基于分类-层次分析法理论的河道健康评价方法_3

文档序号:8923025阅读:来源:国知局
中,
[0088] Bs表示横向稳定河宽(m);
[0089] K=l/1003CI/33= 0. 0151 ;
[0090] Q表示造床流量(m3/s),取2年一遇的流量;
[0091] J表示比降;取枯水期水面比降;
[0092] n表示糙率;
[0093] D表示床沙粒径(m)
[0094] H表示造床流量对应水深(m);
[0095] 当rl< 5时,rl处于"不健康"状态;当5彡rl彡15时,rl处于"亚健康"状态; 当rl> 15 (大于阈值上限)时,rl处于"健康"状态;
[0096] 良好的河岸带植被覆盖可以有效地改善河流周边小气候,减少水土流失,截留吸 纳污染物,提高水体的自净能力,提高生态环境质量。植被覆盖率C2是指河流控制范围内 植被覆盖面积占河流控制范围面积的比例,该指标综合反映了河流的绿化程度,所述植被 覆盖率C2的指标值r2计算方法如下所述:
[0097] r2 =F植/F
[0098] 式中:F植--河流控制范围内植被覆盖面积(km2),F--河流控制范围面积 (km2)
[0099] 当r2 < 21. 62%时,r2处于"不健康"状态;当21. 63%彡r2彡37. 99%时,r2处 于"亚健康"状态;当r2> 38% (大于阈值上限)时,r2处于"健康"状态;
[0100] 河流维持一定的径流量是河流系统具有生命力的基本保障,同时由于河流系统的 动态性要求,河流系统也维持一定的径流变化。其变化程度通过径流变化率来表示。径流 变化率是指径流变化量与多年平均径流量的比值,它表示了河流径流量的年际年内变化的 剧烈程度,在一定程度上反映了洪水频率、洪峰流量等洪水特性,它是河流系统动力条件的 一个重要参数。可见,径流变化率指标体现了健康河流的水动力内涵与流畅性要求。所述 径流变化率C3的指标值r3计算方法如下所述:
[0102] 式中:仏一一评价期平均径流量,单位m3/s;
[0103] Q一一多年平均径流量,单位m3/s;
[0104] N--时间尺度,
[0105] 当r3 < 0. 35时,r3处于"不健康"状态;当0. 36 <r3 < 0. 5时,r3处于"亚健 康"状态;当r3 > 0. 51 (大于阈值上限)时,r3处于"健康"状态;
[0106] 水环境状况直接影响人们日常生活、生物生存以及社会生产。良好的水环境是河 流健康的基本要求。河流的水环境要求与水功能区密切相关。对于某条河流的不同河段, 根据其结构和社会经济情况的差异,将会被划定为不同的功能区。每一功能区都有其一定 的水环境要求。功能区的水环境要求通过水质达标率来表征,用满足功能区水质要求的监 测次数与取样总次数的比值来表示,所述水质达标率C4的指标值r4计算方法如下所述:
[0108] 式中:ms--取样达标次数,单位次;mt--取样总次数,单位次。
[0109] 当r4 < 0. 39时,r4处于"不健康"状态;当0. 4彡r4彡0. 7时,r4处于"亚健康" 状态;当r4 > 0. 71 (大于阈值上限)时,r4处于"健康"状态;
[0110] 生态系统动态平衡、结构组成以及丰富程度,多用生物多样性指数C5来反映。生 物多样性指数是以各物种的相对多度来反映群落的物种多样性和物种丰富度。该指标表示 生物群落内种类多样性程度的量纲,是用来判断生物群落结构变化或生态系统稳定性的指 标。以流域范围物种数量占本地区物种总数的比值来表示,所述生物多样性指数C5的指标 值r5计算方法如下所述:
[0112] 式中:Rs--为流域范围内物种数量;R--为本地区物种总数。
[0113] 当r5 < 0. 5时,r5处于"不健康"状态;当0. 51彡r5彡0. 75时,r5处于"亚健 康"状态;当r5 > 0. 76 (大于阈值上限)时,r5处于"健康"状态;
[0114] 防洪综合指数C6是衡量一个地区防洪压力的指数。对人类活动较频繁地区,即使 是较小的洪灾,也会造成不可预估的损失;相反,对人类活动稀少或无人区、天然洪泛区等, 即使遇到超标洪水,也不会对人类造成过大影响。为统计方便,大多有记载洪灾均发生在人 类活动频繁地区,而人类活动稀少或无人区鲜有记载,因此,采用现状防洪能力与应达到的 防洪标准比值来确定防洪综合指数C6,所述防洪综合指数C6的指标值r6计算方法如下所 述:
[0116] 式中:Zs--现状防洪能力;
[0117] Z 应达到的防洪标准;
[0118] 当r6 < 0. 2时,r6处于"不健康"状态;当0. 21彡r6彡0. 79时,r6处于"亚健 康"状态;当r6 > 0. 8 (大于阈值上限)时,r6处于"健康"状态;
[0119] 水资源利用率C7是反映一个流域地表水、地下水开发利用程度的指标。所述水 资源利用率C7的指标值r7,当r7 < 0. 09时,r7处于"不健康"状态;当0. 1 <r7 < 0. 19 时,r7处于"亚健康"状态;当r7 > 0. 2 (大于阈值上限)时,r7处于"健康"状态;
[0120] 沿岸土地利用率C8是一个沿岸用水工、农业发展水平,沿岸景观服务业发展水平 以及周边居民对河流亲和度的综合反映。所述土地利用率C8的指标值r8,当r8 < 0. 69时, r8处于"不健康"状态;当0. 7彡r8彡0. 901时,r8处于"亚健康"状态;当r8 > 0. 902 (大 于阈值上限)时,r8处于"健康"状态。
[0121] 进一步的是,在步骤8中,若河流采用分河段的方法分段评价其健康指数,整个河 流的总体健康指数采用算术平均数的计算方法即可,则
[0124] 式中,1,&为河流总体健康指数,Ip为第p河段的健康指数,t为河段数。
[0125] 对于河流系统的健康评价,仅定量化地求出健康指数的得分是不够的,还需要根 据河流系统健康分数的评价标准,确定河流系统的健康等级,从而将健康指数转化为更加 直观的印象。
[0126] 经统计,国内外评价标准大多以1分评分分段制作为评价标准,由于在上述计算 方法中,权重系数和指标打分均采用归一化处理,总体健康指数也必将位于区间[0,1]内, 符合标准。目前评价的分段制有三段制(不健康[0~0. 33]、亚健康[0. 34~0. 67]、健康 [0? 68~1])、四段制(不健康[0~0? 25]、亚健康[0? 26~0? 5]、基本健康[0? 51~0? 75]、 健康[0. 76~1])和五段制(不健康[0~0. 2]、较不健康[0. 21~0. 4]、亚健康[0. 41~ 0. 6]、基本健康[0. 61~0. 8]、健康[0. 81~1])。从不失一般性的角度分析,以上3种评 价标准被采用的频率比例大致为4 : 3 : 3,可见三段制的应用更为广泛。
[0127] 纵观国内外对河流健康的认识,现代河流健康定义大致可归纳为以下三类:一是 以保护生物多样性为目的的河流生态系统健康概念,二是以关注河流本身生命体系为目的 的河流生命系统健康概念,三是以满足于河流管理为目的的河流管理系统健康概念。国外 学者的倾向为第一类,而我国更倾向于第二、三类。
[0128] 也就是说,评价标准既要严格的划定健康范畴,又要便于河道管理部门日常管理。 从3种评价标准"不健康"临界点划分来看,分别为0. 33、0. 25和0. 2,显然三段制对
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