[发明专利]一种河流生态修复效果评估方法

摘要

本发明涉及河流生态修复效果评估方法，可有效解决河流生态修复效果评估，利于环境保护的问题，其解决的技术方案是，首先针对河流退化情况，制定河流生态系统的修复目标，再采用频率统计法和理论分析法，构建水生态修复效果评估指标层次结构模型，同时采用群组决策层次分析法，确定评价指标的权重，并据此对评估指标的指数进行分级和标准化处理；制定河流生态系统修复效果的评价标准；通过对河流的修复效果的评价指标，对河流修复效果进行评估，本发明方法新颖独特，易操作使用，效果好，通过对河流的修复效果的评价，指导河流治理和生态修复，利于环境保护，经济和社会效益巨大。

主权项

一种河流生态修复效果评估方法，其特征在于，首先针对河流退化情况，制定河流生态系统的修复目标，再采用频率统计法和理论分析法，构建水生态修复效果评估指标层次结构模型，同时采用群组决策层次分析法，确定评价指标的权重，并据此对评估指标的指数进行分级和标准化处理；制定河流生态系统修复效果的评价标准；通过对河流的修复效果的评价指标，对河流修复效果进行评估，具体由以下步骤实现：(1)、针对河流退化情况，制定河流生态系统的修复目标，方法是：搜集修复前河流的地貌、河岸带特征、水文、水质、水生生物和景观特征数据资料，了解河流生态系统进行修复前受损河流生态系统的退化状况；根据受损河流生态系统的退化状况，制定河流生态系统在地貌、水文水质、水生生物及河流功能的修复目标，修复目标的制定体现河流所在区域的社会需求性、经济支撑性和技术可行性；(2)、采用频率统计法和理论分析法，构建水生态修复效果评估指标层次结构模型：以地貌状况、水文水质状况、水生生物状况、河流功能状况四个方面作为水生态修复效果评估指标体系的准则层指标，构建河流生态系统修复效果评估的层次结构模型；采用频率统计法建立候选指标库，并根据河流修复效果评估指标筛选的科学性、系统性、代表独立性和可操作性原则进行进一步筛选，最终确定指标层指标；所述河流生态系统修复效果评估指标体系的层次结构模型为三个层次，即目标层A、准则层B和指标层C，其中：目标层A是层次结构的最高级别，反映河流生态修复效果的综合评价指数；准则层B是表征河流生态修复效果的主要系统层次，从不同方面反映河流生态修复效果的水平，包括地貌状况B1、水文水质状况B2、水生生物状况B3及河流功能状况B4；指标层C是最基本的层次结构，包括C1‑C15，能够直接反映河流生态修复效果；所述地貌状况B1包括河道改造程度C1、河道蜿蜒度C2的评价因素集合；水文水质状况B2包括生态需水满足率C3、化学需氧量C4、总磷C5、氨氮C6、砷C7、汞C8的评价因素集合；所述水生生物状况B3包括浮游植物多样性C9、鱼类多样性C10、浮游动物多样性C11、底栖动物多样性C12、固着藻类多样性C13的评价因素集合；所述河流功能状况B4包括栖息地质量C14、景观效应C15的评价因素集合，分别表示为：B1＝{C1，C2}，B2＝{C3，C4，C5，C6，C7，C8}，B3＝{C9，C10，C11，C12，C13}，B4＝{C14，C15}；A＝{B1，B2，B3，B4}；(3)、采用群组决策层次分析法，确定评价指标的权重，并据此对评估指标的指数进行分级和标准化处理：从河流生态修复效果评估的层次结构模型中的指标层开始，利用指标层中的两两指标对上一级的准则层的基本指标的重要性进行标度分析，求出各指标的权重值，并进行归一化运算；通过一致性检验后得到各个指标层对各准则层的权重集，其中：所述指标层的河道改造程度C1、河道蜿蜒度C2相对准则层地貌状况B1的权重分别为WC1、WC2，则地貌状况准则层的权重集为WB1＝{WC1，WC2}；所述指标生态需水满足率C3、化学需氧量C4、总磷C5、氨氮C6、砷C7、汞C8相对准则层水文水质状况B2的权重分别为WC3、WC4、WC5、WC6、WC7、WC8，则水文水质状况准则层的权重集为WB2＝{WC3，WC4，WC5，WC6，WC7，WC8}；所述指标层的浮游植物多样性C9、鱼类多样性C10、浮游动物多样性C11、底栖动物多样性C12、固着藻类多样性C13相对准则层水生生物状况B3的权重分别为WC9、WC10、WC11、WC12、WC13，则水生生物状况准则层的权重集为WB3＝{WC9，WC10，WC11，WC12，WC13}；所述指标层的栖息地质量C14、景观效应C15相对准则层河流功能状况B4的权重分别为WC14、WC15，则