CN111598431B - 一种具有功能差异性的流域水生态环境承载力评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及流域水生态环境承载力评估技术领域，提供一种具有功能差异性的流域水生态环境承载力评估方法，包括：首先，构建具有功能差异性的水生态环境承载力评估指标库、监测指标库、特征因子库；然后，对待评估流域控制单元进行职能类型划分；最后，对待评估流域控制单元进行承载力评估：对待评估流域控制单元进行归类；获取待评估流域控制单元的监测指标数据集并计算得到评估指标数据集；利用熵权法对每类职能的评估指标赋予权重；计算待评估流域控制单元的承载力指标，并对承载力等级进行评估。本发明能够对流域控制单元进行分类监测与评估，提高流域水生态环境承载力评估的针对性、效率与准确性。
Description
技术领域
本发明涉及流域水生态环境承载力评估技术领域，特别是涉及一种具有功能差异性的流域水生态环境承载力评估方法。
背景技术
伴随我国经济的快速增长，资源能耗水平大幅度提高，工业生产与生活污染物的排放不断向自然环境和生态系统施加压力，对自然界造成污染，其中以水污染问题最为严重。我国流域的水污染问题表现为社会经济发展、水资源、水生态和水环境系统共同作用的结果。水生态环境承载力这一概念的提出将传统水环境管理体系从单一的水质评价转换为水资源、水环境、水生态和社会经济耦合的概念，并特指在某一特定流域范围内某一特定时间流域水生态系统所能承载的最大的人口数量和经济规模。正确认识并合理评价流域水生态环境承载能力，能够在完善我国水环境监督管理体系的同时，对即将超载的流域控制单元通过预警和风险控制方案进行人为干预，改善流域水生态环境承载力现状，维护水生态环境系统的健康稳定性。水生态环境承载力这一概念，从流域尺度出发，将流域水生态环境特征和区域经济发展相结合，可定量地反映社会发展与水生态环境系统之间相互影响的作用关系。
现有的流域水生态环境承载能力评估方法比较复杂，且用一种方法对具有不同功能的流域控制单元进行评估，导致评估的误差较大，不能快捷、针对性地采取响应措施和风险控制方法，对流域水环境的评估和管理效率低下，不利于我国水环境管理规划方案的完善、落实实施和治理效果的评估。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种具有功能差异性的流域水生态环境承载力评估方法，能够对流域控制单元进行分类监测与评估，提高流域水生态环境承载力评估的针对性、效率与准确性。
本发明的技术方案为：
一种具有功能差异性的流域水生态环境承载力评估方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤1：构建具有功能差异性的水生态环境承载力评估指标库其中，/>为第i类职能的第j个水生态环境承载力评估指标，m为流域控制单元的职能类型总数，m＝3，第1、2、3类职能分别为城市型、工业型、农业型，ni为第i类职能的水生态环境承载力评估指标总数；
步骤2：构建具有功能差异性的水生态环境承载力监测指标库其中，/>为评估指标/>的第k个监测指标，由监测指标/>能够计算得到评估指标/>nij为评估指标/>的监测指标总数；
步骤3：构建具有功能差异性的特征因子库其中，/>为第i类职能的第l个特征因子，Li为第i类职能的特征因子总数；
步骤4：对待评估流域控制单元进行职能类型划分：
步骤4.1：采集待评估流域控制单元集合U＝{ur|r＝1,2,...,R}中每个待评估流域控制单元ur的特征因子数据集其中，ur为第r个待评估流域控制单元，R为待评估流域控制单元总数，集合{ur|r＝1,2,...,R}中的各个待评估流域控制单元为同一个流域在同一个城市的控制单元，/>为待评估流域控制单元ur的特征因子/>的值；
步骤4.2：利用熵权法对特征因子赋予权重/>
步骤4.2.1：对待评估流域控制单元ur的第i类职能的特征因子数据集进行标准化处理，得到标准化处理后的特征因子数据集其中，/>ε为变换幅度；
步骤4.2.2：对标准化处理后的特征因子数据集进行归一化处理，得到归一化处理后的特征因子数据集/>其中，/>
步骤4.2.3：计算特征因子的熵值为
步骤4.2.4：计算特征因子的权重为
步骤4.3：从特征因子数据集Xr中保留的特征因子，剔除其他特征因子，利用与步骤4.2中相同的方法对剩余的特征因子构成的数据集中的特征因子重新赋予权重，重复剔除操作与重新赋予权重操作，直至所有的特征因子的权重均在(0.01,0.9)内，得到剩余的特征因子构成的数据集/>其中，/>为数据集Yr中第i类职能的第l个特征因子值，Li'为数据集Yr中第i类职能的特征因子总数，给特征因子值/>对应的特征因子/>赋予的权重为/>
步骤4.4：计算待评估流域控制单元ur的第i类职能的特征分数为
其中，为/>的标准化处理后又归一化处理得到的值；
步骤4.5：取中最大特征分数对应的职能类型作为待评估流域控制单元ur的职能类型；
步骤5：对待评估流域控制单元进行承载力评估：
步骤5.1：根据步骤4中的职能类型划分结果，对待评估流域控制单元集合U中的待评估流域控制单元进行归类，得到第t类职能的待评估流域控制单元集合Ut＝{uts|s＝1,2,...,St}；其中，t＝1,2,...,m，uts为集合Ut中的第s个待评估流域控制单元，St集合Ut中的待评估流域控制单元总数，U1∪U2∪U3＝U；
步骤5.2：对待评估流域控制单元uts的各监测指标进行监测，得到待评估流域控制单元uts的水生态环境承载力监测指标数据集其中，/>为待评估流域控制单元uts的监测指标/>的值；
步骤5.3：由监测指标值计算得到评估指标值/>得到待评估流域控制单元uts的水生态环境承载力评估指标数据集/>
步骤5.4：利用熵权法对第t类职能的待评估流域控制单元集合的评估指标赋予权重/>
步骤5.4.1：对待评估流域控制单元uts的第i类职能的水生态环境承载力评估指标数据集进行标准化处理，得到标准化处理后的水生态环境承载力评估指标数据集/>其中，/>
步骤5.4.2：对标准化处理后的水生态环境承载力评估指标数据集进行归一化处理，得到归一化处理后的水生态环境承载力评估指标数据集/>其中，/>
