水域健康評(píng)估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水域監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種水域健康評(píng)估方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水基系統(tǒng)，涵蓋了水、氣、生物、土壤、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等諸多方面的內(nèi)容，是對(duì)河流健康 狀態(tài)、流域水資源開(kāi)發(fā)利用、區(qū)域水資源承載力等的綜合，是真正意義上的巨系統(tǒng)。關(guān)于這 方面的研究目前尚處在初步階段，國(guó)外的研究也僅限于研究水基系統(tǒng)中的部分要素，如河 流的健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)、水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)、水利工程影響評(píng)價(jià)等，即只是針對(duì)水基 系統(tǒng)中某個(gè)方面或幾個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，涵蓋內(nèi)容不夠全面。
[0003] 我國(guó)是一個(gè)水資源并不豐富的國(guó)家，降雨時(shí)空分布不均，南多北少，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā) 展，水資源問(wèn)題也越來(lái)越突出。隨著對(duì)水資源了解的深入，"八五"期間在通過(guò)對(duì)水資源開(kāi) 發(fā)利用過(guò)程中人與自然的交互作用的研究，提出了基于宏觀經(jīng)濟(jì)的水資源優(yōu)化配置理論與 方法。"九五"期間，通過(guò)對(duì)西北水資源項(xiàng)目"西北地區(qū)水資源合理開(kāi)發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境保 持研究"，將水資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境放在流域水資源演變和生態(tài)環(huán)境變化的背景下，提 出了二元模式的區(qū)域水資源承載能力的理論框架。"十五"期間，通過(guò)"水安全保障技術(shù)研 究"項(xiàng)目，提出面向全屬性功能的流域水資源概念，致力于實(shí)時(shí)調(diào)度的水資源配置與調(diào)控。 "十一五"期間則致力于基于蒸發(fā)蒸騰的水資源整體配置，從水循環(huán)角度分析考慮了水資源 利用的供、用、耗、排過(guò)程。1999年，水利部頒布了《水資源評(píng)價(jià)導(dǎo)則》(SL/T238-1999)，規(guī)范 了水資源評(píng)價(jià)工作。目前，水資源評(píng)價(jià)主要是從水資源調(diào)查評(píng)價(jià)和水資源開(kāi)發(fā)利用評(píng)價(jià)兩 方面出發(fā)。
[0004] 水基系統(tǒng)的概念提出以后，叢方杰等提出了城市水基系統(tǒng)，建立了大連市水基系 統(tǒng)健康狀態(tài)指標(biāo)體系，利用模糊綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)大連市水基系統(tǒng)的健康狀態(tài)進(jìn)行了分析評(píng) 價(jià)，使水基系統(tǒng)概念模型向?qū)嶋H應(yīng)用邁進(jìn)了一步；但是由于水基系統(tǒng)提出時(shí)間較短，系統(tǒng)本 身極為復(fù)雜，需要對(duì)其進(jìn)行深入系統(tǒng)地研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種水域健康評(píng)估方法，建立了基于水基系統(tǒng)的 流域健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，含穩(wěn)定態(tài)、和諧度、演進(jìn)率三個(gè)準(zhǔn)則層的多項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)評(píng)價(jià)指 標(biāo)的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)量化，利用熵權(quán)法和層次分析法耦合確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的主客觀綜合權(quán)重，增強(qiáng) 其合理性，并結(jié)合模糊綜合評(píng)價(jià)及TOPSIS模型對(duì)撓力河流域的健康狀態(tài)進(jìn)行了評(píng)估，提高 了評(píng)估的精確度。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
[0007] 水域健康評(píng)估方法，包括如下步驟：
[0008] Sl、建立基于水基系統(tǒng)的流域健康評(píng)價(jià)模型，評(píng)價(jià)模型包括
[0009] 目標(biāo)層，作為流域健康狀態(tài)層；
[0010] 準(zhǔn)則層，是連接目標(biāo)層和指標(biāo)層的結(jié)構(gòu)，是指標(biāo)體系的主要系統(tǒng)層次，包括穩(wěn)定 態(tài)、和諧度、演進(jìn)率三個(gè)特征屬性；
[0011] 指標(biāo)層，是指標(biāo)體系中最基本的層次，指標(biāo)層主要從水基系統(tǒng)的三個(gè)屬性出發(fā)，選 擇能夠反映出穩(wěn)定態(tài)、和諧度、演進(jìn)率的指標(biāo)，這些指標(biāo)可根據(jù)不同流域的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài) 的特點(diǎn)進(jìn)行選擇，盡可能多的包含了流域健康狀態(tài)信息；
[0012] S2、構(gòu)建流域水基系統(tǒng)的健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系：
