本發(fā)明涉及河流生態(tài)保護的領(lǐng)域，尤其涉及一種淮河流域水生態(tài)健康狀況評價方法。

背景技術(shù)：

淮河流域是我國重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，具有豐富多樣的濕地類型，同時也是一個水污染問題相當(dāng)嚴(yán)峻的區(qū)域。

河流生態(tài)系統(tǒng)具有多種生態(tài)服務(wù)功能，在人類社會發(fā)展進程中發(fā)揮著極其重要的作用。受到人類活動的影響，流域水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況受到嚴(yán)重威脅，恢復(fù)和維持一個健康的河流生態(tài)系統(tǒng)已然成為河流管理的重要目標(biāo)。在這一背景下，作為河流管理基礎(chǔ)的河流健康狀況評價顯得尤為重要。

目前，在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域，關(guān)于河流健康狀況的內(nèi)涵以及評價方法體系研究仍處于初級階段。由于河流生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性化及研究者的學(xué)科背景差異，導(dǎo)致學(xué)術(shù)界和專業(yè)團體等對河流健康的內(nèi)涵的認(rèn)識仍然比較多元，尚沒有達成共識。因此需要構(gòu)建完整的流域生態(tài)健康評價理論框架和方法體系，以完善河流的健康評價，促進河流的健康管理。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種淮河流域水生態(tài)健康狀況評價方法，基于河流物理化學(xué)和生物指數(shù)，構(gòu)建了適合淮河流域的水生態(tài)健康評價綜合指標(biāo)體系，以完善河流的健康評價，促進河流的健康管理。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：提供了一種淮河流域水生態(tài)健康狀況評價方法，首先依據(jù)采樣和調(diào)研方案對淮河流域的環(huán)境狀況進行野外調(diào)研，收集河流健康狀況表征因子，再構(gòu)建評價指標(biāo)體系，對評價指標(biāo)進行計算，通過調(diào)查分析的數(shù)據(jù)計算流域水生態(tài)健康綜合指數(shù)得分，并基于已有的研究成果，最終將淮河流域水生態(tài)健康狀況進行等級劃分，包括以下具體步驟：

a、資料獲取與野外調(diào)研

在全面收集關(guān)于流域水生態(tài)系統(tǒng)健康資料文獻的基礎(chǔ)上，依據(jù)采樣和調(diào)研方案對淮河流域的環(huán)境狀況進行野外調(diào)研，收集河流健康狀況表征因子；

b、評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

結(jié)合研究區(qū)域的特征，根據(jù)評價指標(biāo)體系的構(gòu)建原則，篩選出對淮河流域水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況影響的關(guān)鍵因子，確定最終的評價指標(biāo)體系；

c、指標(biāo)的計算及其標(biāo)準(zhǔn)化

依據(jù)評價指標(biāo)體系，對評價指標(biāo)進行計算；結(jié)合研究區(qū)域的污染現(xiàn)狀，確定各個指標(biāo)的期望值和闊值，進行指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化，消除不同指標(biāo)之間的量綱差別，使其具有度量和比較的數(shù)值；

d、綜合指標(biāo)計算及評價標(biāo)準(zhǔn)的確定

通過調(diào)查分析得到的數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)化之后得到了量化值，然后結(jié)合權(quán)重，即可計算河流健康綜合指數(shù)RHI，權(quán)重值是對各變量重要程度的判斷。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的評價指標(biāo)體系包括河岸帶狀態(tài)、河流形態(tài)、營養(yǎng)鹽、氧平衡、著生藻類、大型底棲無脊椎動物6個方面共計19項指標(biāo)。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的淮河流域水生態(tài)健康狀況等級劃分為0-0.2、0.2-0.4、0.4-0.6、0.6-0.8、0.8-1五個等級，并分別代表河流健康狀況的極差、差、一般、良、優(yōu)秀狀態(tài)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的一種淮河流域水生態(tài)健康狀況評價方法，基于河流物理化學(xué)和生物指數(shù)，構(gòu)建了適合淮河流域的水生態(tài)健康評價綜合指標(biāo)體系，以完善河流的健康評價，促進河流的健康管理。

具體實施方式

下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明實施例包括：

一種淮河流域水生態(tài)健康狀況評價方法，首先依據(jù)采樣和調(diào)研方案對淮河流域的環(huán)境狀況進行野外調(diào)研，收集河流健康狀況表征因子，再構(gòu)建評價指標(biāo)體系，對評價指標(biāo)進行計算，通過調(diào)查分析的數(shù)據(jù)計算流域水生態(tài)健康綜合指數(shù)得分，并基于已有的研究成果，最終將淮河流域水生態(tài)健康狀況進行等級劃分。

本發(fā)明由以下步驟實現(xiàn)：

(1)資料獲取與野外調(diào)研

在全面收集關(guān)于流域水生態(tài)系統(tǒng)健康資料文獻的基礎(chǔ)上，依據(jù)采樣和調(diào)研方案對淮河流域的環(huán)境狀況進行野外調(diào)研，收集河流健康狀況表征因子。

(2)評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

結(jié)合研究區(qū)域的特征，根據(jù)指標(biāo)體系的構(gòu)建原則，篩選出對淮河流域水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況影響的關(guān)鍵因子，確定最終的指標(biāo)體系。