步骤5.4.3：计算第t类职能的待评估流域控制单元集合的评估指标的熵值为
步骤5.4.4：计算第t类职能的待评估流域控制单元集合的评估指标的权重为
步骤5.5：计算待评估流域控制单元uts的承载力指标为
步骤5.6：根据承载力指标对待评估流域控制单元的承载力等级进行评估。
进一步的，所述步骤1包括下述步骤：
步骤1.1：构建初始评估指标库：收集最近10年内中国知网上水生态环境承载力评估领域被引量大于预设被引量的文献作为有效文献，提取有效文献在水生态环境承载力评估过程中用到的使用频度大于预设使用频度的评估指标构成初始评估指标库；
步骤1.2：利用DPRS模型分析法将初始评估指标库中的评估指标分为驱动力层、压力层、状态层、响应层；
步骤1.3：完善评估指标库：对初始评估指标库中每一层的水生态环境承载力评估指标进行筛选，留存我国当前水环境相关的国家标准、行业标准、考评活动文献、科研项目报告中出现的水生态环境承载力评估指标，构成完善后的评估指标库；
步骤1.4：从完善后的评估指标库中筛选出符合第i类职能特征的评估指标构成第i类职能的水生态环境承载力评估指标库得到具有功能差异性的水生态环境承载力评估指标库/>
进一步的，所述步骤1中，第1类职能的水生态环境承载力评估指标库包括驱动力层的人口密度、单位国土面积经济强度、人均GDP、第二产业占GDP比重、第三产业占GDP比重、城镇居民年人均可支配收入，压力层的人均生活用水量、人均生活废水排放量、单位GDP用水量、建设用地比例，状态层的水环境容量利用率、地下水超采率、水资源开发利用率、水功能区水质达标率、林草植被覆盖率，响应层的城镇污水集中处理率、城市再生水利用率、污水治理投资占GDP比例；第2类职能的水生态环境承载力评估指标库/>包括驱动力层的单位国土面积经济强度、GDP增长率、第二产业占GDP比重、第三产业占GDP比重、重点污染工业行业比重，压力层的单位GDP用水量、单位工业产值用水量、单位工业产值废水排放量、单位工业产值COD排放量、单位工业产值氨氮排放量、单位工业产值总氮排放量、单位工业产值总磷排放量、建设用地比例，状态层的水环境容量利用率、地下水超采率、水资源开发利用率、水功能区水质达标率、鱼类完整性指数、大型底栖无脊椎动物完整性指数，响应层的工业废水处理率、工业用水重复利用率、工业废水排放达标率、污水治理投资占GDP比例；第3类职能的水生态环境承载力评估指标库/>包括驱动力层的人口密度、人均GDP、农民人均年纯收入、第一产业占GDP比重，压力层的人均生活用水量、人均生活废水排放量、单位GDP用水量、单位面积灌溉用水量、农业面源污染物排放量、畜禽养殖污染物排放量、单位耕地面积化肥折纯量、单位面积综合牲畜量、水产养殖面积比重、耕地比例、建设用地比例，状态层的生态需水保证率、水环境容量利用率、地下水超采率、水资源开发利用率、水功能区水质达标率、湖库富营养化指数、林草植被覆盖率、鱼类完整性指数、大型底栖无脊椎动物完整性指数，响应层的农村生活污水处理率、污水治理投资占GDP比例。所述第2类职能的水生态环境承载力评估指标库中的水环境容量利用率及第3类职能的水生态环境承载力评估指标库中的水环境容量利用率均包括COD水环境容量利用率和氨氮水环境容量利用率。
进一步的，所述步骤2中，
第1类职能的水生态环境承载力评估指标库中，人口密度的监测指标包括人口总量、行政区面积，单位国土面积经济强度的监测指标包括地区生产总值、行政区面积，人均GDP的监测指标包括地区生产总值、人口总量，第二产业占GDP比重的监测指标包括第二产业产值、地区生产总值，第三产业占GDP比重的监测指标包括第三产业产值、地区生产总值，城镇居民年人均可支配收入的监测指标包括城镇居民年总可支配收入、城镇人口总数，人均生活用水量的监测指标包括人均生活用水量，人均生活废水排放量的监测指标包括人均生活废水排放量，单位GDP用水量的监测指标包括用水总量、地区生产总值，建设用地比例的监测指标包括区域建设用地面积、区域总面积，水环境容量利用率的监测指标包括水环境容量利用率，地下水超采率的监测指标包括地下水开采量、地下水可开采量，水资源开发利用率的监测指标包括区域总供水量、区域水资源总量，水功能区水质达标率的监测指标包括水功能区水质达标率，林草植被覆盖率的监测指标包括区域植被面积、区域总面积，城镇污水集中处理率的监测指标包括污水处理厂处理的城镇污水量、城镇生活污水排放量，城市再生水利用率的监测指标包括中水回用量、污水处理量，污水治理投资占GDP比例的监测指标包括污水治理投资占GDP比例；
第2类职能的水生态环境承载力评估指标库中，单位国土面积经济强度的监测指标包括地区生产总值、行政区面积，GDP增长率的监测指标包括GDP增长率，第二产业占GDP比重的监测指标包括第二产业产值、地区生产总值，第三产业占GDP比重的监测指标包括第三产业产值、地区生产总值，重点污染工业行业比重的监测指标包括排污量80％以上的工业行业产值、工业总产值，单位GDP用水量的监测指标包括区域用水总量、地区生产总值，单位工业产值用水量的监测指标包括工业用水量、工业总产值，单位工业产值废水排放量的监测指标包括工业废水排放量、工业总产值，单位工业产值COD排放量的监测指标包括工业COD排放量、工业总产值，单位工业产值氨氮排放量的监测指标包括工业氨氮排放量、工业总产值，单位工业产值总氮排放量的监测指标包括工业总氮排放量、工业总产值，单位工业产值总磷排放量的监测指标包括工业总磷排放量、工业总产值，建设用地比例的监测指标包括建设用地面积、区域总面积，COD水环境容量利用率的监测指标包括COD入河量、水环境容量，氨氮水环境容量利用率的监测指标包括氨氮入河量、水环境容量，水环境容量利用率的监测指标包括污染物入河量、水环境容量，地下水超采率的监测指标包括地下水开采量、地下水可开采量，水资源开发利用率的监测指标包括区域总供水量、区域水资源总量，水功能区水质达标率的监测指标包括水功能区水质达标率，鱼类完整性指数的监测指标包括鱼类栖息地面积、鱼类理想栖息地面积、鱼类栖息地面积满足率，大型底栖无脊椎动物完整性指数的监测指标包括水温、电导率、溶解氧浓度、pH、总溶解颗粒物浓度、饱和度DO％、盐度、总氮浓度、总磷浓度、氨氮浓度、硝酸盐浓度、磷酸盐浓度、悬浮物浓度、高锰酸盐指数、总有机碳浓度、硬度、生物种类与物种丰富度，工业废水处理率的监测指标包括工业废水处理量、工业废水产生量，工业用水重复利用率的监测指标包括工业重复用水量、工业用水总量，工业废水排放达标率的监测指标包括工业废水达标排放量、工业废水排放总量，污水治理投资占GDP比例的监测指标包括污水治理投资占GDP比例；
