基于水生态功能分区的健康河流生态系统构建方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于水生态功能分区的健康河流生态系统构建方法，步骤为：基于目标流域DEM数据，通过ArcGIS水文模块确定目标流域内的各级河流及各级河流对应的流域，并将第i+1级河流流域作为第i级水生态功能分区的分区基本单位；获取第i+1级河流流域的自然地理驱动因子数据和分区表征指标数据；对目标流域内各第i+1级河流流域的自然地理驱动因子数据和分区表征指标数据进行聚类分析，得到第i级水生态功能分区上的分区；获取第i级水生态功能分区上各分区的流域生态健康指标数据，评价该第i级水生态功能分区上各分区的健康状况；基于各分区的健康状况及该分区对应的水生态功能分区级别制定不同级别的生态修复措施，构建健康河流生态系统。健康河流生态系统。健康河流生态系统。

【技术实现步骤摘要】
基于水生态功能分区的健康河流生态系统构建方法


[0001]本专利技术涉及一种基于水生态功能分区的健康河流生态系统构建方法。适用于流域综合管理与生态修复


技术介绍

[0002]目前，恢复受损河流生态系统以及对河流的可持续管理成为国际普遍关注的焦点。国内许多区域都开展了河流生态系统修复，但由于缺乏对河流生态环境问题的准确认识以及对其影响因素的系统性、层次性和不同尺度河流修复目标的深入考虑，现有的河流治理与管理活动往往沿用传统的规划治理观念和技术方法，大多依然停留在水污染控制和“工程化”治河以满足河流防洪、景观等功能需求层面，并且缺乏对不同尺度层面的区别与认识，以致河流水环境综合整治及生态修复效果并不显著。
[0003]人类干扰因素导致了对河流自然系统的干扰与破坏，并且人类活动的干扰体现在流域及河流的不同尺度层面，人类与河流自然过程的协同作用进一步使得受损河流的生态环境问题及其影响因素更为复杂和多样。要有效的促进河流生态系统健康好转，实现人－水和谐发展，则需要系统地分析和构建可用于指导实践治理与可持续管理的不同尺度层面的河流健康水生态系统构建方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种基于水生态功能分区的健康河流生态系统构建方法。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：一种基于水生态功能分区的健康河流生态系统构建方法，其特征在于：
[0006]基于目标流域DEM数据，通过ArcGIS水文模块确定目标流域内的各级河流及各级河流对应的流域，并将第i+1级河流流域作为第i级水生态功能分区的分区基本单位，i＝1、2、3...；
[0007]获取第i+1级河流流域的自然地理驱动因子数据和分区表征指标数据，该第i+1级河流流域的自然地理驱动因子和分区表征指标根据第i级水生态功能分区的分区目的与原则确定；
[0008]对目标流域内各第i+1级河流流域的自然地理驱动因子数据和分区表征指标数据进行聚类分析，得到第i级水生态功能分区上的分区；
[0009]获取第i级水生态功能分区上各分区的流域生态健康指标数据，评价该第i级水生态功能分区上各分区的健康状况；
[0010]基于各分区的健康状况及该分区对应的水生态功能分区级别制定不同级别的生态修复措施，构建健康河流生态系统。
[0011]所述第i级水生态功能分区的分区目的与原则，包括：
[0012]第一级水生态功能分区，反应大尺度上水生态系统健康差异性；
[0013]第二级水生态功能分区，反应河流廊道尺度上土地利用、河流结构影响下的河流类型与功能差异；
[0014]第三级水生态功能分区，反应不同河段的河流生境类型与功能差异。
[0015]所述第一级水生态功能分区的分区表征指标包括径流深、地表水容量、水网密度。
[0016]所述对目标流域内各第i+1级河流流域的自然地理驱动因子数据和分区表征指标数据进行聚类分析，得到第i级水生态功能分区上的分区，包括：
[0017]对第i级水生态功能分区上各分区基本单元的自然地理驱动因子数据和分区表征指标数据进行空间标准化及无量纲化处理；
[0018]运用ENVI软件，将分区基本单元的各自然地理驱动因子数据和分区表征指标数据作为波段进行融合，再运用ISODATA模糊聚类法对同级水生态功能分区上各基本单元的融合结果进行聚类分析；
[0019]运用拟合优度指数分析进行聚类检验，识别最优的聚类结果，得到各级水生态功能分区的初步分区；
[0020]基于区域共轭等原则，根据自然地理驱动因子和分区表征指标中的主导影响因子对在各级水生态功能分区中归属不一致的流域进行调整，完成分区。
[0021]所述根据自然地理驱动因子和分区表征指标中的主导影响因子对在各级水生态功能分区中归属不一致的流域进行调整，包括：基于主导影响因子运用ISODATA模糊聚类法进行二次聚类分析。
[0022]所述流域生态健康指标包括水质理化指标、水质营养盐指标、着生藻类指标和底栖生物指标。
[0023]所述基于各分区的健康状况及该分区对应的水生态功能分区级别制定不同级别的生态修复措施，包括：
