CN107563647A - 强干扰区域基于河流主导生态环境功能分区的环境流量界定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及强干扰区域基于河流主导生态环境功能分区的环境流量界定方法，有效解决高度人工干扰区域环境流量的科学界定问题，促进河流生态系统的恢复。获取所需的生态环境数据，以分区目的为导向来选择分区指标，分区采用“自上而下”的分类方法，根据流域无洼地DEM进行流向、汇流累计量及河道的提取，然后以一级支流和干流交汇点及干流三个的断面作为子流域出水口，划分子流域单元；根据水生态环境功能分区，结合河流不同河段功能属性的要求和强干扰区高度闸坝分布数据及污染负荷排放量，分区界定河流维持自净所需流量、维持水生生物栖息所需流量。本发明方法有助于高度人工干扰区域环境流量的科学界定，保障河流环境流量，促进河流良性循环发展。
Description
技术领域
本发明涉及环保，特别是一种强干扰区域基于河流主导生态环境功能分区的环境流量界定方法。
背景技术
环境流量的满足,是河湖自然生态系统良性循环和经济社会可持续发展的基础。随着社会经济发展，对于天然径流匮乏的城市群区域，非常规水源成为河流补给的重要来源，但河流为保障一定自净能力水平的流量缺乏，河流正常的生态环境功能难以发挥。同时由于人类社会需求，闸坝等水利工程密集，强烈影响了河流的自然循环过程，导致自然水循环系统逐渐弱化，社会水循环系统逐渐增强，河流流动性下降、连通性破坏、河流片段化。这种闸坝密集分布的区域成为强干扰区域，为保障强人工干扰的河流流域生态系统功能的正常发挥和河流环境保护，有必要解决河流环境流量的科学界定的问题。
目前，国内外关于环境流量的概念及内涵界定较多，国外较为代表的是世界自然保护联盟采纳的环境流量的定义，认为环境流量是“在用水矛盾突出、且用水量可以进行调度的河流、湿地和沿海区域，为维持其正常生态系统及功能所拥有的水量”。国内针对环境流量的概念及内涵无统一认知，多根据区域特点及研究需求来界定，且采用的名称较多也不一致。有的认为河流生态基流量是指为保证河流生态服务功能，用以维持或恢复河流生态系统基本结构与功能需求的最小流量；还有人认为平原河网地区环境流量是确保河道功能区划目标实现的情况下，为保护河流的生物多样性，维持基本环境功能所需要的流量，对于城区河流仅发挥排水和纳污等功利性功能可不考虑环境流量；也有人认为我国河流面临流量短缺和水质污染的现状，环境流量应具有更广的内涵，如满足自净功能需求的水量、满足河道水沙平衡的水量和满足生态系统最低需求的水量。
现有对环境流量的界定只从流域特点出发，从流域整体来界定环境流量的内涵。但我国区域广阔，流域生态系统呈现复杂性的特点，单个流域不同区域的水资源条件、水利工程情况、水质污染状况及生态系统现状都存在较大的差异性，同时由于受人类社会的影响，河流自然生态系统的服务功能及社会经济功能也差别较大，目前国内外对环境流量的认知难以实际指导不同流域环境流量界定及相关调控技术的实施。那么如何解决流域不同分区环境流量的界定，为强人工干扰区域开展水资源优化配置及环境流量调控提供技术支撑，同时推动此类流域区域的河流生态修复工作，为实现河流实现生态系统功能恢复奠定基础是十分必要的。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种强干扰区域基于河流主导生态环境功能分区的环境流量界定方法，可有效解决高度人工干扰区域环境流量的科学界定问题，促进河流生态系统的恢复。