第3类职能的水生态环境承载力评估指标库中，人口密度的监测指标包括人口总量、行政区面积，人均GDP的监测指标包括地区生产总值、人口总量，农民人均年纯收入的监测指标包括农民人均年纯收入，第一产业占GDP比重的监测指标包括第一产业产值、地区生产总值，人均生活用水量的监测指标包括人均生活用水量，人均生活废水排放量的监测指标包括生活污水排放量、人口总量，单位GDP用水量的监测指标包括区域用水总量、地区生产总值，单位面积灌溉用水量的监测指标包括区域灌溉用水总量、耕地面积，农业面源污染物排放量的监测指标包括农业生产和农村生活产生的污染物排放量，畜禽养殖污染物排放量的监测指标包括畜禽养殖场产生的污染物排放量，单位耕地面积化肥折纯量的监测指标包括单位耕地面积化肥折纯量，单位面积综合牲畜量的监测指标包括年末大牲畜、猪、羊存栏数、区域总面积，水产养殖面积比重的监测指标包括用于水产养殖的水面面积、总水面面积，耕地比例的监测指标包括耕地面积、区域总面积，建设用地比例的监测指标包括建设用地面积、区域总面积，生态需水保证率的监测指标包括生态用水量、生态需水量，COD水环境容量利用率的监测指标包括COD入河量、水环境容量，氨氮水环境容量利用率的监测指标包括氨氮入河量、水环境容量，水环境容量利用率的监测指标包括污染物入河量、水环境容量，地下水超采率的监测指标包括地下水开采量、地下水可开采量，水资源开发利用率的监测指标包括区域总供水量、区域水资源总量，水功能区水质达标率的监测指标包括水功能区水质达标率，湖库富营养化指数的监测指标包括湖库中总含磷量、湖库中总含氮量、湖库中叶绿素a含量，林草植被覆盖率的监测指标包括区域植被面积、区域总面积，鱼类完整性指数的监测指标包括鱼类栖息地面积、鱼类理想栖息地面积、鱼类栖息地面积满足率，大型底栖无脊椎动物完整性指数的监测指标包括水温、电导率、溶解氧浓度、pH、总溶解颗粒物浓度、饱和度DO％、盐度、总氮浓度、总磷浓度、氨氮浓度、硝酸盐浓度、磷酸盐浓度、悬浮物浓度、高锰酸盐指数、总有机碳浓度、硬度、生物种类与物种丰富度，农村生活污水处理率的监测指标包括农村生活污水处理量、农村生活污水排放量，污水治理投资占GDP比例的监测指标包污水设施投资、污水处理费用。
进一步的，所述步骤2中，还根据监测指标的数据来源，将监测指标划分为年鉴检索类、监督调查类、监测计算类、抽样调查计算类。
进一步的，所述步骤3中，第1类职能的特征因子库包括区域城镇化率、区域第三产值占比、社会消费品零售总额贡献率、区属公共图书馆图书总藏量贡献率、医疗卫生机构技术人员数贡献率、区域体育场馆和剧场及影院数贡献率；第2类职能的特征因子库/>包括工业企业数贡献率、工业企业从业人员年平均人数贡献率、工业产值贡献率、工业产值占比、工业SO2排放量贡献率；第3类职能的特征因子库/>包括第一产业产值占比、农林牧业使用面积占所在区域面积比例、单位区域面积粮食产量率、粮食产量贡献率、农药使用量即折纯量占比。
进一步的，所述步骤5.6具体包括：
若0＜Wts≤0.2，则待评估流域控制单元uts的承载力弱；
若0.2＜Wts≤0.4，则待评估流域控制单元uts的承载力较弱；
若0.4＜Wts≤0.6，则待评估流域控制单元uts的承载力适中；
若0.6＜Wts≤0.8，则待评估流域控制单元uts的承载力较强；
若0.8＜Wts＜1，则待评估流域控制单元uts的承载力强。
本发明的有益效果为：
本发明通过构建具有功能差异性的特征因子库，对待评估流域控制单元进行职能类型划分，针对不同类型控制单元的特征，构建具有功能差异性的水生态环境承载力评估指标库与监测指标库，并将监测指标按照数据来源进行分类，能够对流域控制单元进行水生态环境承载力的分类评估，能够系统反应同类型控制单元不同监测位置的流域水生态环境承载力情况，可以针对单元特征类型进行责令整改、宣传响应或集中处理等，更加快捷地采取响应措施和风险控制方法，系统高效地实现流域水环境评估和管理。本发明极大程度上简化了现有水生态环境承载力评估的流程，降低了评估的复杂性，在提高了评估效率的同时，确保了评估结果的准确可靠性。
附图说明
图1为本发明的具有功能差异性的流域水生态环境承载力评估方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步描述。
如图1所示，本发明的具有功能差异性的流域水生态环境承载力评估方法，包括下述步骤：
步骤1：构建具有功能差异性的水生态环境承载力评估指标库其中，/>为第i类职能的第j个水生态环境承载力评估指标，m为流域控制单元的职能类型总数，m＝3，第1、2、3类职能分别为城市型、工业型、农业型，ni为第i类职能的水生态环境承载力评估指标总数。
本实施例中，水生态环境承载力评估指标库的建立包括下述步骤：
步骤1.1：构建初始评估指标库：收集最近10年内中国知网上水生态环境承载力评估领域被引量大于预设被引量的文献作为有效文献，提取有效文献在水生态环境承载力评估过程中用到的使用频度大于预设使用频度的评估指标构成初始评估指标库。