河流功能状况准则层的权重集为WB4＝{WC14，WC15}；从河流生态修复效果评估的层次结构模型中的准则层开始，利用准则层中的两两指标对上一级的目标层的基本指标的重要性进行标度分析，求出各准则层指标的权重值，并进行归一化运算；通过一致性检验后得到各准则层对目标层的权重集，其中：所述准则层地貌状况、水文水质状况、水生生物状况、河流功能状况相对目标层的权重分别为WA1、WA2、WA3、WA4，该目标层的权重集WA＝{WA1，WA2，WA3，WA4}；将指标层相对于准则层的权重值同准则层相对于目标层的权重值相乘，得到每个评估指标在河流生态修复效果评估中所占的权重，将计算得到的各评价指标在河流生态修复效果评估中所占的权重建立层次总排序列表；在进行指标的标准化时，首先根据修复目标和河流生态系统的退化现状，将各修复效果评估指标的评价标准进行分级，并确定每个修复效果评估指标的分级标准，然后根据分级级数确定修复效果评估指标的评价值，其中：所述修复效果评估指标的评价标准的分级，是根据河流生态系统现状和修复目标之间的差距，划分三级或者四级；所述修复效果评估指标分级标准的确定是将一级标准设定为各个评价指标的修复目标，末级标准设定为对应的各个评价指标的现状，中间的分级标准根据河流完成修复目标的过程状态确定；所述根据分级级数确定修复效果评估指标评价值的设定中，一级标准的评价值设定为1.0，达到修复目标或者超出预期修复目标时，评价值均为1.0，最末级标准的评价值设定为0，中间标准的评价值根据分级的级数平均设定，若设定为三级，则一级评价值为1.0，二级评价值为0.5，三级评价值为0；若设定为四级，则一级评价值为1.0，二级评价值为0.67，三级评价值为0.33，四级评价值为0；(4)、制定河流生态系统修复效果的评价标准：根据所述指标权重和指标标准化评价值，得到修复后生态系统的综合评价指数，具体计算方法步骤如下：1)指标层评价指数值：①地貌状况评价指数计算：GCi＝GNCi×WCi (i＝1,2)G=Σi=1n=2GCi·WA1]]>式中：G为地貌状况指标的评价指数；GCi为地貌状况指标Ci的评价指数；GNCi为地貌状况指标Ci的评价值；②水文水质状况评价指数计算：QCi＝QNCi×WCi (i＝3,4,5,6,7,8)Q=Σi=3n=6QCi·WA2]]>式中：Q为水文水质状况指标的评价指数；QCi为水文水质状况指标Ci的评价指数；QNCi为水文水质状况指标Ci的评价值；③水生生物状况评价指数计算：BCi＝BNCi×WCi (i＝9,10,11,12,13)B=Σi=9n=5BCi·WA3]]>式中：B为水生生物状况指标的评价指数；BCi为水生生物状况指标Ci的评价指数；BNCi为水生生物状况指标Ci的评价值；④河流功能状况评价指数计算：Eci＝ENci×Wci i＝14,15E=Σi=14n=2Eci.WA4]]>式中：E为河流功能状况指标的评价指数；ECi为河流功能状况指标Ci的评价指数；ENCi为河流功能状况指标Ci的评价值；2)修复效果综合评价指数：RCEI＝(G+Q+B+E)×100式中：RCEI为修复效果综合评价指数；将河流修复效果出现的综合评价指数0～100分为4个等级，每个等级分别对应相应的评估标准，依次为：I级成功修复、II级大部分成功修复、III级部分成功修复、IV级不成功修复，其中：I级成功修复：退化要素基本成功修复，达到了该生态系统的修复目标，生态系统的功能结构完整，功能完善；II级大部分成功修复：生态系统部分功能尚未得到修复，结构完整，少量评估指标未能达到该生态系统的修复目标，需要进一步消除人类活动造成的胁迫因子，同时加强原有的人工修复措施；III级部分成功修复：生态系统状态较差，受损的生态系统结构未能得到有效修复，部分指标未能够达到该生态系统的修复目标，需要在加强原有人工修复措施的基础上，增加少量人工修复措施；IV级不成功修复：生态系统仍处于原有退化状态，部分丧失的服务功能未能得到有效修复，大部分指标未能够达到该生态系统的修复目标，需要辅助高强度的修复措施；(5)、通过对河流的修复效果的评价指标，对河流修复效果进行评估：对修复后的河流生态系统进行河道地貌状况、水文水质状况、水生生物状况、河流功能状况的进行检测，评估出修复评估指标的评价值；将标准化的修复指标评价值与修复效果评估指标体系中各指标的权重相乘，得到水生态修复效果综合评价指数，然后根据评价标准评估河流的修复效果，从而实现河流生态修复效果评估。