一种河流水生态健康监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种河流水生态健康监测系统

【技术实现步骤摘要】
一种河流水生态健康监测系统、方法、设备及介质


[0001]本专利技术涉及水生态健康监测领域，特别是涉及一种河流水生态健康监测系统
、
方法
、
设备及介质
。

技术介绍

[0002]近年来，各国在河流上修建了大量具有防洪
、
发电
、
调水
、
灌溉和航运等综合效益的水资源多目标水利开发工程
。
据统计，目前全球范围内的大坝水利工程总数高达
80
万座，且还有数千项水电站大坝工程正在建造或规划中
。
然而，水利工程建成后，上游部分河段蓄水形成水体长期接近静止状态的人工水库生态系统，破坏了河流原有结构和功能的“连续性”，使河流水生态系统的物理
、
化学和生物特性随之发生变化
。
水利工程的运行方式及其对下游河段径流的调节，使下游河段水文过程趋于均一化，改变了河流丰枯周期变化的自然水文情势
。
在蓄水期水库下泄水量减少，常造成下游河段出现脱水或断流现象，导致水体自净能力降低
、
水质变差
、
生境退化
、
水生生物多样性降低和生物量减少等一系列水生态环境问题，进而长期影响河流水生态系统结构和功能
。
水利工程的建设和运行改变了河流原始的自然径流情势和水环境状态，阻碍了河流上下游的物质交换和生物体的运移，严重威胁着河流生态系统健康状况，加大了实现恢复并维持河流健康管理目标的难度<br/>。
因此，在水利工程影响下，作为河流管理基础的水生态健康监测与评估显得尤为重要
。
[0003]目前，关于河流水生态健康状况的监测与评估方法有很多，但由于河流生态系统的复杂性和时空差异性，以及研究者对河流健康内涵的理解没有达成共识，导致采用不同监测评估方法的评估结果存在较大差异，不能反映河流真实的水生态健康状况，无法为改善河流水生态系统健康状况提供准确的指导方案
。
此外，由于水利工程的规模和运行方式不同，其对河流生态系统影响的范围和程度存在较大差异，世界范围内仍缺乏水利工程对河流水生态健康影响的监测评估方法
。
因此，亟需建立一套适用于受水利工程影响的河流水生态健康监测与评估方法，以指导和促进河流水生态的健康管理，从而减轻或消除水利工程这一人类活动对河流健康的威胁
。
[0004]现有技术提供了“基于生态系统完整性的河流水生态健康评价方法及其应用”，该方法确立了包含鱼类生物完整性
、
物理完整性
、
化学完整性以及生境完整性四部分的指标体系，通过主成分分析和
Pearson
相关性分析筛选出对评价结果贡献率高的用于构建生态完整性评价体系的核心指标，并对核心指标进行标准化，运用层次分析法分别赋予权重，加和平均得出水生态健康评价的最终得分及评价
。
该方法在用于水利工程影响下的水生态健康评估时，未考虑水利工程建设前后监测区域的不同变化特点，会降低最终评估结果的准确性，针对水利工程影响的河流水生态健康评估的适应性不足
。
[0005]现有技术还提供了“基于组合赋权的小水电站退改后河段生态健康评估方法”，该方法构建了适用于小水电站退改后河段生态健康评估的指标体系，采用基于博弈论的组合赋权法确定组合权重，结合模糊综合评估法分析计算得到具体河流小水电站退改后的河流生态健康状况，从而为小水电站退改后的决策提供科学依据
。
该方法由于水利工程建设前
后对河流水生态影响的特点不同于小水电站退改后的河段水生态特征，因此该方法并不适用于水利工程影响下的河流水生态健康状况评估，且并未考虑不同监测区域的影响评估范围
、
监测断面设置和监测频次与时间设定等水生态健康的监测方法的差异，评估结果的准确性也有待提高
。
[0006]综上，如何提高河流水生态健康监测的准确性仍为目前亟待解决的问题
。