本实施例中，将预设被引量定为3，共收集最近10年内中国知网上水生态环境承载力评估领域被引量大于3的文献共计115篇，梳理评估方法共9个，总结出使用频度大于10％的评估方法按照使用频率由大到小排序依次为DPSR模型法、系统动力学法、生态足迹法、SD-EF模型法、CA-Markov模型法，选取DPRS模型法为评估指标构建方法；得到相关评估指标392个，筛选出使用频率大于10％的评估指标构成初始评估指标库，初始评估指标库中按照使用频率由大到小排序依次为人均生活废水排放量/人均生活排污量、人均生活用水量、单位工业产值用水量、单位耕地面积化肥折纯量、人均GDP、单位工业产值废水排放量、耕地比例、林草植被覆盖率、人口密度、污水治理投资占GDP比例、单位工业产值新鲜水耗、建设用地比例、工业废水处理率、单位面积灌溉用水量、工业废水排放达标率、重点污染工业行业比重、单位GDP用水量、城镇居民年人均可支配收入、城镇化率、畜禽养殖污染物排放量、人口增长率、农业面源污染物排放量、水环境容量利用率、第二产业占GDP比重、工业用水重复利用率、农民人均年纯收入、单位工业产值COD排放量、单位工业产值氨氮排放量、单位工业产值总氮排放量、单位工业产值总磷排放量、单位面积综合牲畜量、水产养殖面积比重、GDP增长率、地下水超采率、第三产业占GDP比重、生态需水保证率、城市再生水利用率/中水回用率、湖库富营养化指数、城镇污水集中处理率、农村生活污水处理率、大型底栖无脊椎动物完整性指数、COD水环境容量利用率、氨氮水环境容量利用率、鱼类完整性指数、单位国土面积经济强度、水资源开发利用率、水功能区水质达标率、第二产业占财政收入比重、第三产业占财政收入比重。
步骤1.2：利用DPRS模型分析法将初始评估指标库中的评估指标分为驱动力层、压力层、状态层、响应层。
步骤1.3：完善评估指标库：对初始评估指标库中每一层的水生态环境承载力评估指标进行筛选，留存我国当前水环境相关的国家标准、行业标准、考评活动文献、科研项目报告中出现的水生态环境承载力评估指标，构成完善后的评估指标库。
本实施例中，完善后的评估指标库中驱动力层(表示当前社会的经济发展水平)包括人均GDP、人口密度、城镇居民年人均可支配收入、城镇化率、人口增长率、第二产业占GDP比重、农民人均年纯收入、GDP增长率、单位国土面积经济强度、第二产业占财政收入比重，压力层(表示污染排放和资源消耗等对环境释放压力的因子)包括人均生活废水排放量/人均生活排污量、人均生活用水量、单位工业产值用水量、单位耕地面积化肥折纯量、耕地比例、单位工业产值废水排放量、单位工业产值新鲜水耗、建设用地比例、单位面积灌溉用水量、单位GDP用水量、畜禽养殖污染物排放量，状态层(表示当前流域水生态的具体状况)包括林草植被覆盖率、水环境容量利用率、地下水超采率、水资源开发利用率、水功能区水质达标率，响应层(表示当前人类社会为维持流域水生态健康而采取的各种调控措施对水生态环境系统的影响)包括污水治理投资占GDP比例、工业废水处理率、工业废水排放达标率、工业用水重复利用率、城市再生水利用率/中水回用率、城镇污水集中处理率。
步骤1.4：从完善后的评估指标库中筛选出符合第i类职能特征的评估指标构成第i类职能的水生态环境承载力评估指标库得到具有功能差异性的水生态环境承载力评估指标库/>
本实施例中，第1类职能的水生态环境承载力评估指标库包括驱动力层的人口密度、单位国土面积经济强度、人均GDP、第二产业占GDP比重、第三产业占GDP比重、城镇居民年人均可支配收入，压力层的人均生活用水量、人均生活废水排放量、单位GDP用水量、建设用地比例，状态层的水环境容量利用率、地下水超采率、水资源开发利用率、水功能区水质达标率、林草植被覆盖率，响应层的城镇污水集中处理率、城市再生水利用率、污水治理投资占GDP比例；第2类职能的水生态环境承载力评估指标库包括驱动力层的单位国土面积经济强度、GDP增长率、第二产业占GDP比重、第三产业占GDP比重、重点污染工业行业比重，压力层的单位GDP用水量、单位工业产值用水量、单位工业产值废水排放量、单位工业产值COD排放量、单位工业产值氨氮排放量、单位工业产值总氮排放量、单位工业产值总磷排放量、建设用地比例，状态层的水环境容量利用率、地下水超采率、水资源开发利用率、水功能区水质达标率、鱼类完整性指数、大型底栖无脊椎动物完整性指数，响应层的工业废水处理率、工业用水重复利用率、工业废水排放达标率、污水治理投资占GDP比例；第3类职能的水生态环境承载力评估指标库包括驱动力层的人口密度、人均GDP、农民人均年纯收入、第一产业占GDP比重，压力层的人均生活用水量、人均生活废水排放量、单位GDP用水量、单位面积灌溉用水量、农业面源污染物排放量、畜禽养殖污染物排放量、单位耕地面积化肥折纯量、单位面积综合牲畜量、水产养殖面积比重、耕地比例、建设用地比例，状态层的生态需水保证率、水环境容量利用率、地下水超采率、水资源开发利用率、水功能区水质达标率、湖库富营养化指数、林草植被覆盖率、鱼类完整性指数、大型底栖无脊椎动物完整性指数，响应层的农村生活污水处理率、污水治理投资占GDP比例。所述第2类职能的水生态环境承载力评估指标库中的水环境容量利用率及第3类职能的水生态环境承载力评估指标库中的水环境容量利用率均包括COD水环境容量利用率和氨氮水环境容量利用率。
步骤2：构建具有功能差异性的水生态环境承载力监测指标库其中，/>为评估指标/>的第k个监测指标，由监测指标/>能够计算得到评估指标/>nij为评估指标/>的监测指标总数。
本实施例中，如表1所示，第1类职能的水生态环境承载力评估指标库中，人口密度的监测指标包括人口总量、行政区面积，单位国土面积经济强度的监测指标包括地区生产总值、行政区面积，人均GDP的监测指标包括地区生产总值、人口总量，第二产业占GDP比重的监测指标包括第二产业产值、地区生产总值，第三产业占GDP比重的监测指标包括第三产业产值、地区生产总值，城镇居民年人均可支配收入的监测指标包括城镇居民年总可支配收入、城镇人口总数，人均生活用水量的监测指标包括人均生活用水量，人均生活废水排放量的监测指标包括人均生活废水排放量，单位GDP用水量的监测指标包括用水总量、地区生产总值，建设用地比例的监测指标包括区域建设用地面积、区域总面积，水环境容量利用率的监测指标包括水环境容量利用率，地下水超采率的监测指标包括地下水开采量、地下水可开采量，水资源开发利用率的监测指标包括区域总供水量、区域水资源总量，水功能区水质达标率的监测指标包括水功能区水质达标率，林草植被覆盖率的监测指标包括区域植被面积、区域总面积，城镇污水集中处理率的监测指标包括污水处理厂处理的城镇污水量、城镇生活污水排放量，城市再生水利用率的监测指标包括中水回用量、污水处理量，污水治理投资占GDP比例的监测指标包括污水治理投资占GDP比例；