本发明解决的技术方案是，在强人工干扰区域，筛选能够反映区域差异性的生态环境要素，包括自然环境要素和人为影响因素，开展强干扰区域水生态环境功能分区，界定不同分区的环境流量类型，包括以下步骤：
（1）生态环境数据的获取：
通过实地测量及资料收集的方法来获取所需的生态环境数据，包括1:5万的高程数据、年平均排放量的污染负荷数据、闸坝的水利工程数据、1:5万的土地利用数据及土壤类型数据，同时结合水生态实地测量及监测，获取流域不同区域的物理生境质量数据，物理生境质量数据包括流态、河床底质、河床特征、河岸特征、河岸植物结构、边滩、河床植被、河岸土地利用类型、河岸林相关特征、特殊生境10个指标数据；
（2）分区指标的选取：
以分区目的为导向来选择分区指标，分区是为了体现小流域尺度上河流的干扰程度和河流的结构特征，并对河段尺度上的河流分类和功能类别定位，为环境流量界定提供技术支持，据此，开展两级水生态环境功能分区，分区指标筛选原则为：一级分区指标要能够反映气候、地势、地貌、土壤、植被及水文的自然环境要素对流域水生态系统空间差异的影响；二级分区指标要能够反映河段尺度上的栖息地环境以及人为干扰程度的影响，以空间变异系数大的指标作为分区依据：
变异系数（C·V）=标准偏差（SD）/平均值（Mean）×100%
（变异系数是指原始数据标准偏差与原始数据平均数的比，记为C·V，没有量纲）；
（3）分区方法：
分区采用“自上而下”的分类方法，首先根据流域无洼地DEM进行流向、汇流累计量及河道的提取，然后以一级支流和干流交汇点及干流三个的断面作为子流域出水口，划分子流域单元；
计算不同子流域单元一级分区及二级分区指标值，一级分区指标计算方法：平均高程：将子流域单元图层与流域DEM图层叠加进行分区统计，得到子流域单元平均高程值；地表粗糙度，先求出DEM的坡度slope，根据公式1/Cos([slope]×3.14159/180)计算出地表粗糙度，得到全流域地表粗糙度栅格，再用平均高程的处理方法，将子流域单元图层与粗糙度栅格叠加进行分区统计，得到地表粗糙度均值；多年平均降雨量，利用1964-2012年多年平均降雨水量进行IDW空间插值得到全流域的降雨量分布栅格，并进行分级显示；土地利用强度采用赋值方法：城镇及工矿建设用地为极强，值0.35；农村建设用地为强度，值0.25；耕地为中度，值为0.20；草地及水域为轻度，值为0.15；林地为微度，值为0.05；
二级分区指标：小流域坡度，结合1:5万DEM数据，利用Arcgis计算；河道弯曲度：统计小流域内河道实际长度与河道直线距离之间的比值；水网密度：统计小流域内水系的长度与小流域面积之比；水利工程密度：闸坝个数与小流域面积之比；污染负荷比：污染负荷与小流域面积之比；生境质量级别：采用英国河流生境调查（RHS）进行评估，物理生境质量赋值：分为“优”、“良”、“中”、“较差”、“差”5个等级，“优”—85至100分，“良”—75至85分，“中”—60至75分，“较差”—45至60分，“差”—＜45分；
然后对各项指标进行归一化，采用均值化方法归一化，即每一变量值除以该变量的平均值，该方法在消除量纲和数量级影响的同时，保留了各变量取值差异程度上的信息，差异程度越大的变量对综合分析的影响也越大；
根据归一化的指标数据结果，利用SPSS工具采用聚类分析中的K-均值法对一级及二级分区指标进行综合计算，首先开展水生态环境功能一级分区，在一级分区基础上，开展水生态环境二级分区；
（4）强干扰区域基于主导生态环境功能分区的环境流量界定：
根据水生态环境功能分区，对不同二级分区的相似性进一步处理，人工干扰大的区域为一类，低人工干扰的分为一类，考虑流域河流发展及保护目标，结合河流不同河段功能属性的要求和强干扰区高度闸坝分布数据及污染负荷排放量，分区界定河流维持自净所需流量、维持水生生物栖息所需流量。
