水系连通多维评价及生态响应评估方法技术

本发明专利技术公开了水系连通多维评价及生态响应评估方法，从形态、结构、功能三个维度构建水系连通评价指标；运用层次分析法构建水系连通多维评价体系，通过层次分析熵权法对三个维度的各层水系连通评价指标赋予权重；收集基础数据，将其代入上述进行计算，得出水系多维连通计算结果；基于长序列遥感数据计算遥感生态指标，分析水系连通对流域生态的影响；以遥感生态指标为驱动因子，基于一种改进的生态系统服务价值计算法，分析各类生态系统服务功能之间的权衡与协同效应的动态演变关系；计算累积生态输水效益，得出生态效益随水系连通的变化规律。本发明专利技术可以更加全面综合地评价生态输水工程的影响及成效。程的影响及成效。程的影响及成效。

【技术实现步骤摘要】
水系连通多维评价及生态响应评估方法


[0001]本专利技术属于生态输水工程
，具体涉及一种水系连通多维评价及生态响应评估方法。

技术介绍

[0002]水系连通工程，如跨流域调水工程、生态输水工程等，打破了原有的水资源时空分布格局，缓解了水资源供需矛盾。与此同时，水系连通工程改变了河流的自然形态特征，导致水系形态、结构和功能连通发生变化，进而影响流域生态状况。流域水系连通评价及生态响应评估逐渐成为区域可持续发展与水资源高效利用的重要基础和关键。
[0003]水利工程在水资源配置、供水保障、洪水调蓄、水环境改善方面发挥着关键作用，河湖水系连通，将水系连通工程上升到江河治理重大战略层次上。目前对水系连通的研究大多关注湿润区平原河网地带，对干旱区流域水系连通的研究较少。干旱区河流多为时令河，断流常有发生，生态环境极为脆弱。河流断流导致的植被退化，土地荒漠化等问题严重威胁着干旱区流域生态安全。干旱区流域的水系连通工程对于生态与社会经济可持续发展意义重大。
[0004]目前国内对水系连通的研究大多关注湿润区平原河网地带，对干旱区流域水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.水系连通多维评价及生态响应评估方法，其特征在于，具体按照如下步骤实施：步骤1：从形态、结构、功能三个维度构建水系连通评价指标；包括：基于拓扑空间网络的水系形态连通响应指标；时空维结构连通响应指标；考虑生态系统服务功能的功能连通响应指标；步骤2：运用层次分析法构建水系连通多维评价体系，通过层次分析熵权法对形态、结构、功能三个维度的各层水系连通评价指标赋予权重；步骤3：收集基础数据，基础数据包括长序列遥感数据与实测数据，将基础数据代入步骤1和步骤2进行计算，得出水系多维连通计算结果；步骤4：基于长序列遥感数据计算遥感生态指标，分析水系连通对流域生态的影响；步骤5：以遥感生态指标为驱动因子，基于一种改进的生态系统服务价值计算法，分析各类生态系统服务功能之间的权衡与协同效应的动态演变关系；步骤6：基于步骤5计算累积生态输水效益，得出生态效益随水系连通的变化规律。2.根据权利要求1所述的水系连通多维评价及生态响应评估方法，其特征在于，步骤1中，水系形态连通响应指标的计算公式如下：V为节点数量；N为廊道数量；PN为斑块数量；α为水系环度；其中，节点连接率β：0≤β≤3、β≤1时，水系为树枝状结构；β≥1时，水系为格状结构或回路结构；其中，γ为河网连接度，0≤γ≤1，0表示节点间没有连线，1表示每个节点间都相互连通；其中，C为生态网络连接度；其中，e为研究区廊道的总长度，A为区域面积，N为区域内应连接节点数，ξ为区域内水系网络变形系数。3.根据权利要求2所述的水系连通多维评价及生态响应评估方法，其特征在于，步骤1中，时空维结构连通响应指标的计算公式如下：面积斑块比R
sp
：其中，S为水域面积；PN为斑块数量；面积长度比R
sl
：其中，L为河流长度，S为水域面积；
水面率W
f
：其中，W
f
为第j年水域面积与所有年份最大水域面积之比；河频率R
f
：其中，R
f
为单位区域面积上的河流数，N为河流数量，A为区域面积；河网密度R
d
：其中，R
d
为单位区域面积上的河流长度，L
i
为单条水系长度，n为水系数量，A为区域面积；连通率C
f
：其中，C
d
为一年中河流连通天数，D
t
为一年总天数，C
f
≥0.7为持续连通，0.5≤C
f
＜0.7为周期连通，C
f
＜0.5为临时连通。4.根据权利要求3所述的水系连通多维评价及生态响应评估方法，其特征在于，步骤1中，功能连通响应指标的计算公式如下：地表径流指数R
de
：其中，W为某一时段内通过河流上指定断面的径流总量，A为该断面以上的流域面积；年平均径流保证率R
g
：其中，R
i
为一年中超过平均径流天数，R
a
为多年平均径流量；河损率R
l
；其中，R
up
为上游径流量，R
down
为下游径流量，R
d
为上游到下游之间河段引水量；水库调节能力R
α
：其中，R
v
为河段内水库总库容，W为该河段多年平均径流量；生态闸调节能力G
α
：其中，G
d
为生态闸设计流量，G
s
为该河段多年平均流量；归一化植被指数NDVI：NDVI＝(NIR
‑
Red)/(NIR+Red)(16)；其中，NIR是Landsat影像近红外波段，Red是Landsat影像红色波段，NDVI大于0分类为植被；植被覆盖度FVC：FVC＝(NDVI
‑
NDVI
soil
)/(NDVI
veg
‑
NDVI
soil
)(17)；其中，NDVI
veg
为绿色植被部分所贡献的信息，NDVI
soil
为裸土部分所贡献的信息；香浓多样性指数SHDI：其中，i为景观中斑块类型总数，p
i
为斑块类型i在景观中出现的概率，SHDI表征各类型斑块在空间上分布的均匀程度；
Simpson多样性指数SIDI：其中，Pi为斑块类型i在景观中出现的频率，n为景观中斑块类型的总数。5.根据权利要求1所述的水系连通多维评价及生态响应评估方法，其特征在于，步骤2具体为：步骤2.1：运用归一化方法将上述指标进行无量纲化处理；步骤2.2：运用AHP
‑
EM层次分析熵权法对三个维度的指标分别进行加权计算，即可得到每个维度的水系连通指标值。6.根据权利要求5所述的水系连通多维评价及生态响应评估方法，其特征在于，步骤2.2具体为：步骤2.1.1：对评价指标进行归一化，公式如下：正向指标归一化公式；a
ij
＝(x
ij
‑
minx
ij
)/(maxx
ij
‑
minx
ij
) (20)；负向指标归一化公式：a
ij
＝(maxx
ij
‑
x
ij
)/(maxx
ij
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡瑞媛，畅建霞，王义民，郭爱军，王建海，杨贵斌，高宇，杨康，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：