如表2所示，第2类职能的水生态环境承载力评估指标库中，单位国土面积经济强度的监测指标包括地区生产总值、行政区面积，GDP增长率的监测指标包括GDP增长率，第二产业占GDP比重的监测指标包括第二产业产值、地区生产总值，第三产业占GDP比重的监测指标包括第三产业产值、地区生产总值，重点污染工业行业比重的监测指标包括排污量80％以上的工业行业产值、工业总产值，单位GDP用水量的监测指标包括区域用水总量、地区生产总值，单位工业产值用水量的监测指标包括工业用水量、工业总产值，单位工业产值废水排放量的监测指标包括工业废水排放量、工业总产值，单位工业产值COD排放量的监测指标包括工业COD排放量、工业总产值，单位工业产值氨氮排放量的监测指标包括工业氨氮排放量、工业总产值，单位工业产值总氮排放量的监测指标包括工业总氮排放量、工业总产值，单位工业产值总磷排放量的监测指标包括工业总磷排放量、工业总产值，建设用地比例的监测指标包括建设用地面积、区域总面积，COD水环境容量利用率的监测指标包括COD入河量、水环境容量，氨氮水环境容量利用率的监测指标包括氨氮入河量、水环境容量，水环境容量利用率的监测指标包括污染物入河量、水环境容量，地下水超采率的监测指标包括地下水开采量、地下水可开采量，水资源开发利用率的监测指标包括区域总供水量、区域水资源总量，水功能区水质达标率的监测指标包括水功能区水质达标率，鱼类完整性指数的监测指标包括鱼类栖息地面积、鱼类理想栖息地面积、鱼类栖息地面积满足率，大型底栖无脊椎动物完整性指数的监测指标包括水温、电导率、溶解氧浓度、pH、总溶解颗粒物浓度、饱和度DO％、盐度、总氮浓度、总磷浓度、氨氮浓度、硝酸盐浓度、磷酸盐浓度、悬浮物浓度、高锰酸盐指数、总有机碳浓度、硬度、生物种类与物种丰富度，工业废水处理率的监测指标包括工业废水处理量、工业废水产生量，工业用水重复利用率的监测指标包括工业重复用水量、工业用水总量，工业废水排放达标率的监测指标包括工业废水达标排放量、工业废水排放总量，污水治理投资占GDP比例的监测指标包括污水治理投资占GDP比例；
如表3所示，第3类职能的水生态环境承载力评估指标库中，人口密度的监测指标包括人口总量、行政区面积，人均GDP的监测指标包括地区生产总值、人口总量，农民人均年纯收入的监测指标包括农民人均年纯收入，第一产业占GDP比重的监测指标包括第一产业产值、地区生产总值，人均生活用水量的监测指标包括人均生活用水量，人均生活废水排放量的监测指标包括生活污水排放量、人口总量，单位GDP用水量的监测指标包括区域用水总量、地区生产总值，单位面积灌溉用水量的监测指标包括区域灌溉用水总量、耕地面积，农业面源污染物排放量的监测指标包括农业生产和农村生活产生的污染物排放量，畜禽养殖污染物排放量的监测指标包括畜禽养殖场产生的污染物排放量，单位耕地面积化肥折纯量的监测指标包括单位耕地面积化肥折纯量，单位面积综合牲畜量的监测指标包括年末大牲畜、猪、羊存栏数、区域总面积，水产养殖面积比重的监测指标包括用于水产养殖的水面面积、总水面面积，耕地比例的监测指标包括耕地面积、区域总面积，建设用地比例的监测指标包括建设用地面积、区域总面积，生态需水保证率的监测指标包括生态用水量、生态需水量，COD水环境容量利用率的监测指标包括COD入河量、水环境容量，氨氮水环境容量利用率的监测指标包括氨氮入河量、水环境容量，水环境容量利用率的监测指标包括污染物入河量、水环境容量，地下水超采率的监测指标包括地下水开采量、地下水可开采量，水资源开发利用率的监测指标包括区域总供水量、区域水资源总量，水功能区水质达标率的监测指标包括水功能区水质达标率，湖库富营养化指数的监测指标包括湖库中总含磷量、湖库中总含氮量、湖库中叶绿素a含量，林草植被覆盖率的监测指标包括区域植被面积、区域总面积，鱼类完整性指数的监测指标包括鱼类栖息地面积、鱼类理想栖息地面积、鱼类栖息地面积满足率，大型底栖无脊椎动物完整性指数的监测指标包括水温、电导率、溶解氧浓度、pH、总溶解颗粒物浓度、饱和度DO％、盐度、总氮浓度、总磷浓度、氨氮浓度、硝酸盐浓度、磷酸盐浓度、悬浮物浓度、高锰酸盐指数、总有机碳浓度、硬度、生物种类与物种丰富度，农村生活污水处理率的监测指标包括农村生活污水处理量、农村生活污水排放量，污水治理投资占GDP比例的监测指标包污水设施投资、污水处理费用。
明确不同类型控制单元的评估指标的意义和数值来源，例如直接可以通过统计年鉴检索得到或需要由实验监测得到等。因此，为了便于水生态环境承载力的评估计算，本发明将不同控制单元的评估指标进行扩充，转换为具有功能差异性的流域水生态环境承载力监测指标体系。本实施例中，还根据监测指标的数据来源，将监测指标划分为年鉴检索类、监督调查类、监测计算类、抽样调查计算类，便于收集整理数据，从而更快、更简便地进行水生态环境承载力评估。
表1
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表2
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表3
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注：
①地表水环境质量达标数采用GB3838-2002《地表水环境质量标准》中规定的单因子评价法，检测项目为常规24项，并且针对不同类型的控制单元，增加相应检测项目；
②采集方法：背负式电鱼机根据采样点的生境特征进行鱼类样品采集，采样点间距100m，采集时间60min；
③利用采泥器在监测断面采集河道底泥，用尼龙网过滤清洗，剩余底泥装入塑料瓶中，并加入10～15％的福尔马林溶液保存，在实验室内对河道底泥的动物进行检验归类。
步骤3：构建具有功能差异性的特征因子库其中，/>为第i类职能的第l个特征因子，Li为第i类职能的特征因子总数。
本发明的创新点在于采用多元统计分析法，将流域控制单元按照所在城市职能、生态环境、经济发展等因素划分为城市型、工业型和农业型三种。在流域水环境生态承载力评估过程中，不同类型的特征单元所产生或接纳的污染种类不同，所在流域水体的生态环境条件也各不相同，承载力也因此产生差异。本发明将不同类型的控制单元，通过量化评估的方式划分开来，将同一类型的控制单元统一进行评价，便于分析和管理。
