一种基于压力-状态-响应框架的鱼道效果综合评价方法技术

本发明专利技术提供一种基于压力

【技术实现步骤摘要】
一种基于压力
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状态
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响应框架的鱼道效果综合评价方法


[0001]本专利技术涉及生态与环境水力学领域，具体是一种基于压力
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状态
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响应框架的鱼道效果综合评价方法。

技术介绍

[0002]鱼道作为一种重要的生态补偿措施，为鱼类提供洄游通道，在水电经济高速发展的同时兼顾了生境保护。然而鱼道效果影响因素众多，包括鱼类生物学差异、鱼道结构、水流条件和运行管理等多个方面，所形成的难协调性导致我国大多数鱼道效率低下、过鱼种类单一、通过鱼类健康状况差，鱼道效果无法达到预期。
[0003]目前我国水利工程中的鱼道效果评价通常局限单一指标数据，分析停留于表面，对采集的大量监测数据，缺乏系统的整合分析手段，无法明晰影响鱼道效果的直接因子与间接因子，从而难以形成符合实际的工程标准或提出有效的鱼道工程改进方案。
[0004]物元可拓理论是是一种多元分析方法，其核心是将矛盾问题定量化处理，建立可拓集，构建目标物元集关联函数进行分析。本专利技术改进了此方法的量值范围确定过程，运用同趋势化处理和近合度的概念解决了以往物元模型无法定义适度指标、无法系统确定量值范围的缺陷，并运用CRITIC法确定指标权重，避免了人的主观性对评价造成的影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术是对鱼道效果综合评价领域空白的填补，能够深度解析已有的鱼道效果监测数据，分类整合数据集形成多指标评价体系，通过得分等级系统筛查评价对象的问题指标因子，形成一套系统的鱼道效果综合评价指标体系，从而指导工程标准合理制定，以及更科学地提出鱼道工程效果改进方案。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种基于压力
‑
状态
‑
响应框架的鱼道效果综合评价方法，包括以下步骤:
[0008]步骤S1：构建鱼道效果综合评价指标体系，所述鱼道效果综合评价指标体系按照功能区分为压力、状态、响应区域内指标；
[0009]步骤S2：建立数据样本动态更新的评价指标数据集；
[0010]步骤S3：确定指标各等级量值范围；
[0011]步骤S4：分配各级指标权重；
[0012]步骤S5：根据步骤S2建立的评价指标数据集、步骤S3确定的指标量值范围以及步骤S4分配的各级指标权重构建鱼道效果物元评价模型；
[0013]步骤S6：向步骤S5构建的鱼道效果物元评价模型输入具体鱼道工程监测数据；
[0014]步骤S7：所述鱼道效果物元评价模型输出鱼道效果综合评价结果。
[0015]进一步的，所述的步骤S1包括以下分步骤：
[0016]S11：结合现阶段评价目标、数据可获得性、鱼类生物属性因素，确定指标定义和计算方法；
[0017]S12：采用压力
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状态
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响应框架将指标分为3个功能区处理，同时依据鱼道效果优劣趋势，将压力与状态区域内指标分为正向指标、逆向指标和适度指标3类。
[0018]所述的压力
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状态
‑
响应框架，具体是将指标按压力程度、状态效果和响应水平三种功能区分，其中，压力程度功能区主要表征影响鱼道效果的环境和生物因素符合度评价指标，包含：水力条件、环境因子、内部结构等子系统；状态效果功能区主要表征鱼道直接的过鱼效果，包含：过鱼丰富度、过鱼有效性、鱼类适应性等鱼类通过成效评价指标；响应水平功能区主要表征鱼道结构设计和运管合理性评价指标，包含：鱼道布置、运行管理等子系统。
[0019]所述的指标分类过程中，正向指标为指标数值大小与鱼道效果成正相关的指标类型，逆向指标为指标数值大小与鱼道效果成负相关的指标类型，适度指标为存在最优鱼道效果与某个指标数值对应的指标类型。
[0020]构建指标体系如下表1所示：
[0021][0022][0023]需要注意的是，以上指标层的列举并非本专利技术的全部功能体现，仅为人们便于理解所述，任何熟悉本领域的人员在本专利技术揭露的技术范围内，可依据自身需求和鱼道评价方向对指标类型做出替换或者变化，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。
[0024]进一步的，所述的步骤S2包括以下分步骤：
[0025]S21：通过资料分析采集鱼道监测数据样本，并保持数据样本的定期更新，包括以下渠道：国内外文献数据库检索、鱼道工程设计报告、鱼道效果监测评估项目报告、实地调研；
[0026]S22：将监测数据按指标层的定义和计算方法进行转换，形成数据样本动态更新的评价指标数据集。
[0027]进一步的，步骤S3包括以下分步骤：
[0028]S31对于压力与状态区域内指标，指标的量值范围确定方法如下：
[0029]S31：对于压力与状态区域内指标，指标的量值范围确定方法如下：
[0030]S311：将各指标的样本数据按照指标类型进行同趋势化处理，其中正向指标的处理表达式如下式：
[0031][0032]逆向指标的处理表达式如下式：
[0033][0034]适度指标的处理表达式如下式：
[0035][0036][0037]式中，X
ij
为第i组指标的第j个监测数据，A为X
ij
的鱼道效果理论最优值，对最终得到的评价指标数据转化结果，进行标准化处理如下式:
[0038][0039]S312：确定建立物元矩阵所需的各指标对应等级量值范围，计算每组指标内监测数据对应的鱼道效果最优解如下式：
[0040][0041]计算每组指标内监测数据对应的鱼道效果最劣解如下式：
[0042][0043]定义鱼道最优效果近合度表达式如下式：
[0044][0045]式中δ
