空间、水系连通性以及生境的评价指标体系中的评价指标划分为优、良、中、差四个等级，根据四个等级的评价指标和对应的客观权重核算综合评价优、良、中、差四个等级的区间，同时判断步骤s4中评价指标的综合评价值所属的等级。

9、进一步地，步骤s1具体包括：

10、根据生态补水情况，获取受损的河湖生态范围；其中，受损的河湖生态包括河流断流、水域萎缩、水量不足、水质退化、生境完整性破坏以及物种多样性降低的河湖；受损的河湖生态范围具体包括受损的河流起止位置、湖库与河带范围。

11、进一步地，步骤s2具体包括：

12、s21、选取生态基流满足度评价指标与生态水量满足度评价指标评价河流生态水量的保障情况，构建基于水量的评价指标；

13、s22、选取i-iii类水质河长比例评价指标和重要湖库平均富营养化指数评价指标评价河流与湖泊的水质情况，构建基于水质的评价指标；

14、s23、选取水域面积保留率评价指标评价生态补水引起的水域空间变化情况，构建基于水域空间的评价指标；

15、s24、选取通水河长比例评价指标和全线流动天数比例评价指标评价生态补水后河段的流动情况，构建基于水系连通性的评价指标；

16、s25、选取补水期地下水水位回升指数评价指标、地下水水位累计回升量评价指标、岸带植被覆盖度评价指标以及鱼类保有指数评价指标评价生物多样性损失或恢复情况、地下水回补情况、岸滩地植被覆盖情况，构建基于生境的评价指标；

17、s26、根据构建的基于水量的评价指标、基于水质的评价指标、基于水域空间的评价指标、基于水系连通性的评价指标以及基于生境的评价指标，构建基于水量、水质、水域空间、水系连通性以及生境的评价指标体系。

18、进一步地，步骤s21具体包括：

19、s211、选取生态基流满足度评价指标评价河流生态水量的保障情况；生态基流为维护河流基本形态和基本生态功能并避免河流水水生物群落遭受到无法恢复破坏的河道内最小流量；生态基流满足度为统计的单位时间内实测流量大于生态流量目标的数量占评价总数量的比值，且为对流量过程生态基流的满足度程度评估，计算公式为：

20、

21、其中，ieq表示生态基流满足度，n表示统计总月数或天数，sgn(·)表示符号函数，qs、qe分别表示实测流量和生态基流目标；

22、s212、选取生态水量满足度评价指标评价河流生态水量的保障情况；生态水量满足度为评估控制站实测年径流量占生态水量目标的百分比，并采用评估控制站评估全年或补水期平均流量占年均流量目标百分比，计算公式为：

23、

24、其中，iui表示第i个控制站生态水量满足度，ui表示第i个控制站评价期平均流量，uoi表示第i个控制站评价期目标流量平均值；

25、若评估多个控制站，则根据各控制站流量的重要性，通过设定权重系数，评估综合生态水量满足度，计算公式为：

26、

27、其中，iq表示综合生态水量满足度，fi表示第i个控制站的权重系数，n表示控制站个数；

28、s213、根据步骤s211中生态基流满足度评价指标与步骤s212中生态水量满足度评价指标，构建基于水量的评价指标。

29、进一步地，步骤s22具体包括：

30、s221、选取i-iii类水质河长比例评价指标评价河流与湖泊的水质情况；i-iii类水质河长比例为水质等于及优于iii类的河长占评价河长的比例，计算公式为：

31、rl＝rl≤iii/nrl×100％

32、其中，rl表示待评价范围水质等于及优于iii类的河长站评价河长的比例，rl≤iii表示待评价范围水质等于及优于iii类河长，nrl表示待评价范围河流总长度；

33、s222、选取重要湖库平均富营养化指数评价指标评价河流与湖泊的水质情况；湖库富营养化指数为湖库营养化程度的物理和生物学数值上的反映，并反映湖库的营养化程度，并根据湖库富营养化指数，采用下述公式计算重要湖库平均富营养化指数，即：

34、

35、其中，表示重要湖库平均富营养化指数，ei表示湖库富营养化指数，en表示评价项目赋分值，nn表示评价项目个数，eik表示第k个重要湖库富营养化指数，m表示评价的重要湖库个数；