本实施例中，第1类职能的特征因子库包括区域城镇化率、区域第三产值占比、社会消费品零售总额贡献率、区属公共图书馆图书总藏量贡献率、医疗卫生机构技术人员数贡献率、区域体育场馆和剧场及影院数贡献率；第2类职能的特征因子库/>包括工业企业数贡献率、工业企业从业人员年平均人数贡献率、工业产值贡献率、工业产值占比、工业SO2排放量贡献率；第3类职能的特征因子库包括第一产业产值占比、农林牧业使用面积占所在区域面积比例、单位区域面积粮食产量率、粮食产量贡献率、农药使用量即折纯量占比。
步骤4：对待评估流域控制单元进行职能类型划分：
步骤4.1：采集待评估流域控制单元集合U＝{ur|r＝1,2,...,R}中每个待评估流域控制单元ur的特征因子数据集其中，ur为第r个待评估流域控制单元，R为待评估流域控制单元总数，集合{ur|r＝1,2,...,R}中的各个待评估流域控制单元为同一个流域在同一个城市的控制单元，/>为待评估流域控制单元ur的特征因子/>的值。
步骤4.2：利用熵权法对特征因子赋予权重/>
步骤4.2.1：对待评估流域控制单元ur的第i类职能的特征因子数据集进行标准化处理，以消除量纲的干扰，得到标准化处理后的特征因子数据集/>其中，/>ε为变换幅度，使标准化后的指标数据不为0，取ε＝1；
步骤4.2.2：对标准化处理后的特征因子数据集进行归一化处理，得到归一化处理后的特征因子数据集/>其中，/>
步骤4.2.3：计算特征因子的熵值为
步骤4.2.4：计算特征因子的权重为
步骤4.3：从特征因子数据集Xr中保留的特征因子，剔除其他特征因子，利用与步骤4.2中相同的方法对剩余的特征因子构成的数据集中的特征因子重新赋予权重，重复剔除操作与重新赋予权重操作，直至所有的特征因子的权重均在(0.01,0.9)内，得到剩余的特征因子构成的数据集/>其中，/>为数据集Yr中第i类职能的第l个特征因子值，Li'为数据集Yr中第i类职能的特征因子总数，给特征因子值/>对应的特征因子/>赋予的权重为/>本实施例中，剩余的权重均在(0.01,0.9)内的特征因子包括第1类职能的区域城镇化率、区域第三产值占比、社会消费品零售总额贡献率、医疗卫生机构技术人员数贡献率，第2类职能的工业企业数贡献率、工业企业从业人员年平均人数贡献率、工业产值贡献率、工业产值占比，第3类职能的第一产业产值占比、农林牧业使用面积占所在区域面积比例、单位区域面积粮食产量率、粮食产量贡献率。
步骤4.4：计算待评估流域控制单元ur的第i类职能的特征分数为
其中，为/>的标准化处理后又归一化处理得到的值；
步骤4.5：取中最大特征分数对应的职能类型作为待评估流域控制单元ur的职能类型。
本实施例中，辽河流域沈阳市辖区各控制单元的职能评估划分结果如表4所示。
表4
步骤5：对待评估流域控制单元进行承载力评估：
步骤5.1：根据步骤4中的职能类型划分结果，对待评估流域控制单元集合U中的待评估流域控制单元进行归类，得到第t类职能的待评估流域控制单元集合Ut＝{uts|s＝1,2,...,St}；其中，t＝1,2,...,m，uts为集合Ut中的第s个待评估流域控制单元，St集合Ut中的待评估流域控制单元总数，U1∪U2∪U3＝U。
步骤5.2：对待评估流域控制单元uts的各监测指标进行监测，得到待评估流域控制单元uts的水生态环境承载力监测指标数据集其中，/>为待评估流域控制单元uts的监测指标/>的值。
步骤5.3：由监测指标值计算得到评估指标值/>得到待评估流域控制单元uts的水生态环境承载力评估指标数据集/>
步骤5.4：利用熵权法对第t类职能的待评估流域控制单元集合的评估指标赋予权重/>
步骤5.4.1：对待评估流域控制单元uts的第i类职能的水生态环境承载力评估指标数据集进行标准化处理，得到标准化处理后的水生态环境承载力评估指标数据集/>其中，/>
步骤5.4.2：对标准化处理后的水生态环境承载力评估指标数据集进行归一化处理，得到归一化处理后的水生态环境承载力评估指标数据集/>其中，/>
步骤5.4.3：计算第t类职能的待评估流域控制单元集合的评估指标的熵值为
步骤5.4.4：计算第t类职能的待评估流域控制单元集合的评估指标qi * j的权重为
步骤5.5：计算待评估流域控制单元uts的承载力指标为
步骤5.6：根据承载力指标对待评估流域控制单元的承载力等级进行评估。
本实施例中，步骤5.6具体包括：
若0＜Wts≤0.2，则待评估流域控制单元uts的承载力弱；
若0.2＜Wts≤0.4，则待评估流域控制单元uts的承载力较弱；
若0.4＜Wts≤0.6，则待评估流域控制单元uts的承载力适中；
若0.6＜Wts≤0.8，则待评估流域控制单元uts的承载力较强；
若0.8＜Wts＜1，则待评估流域控制单元uts的承载力强。
值得注意的是，当评估不同地区或不同时间的控制单元类型时，评估体系中的权重值应按照本发明方法重新计算，三种职能中分数最高的职能类型即为该控制单元的类型。
根据流域水生态环境承载力评估结果，对承载力等级弱和较弱的河流应及时采取风险控制方案，如区域产业结构升级、强化污水废水排放监管、设置生态保护区等方式提升水生态环境承载能力。
本发明的核心在于将待评估流域所在控制单元按所在城市职能特征，通过多元统计分析法，将评估单元划分为城市型、工业型和农业型控制单元，根据不同控制单元的污染物特征在原始指标库内分别筛选出符合各类型控制单元特征的评估指标，采用熵权法赋权重的方式对不同监测单元的评估指标进行权重赋值，构成具有功能差异性的流域水生态环境承载力评估指标体系。明确评估指标的数据来源将不同类型的控制单元的评估指标转化成监测指标，并且根据数据来源，将监测指标划分为年鉴检索类、监督调查类、监测计算类和抽样调查计算类。最终构建出一套具有功能差异性的流域水生态环境承载力监测指标体系。在确保评估结果的权威性、可靠性和准确性的同时，可极大程度地提高评估效率，省去不必要指标的监测环节以简化评估过程。
