一种适用于南方城市河流的河流健康评估方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于多泥沙河流的河流健康评估方法，该方法从资料搜集、目标设定、现状调查、系统分析、综合评价等方面出发，构建较为系统和全面的多泥沙河流健康评估指标体系，参考水利部相关规定，研究确立河流健康评估方法、指标赋分方法及评估标准，对河湖健康评估指标体系进行了设计，通过对水文水资源、物理结构、水质、生物及社会服务功能5个准则层中的12项必选指标及4项自选指标进行赋分计算，以对河流的健康状况进行评估；本发明专利技术针对国内在河湖健康评估理论和方法研究方面相对落后且无较为完整评价框架的现状，构建适用于南方城市河流特点和较为系统全面的河流健康评估指标体系，开展南方城市河流的健康评估工作。

A River Health Assessment Method for Urban Rivers in Southern China

The present invention relates to a river health assessment method suitable for sediment-laden rivers. This method establishes a more systematic and comprehensive index system for river health assessment from the aspects of data collection, target setting, current situation investigation, system analysis and comprehensive evaluation. Referring to the relevant provisions of the Ministry of Water Resources, it studies and establishes river health assessment methods, index assignment methods and evaluation criteria. Quantitatively, the index system of river and lake health assessment is designed, and 12 indices and 4 indices of 5 criterion layers of hydrology and water resources, physical structure, water quality, biology and social service function are assigned and calculated to evaluate the health status of rivers. The present invention aims at the relatively backward and incomplete research on the theory and method of River and lake health assessment in China. The current situation of the evaluation framework is rectified, and a more systematic and comprehensive river health assessment index system suitable for the characteristics of urban rivers in southern China is constructed to carry out the health assessment of urban rivers in southern China.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于南方城市河流的河流健康评估方法