本發(fā)明評價指標(biāo)體系包括河岸帶狀態(tài)、河流形態(tài)、營養(yǎng)鹽、氧平衡、著生藻類、大型底棲無脊椎動物6個方面共計19項指標(biāo)。

表1：淮河流域水生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標(biāo)體系

(3)指標(biāo)的計算及其標(biāo)準(zhǔn)化

依據(jù)評價指標(biāo)體系，對評價指標(biāo)進行計算；結(jié)合研究區(qū)域的污染現(xiàn)狀，確定各個指標(biāo)的期望值和闊值，進行指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化，消除不同指標(biāo)之間的量綱差別，使其具有可以度量和比較的數(shù)值。

1)評價指標(biāo)計算

①河岸帶狀態(tài)

表2：河岸帶狀態(tài)指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)

②河流形態(tài)

表3：河流形態(tài)結(jié)構(gòu)指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)

③營養(yǎng)鹽、氧平衡

營養(yǎng)鹽、氧平衡中的總氮(TN)、總磷(TP)、氨氮(NH₃-N)、溶解氧濃度(DO)、化學(xué)需氧量(COD)通過現(xiàn)場采樣測量；

④著生藻類、大型底棲無脊椎動物

著生藻類和大型底棲無脊椎動物的分類單元數(shù)(S)通過實驗室分類計數(shù)；Berger-Parker優(yōu)勢度指數(shù)(D)、著生藻類生物多樣性指數(shù)(H)和大型底棲無脊椎動物BMWP指數(shù)的計算公式如下：

D＝N_max/N

式中，N_max為優(yōu)勢種的個體數(shù)，N為功能團全部物種的個體數(shù)；H為著生藻類香農(nóng)-威納指數(shù)，n_i為第i種物種的個數(shù)，S為物種的總數(shù)；t為底棲動物科級分類的計分，計分標(biāo)準(zhǔn)參照Hellawell(1986)，數(shù)值界于1-10之間，x為科級水平分類數(shù)。

2)評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化

為消除不同指標(biāo)之間的量綱差別，同時具有可度量可比較的數(shù)值，按公式對各指標(biāo)進行標(biāo)準(zhǔn)化。

TN、TP、NH₃-N和COD的標(biāo)準(zhǔn)化：

DO和大型底棲無脊椎動物BMWP的標(biāo)準(zhǔn)化：

分類單元數(shù)(S)的標(biāo)準(zhǔn)化：

Berger-Parker優(yōu)勢度指數(shù)(D)的標(biāo)準(zhǔn)化：

生物多樣性指數(shù)(H)的標(biāo)準(zhǔn)化：

式中，V_max和V_min分別代表國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中I-Ⅳ類水最大和最小臨界值，淮河流域參照值選取地表I類水作為標(biāo)準(zhǔn)，臨界值選取地表Ⅳ類水作為標(biāo)準(zhǔn)，Q₉₅和Q₅分別代表所有樣點數(shù)據(jù)的95％分位數(shù)和5％分位數(shù)，M代表樣點實際測量值，數(shù)字3代表水體大型底棲無脊椎動物生物多樣性指數(shù)的期望值，即當(dāng)生物多樣性指數(shù)值大于3時為清潔水體，取0時代表水體嚴(yán)重污染，公式中0為研究區(qū)域生物多樣性指數(shù)闊值。標(biāo)準(zhǔn)化后的值要進行調(diào)整，負(fù)值調(diào)為0，大于1要調(diào)為1。

表4：各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化最大值和最小值

(4)綜合指標(biāo)計算及評價標(biāo)準(zhǔn)的確定

通過調(diào)查分析得到的數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)化之后得到了量化值，然后結(jié)合權(quán)重，即可計算健康綜合指數(shù)(RHI)。權(quán)重值是對各變量重要程度的判斷，由于指標(biāo)層各因子對于流域水生態(tài)健康均起到重要的作用，并且考慮到本研究的推廣應(yīng)用性，對指標(biāo)層各因子進行了等權(quán)處理。

健康綜合指數(shù)(RHI)計算公式如下：

式中，I_x代表準(zhǔn)則層指標(biāo)得分，各準(zhǔn)則層及因素層指標(biāo)具體計算公式如下：

I₁＝(A+B)/2；

I₂＝(C+D)/2；

C＝(C₁+C₂)/2；

D＝(D₁+D₂+D₃)/3；

I₃＝(E+F)/2；

E＝(E₁+E₂+E₃)/3；

F＝(F₁+F₂+F₃)/3；

式中，各符號的具體含義參照表1。

表5：水生態(tài)系統(tǒng)健康評價標(biāo)準(zhǔn)

河流健康綜合指數(shù)(RHI)得分在0-1之間，將河流健康評估得分劃分為0-0.2、0.2-0.4、0.4-0.6、0.6-0.8、0.8-1五個等級，并分別代表河流健康狀況的極差、差、一般、良、優(yōu)秀狀態(tài)。

綜上所述，本發(fā)明的一種淮河流域水生態(tài)健康狀況評價方法，基于河流物理化學(xué)和生物指數(shù)，構(gòu)建了適合淮河流域的水生態(tài)健康評價綜合指標(biāo)體系，以完善河流的健康評價，促進河流的健康管理。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。