另外，值得提出的是，本发明提供的一种具有功能差异性的流域水生态环境承载力评估方法，尤其其中的具有功能差异性的流域水生态环境承载力评估指标库与监测指标库，可通过提供为方法、装置、或计算机程序等相关产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式得到实现。
本发明的具有功能差异性的流域水生态环境承载力评估指标库与监测指标库，也可以结合现有的流域水生态环境承载力评估程序，以嵌入的形式，将原有的评估过程加以优化。
显然，上述实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。上述实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。基于上述实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，也即凡在本申请的精神和原理之内所作的所有修改、等同替换和改进等，均落在本发明要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种具有功能差异性的流域水生态环境承载力评估方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤1：构建具有功能差异性的水生态环境承载力评估指标库其中，/>为第i类职能的第j个水生态环境承载力评估指标，m为流域控制单元的职能类型总数，m＝3，第1、2、3类职能分别为城市型、工业型、农业型，ni为第i类职能的水生态环境承载力评估指标总数；
步骤2：构建具有功能差异性的水生态环境承载力监测指标库其中，/>为评估指标/>的第k个监测指标，由监测指标/>能够计算得到评估指标/>nij为评估指标/>的监测指标总数；
步骤3：构建具有功能差异性的特征因子库其中，为第i类职能的第l个特征因子，Li为第i类职能的特征因子总数；
步骤4：对待评估流域控制单元进行职能类型划分：
步骤4.1：采集待评估流域控制单元集合U＝{ur|r＝1,2,...,R}中每个待评估流域控制单元ur的特征因子数据集其中，ur为第r个待评估流域控制单元，R为待评估流域控制单元总数，集合{ur|r＝1,2,...,R}中的各个待评估流域控制单元为同一个流域在同一个城市的控制单元，/>为待评估流域控制单元ur的特征因子/>的值；
步骤4.2：利用熵权法对特征因子赋予权重/>
步骤4.2.1：对待评估流域控制单元ur的第i类职能的特征因子数据集进行标准化处理，得到标准化处理后的特征因子数据集其中，/>ε为变换幅度；
步骤4.2.2：对标准化处理后的特征因子数据集进行归一化处理，得到归一化处理后的特征因子数据集/>其中，/>
步骤4.2.3：计算特征因子的熵值为
步骤4.2.4：计算特征因子的权重为
步骤4.3：从特征因子数据集Xr中保留的特征因子，剔除其他特征因子，利用与步骤4.2中相同的方法对剩余的特征因子构成的数据集中的特征因子重新赋予权重，重复剔除操作与重新赋予权重操作，直至所有的特征因子的权重均在(0.01,0.9)内，得到剩余的特征因子构成的数据集/>其中，/>为数据集Yr中第i类职能的第l个特征因子值，Li'为数据集Yr中第i类职能的特征因子总数，给特征因子值/>对应的特征因子/>赋予的权重为/>
步骤4.4：计算待评估流域控制单元ur的第i类职能的特征分数为
其中，为/>的标准化处理后又归一化处理得到的值；
步骤4.5：取中最大特征分数对应的职能类型作为待评估流域控制单元ur的职能类型；
步骤5：对待评估流域控制单元进行承载力评估：
步骤5.1：根据步骤4中的职能类型划分结果，对待评估流域控制单元集合U中的待评估流域控制单元进行归类，得到第t类职能的待评估流域控制单元集合Ut＝{uts|s＝1,2,...,St}；其中，t＝1,2,...,m，uts为集合Ut中的第s个待评估流域控制单元，St集合Ut中的待评估流域控制单元总数，U1∪U2∪U3＝U；
步骤5.2：对待评估流域控制单元uts的各监测指标进行监测，得到待评估流域控制单元uts的水生态环境承载力监测指标数据集其中，/>为待评估流域控制单元uts的监测指标/>的值；
步骤5.3：由监测指标值计算得到评估指标值/>得到待评估流域控制单元uts的水生态环境承载力评估指标数据集/>
步骤5.4：利用熵权法对第t类职能的待评估流域控制单元集合的评估指标赋予权重
步骤5.4.1：对待评估流域控制单元uts的第i类职能的水生态环境承载力评估指标数据集进行标准化处理，得到标准化处理后的水生态环境承载力评估指标数据集/>其中，/>
步骤5.4.2：对标准化处理后的水生态环境承载力评估指标数据集进行归一化处理，得到归一化处理后的水生态环境承载力评估指标数据集/>其中，/>
步骤5.4.3：计算第t类职能的待评估流域控制单元集合的评估指标的熵值为
步骤5.4.4：计算第t类职能的待评估流域控制单元集合的评估指标的权重为
步骤5.5：计算待评估流域控制单元uts的承载力指标为
步骤5.6：根据承载力指标对待评估流域控制单元的承载力等级进行评估。
2.根据权利要求1所述的具有功能差异性的流域水生态环境承载力评估方法，其特征在于，所述步骤1包括下述步骤：
步骤1.1：构建初始评估指标库：收集最近10年内中国知网上水生态环境承载力评估领域被引量大于预设被引量的文献作为有效文献，提取有效文献在水生态环境承载力评估过程中用到的使用频度大于预设使用频度的评估指标构成初始评估指标库；
步骤1.2：利用DPRS模型分析法将初始评估指标库中的评估指标分为驱动力层、压力层、状态层、响应层；
步骤1.3：完善评估指标库：对初始评估指标库中每一层的水生态环境承载力评估指标进行筛选，留存我国当前水环境相关的国家标准、行业标准、考评活动文献、科研项目报告中出现的水生态环境承载力评估指标，构成完善后的评估指标库；
步骤1.4：从完善后的评估指标库中筛选出符合第i类职能特征的评估指标构成第i类职能的水生态环境承载力评估指标库得到具有功能差异性的水生态环境承载力评估指标库/>
