[发明专利]基于指标筛选的流域水生态功能分区治理需求评价方法

权利要求书

1.一种基于指标筛选的流域水生态功能分区治理需求评价方法，其特征在于该方法包括：

步骤一、构建评价指标体系：收集拟研究流域的水生态环境表征因子信息，获取拟研究流域各个水生态功能分区的环境本底特征，分别确定水陆域分区评价体系框架，运用降维的思想，采用主成分分析的方法，挑选出符合分区生态环境本底特征实际情况的核心因子作为最终评价指标；

步骤二、指标体系权重确定：依据步骤一所构建的评价体系，对评价指标进行计算和标准化，以消除不同指标间的量纲，并对评价指标赋予权重；具体包括：

(2.1)将步骤一确定的评价指标进行标准化；

(2.2)构建层次分析法判断矩阵，运用Matlab计算出每个指标的权重，并对权重进行一致性检验；

(2.3)运用熵权法，确定评价指标的权重；

(2.4)利用权重最优解公式确定组合权重w_z(i,j)：

式中，w_c(i,j)、w_s(i,j)分别表示层次分析法得到的权重和熵权法得到的权重，n表示评价对象的个数，m表示第i个评价对象对应的评价指标的个数；

步骤三、分区综合评价得分及治理需求等级确定：通过各指标数据标准化后的值与指标对应权重，计算所研究流域的各个水生态功能分区的综合评价得分，依据实际情况划定拟研究流域的水生态环境功能分区治理需求等级阈值范围、等级评定及对应等级说明；

步骤四、聚类分析：对拟研究流域的水生态功能分区进行聚类分析，找出具有相同类别的水生态功能分区的污染来源，识别主要污染因子，进而针对性地提出环境改善措施。

2.根据权利要求1所述的基于指标筛选的流域水生态功能分区治理需求评价方法，其特征在于：所述步骤一包括：

(1.1)资料收集：对拟研究流域各水生态功能分区范围内监测断面水质数据进行整理，收集所研究区域历年统计年鉴，获取社会经济发展状况；进行野外数据调查，获取水生态数据，得到拟研究流域的水生态环境表征因子和各分区的环境本底特征；

(1.2)评价体系框架确定：基于(1.1)中获取的拟研究流域各分区环境本底特征，将各分区中水陆域分区分开评价，陆域分区采用DPSIR模型，水域分区采用水质状态、水生生物、生境状态3个准则层；

(1.3)评价指标初选：基于(1.2)中水陆域分区评价体系框架，初步选取评价指标；

(1.4)评价指标确定：基于(1.3)中所选评价指标，采用主成分分析法挑选出符合分区生态环境本底特征实际情况的核心因子作为最终评价指标。

3.根据权利要求2所述的基于指标筛选的流域水生态功能分区治理需求评价方法，其特征在于：所述步骤(1.4)具体包括：

A：基于(1.3)中初步所选评价指标，采用主成分分析法，建立大小为m×n的数据矩阵X，其中n为评价对象个数，m为第i个评价对象对应评价指标的个数，i＝1,…,n；

B：对数据矩阵X进行标准化得到标准化数据矩阵R，具体方法为：根据评价目标的特征，对于正向指标，即指标数据数值越大越好时，标准化公式为对于负向指标，即指标数据数值越小越好的指标，则标准化公式为其中，x_ij、r_ij分别表示矩阵X、R的第i行第j列元素，min表示对应的最小值，max表示对应的最大值；

C：计算内积矩阵S＝RR^T，令矩阵S的特征方程为∣S-λE∣＝0,求出S的特征根λ_g,其中g＝1,…,p，并将特征根按照从大到小排列λ₁≥λ₂≥λ₃≥…≥λ_p,并求出内积矩阵S的特征值λ_g对应的特征向量U_g；

D：计算各特征值的贡献率I_g，取累计贡献率达到预设值的前q个特征值作为主成分，预设值为70％～85％，构建主成分与标准化数据矩阵R的相关系数矩阵，将与各主成分相关系数最大的标准化数据对应的q个评价指标挑选出作为能反映分区生态环境特征的核心因子，并作为最终评价指标；其中，献率I_g计算公式如下：