[0024]在第一级水生态功能分区中，重点关注流域生态过程；在第二级水生态功能分区中，重点恢复河道三维连通性；在第三级水生态功能分区中，主要考虑河段局部自然形态恢复。
[0025]一种基于水生态功能分区的健康河流生态系统构建装置，其特征在于，包括：
[0026]基础数据处理模块，用于基于目标流域DEM数据，通过ArcGIS水文模块确定目标流域内的各级河流及各级河流对应的流域，并将第i+1级河流流域作为第i级水生态功能分区的分区基本单位，i＝1、2、3...；
[0027]相关数据获取模块，用于获取第i+1级河流流域的自然地理驱动因子数据和分区表征指标数据，该第i+1级河流流域的自然地理驱动因子和分区表征指标根据第i级水生态功能分区的分区目的与原则确定；
[0028]各级分区处理模块，用于对目标流域内各第i+1级河流流域的自然地理驱动因子数据和分区表征指标数据进行聚类分析，得到第i级水生态功能分区上的分区；
[0029]分区状况评价模块，用于获取第i级水生态功能分区上各分区的流域生态健康指标数据，评价该第i级水生态功能分区上各分区的健康状况；
[0030]修复措施制定模块，用于基于各分区的健康状况及该分区对应的水生态功能分区级别制定不同级别的生态修复措施，构建健康河流生态系统。
[0031]一种存储介质，其上存储有能被处理器执行的计算机程序，其特征在于：所述计算
机程序被执行时实现所述基于水生态功能分区的健康河流生态系统构建方法的步骤。
[0032]一种基于水生态功能分区的健康河流生态系统构建设备，具有存储器和处理器，存储器上存储有能被处理器执行的计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被执行时实现所述基于水生态功能分区的健康河流生态系统构建方法的步骤。
[0033]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过系统整理不同级别河流生态修复与构建的方法与影响因素，以及河流系统构成与复杂影响因素之间的作用机制，使得认清河流水生态系统健康修复顺序与规律成为可能。
[0034]本专利技术通过分析不同尺度层面的河流系统内部物理、化学以及生物等构成之间的响应关系，可以对应归纳出河流生态系统构建与修复中外界措施的效应与实施顺序，并据此引入及确定有效的方法，从而有助于采取协调河流服务功能与生态功能矛盾的修复技术与措施。有利于针对性解决不同尺度河流水生态系统修复，以及促进系统性、整体性构建河道生态系统，最终促进河流水生态系统健康恢复，具有重要的现实意义。
附图说明
[0035]图1为实施例的流程示意图。
具体实施方式
[0036]实施例1：本实施例为一种基于水生态功能分区的健康河流生态系统构建方法，具体包括以下步骤：
[0037]S1、基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水生态功能分区的健康河流生态系统构建方法，其特征在于：基于目标流域预先确定的、不同尺度级别的分区目标与原则，根据不同级别的分区需求确定各级别表征指标和自然地理驱动因子；通过分析目标流域不同级别分区基本单元对应的表征指标，得到目标流域不同级别的生态功能分区；通过分析目标流域不同级别的生态功能分区的影响因子及驱动因子，开展水生态系统调查，筛选流域生态系统健康状况评价指标，确定评价指标参照值和临界值并进行指标标准化，计算不同级别生态功能分区的水生态系统健康状况综合得分；基于不同级别生态功能分区的健康状况综合得分，选择修复基准点，确定生态修复目标，开展健康水生态系统构建顶层规划设计；根据流域健康状况综合得分，结合河流廊道及的的生态服务功能需求，制定不同尺度生态修复措施，构建健康河流生态系统。2.根据权利要求1所述的基于水生态功能分区的健康河流生态系统构建方法，其特征在于，所述不同尺度级别的分区目标与原则，包括：一级功能分区，属于流域尺度上的分区，反应自然环境因素的空间分异规律；二级功能分区，属于河流廊道尺度上的分区，反应集水区尺度上土地利用、河流结构等影响下的河流类型与功能差异；三级功能分区，属于河段尺度上的分区，反应河段尺度上的河流生境类型与功能差异。3.根据权利要求2所述的基于水生态功能分区的健康河流生态系统构建方法，其特征在于，所述通过分析目标流域不同级别分区基本单元对应的表征指标，得到目标流域不同级别的生态功能分区，包括：将目标流域不同级别分区基本单元对应的表征指标分别进行空间标准化及无量纲化处理，其中空间标准化处理的目标是使得所有的指标图层统一像元大小；将不同级别分区基本单元经处理的分区表征指标进行聚类分析，得到目标流域不同级别的初步生态功能分区；基于区域共轭等原则，根据识别出表征指标的主导影响因子，对各级别分区中不一致的分...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛晟，王海燕，周国旺，宋思远，宋凯宇，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：