技术实现思路

[0007]基于此，本专利技术实施例提供一种河流水生态健康监测系统
、
方法
、
设备及介质，以提高河流水生态健康监测的准确性
。
[0008]为实现上述目的，本专利技术实施例提供了如下方案：
[0009]一种河流水生态健康监测系统，包括：
[0010]监测区域确定模块，用于根据水利工程建设对河流水状态的影响确定监测区域；监测区域包括上游河段区域
、
水库蓄水区域和下游河段区域；
[0011]监测方法确定模块，用于根据水利工程等级和监测区域的特点确定各监测区域的监测方法；监测方法包括：评估范围
、
监测断面或点位
、
监测频次和监测时间；
[0012]指标体系构建模块，用于构建水利工程建设影响下各监测区域的河流水生态健康监测评估指标体系；评估指标体系包括水质指标
、
生物指标和生境指标；
[0013]指标得分计算模块，用于对于任一监测区域，按照监测方法监测监测区域，并采用指标赋分值标准计算评估指标体系中各指标的得分值；
[0014]综合指数计算模块，用于采用加权求和的方法，根据得分值计算各监测区域的水生态健康综合评估指数；
[0015]健康状况确定模块，用于基于各监测区域的水生态健康综合评估指数，根据水生态健康状况分级标准确定各监测区域的水生态健康状况；
[0016]影响程度确定模块，用于基于各监测区域的水生态健康状况确定水利工程建设对河流水生态健康状况的影响程度
。
[0017]本专利技术还提供了一种河流水生态健康监测方法，包括：
[0018]根据水利工程建设对河流水状态的影响确定监测区域；监测区域包括上游河段区域
、
水库蓄水区域和下游河段区域；
[0019]根据水利工程等级和监测区域的特点确定各监测区域的监测方法；监测方法包括：评估范围
、
监测断面或点位
、
监测频次和监测时间；
[0020]构建水利工程建设影响下各监测区域的河流水生态健康监测评估指标体系；评估指标体系包括水质指标
、
生物指标和生境指标；
[0021]对于任一监测区域，按照监测方法监测监测区域，并采用指标赋分值标准计算评估指标体系中各指标的得分值；
[0022]采用加权求和的方法，根据得分值计算各监测区域的水生态健康综合评估指数；
[0023]基于各监测区域的水生态健康综合评估指数，根据水生态健康状况分级标准确定各监测区域的水生态健康状况；
[0024]基于各监测区域的水生态健康状况确定水利工程建设对河流水生态健康状况的影响程度
。
[0025]本专利技术还提供了一种电子设备，包括存储器及处理器，存储器用于存储计算机程序，处理器运行计算机程序以使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种河流水生态健康监测系统，其特征在于，包括：监测区域确定模块，用于根据水利工程建设对河流水状态的影响确定监测区域；所述监测区域包括上游河段区域
、
水库蓄水区域和下游河段区域；监测方法确定模块，用于根据水利工程等级和监测区域的特点确定各所述监测区域的监测方法；所述监测方法包括：评估范围
、
监测断面或点位
、
监测频次和监测时间；指标体系构建模块，用于构建水利工程建设影响下各监测区域的河流水生态健康监测评估指标体系；所述评估指标体系包括水质指标
、
生物指标和生境指标；指标得分计算模块，用于对于任一监测区域，按照所述监测方法监测所述监测区域，并采用指标赋分值标准计算所述评估指标体系中各指标的得分值；综合指数计算模块，用于采用加权求和的方法，根据所述得分值计算各监测区域的水生态健康综合评估指数；健康状况确定模块，用于基于各监测区域的水生态健康综合评估指数，根据水生态健康状况分级标准确定各监测区域的水生态健康状况；影响程度确定模块，用于基于各监测区域的水生态健康状况确定水利工程建设对河流水生态健康状况的影响程度
。2.
根据权利要求1所述的河流水生态健康监测系统，其特征在于，所述监测区域确定模块，具体包括：第一分割断面确定单元，用于以第一数值等于第二数值所在位置处对应的断面作为上游河段区域与水库蓄水区域的分割断面，记为第一分割断面；所述第一数值为水利工程坝址建设上游河段水底高程数值；所述第二数值为建坝蓄水水库校核洪水位高程数值；第二分割断面确定单元，用于以水利工程坝址所在断面作为水库蓄水区域与下游河段区域的分割断面，记为第二分割断面；区域划分单元，用于根据所述第一分割断面和所述第二分割断面划分监测区域
。3.
根据权利要求1所述的河流水生态健康监测系统，其特征在于，所述监测方法确定模块，具体包括：评估范围确定单元，用于根据水利工程等级划分及规模标准和水库校核洪水位高程确定各所述监测区域的评估范围；监测点面确定单元，用于根据各监测区域的特点和所述评估范围确定监测断面或点位；频次时间确定单元，用于确定河流水生态健康监测的监测频次与监测时间
。4.
根据权利要求1所述的河流水生态健康监测系统，其特征在于，所述指标体系构建模块，具体包括：水质指标单元，用于构建水质指标；所述水质指标包括：溶解氧
、
高锰酸盐指数
、
化学需氧量
、
氨氮
、
总氮
、
总磷
、
综合营养状态指数和地表水环境质量标准中超过Ⅲ类标准值的指标；生物指标单元，用于构建生物指标；所述生物指标包括：浮游植物
、
浮游动物
、
底栖动物和鱼类的香农
‑
维纳多样性指数；生境指标单元，用于构建生境指标，所述生境指标包括：水体底质
、
水量状况和岸带植被覆盖率
。
5.
根据权利要求4所述的河流水生态健康监测系统，其特征在于，所述指标得分计算模块，具体包括：第一得分计算单元，用于确定水质指标中溶解氧
、
高锰酸盐指数
、
化学需氧量
、
氨氮
、
总氮
、
总磷和地表水环境质量标准中超过Ⅲ类标准值的指标的监测值符合Ⅱ类水质标准，则相应指标的得分值为
4+
Δ
分，若符合Ⅲ类水质标准，则相应指标的得分值为
3+
Δ
分，若符合Ⅳ类水质标准，则相应指标的得分值为
2+
Δ
分，若符合
Ⅴ
类水质标准，则相应指标的得分值为
1+
Δ
分，若符合劣
Ⅴ
类水质标准，则相应指标的得分值为
Δ
分；
Δ
表示差异得分值，
0≤
Δ
≤1
；若水质指标中综合营养状态指数的监测值满足
TLI
＜
30
，则相应指标的得分值为
4+
Δ
分，若满足
30≤TLI≤50
则相应指标的得分值为
3+
Δ
分，若满足
50
＜
TLI≤60
则相应指标的得分值为
2+
Δ
分，若满足
60
＜
TLI≤70
则相应指标的得分值为
1+
Δ
分，若满足
TLI
＞
70
则相应指标的得分值为
Δ
分；
TLI
表示综合营养状态指数的监测值；第二得分计算单元，用于若生物指标的监测值满足
SW≥3
，则相应指标的得分值为
4+
Δ
分，若满足
2≤SW
＜3则相应指标的得分值为
3+
Δ
分，若满足
1≤SW
＜2则相应指标的得分值为
2+
Δ
分，若满足
0.5≤SW
＜1则相应指标的得分值为
1+
Δ
分，若满足
0≤SW
＜
...

【专利技术属性】
技术研发人员：高举，李春晖，易雨君，王烜，刘强，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：