本发明方法新颖独特，科学，为环境流量分区精细化实施奠定基础，有助于高度人工干扰区域环境流量的科学界定，保障河流环境流量，促进河流良性循环发展，经济和社会效益巨大。
具体实施方式
以下结合具体情况对本发明的具体实施方式作详细说明。
本发明在具体实施中，包括以下步骤：
（1）生态环境数据的获取：
对河流流域的干流及支流进行水生态现状测量，获取生态环境数据，现状测量包括水体理化指的溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）、总氮（TN）、总磷（TP），采用英国河流生境调查方法（RHS）测量河流物理生境的流态、河床底质、河床特征、河岸特征、河岸植物结构、边滩、河床植被、河岸土地利用类型、河岸林相关特征、特殊生境10个评价指标；
根据美国USGS发布的1:5万高程数据，污水处理厂污染物排放数据为环保重点污染源在线监测年平均数据，闸坝资料通过现场水利工程调研及统计获取，土地利用图通过1:5万遥感影像解译所得，土壤类型图来自中国农科院数据库；
（2）分区指标的选取：
根据分区指标筛选原则，选择高程、降水量、地表粗糙度、土地利用强度作为一级分区指标；
同时考虑到水生态环境要素变异系数越大，则该指标在空间上的变异程度越大，其空间差异性越大，对分区结果影响程度越大，以空间差异性大（变异系数）大的指标作为分区结果分析的依据；
变异系数（C·V）=标准偏差（SD）/平均值（Mean）×100%；
二级分区指标筛选，根据流域水功能特点及人为干扰影响因素，选择反映功能属性指标的污染负荷、水利工程密度、物理生境质量等级、坡度、弯曲度、水网密度；
（3）分区方法：
水生态环境功能分区方法采用“自上而下”分类方法，依照不同区域主导因子进行逐级划分，首先进行子流域单元的划分，根据流域无洼地DEM进行流向、汇流累计量及河道数据的提取，以一级支流和干流交汇点及干流断面作为子流域出水口，进行汇水区域测量，得到子流域单元数据；
计算不同子流域单元一级分区及二级分区指标数据，一级分区指标计算方法：按平均高程处理方法，将子流域单元图层与流域DEM图层叠加进行分区统计，得到子流域单元平均高程值；地表粗糙度，先求出DEM的坡度slope，然后根据公式1/Cos([slope]×3.14159/180)计算出地表粗糙度，得到全流域地表粗糙度栅格，然后按平均高程的处理方法，将子流域单元图层与粗糙度栅格叠加进行分区处理，得到地表粗糙度均值；多年平均降雨量，利用1964-2012年多年平均降雨水量进行IDW空间插值得到全流域的降雨量分布栅格，并进行分级显示；土地利用强度采用赋值方法：城镇及工矿建设用地为极强，赋值0.35；农村建设用地为强度，赋值0.25；耕地为中度，赋值为0.20；草地及水域为轻度，赋值为0.15；林地为微度，赋值为0.05。
二级分区指标：小流域坡度，结合1:5万DEM数据，利用Arcgis计算；河道弯曲度：统计小流域内河道实际长度与河道直线距离之间的比值；水网密度，计算小流域内水系的长度与小流域面积之比；水利工程密度：闸坝个数与小流域面积之比；污染负荷比：污染负荷与小流域面积之比；生境质量级别：采用英国河流生境调查（RHS）进行评估，物理生境质量赋值：分为“优”、“良”、“中”、“较差”、“差”5个等级，“优”—85至100分，“良”—75至85分，“中”—60至75分，“较差”—45至60分，“差”—＜45分；
然后对各项指标进行归一化，采用均值化方法归一化，即每一变量值除以该变量的平均值，该方法在消除量纲和数量级影响的同时，保留了各变量取值差异程度上的信息，差异程度越大的变量对综合分析的影响也越大；