本专利技术专利属于河流生态系统保护
，具体涉及一种适用于南方城市河流的河流健康评估方法。
技术介绍
河流是生命之源，人类的起源、人类文明的发展都与河流密切相关，河流不仅仅是可供人类开发利用的水资源形式，同时也是河流中数以万计的水生生物的生存环境，河流的健康是人类生存、经济发展的物质基础和保障条件，我国南方城市地区水资源总量虽然丰富，但随着人口的不断增长、经济的不断发展，生产和生活用水急剧增加，水资源浪费十分严重，加之各种有害物质对水体的污染加剧，从而导致城市河流水环境不断恶化，河流生态环境频频遭到破坏，近些年来，南方地区水质型缺水时有发生，如遇干旱年份，河流水环境问题就更为突出，为此，加强南方城市河流健康评估就具有重要的现实意义。随着人们环境意识的提高，生态治河的理念获得了广泛的认同，在河流健康评估的基础上，国内外都纷纷开展了城市河流生态修复工程，这些措施的实施无疑对于维持城市河流健康是有益的，但这些措施的具体效果如何，还很难判断，其原因是目前的河流管理中还缺乏有效的衡量工具，需要构建更为科学的河流健康评估体系，相对国外河湖健康评估理论和方法的研究，国内相关研究相对落后，目前尚无一套适用我国南方河流特点且较为完整的评价指标体系和评价方法，因此急需开展我国南方城市河流健康评估技术调研，探索适用于我国南方城市河流的健康评价模型，对于建立完善的河湖健康评价指标体系具有重要的理论和实际意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的缺点，而提供一种针对国内在河湖健康评估理论和方法研究方面相对落后且无较为完整评价框架的现状，构建适用于南方城市河流特点和较为系统全面的河流健康评估指标体系，开展南方城市河流的健康评估工作。本专利技术的目的是这样实现的：一种适用于南方城市河流的河流健康评估方法，该方法从资料搜集、目标设定、现状调查、系统分析、综合评价等方面出发，构建较为系统和全面的多泥沙河流健康评估指标体系，参考水利部相关规定，研究确立河流健康评估方法、指标赋分方法及评估标准，对河湖健康评估指标体系进行了设计；我国南方城市河流水系特征与经济社会发展特征决定南方城市河流健康评估的内涵是：既要有自然意义上的河流健康，即河流自身的健康，也有社会经济意义上的河流健康，即人-水关系的健康，既要保护河流生态，也要支持经济社会可持续发展；具体包括以下步骤：步骤1，确定评估指标体系的必选指标依据水利部相关规定，试点河流的评估指标体系共包括水文水资源、物理结构、水质、生物及社会服务功能5个准则层中的12项必选指标，具体分述如下：（1.1）水文水资源准则层指标水文水资源准则层包括流量过程变异程度指标、生态流量满足程度指标2项指标；（1.2）物理结构准则层指标物理结构准则层包括河岸带状况指标、河流连通阻隔程度指标2项指标，其中，河岸带状况指标又包括河岸稳定性指标、植被覆盖率和河岸带人工干扰程度三个分指标；（1.3）水质准则层指标水质准则层包括溶解氧指标和耗氧有机物指标2项指标；（1.4）生物准则层指标生物准则层包括底栖动物完整性指数指标和鱼类生物损失指数指标2项指标；（1.5）社会服务功能准则层指标社会服务功能准则层包括水资源开发利用率指标、水功能区达标率达标、防洪指标和公众满意度指标4个指标；步骤2，确定河流健康评估必选指标标准依据水利部相关规定，采用历史状态法、专家经验及调查样点的统计，确定河流评估指标的评估标准如下：（2.1）水文水资源准则层的评估标准流量过程变异程度指标的评估以月均径流量作为基础数据，与天然月均径流量对比评估现有径流量过程的变化情况；生态流量满足程度指标反映的是最小生态流量的满足程度，在目前生态流量计算中比较常用的计算方法就是Tennant法，通过该法确定最小生态流量，并将该流量作为本次的评估标准；（2.2）物理结构准则层的评估标准河岸稳定性指标包括斜坡倾角、植被覆盖度、斜坡高度、基质类别及河岸冲刷状况，其中，斜坡倾角、植被覆盖度、斜坡高度一般通过现场工具实测得到，基质类别及河岸冲刷状况通过专家经验确定；河岸带人工干