[0013]S21、確定基于水基系統(tǒng)的穩(wěn)定性指標(biāo)，水基系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)內(nèi)部各變量之 間相互影響的狀態(tài)及維持系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)和生態(tài)功能的能力，用來(lái)描述流域水基系統(tǒng)內(nèi)部結(jié) 構(gòu)的狀態(tài)，篩選的指標(biāo)主要從流域水基系統(tǒng)的社會(huì)服務(wù)功能和生態(tài)服務(wù)功能現(xiàn)狀對(duì)流域水 基系統(tǒng)的穩(wěn)定性做出評(píng)價(jià)；
[0014] S22、確定和諧度指標(biāo)，和諧度是指系統(tǒng)與外部系統(tǒng)（社會(huì)經(jīng)濟(jì)及生態(tài)系統(tǒng)）之間 的相互關(guān)系，即水基系統(tǒng)能夠滿足人類(lèi)社會(huì)的合理需求的同時(shí)不破壞生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的能 力。
[0015] S23、確定演進(jìn)率指標(biāo)，演進(jìn)率是水基系統(tǒng)在時(shí)間尺度上對(duì)穩(wěn)定態(tài)和和諧度變化的 描述，用以跟蹤和表征水基系統(tǒng)的穩(wěn)定性和和諧性及其在時(shí)間尺度上的變化規(guī)律及特征， 是水基系統(tǒng)在時(shí)間尺度上的特征屬性；
[0016] S3、根據(jù)構(gòu)建的流域水基系統(tǒng)的健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，以及各個(gè)指標(biāo)的含義和標(biāo)準(zhǔn)， 結(jié)合研究區(qū)域的實(shí)地情況，將流域水基系統(tǒng)的穩(wěn)定態(tài)、和諧度、演進(jìn)率及健康綜合評(píng)價(jià)劃分 為四個(gè)等級(jí)，從而確定撓力河流域水基系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；
[0017]S4、根據(jù)構(gòu)建的流域水基系統(tǒng)的健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過(guò)專(zhuān)家打分的方法建立判 斷矩陣，計(jì)算穩(wěn)定態(tài)指標(biāo)和和諧度指標(biāo)權(quán)重（穩(wěn)定態(tài)演進(jìn)率及和諧度演進(jìn)率權(quán)重一般均為 〇. 5)，并對(duì)權(quán)重進(jìn)行一致性檢驗(yàn)；
[0018] S5、將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，得到評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的歸一化矩陣；
[0019] S6、計(jì)算求得各評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息熵，并最終求得評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重向量；
[0020] S7、構(gòu)建模糊互補(bǔ)矩陣對(duì)求得的權(quán)重向量進(jìn)行一致性分析；
[0021] S8、確定熵權(quán)法確定的主觀權(quán)重；
[0022] S9、利用權(quán)重最優(yōu)解公式
[0024]，求解組合權(quán)重；
[0025] S10、基于流域水基系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，結(jié)合撓力河流域的實(shí)際情況，在上述 利用層次分析法耦合改進(jìn)熵權(quán)法確定權(quán)重的基礎(chǔ)上，利用模糊綜合評(píng)價(jià)對(duì)撓力河流域水基 系統(tǒng)健康狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0026] 其中，所述穩(wěn)定性指標(biāo)包括城市化進(jìn)度、人口密度、人均GDP、水土流失強(qiáng)度、人均 綠地面積、林地比例、水域面積比重、有效灌溉面積比。
[0027] 其中，所述和諧度指標(biāo)包括水土流失治理強(qiáng)度、化肥使用強(qiáng)度、頃農(nóng)藥使用量強(qiáng) 度、人均生活用水、工業(yè)重復(fù)用水率、工業(yè)用水處理率、高耗水作物種植比例、農(nóng)村飲用水達(dá) 標(biāo)比例、節(jié)水推廣強(qiáng)度。
[0028] 其中，所述演進(jìn)率選擇的指標(biāo)為穩(wěn)定態(tài)演進(jìn)率和和諧度演進(jìn)率。
[0029] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0030] 建立了基于水基系統(tǒng)的流域健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，含穩(wěn)定態(tài)、和諧度、演進(jìn)率三個(gè)準(zhǔn) 則層的多項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)量化，利用熵權(quán)法和層次分析法耦合確定評(píng) 價(jià)指標(biāo)的主客觀綜合權(quán)重，增強(qiáng)其合理性，并結(jié)合模糊綜合評(píng)價(jià)及TOPSIS模型對(duì)撓力河流 域的健康狀態(tài)進(jìn)行了評(píng)估，提高了評(píng)估的精確度。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步 詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā) 明。
[0032] 本發(fā)明實(shí)施提供了一種水域健康評(píng)估方法，包括如下步驟：
[0033]Sl、建立基于水基系統(tǒng)的流域健康評(píng)價(jià)模型，評(píng)價(jià)模型包括
[0034]目標(biāo)層，作為流域健康狀態(tài)層；
[0035] 準(zhǔn)則層，是連接目標(biāo)層和指標(biāo)層的結(jié)構(gòu)，是指標(biāo)體系的主要系統(tǒng)層次，包括穩(wěn)定 態(tài)、和諧度、演進(jìn)率三個(gè)特征屬性；
[0036] 指標(biāo)層，是指標(biāo)體系中