根据归一化的指标数据，利用SPSS工具采用聚类分析中的K-均值法对一级及二级分区指标进行综合分析，首先开展水生态环境功能一级分区，在一级分区基础上，开展水生态环境二级分区；
（4）强干扰区域基于主导生态环境功能分区的环境流量界定：
根据水生态环境功能分区结果，对不同二级分区的相似性进一步处理，人工干扰大的区域为一类，低人工干扰的分为一类，考虑流域河流发展及保护目标，结合河流不同河段功能属性的要求以及强干扰区高度闸坝分布数据及污染负荷排放量，分区界定环境流量类型的维持自净所需流量、维持水生生物栖息所需流量。
本发明经实地应用，证明方法稳定可靠，界定准确，具有很好的实际应用价值，有关具体情况如下：
按照上述方法对我国北方高度人工干扰流域开展基于分区的环境流量界定。
清潩河属淮河流域沙颍河水系，发源于新郑沟草园，流经长葛市、许昌县、魏都区（许昌市区）、鄢陵县和临颍县，流域面积2362km2，全长149km。流域多年人均水资源量约140m3，低于许昌市人均水资源量200m3和河南省人均水资源量300m3，远低于全国平均水平及联合国规定的1000m3的人均占有量贫困线，属于水资源短缺地区。为保障许昌市生活及生态用水，目前淮河水、长江水和黄河水齐聚许昌，北汝河年调水量1.1-1.3亿m3、南水北调调水2.26亿m3、黄河水调水量0.2亿m3。2015年清潩河流域水系连通工程建设完成后，流域内闸、坝、堰众多（许昌段约47座），流域城区段河湖水系常年处于高水位蓄水状态，闸坝的日常调度主要依靠经验来维持水位在正常蓄水位上下5cm，忽略了河流动态性的流量需求，缺乏相应的运行依据，该流域属于高度人工干扰及调控区域。根据水功能区划结果，该流域干流清潩河共划分为7个水功能区，分别为新郑长葛农业用水区、长葛市景观娱乐用水区、长葛排污控制区、长葛市许昌过渡区、许昌景观娱乐用水区、许昌排污控制区和临颍鄢陵农业用水区，上游和下游未流经城市段主要功能为农业用水，中游流经城区段主要功能为景观娱乐和纳污。
本发明以清潩河（许昌段）流域为试用对象，开展主导生态环境功能分区，基于分区界定环境流量的组成。
（1）为获取水生态环境数据，2015年10月再清潩河流域共布设48个点位，开展水体理化性质和物理生境调查。
（2）归一化处理：土地利用强度和物理生境质量等级两个指标是先进行赋值再采用均值方法进行归一化处理。土地利用强度分级及赋值见表1所示。
表1 不同土地利用强度分级及赋值
| 土地利用类型 | 利用强度 | 赋值 |
| 城镇及工矿建设用地 | 极强 | 0.35 |
| 农村建设用地 | 强度 | 0.25 |
| 耕地 | 中度 | 0.2 |
| 草地及水域 | 轻度 | 0.15 |
| 林地 | 微度 | 0.05 |
物理生境质量等级赋值：将流域物理生境分为“优”、“良”、“中”、“较差”、“差”5个等级，按100分满分，对5个等级界定分值范围，“优”—85至100分，“良”—75至85分，“中”—60至75分，“较差”—45至60分，“差”—＜45分。
（3）一级分区结果
清潩河流域一级水生态环境功能分区可分为D-I/清潩河北部少水生态区和D-II/ 清潩河中南部平水生态区。
D-I/北部-少水生态区：该区位于清潩河上游，面积662.71 km2，区域平均高程较大为153.5m，地表粗糙度为0.753较大。
D-II/中南部-平水生态区：该区位于清潩河中下游，面积1699.87 km2，区域平均高程为66.94m，相较上游区域高程较小，且区域内高程差也较小，地表粗糙度为0.379，较小。