扰程度根据现场调查人类活动类型及河岸带位置情况确定，评估标准根据现场监测数据及相关赋分标准确定；河流连通阻隔状况主要通过调查鱼类迁移阻隔和水量及物质流通阻隔特征来评估，该指标的评估标准根据现场监测数据及相关赋分标准确定；（2.3）水质准则层的评估标准目前国家已颁布了相关行业质量标准，因此，水质准则层指标评估标准采用国家颁布的行业质量标准—地表水环境质量标准；（2.4）生物准则层的评估标准生物准则层的底栖动物完整性指数及鱼类生物损失指数以历史调查资料统计数据作为其评估标准；（2.5）社会服务功能准则层的评估标准社会服务功能与管理目标、专家的判断有较大的关系，因此，社会服务功能准则层的水功能区达标率指标采用水功能区规划的水质目标作为评估标准，防洪指标、水资源开发利用率指标分别采用防洪规划、水资源规划中的规划指标作为评估标准；公众满意度调查指标采用公众参与调查统计的方法进行，以实际调查数据为评估标准；具体各评估指标采用的标准及方法如下表所示：步骤3，计算河流健康指数参考水利部相关规定，河流健康评估采用分级指标评分法，逐级加权，综合评分，即河流健康指数；河湖健康分为5级：理想状况、健康、亚健康、不健康、病态，河湖健康评估分级情况如下表所示：步骤4，确定评估指标必选指标的计算方法与赋分标准（4.1）水文水资源指标1）流量过程变异程度指标计算公式如下：其中，式中，为评估年实测月径流量，为评估年天然月径流量，为评估年天然月径流量年均值，天然径流量按照水资源调查评估相关技术规划得到的还原量，流量过程变异程度指标值越大，说明相对天然水文情势的变化程度越大，对水生生物的影响越大，流量过程变异程度指标的赋分标准如下表所示：2）生态流量满足程度指标生态流量满足程度采用最小生态流量进行表征，分不同的水期计算最小生态流量占多年平均日均量的比值进行该指标的评估；具体计算公式如下：其中为评估年实测日径流量，为多年平均径流量，为4-9月份日径流量占多年平均流量的最低百分比，为10-3月份日径流量占多年平均流量的最低百分比；生态流量满足程度指为满足不同时段的河流生态系统结构、功能而必须维持的流量，根据最小生态流量法计算一般水期和鱼类产卵育幼期的最小生态流量，取最小值为该指标的分值；生态流量满足程度指标的赋分标准如下表所示：3）水文水资源准则层该准则层包括流量过程变异程度和生态流量满足程度两个指标，根据层次分析法确定各指标的权重及赋分范围如下表所示：水文水资源准则层赋分计算公式如下：（4.2）物理结构指标1）河岸带状况指标该指标包括河岸稳定性指标、植被覆盖率和河岸带人工干扰程度三个分指标；①海岸稳定性指标河岸带稳定性指标计算公式为：式中，为岸坡稳定性指标赋分，岸坡倾角分值，岸坡覆盖度分值，岸坡高度分值，河岸基质分值，坡脚冲刷强度分值；河岸稳定性评估指标的赋分标准如下表所示：②河岸带人工干扰程度指标调查河岸带及附近陆域的9类人类活动，包括河岸硬性砌护、采砂、沿岸建筑物、公路、垃圾填埋场、河滨公园、管道、采矿、农业耕种、畜牧养殖等，指标赋分方法采取每出现一种人类活动减少相应的分值；具体指标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于南方城市河流的河流健康评估方法，其特征在于：该方法从资料搜集、目标设定、现状调查、系统分析、综合评价等方面出发，构建较为系统和全面的多泥沙河流健康评估指标体系，参考水利部相关规定，研究确立河流健康评估方法、指标赋分方法及评估标准，对河湖健康评估指标体系进行了设计；我国南方城市河流水系特征与经济社会发展特征决定南方城市河流健康评估的内涵是：既要有自然意义上的河流健康，即河流自身的健康，也有社会经济意义上的河流健康，即人‑水关系的健康，既要保护河流生态，也要支持经济社会可持续发展；具体包括以下步骤：步骤1，确定评估指标体系的必选指标依据水利部相关规定，试点河流的评估指标体系共包括水文水资源、物理结构、水质、生物及社会服务功能5个准则层中的12项必选指标，具体分述如下：（1.1）水文水资源准则层指标水文水资源准则层包括流量过程变异程度指标、生态流量满足程度指标2项指标；（