i
为评价对象的指标监测数据，之后将每个样本的近合度进行由小到大排序，序列前25％、25％～50％、50％～75％、后25％分别对应优秀、良好、合格、较差四个等级。
[0046]S32：对于响应区域内指标，指标的量值范围确定方法如下：
[0047]S321：选取指标体系中响应区域指标，将其转化为可度量的定义形式；
[0048]S322：指定5～10名本领域有相关背景和经验的专家，通过研讨形式提供每个指标适当的量值范围，并依据过鱼效果优劣分为优秀、良好、合格、较差四个等级。
[0049]进一步的，步骤S4包括以下分步骤：
[0050]S41：依据指标层指标重要程度，依次分配给压力、状态和响应三个指标分区权重占比
[0051]W
psr
＝(α,β,γ)
[0052]S42：对于压力p与状态s区域内指标，采用CRITIC法确定鱼道效果评价指标权重过程如下：
[0053]S421：首先计算指标标准差如下式：
[0054][0055]S422：以指标冲突系数表征指标间信息重复度，重复度越小指标分配权重越大，冲突系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于压力
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状态
‑
响应框架的鱼道效果综合评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：构建鱼道效果综合评价指标体系，所述鱼道效果综合评价指标体系按照功能区分为压力、状态、响应区域内指标；步骤S2：建立数据样本动态更新的评价指标数据集；步骤S3：确定指标各等级量值范围；步骤S4：分配各级指标权重；步骤S5：根据步骤S2建立的评价指标数据集、步骤S3确定的指标量值范围以及步骤S4分配的各级指标权重构建鱼道效果物元评价模型；步骤S6：向步骤S5构建的鱼道效果物元评价模型输入具体鱼道工程监测数据；步骤S7：所述鱼道效果物元评价模型输出鱼道效果综合评价结果。2.如权利要求1所述的基于压力
‑
状态
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响应框架的鱼道效果综合评价方法，其特征在于，所述的步骤S1包括以下分步骤：S11：结合现阶段评价目标、数据可获得性、鱼类生物属性因素，确定指标定义和计算方法；S12：采用压力
‑
状态
‑
响应框架将指标按压力程度、状态效果和响应水平三种功能区分，其中，压力程度功能区主要表征影响鱼道效果的环境和生物因素符合度评价指标，包含：水力条件、环境因子、内部结构子系统；状态效果功能区主要表征鱼道直接的过鱼效果，包含：过鱼丰富度、过鱼有效性、鱼类适应性；响应水平功能区主要表征鱼道结构设计和运管合理性评价指标，包含：鱼道布置、运行管理子系统。同时依据鱼道效果优劣趋势，将压力与状态区域内指标分为正向指标、逆向指标和适度指标3类，正向指标为指标数值大小与鱼道效果成正相关的指标类型，逆向指标为指标数值大小与鱼道效果成负相关的指标类型，适度指标为存在最优鱼道效果与某个指标数值对应的指标类型。3.如权利要求1所述的基于压力
‑
状态
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响应框架的鱼道效果综合评价方法，其特征在于，所述的步骤S2包括以下分步骤：S21：通过资料分析采集鱼道监测数据样本，并保持数据样本的定期更新，包括以下渠道：国内外文献数据库检索、鱼道工程设计报告、鱼道效果监测评估项目报告、实地调研；S22：将监测数据按指标层的定义和计算方法进行转换，形成数据样本动态更新的评价指标数据集。4.如权利要求1所述的基于压力
‑
状态
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响应框架的鱼道效果综合评价方法，其特征在于，所述的步骤S3包括以下分步骤：S31：对于压力与状态区域内指标，指标的量值范围确定方法如下：S311：将各指标的样本数据按照指标类型进行同趋势化处理，其中正向指标的处理表达式如下式：逆向指标的处理表达式如下式：
适度指标的处理表达式如下式：适度指标的处理表达式如下式：式中，X
ij
为第i组指标的第j个监测数据，A为X
ij
的鱼道效果理论最优值，对最终得到的评价指标数据转化结果，进行标准化处理如下式:S312：确定建立物元矩阵所需的各指标对应等级量值范围，计算每组指标内监测数据对应的鱼道效果最优解如下式：计算每组指标内监测数据对应的鱼道效果最劣解如下式：定义鱼道最优效果近合度表达式如下式：式中δ
i
为评价对象的指标监测数据，之后将每个样本的近合度进行由小到大排序，序列前25％、25％～50％、50％～75％、后25％分别对应优秀、良好、合格、较差四个等级。S32：对于响应区域内指标，指标的量值范围确定方法如下：S321：选取指标体系中响应区域指标，将其转化为可度量的定义形式；S322：指定5～10名本领域有相关背景和经验的专家，通过研讨形式提供每个指标适当的量值范围，并依据过鱼效果优劣分为优秀、良好、合格、较差四个等级。5.如权利要求1所述的基于压力
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状态
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响应框架的鱼道效果综合评价方法，其特征在于，所述的步骤S4包括以下分步骤：S41：依据指标层指标重要程度，依次分配给压力、状态和响应三个指标分区权重占比W
psr
＝(α,β,γ)S42：对于压力p与状态s区域内指标，采用CRITIC法确定鱼道效果评价指标权重过程如下：S421：首先计算指标标准差如下式：S422：以指标冲突系数表征指标间信息重复度，重复度越小指标分配权重越大，冲突系数表达式如下：
式中，R
i
为第i个指标的冲突系数，C
i
为第i个评价指标在压力和状态区域的重要程度。S423：压力p与状态s区域内指标的相对权重的表达式如下式：S43：对于响应...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭辉，娄起浩，陈端，周哲成，杨文俊，黄明海，李析男，安德烈亚斯，
申请(专利权)人：河海大学贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：