（4）二级分区结果
在一级分区结果基础上，以污染负荷、水利工程密度、物理生境质量等级等指标进行二级分区，共分为5个区：
RD I1上游+中度人工干扰+生境干扰区，该区位于清潩河上游，包括禄马桥和小洪河流域单元，面积315.80 km2，区域内坡度及高程较大，区域污染负荷较大，上游由于天然径流小，河道呈断流状态，河道生境条件较差；
RD I2 石梁河+低人工干扰+生境维持区，位于清潩河上游，主要指石梁河单元，面积346.91 km2，区域坡度大，无集中污染源排入只有少量畜禽养殖废水排入，污染负荷很小，且为乡村段河流，河道整治力度小，人工干扰程度小，河流自然物理生境条件较好；
RD II1 中下游+低人工干扰+生境维持区，位于清潩河中下游区域，面积1393.80 km2，区域内坡度较小，污染负荷和闸坝密度相对较小，且所涉及河段都位于乡村，未流经城市，河流物理生境条件较好。
RD II2 清泥河+高度闸坝分布+生境维持区，位于清潩河中游，主要指清泥河单元，面积168.38 km2，区域坡度小，河道呈自然弯曲状态，闸坝密度高，污染负荷很小，河流水质较好，但由于清淤等整治工程的实施，河道底质均一，物理生境条件一般。
RD II3 中下游+高度人工干扰+生境破坏区，清潩河干流中游，面积137.69 km2，指清潩河高村桥单元，区域坡度小，水网密度大，水利工程密度和污染负荷大，河道经清淤、河岸护砌及裁弯取直，河道物理生境条件较差。
（4）环境流量界定
根据水生态环境功能分区结果，共四种类型：一是中度人工干扰+生境干扰区，二是低人工干扰+生境维持区，三是高度闸坝分布+生境维持区，四是高度人工干扰+生境破坏区。其中第1、3、4类分区涉及区域主要特点是流经城市，受人工干扰程度大，第2类涉及区域主要特点是人工干扰程度小，多为流经乡镇河流。根据不同分区的相似特点，进一步分为两种类型：一是城市人工高度干扰区，包括RD I1、RD II2、RD II3 3个分区，二是自然河道区域，包括RD I2、RD II1 2个分区；
基于此，结合河流水功能区对河流不同河段功能属性的要求，来确定不同分区环境流量的组成。对于高度人工干扰区，河流主要流经城区，河流接受沿途排放的工业废水和生活污水，必须具有一定的自净能力，同时根据人们生活需求，还需有一定的景观娱乐功能，所以此段河流的环境流量主要为两方面组成：一是维持河流自净功能所需流量，二是景观娱乐所需流量。自然河道区域，河道主要功能为生态功能，此类河段在生态环境分区时分区结果为生境维持区，所以此类河段主要流量为维持河流水生生物栖息地所需的最小流量。
本发明方法经对其他3个流域的河流进行验证，均取得了非常好的结果，这里不再一一详述。
本发明通过该典型流域的应用，取得了可靠的结果，准确率99%以上，表明方法稳定可靠，具有实际的应用价值，可以为受人工干扰程度较大的河流进行环境流量的界定，保障河流功能正常发挥所需最小环境流量，有利于河流生态保护和恢复，经济和社会效益巨大。
Claims (2)
1.一种强干扰区域基于河流主导生态环境功能分区的环境流量界定方法，其特征在于，在强人工干扰区域，筛选能够反映区域差异性的生态环境要素，包括自然环境要素和人为影响因素，开展强干扰区域水生态环境功能分区，界定不同分区的环境流量类型，包括以下步骤：
（1）生态环境数据的获取：
通过实地测量及资料收集的方法来获取所需的生态环境数据，包括1:5万的高程数据、年平均排放量的污染负荷数据、闸坝的水利工程数据、1:5万的土地利用数据及土壤类型数据，同时结合水生态实地测量及监测，获取流域不同区域的物理生境质量数据，物理生境质量数据包括流态、河床底质、河床特征、河岸特征、河岸植物结构、边滩、河床植被、河岸土地利用类型、河岸林相关特征、特殊生境10个指标数据；