1.2）物理结构准则层指标物理结构准则层包括河岸带状况指标、河流连通阻隔程度指标2项指标，其中，河岸带状况指标又包括河岸稳定性指标、植被覆盖率和河岸带人工干扰程度三个分指标；（1.3）水质准则层指标水质准则层包括溶解氧指标和耗氧有机物指标2项指标；（1.4）生物准则层指标生物准则层包括底栖动物完整性指数指标和鱼类生物损失指数指标2项指标；（1.5）社会服务功能准则层指标社会服务功能准则层包括水资源开发利用率指标、水功能区达标率达标、防洪指标和公众满意度指标4个指标；步骤2，确定河流健康评估必选指标标准依据水利部相关规定，采用历史状态法、专家经验及调查样点的统计，确定河流评估指标的评估标准如下：（2.1）水文水资源准则层的评估标准流量过程变异程度指标的评估以月均径流量作为基础数据，与天然月均径流量对比评估现有径流量过程的变化情况；生态流量满足程度指标反映的是最小生态流量的满足程度，在目前生态流量计算中比较常用的计算方法就是Tennant法，通过该法确定最小生态流量，并将该流量作为本次的评估标准；（2.2）物理结构准则层的评估标准河岸稳定性指标包括斜坡倾角、植被覆盖度、斜坡高度、基质类别及河岸冲刷状况，其中，斜坡倾角、植被覆盖度、斜坡高度一般通过现场工具实测得到，基质类别及河岸冲刷状况通过专家经验确定；河岸带人工干扰程度根据现场调查人类活动类型及河岸带位置情况确定，评估标准根据现场监测数据及相关赋分标准确定；河流连通阻隔状况主要通过调查鱼类迁移阻隔和水量及物质流通阻隔特征来评估，该指标的评估标准根据现场监测数据及相关赋分标准确定；（2.3）水质准则层的评估标准目前国家已颁布了相关行业质量标准，因此，水质准则层指标评估标准采用国家颁布的行业质量标准—地表水环境质量标准；（2.4）生物准则层的评估标准生物准则层的底栖动物完整性指数及鱼类生物损失指数以历史调查资料统计数据作为其评估标准；（2.5）社会服务功能准则层的评估标准社会服务功能与管理目标、专家的判断有较大的关系，因此，社会服务功能准则层的水功能区达标率指标采用水功能区规划的水质目标作为评估标准，防洪指标、水资源开发利用率指标分别采用防洪规划、水资源规划中的规划指标作为评估标准；公众满意度调查指标采用公众参与调查统计的方法进行，以实际调查数据为评估标准；具体各评估指标采用的标准及方法如下表所示：...

【技术特征摘要】
1.一种适用于南方城市河流的河流健康评估方法，其特征在于：该方法从资料搜集、目标设定、现状调查、系统分析、综合评价等方面出发，构建较为系统和全面的多泥沙河流健康评估指标体系，参考水利部相关规定，研究确立河流健康评估方法、指标赋分方法及评估标准，对河湖健康评估指标体系进行了设计；我国南方城市河流水系特征与经济社会发展特征决定南方城市河流健康评估的内涵是：既要有自然意义上的河流健康，即河流自身的健康，也有社会经济意义上的河流健康，即人-水关系的健康，既要保护河流生态，也要支持经济社会可持续发展；具体包括以下步骤：步骤1，确定评估指标体系的必选指标依据水利部相关规定，试点河流的评估指标体系共包括水文水资源、物理结构、水质、生物及社会服务功能5个准则层中的12项必选指标，具体分述如下：（1.1）水文水资源准则层指标水文水资源准则层包括流量过程变异程度指标、生态流量满足程度指标2项指标；（1.2）物理结构准则层指标物理结构准则层包括河岸带状况指标、河流连通阻隔程度指标2项指标，其中，河岸带状况指标又包括河岸稳定性指标、植被覆盖率和河岸带人工干扰程度三个分指标；（1.3）水质准则层指标水质准则层包括溶解氧指标和耗氧有机物指标2项指标；（1.4）生物准则层指标生物准则层包括底栖动物完整性指数指标和鱼类生物损失指数指标2项指标；（1.5）社会服务功能准则层指标社会服务功能准则层包括水资源开发利用率指标、水功能区达标率达标、防洪指标和公众满意度指标4个指标；步骤2，确定河流健康评估必选指标标准依据水利部相关规定，采用历史状态法、专家经验及调查样点的统计，确定河流评估指标的评估标准如下：（2.1）水文水资源准则层的评估标准流量过程变异程度指标的评估以月均径流量作为基础数据