本发明涉及一种方法，尤其涉及一种预测气候变化下河流健康发展趋势的方法。
背景技术：
河流是陆地与海洋的纽带，在自然界水循环中具有不可替代的作用，是水资源二次分配极为重要的路径，同时还是多种生态系统间物质循环、能量流动的重要通道。对于人类而言，健康的河流在为人类提供饮用水、工农业用水的同时，还兼具娱乐休闲、航运、能源利用等众多附加价值，在人类社会发展中具有重要地位。目前，人类对于河流的理论研究尚不完全、运作机理尚不明确，河流的功能还不能被现有技术替代，因此维持河流健康对于自然界、对于人类都具有重要意义。
近几十年来，全球范围内气候变化与剧烈的人类活动改变了水循环与河流环境，对河流健康造成了巨大威胁，导致生态完整性受到损害、河流生态服务价值降低。健康退化的河流中逐渐减少的可用水资源、不断恶化的水质难以满足人类对河流服务功能的需求，使社会安全、生态安全和水资源安全受到严重威胁，对河流健康的维持与保护刻不容缓。
河流健康评价是河流健康保护的基础，对河流健康评价的研究近年来受到全球学者、政府以及利益相关者的关注。气候变化对全球水循环产生了深远影响，进而引起水文、水质、水生物乃至整个水生态系统的连锁反应，导致河流健康状况发生改变，仅作现状评价难以估算气候变化对未来的河流健康产生的影响，而通过预测河流健康发展趋势则可使得这种影响显现出来，便于管理者对政策进行调整。
技术实现要素：
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种预测气候变化下河流健康发展趋势的方法。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种预测气候变化下河流健康发展趋势的方法，包括如下步骤：
1)通过实地采样和室内鉴定获取水体中所有生物的数据；
2)通过仪器测量获得水质数据，包括水体温度、ph、电导率、溶解氧、总氮、总磷；
3)获取dem、气温、降水、土地利用类型、叶面指数作为输入数据；
4)计算生态流量；
5)计算生态流量满足情况；
6)计算流速；
7)计算气候变化下的河流健康水质因子；
8)计算气候变化下的河流健康水生物因子；
9)计算气候变化下的河流健康得分。
进一步地，步骤4)采用公式一计算生态流量，生态流量用qe表示。
其中n表示河道糙率，ve表示生态流速，j表示河道比降。
进一步地，步骤5)使用公式二计算生态流量满足情况；
qq＝q/qe公式二
其中，qq为生态流量满足情况，q为模拟得到的径流量。
进一步地，步骤6)根据公式三获得流速v；
v＝q/a公式三
其中，q为模拟得到的径流量，a为实测断面面积。
进一步地，步骤7)根据公式四计算气候变化下水质因子的浓度，水质因子包括生化需氧量、化学需氧量、高锰酸盐指数、氯化物、溶解氧、氟化物、阴离子表面活性剂、氨氮、硫化物、硫酸盐、总磷、总氮；
其中c与c’分别表示现状年与气候变化下水质因子浓度，f与f’分别表示现状年与气候变化下径流量。
进一步地，步骤8)根据公式五计算气候变化下的河流健康水生物多样性；
其中z为水生物多样性，x,y分别为水质指标变化矩阵和水文指标变化矩阵；
进一步地，步骤9)根据公式六、公式七计算河流健康得分rh；
其中，i、j表示一级指标和二级指标中第i、j个指标，n、m分别为一二级指标总数，pi、wi、p′i、w′i分别代表一级指标、一级指标权重、二级指标及二级指标权重，一二级指标权重分别利用熵权法计算。
综上，根据以上步骤可简单快速地获得气候变化影响下河流健康发展趋势。
本发明的有益效果在于：
本发明是一种确定气候变化影响下河流健康发展趋势的方法，弥补了现有技术的空缺。该方法原理简单且容易操作，通过水文因子、水质因子、水生物因子三者间的联系，可以计算得到未来气候变化下河流健康的发展趋势。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种预测气候变化下河流健康发展趋势的方法，包括以下步骤：
步骤一：数据获取
(1)通过实地采样和室内鉴定获取水体中所有生物的数据；
(2)通过仪器测量获得水体温度、ph、电导率、溶解氧、总氮、总磷等水质数据。
(3)获取dem、气温、降水、土地利用类型、叶面指数等dtvgm输入数据。
步骤二：模拟气候变化下径流量
利用ms-dtvgm水文模型模拟气候变化下径流量q。
步骤三：计算气候变化下的河流健康水文因子
(1)首先根据改进的生态水力半径法，采用公式一计算生态流量，生态流量用qe表示。
公式一：
其中n表示河道糙率，ve表示生态流速，j表示河道比降。
然后根据公式二计算生态流量满足情况qq。
公式二：
qq＝q/qe
(2)根据模拟得到的径流量q与实测断面面积a根据公式三计算流速v。
公式三：
v＝q/a
步骤四：计算气候变化下的河流健康水质因子
根据公式四计算气候变化下水质因子的浓度，水质因子包括生化需氧量(bod)、化学需氧量(cod)、高锰酸盐指数(codmn)、氯化物(cl)、溶解氧(do)、氟化物(f)、阴离子表面活性剂(as)、氨氮(nh3-n)、硫化物(s)、硫酸盐(so4)、总磷(tp)、总氮(tn)。
公式四：
其中c与c’分别表示现状年与气候变化下水质因子浓度，f与f’分别表示现状年与气候变化下径流量。
步骤五：计算气候变化下的河流健康水生物因子
根据公式五计算气候变化下的河流健康水生物多样性。
公式五：
其中z为水生物多样性，x,y分别为水质指标变化矩阵和水文指标变化矩阵。
步骤七：计算气候变化下的河流健康得分
根据公式六计算河流健康得分rh；
公式六：
其中，i、j表示一级指标和二级指标中第i、j个指标，n、m分别为一二级指标总数，pi、wi、p′i、w′i分别代表一级指标、一级指标权重、二级指标及二级指标权重，一二级指标权重分别利用熵权法计算。
本发明通过水文因子、水质因子、水生物因子间的联系，根据气候变化对水文因子的影响计算出气候变化对水质因子、水生物因子的影响，然后加权计算得到河流健康得分，从而得出气候变化下河流健康发展趋势。本发明能计算出气候变化对河流健康状况产生的影响，弥补了对未来河流健康发展预测的空白，可为全球水生态科研工作者提供借鉴，为河流管理者的政策制定提供科学参考。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。