（2）分区指标的选取：
以分区目的为导向来选择分区指标，分区是为了体现小流域尺度上河流的干扰程度和河流的结构特征，并对河段尺度上的河流分类和功能类别定位，为环境流量界定提供技术支持，据此，开展两级水生态环境功能分区，分区指标筛选原则为：一级分区指标要能够反映气候、地势、地貌、土壤、植被及水文的自然环境要素对流域水生态系统空间差异的影响；二级分区指标要能够反映河段尺度上的栖息地环境以及人为干扰程度的影响，以空间变异系数大的指标作为分区依据：
变异系数（C·V）=标准偏差（SD）/平均值（Mean）×100%
（3）分区方法：
分区采用“自上而下”的分类方法，首先根据流域无洼地DEM进行流向、汇流累计量及河道的提取，然后以一级支流和干流交汇点及干流三个的断面作为子流域出水口，划分子流域单元；
计算不同子流域单元一级分区及二级分区指标值，一级分区指标计算方法：平均高程：将子流域单元图层与流域DEM图层叠加进行分区统计，得到子流域单元平均高程值；地表粗糙度，先求出DEM的坡度slope，根据公式1/Cos([slope]×3.14159/180)计算出地表粗糙度，得到全流域地表粗糙度栅格，再用平均高程的处理方法，将子流域单元图层与粗糙度栅格叠加进行分区统计，得到地表粗糙度均值；多年平均降雨量，利用1964-2012年多年平均降雨水量进行IDW空间插值得到全流域的降雨量分布栅格，并进行分级显示；土地利用强度采用赋值方法：城镇及工矿建设用地为极强，值0.35；农村建设用地为强度，值0.25；耕地为中度，值为0.20；草地及水域为轻度，值为0.15；林地为微度，值为0.05；
二级分区指标：小流域坡度，结合1:5万DEM数据，利用Arcgis计算；河道弯曲度：统计小流域内河道实际长度与河道直线距离之间的比值；水网密度：统计小流域内水系的长度与小流域面积之比；水利工程密度：闸坝个数与小流域面积之比；污染负荷比：污染负荷与小流域面积之比；生境质量级别：采用英国河流生境调查（RHS）进行评估，物理生境质量赋值：分为“优”、“良”、“中”、“较差”、“差”5个等级，“优”—85至100分，“良”—75至85分，“中”—60至75分，“较差”—45至60分，“差”—＜45分；
然后对各项指标进行归一化，采用均值化方法归一化，即每一变量值除以该变量的平均值，该方法在消除量纲和数量级影响的同时，保留了各变量取值差异程度上的信息，差异程度越大的变量对综合分析的影响也越大；
根据归一化的指标数据结果，利用SPSS工具采用聚类分析中的K-均值法对一级及二级分区指标进行综合计算，首先开展水生态环境功能一级分区，在一级分区基础上，开展水生态环境二级分区；
（4）强干扰区域基于主导生态环境功能分区的环境流量界定：
根据水生态环境功能分区，对不同二级分区的相似性进一步处理，人工干扰大的区域为一类，低人工干扰的分为一类，考虑流域河流发展及保护目标，结合河流不同河段功能属性的要求和强干扰区高度闸坝分布数据及污染负荷排放量，分区界定河流维持自净所需流量、维持水生生物栖息所需流量。
2.根据权利要求1所述的强干扰区域基于河流主导生态环境功能分区的环境流量界定方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）生态环境数据的获取：
对河流流域的干流及支流进行水生态现状测量，获取生态环境数据，现状测量包括水体理化指的溶解氧、化学需氧量、氨氮、总氮、总磷，采用英国河流生境调查方法测量河流物理生境的流态、河床底质、河床特征、河岸特征、河岸植物结构、边滩、河床植被、河岸土地利用类型、河岸林相关特征、特殊生境10个评价指标；