，与天然月均径流量对比评估现有径流量过程的变化情况；生态流量满足程度指标反映的是最小生态流量的满足程度，在目前生态流量计算中比较常用的计算方法就是Tennant法，通过该法确定最小生态流量，并将该流量作为本次的评估标准；（2.2）物理结构准则层的评估标准河岸稳定性指标包括斜坡倾角、植被覆盖度、斜坡高度、基质类别及河岸冲刷状况，其中，斜坡倾角、植被覆盖度、斜坡高度一般通过现场工具实测得到，基质类别及河岸冲刷状况通过专家经验确定；河岸带人工干扰程度根据现场调查人类活动类型及河岸带位置情况确定，评估标准根据现场监测数据及相关赋分标准确定；河流连通阻隔状况主要通过调查鱼类迁移阻隔和水量及物质流通阻隔特征来评估，该指标的评估标准根据现场监测数据及相关赋分标准确定；（2.3）水质准则层的评估标准目前国家已颁布了相关行业质量标准，因此，水质准则层指标评估标准采用国家颁布的行业质量标准—地表水环境质量标准；（2.4）生物准则层的评估标准生物准则层的底栖动物完整性指数及鱼类生物损失指数以历史调查资料统计数据作为其评估标准；（2.5）社会服务功能准则层的评估标准社会服务功能与管理目标、专家的判断有较大的关系，因此，社会服务功能准则层的水功能区达标率指标采用水功能区规划的水质目标作为评估标准，防洪指标、水资源开发利用率指标分别采用防洪规划、水资源规划中的规划指标作为评估标准；公众满意度调查指标采用公众参与调查统计的方法进行，以实际调查数据为评估标准；具体各评估指标采用的标准及方法如下表所示：步骤3，计算河流健康指数参考水利部相关规定，河流健康评估采用分级指标评分法，逐级加权，综合评分，即河流健康指数；河湖健康分为5级：理想状况、健康、亚健康、不健康、病态，河湖健康评估分级情况如下表所示：步骤4，确定评估指标必选指标的计算方法与赋分标准（4.1）水文水资源指标1）流量过程变异程度指标计算公式如下：其中，式中，为评估年实测月径流量，为评估年天然月径流量，为评估年天然月径流量年均值，天然径流量按照水资源调查评估相关技术规划得到的还原量，流量过程变异程度指标值越大，说明相对天然水文情势的变化程度越大，对水生生物的影响越大，流量过程变异程度指标的赋分标准如下表所示：2）生态流量满足程度指标生态流量满足程度采用最小生态流量进行表征，分不同的水期计算最小生态流量占多年平均日均量的比值进行该指标的评估；具体计算公式如下：其中为评估年实测日径流量，为多年平均径流量，为4-9月份日径流量占多年平均流量的最低百分比，为10-3月份日径流量占多年平均流量的最低百分比；生态流量满足程度指为满足不同时段的河流生态系统结构、功能而必须维持的流量，根据最小生态流量法计算一般水期和鱼类产卵育幼期的最小生态流量，取最小值为该指标的分值；生态流量满足程度指标的赋分标准如下表所示：3）水文水资源准则层该准则层包括流量过程变异程度和生态流量满足程度两个指标，根据层次分析法确定各指标的权重及赋分范围如下表所示：水文水资源准则层赋分计算公式如下：（4.2）物理结构指标1）河岸带状况指标该指标包括河岸稳定性指标、植被覆盖率和河岸带人工干扰程度三个分指标；①海岸稳定性指标河岸带稳定性指标计算公式为：式中，为岸坡稳定性指标赋分，岸坡倾角分值，岸坡覆盖度分值，岸坡高度分值，河岸基质分值，坡脚冲刷强度分值；河岸稳定性评估指标的赋分标准如下表所示：②河岸带人工干扰程度指标调查河岸带及附近陆域的9类人类活动，包括河岸硬性砌护、采砂、沿岸建筑物、公路、垃圾填埋场、河滨公园、管道、采矿、农业耕种、畜牧养殖等，指标赋分方法采取每出现一种人类活动减少相应的分值；具体指标赋分情况如下表所示：③河岸带植被覆盖率指标根据河岸带陆域植被乔木、灌木和草本的覆盖度调查情况，采用直接赋分法计算确定该指标的分值：具体计算公式如下：其中，、、分别为评估河段所在生态分区...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵衡，王富强，王寒，陈希，张婧，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南,41