36、s223、根据步骤s221中i-iii类水质河长比例评价指标与步骤s222中重要湖库平均富营养化指数评价指标，构建基于水质的评价指标。

37、进一步地，步骤s23具体包括：

38、选取水域面积保留率评价指标评价生态补水引起的水域空间变化情况，构建基于水域空间的评价指标，其中，水域面积保留率的计算公式为：

39、

40、其中，icwa表示补水后的水域面积保留率，ac表示补水后的水面面积，a0表示近年或历史较好时期水域面积。

41、进一步地，步骤s24具体包括：

42、s241、选取通水河长比例评价指标评价生态补水后河段的流动情况，并根据年内各月有水河长平均值与总河长的比值，利用下述公式计算通水河长比例，即：

43、

44、其中，ivc表示通水河长比例，i表示月份，lrwi表示第i月份有水河长，lr表示总河长；

45、s242、选取全线流动天数比例评价指标评价生态补水后河段的流动情况，并根据河流全线流动的天数占全年天数的比例，利用下述公式计算全线流动天数比例，即：

46、

47、其中，idf表示全线流动天数，df表示当年全线流动天数，dt表示当年天数；

48、s243、根据步骤s241中通水河长比例评价指标与步骤s242中全线流动天数比例评价指标，构建基于水系连通性的评价指标。

49、进一步地，步骤s25具体包括：

50、s251、选取补水期地下水水位回升指数评价指标评价地下水回补情况，并利用下述公式计算补水期地下水水位回升指数，即：

51、

52、其中，h表示补水期地下水水位回升指数，表示地下水位总和回升量，表示某一范围内地下水位回升量，n表示观测井的数量，hi表示第i个观测井补水后地下水水位，h0i表示第i个观测井补水前地下水水位，分别表示距河道距离0～3km、3～6km以及6～10km范围内的观测井平均水位回升量，单位为米(m)；

53、s252、选取地下水水位累计回升量评价指标评价地下水回补情况，并利用下述公式计算地下水水位累计回升量，即：

54、

55、其中，h2表示地下水水位累计回升量，表示地下水水位平均累计回升量，h2t表示水位恢复目标，h2i表示第i个监测井评价年地下水水位，h20i表示第i个监测井初始地下水水位，n′表示地下水监测井个数；

56、s253、选取岸带植被覆盖度评价指标评价岸滩地植被覆盖情况，并根据岸边带植被覆盖度用岸边带植被面积与岸边带总面积的比值，利用下述公式计算岸带植被覆盖度，即：

57、

58、其中，igc表示岸边带植被覆盖度，agc表示岸边带植被覆盖面积，acz表示岸边带总面积；

59、s254、选取鱼类保有指数评价指标评价生物多样性损失或恢复情况，并利用下述公式计算鱼类保有指数，即：

60、

61、其中，foei表示鱼类保有指数，fo表示评价河段调查获得的鱼类种类数量，fe表示历史记录鱼类种类数；

62、s255、根据步骤s251中补水期地下水水位回升指数评价指标、步骤s252中地下水水位累计回升量评价指标、步骤s253中岸带植被覆盖度评价指标以及步骤s254中鱼类保有指数评价指标，构建基于生境的评价指标。

63、进一步地，步骤s3具体包括：

64、s31、根据步骤s2中构建的基于水量、水质、水域空间、水系连通性以及生境的评价指标体系，通过确定样本总数与待评价指标个数，构建基础矩阵，即：

65、r＝(rij)p×q

66、其中，r表示基础矩阵，p表示样本总数，q表示待评价指标个数，rij表示选取的第i个样本的第j个评价指标的实际值；

67、s32、根据步骤s31中构建的基础矩阵，采用极差变换法将其进行标准化，得到标准化的正向评价指标与标准化的负向评价指标，即：

68、

69、其中，uij表示标准化的第i个样本的第j个正向评价指标，rmin表示同一评价指标对应样本的最小值，uij′表示标准化的第i个样本的第j个负向评价指标，rmax表示同一评价指标对应样本的最大值；

70、s33、根据步骤s32中标准化的正向评价指标与标准化的负向评价指标，计算评价指标的熵值，即：

71、

72、其中，hj表示第j个评价指标的熵值，fij表示第i个样本的第j个指标所占的比重，ln(·)表示对数函数；

73、s34、根据步骤s33中计算的评价指标的熵值，计算评价指标的熵权，作为客观权重，即：

74、

75、其中，wj表示第j个评价指标的熵权。

76、进一步地，步骤s4具体包括：

77、根据各评价指标标准化处理后的数值与各评价指标对应的熵权，采用下述公式计算评价指标的综合评价值，即：

78、

79、其中，z表示评价指标的综合评价值，m表示评价指标个数，wj表示第j个评价指标的熵权，wj表示第j个指标值标准化处理后的数值，hj表示第j个评价指标的熵值，q表示待评价指标个数。

80、本发明具有以下有益效果：

81、本发明所提出的一种基于生态补水的河湖生态环境复苏成效评价方法，不仅能够有效评价生态补水地区生态环境复苏成效，而且提高了对河湖生态环境复苏成效评价的准确性；同时该方法简便，从水量、水质、水域空间、水系连通性以及生境几个方面对生态补水的河湖生态环境复苏成效进行评价，使得该评价指标覆盖更加全面，体现了生态补水实施成效的有效性与全面性。