根据美国USGS发布的1:5万高程数据，污水处理厂污染物排放数据为环保重点污染源在线监测年平均数据，闸坝资料通过现场水利工程调研及统计获取，土地利用图通过1:5万遥感影像解译所得，土壤类型图来自中国农科院数据库；
（2）分区指标的选取：
根据分区指标筛选原则，选择高程、降水量、地表粗糙度、土地利用强度作为一级分区指标；
同时考虑到水生态环境要素变异系数越大，则该指标在空间上的变异程度越大，其空间差异性越大，对分区结果影响程度越大，以空间差异性大大的指标作为分区结果分析的依据；
变异系数（C·V）=标准偏差（SD）/平均值（Mean）×100%；
二级分区指标筛选，根据流域水功能特点及人为干扰影响因素，选择反映功能属性指标的污染负荷、水利工程密度、物理生境质量等级、坡度、弯曲度、水网密度；
（3）分区方法：
水生态环境功能分区方法采用“自上而下”分类方法，依照不同区域主导因子进行逐级划分，首先进行子流域单元的划分，根据流域无洼地DEM进行流向、汇流累计量及河道数据的提取，以一级支流和干流交汇点及干流断面作为子流域出水口，进行汇水区域测量，得到子流域单元数据；
计算不同子流域单元一级分区及二级分区指标数据，一级分区指标计算方法：按平均高程处理方法，将子流域单元图层与流域DEM图层叠加进行分区统计，得到子流域单元平均高程值；地表粗糙度，先求出DEM的坡度slope，然后根据公式1/Cos([slope]×3.14159/180)计算出地表粗糙度，得到全流域地表粗糙度栅格，然后按平均高程的处理方法，将子流域单元图层与粗糙度栅格叠加进行分区处理，得到地表粗糙度均值；多年平均降雨量，利用1964-2012年多年平均降雨水量进行IDW空间插值得到全流域的降雨量分布栅格，并进行分级显示；土地利用强度采用赋值方法：城镇及工矿建设用地为极强，赋值0.35；农村建设用地为强度，赋值0.25；耕地为中度，赋值为0.20；草地及水域为轻度，赋值为0.15；林地为微度，赋值为0.05；
二级分区指标：小流域坡度，结合1:5万DEM数据，利用Arcgis计算；河道弯曲度：统计小流域内河道实际长度与河道直线距离之间的比值；水网密度，计算小流域内水系的长度与小流域面积之比；水利工程密度：闸坝个数与小流域面积之比；污染负荷比：污染负荷与小流域面积之比；生境质量级别：采用英国河流生境调查进行评估，物理生境质量赋值：分为“优”、“良”、“中”、“较差”、“差”5个等级，“优”—85至100分，“良”—75至85分，“中”—60至75分，“较差”—45至60分，“差”—＜45分；
然后对各项指标进行归一化，采用均值化方法归一化，即每一变量值除以该变量的平均值，该方法在消除量纲和数量级影响的同时，保留了各变量取值差异程度上的信息，差异程度越大的变量对综合分析的影响也越大；
根据归一化的指标数据，利用SPSS工具采用聚类分析中的K-均值法对一级及二级分区指标进行综合分析，首先开展水生态环境功能一级分区，在一级分区基础上，开展水生态环境二级分区；
（4）强干扰区域基于主导生态环境功能分区的环境流量界定：
根据水生态环境功能分区结果，对不同二级分区的相似性进一步处理，人工干扰大的区域为一类，低人工干扰的分为一类，考虑流域河流发展及保护目标，结合河流不同河段功能属性的要求以及强干扰区高度闸坝分布数据及污染负荷排放量，分区界定环境流量类型的维持自净所需流量、维持水生生物栖息所需流量。
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