3.根据权利要求1所述的具有功能差异性的流域水生态环境承载力评估方法，其特征在于，所述步骤1中，第1类职能的水生态环境承载力评估指标库包括驱动力层的人口密度、单位国土面积经济强度、人均GDP、第二产业占GDP比重、第三产业占GDP比重、城镇居民年人均可支配收入，压力层的人均生活用水量、人均生活废水排放量、单位GDP用水量、建设用地比例，状态层的水环境容量利用率、地下水超采率、水资源开发利用率、水功能区水质达标率、林草植被覆盖率，响应层的城镇污水集中处理率、城市再生水利用率、污水治理投资占GDP比例；第2类职能的水生态环境承载力评估指标库包括驱动力层的单位国土面积经济强度、GDP增长率、第二产业占GDP比重、第三产业占GDP比重、重点污染工业行业比重，压力层的单位GDP用水量、单位工业产值用水量、单位工业产值废水排放量、单位工业产值COD排放量、单位工业产值氨氮排放量、单位工业产值总氮排放量、单位工业产值总磷排放量、建设用地比例，状态层的水环境容量利用率、地下水超采率、水资源开发利用率、水功能区水质达标率、鱼类完整性指数、大型底栖无脊椎动物完整性指数，响应层的工业废水处理率、工业用水重复利用率、工业废水排放达标率、污水治理投资占GDP比例；第3类职能的水生态环境承载力评估指标库包括驱动力层的人口密度、人均GDP、农民人均年纯收入、第一产业占GDP比重，压力层的人均生活用水量、人均生活废水排放量、单位GDP用水量、单位面积灌溉用水量、农业面源污染物排放量、畜禽养殖污染物排放量、单位耕地面积化肥折纯量、单位面积综合牲畜量、水产养殖面积比重、耕地比例、建设用地比例，状态层的生态需水保证率、水环境容量利用率、地下水超采率、水资源开发利用率、水功能区水质达标率、湖库富营养化指数、林草植被覆盖率、鱼类完整性指数、大型底栖无脊椎动物完整性指数，响应层的农村生活污水处理率、污水治理投资占GDP比例；所述第2类职能的水生态环境承载力评估指标库中的水环境容量利用率及第3类职能的水生态环境承载力评估指标库中的水环境容量利用率均包括COD水环境容量利用率和氨氮水环境容量利用率。
4.根据权利要求3所述的具有功能差异性的流域水生态环境承载力评估方法，其特征在于，所述步骤2中，
第1类职能的水生态环境承载力评估指标库中，人口密度的监测指标包括人口总量、行政区面积，单位国土面积经济强度的监测指标包括地区生产总值、行政区面积，人均GDP的监测指标包括地区生产总值、人口总量，第二产业占GDP比重的监测指标包括第二产业产值、地区生产总值，第三产业占GDP比重的监测指标包括第三产业产值、地区生产总值，城镇居民年人均可支配收入的监测指标包括城镇居民年总可支配收入、城镇人口总数，人均生活用水量的监测指标包括人均生活用水量，人均生活废水排放量的监测指标包括人均生活废水排放量，单位GDP用水量的监测指标包括用水总量、地区生产总值，建设用地比例的监测指标包括区域建设用地面积、区域总面积，水环境容量利用率的监测指标包括水环境容量利用率，地下水超采率的监测指标包括地下水开采量、地下水可开采量，水资源开发利用率的监测指标包括区域总供水量、区域水资源总量，水功能区水质达标率的监测指标包括水功能区水质达标率，林草植被覆盖率的监测指标包括区域植被面积、区域总面积，城镇污水集中处理率的监测指标包括污水处理厂处理的城镇污水量、城镇生活污水排放量，城市再生水利用率的监测指标包括中水回用量、污水处理量，污水治理投资占GDP比例的监测指标包括污水治理投资占GDP比例；
第2类职能的水生态环境承载力评估指标库中，单位国土面积经济强度的监测指标包括地区生产总值、行政区面积，GDP增长率的监测指标包括GDP增长率，第二产业占GDP比重的监测指标包括第二产业产值、地区生产总值，第三产业占GDP比重的监测指标包括第三产业产值、地区生产总值，重点污染工业行业比重的监测指标包括排污量80％以上的工业行业产值、工业总产值，单位GDP用水量的监测指标包括区域用水总量、地区生产总值，单位工业产值用水量的监测指标包括工业用水量、工业总产值，单位工业产值废水排放量的监测指标包括工业废水排放量、工业总产值，单位工业产值COD排放量的监测指标包括工业COD排放量、工业总产值，单位工业产值氨氮排放量的监测指标包括工业氨氮排放量、工业总产值，单位工业产值总氮排放量的监测指标包括工业总氮排放量、工业总产值，单位工业产值总磷排放量的监测指标包括工业总磷排放量、工业总产值，建设用地比例的监测指标包括建设用地面积、区域总面积，COD水环境容量利用率的监测指标包括COD入河量、水环境容量，氨氮水环境容量利用率的监测指标包括氨氮入河量、水环境容量，水环境容量利用率的监测指标包括污染物入河量、水环境容量，地下水超采率的监测指标包括地下水开采量、地下水可开采量，水资源开发利用率的监测指标包括区域总供水量、区域水资源总量，水功能区水质达标率的监测指标包括水功能区水质达标率，鱼类完整性指数的监测指标包括鱼类栖息地面积、鱼类理想栖息地面积、鱼类栖息地面积满足率，大型底栖无脊椎动物完整性指数的监测指标包括水温、电导率、溶解氧浓度、pH、总溶解颗粒物浓度、饱和度DO％、盐度、总氮浓度、总磷浓度、氨氮浓度、硝酸盐浓度、磷酸盐浓度、悬浮物浓度、高锰酸盐指数、总有机碳浓度、硬度、生物种类与物种丰富度，工业废水处理率的监测指标包括工业废水处理量、工业废水产生量，工业用水重复利用率的监测指标包括工业重复用水量、工业用水总量，工业废水排放达标率的监测指标包括工业废水达标排放量、工业废水排放总量，污水治理投资占GDP比例的监测指标包括污水治理投资占GDP比例；
第3类职能的水生态环境承载力评估指标库中，人口密度的监测指标包括人口总量、行政区面积，人均GDP的监测指标包括地区生产总值、人口总量，农民人均年纯收入的监测指标包括农民人均年纯收入，第一产业占GDP比重的监测指标包括第一产业产值、地区生产总值，人均生活用水量的监测指标包括人均生活用水量，人均生活废水排放量的监测指标包括生活污水排放量、人口总量，单位GDP用水量的监测指标包括区域用水总量、地区生产总值，单位面积灌溉用水量的监测指标包括区域灌溉用水总量、耕地面积，农业面源污染物排放量的监测指标包括农业生产和农村生活产生的污染物排放量，畜禽养殖污染物排放量的监测指标包括畜禽养殖场产生的污染物排放量，单位耕地面积化肥折纯量的监测指标包括单位耕地面积化肥折纯量，单位面积综合牲畜量的监测指标包括年末大牲畜、猪、羊存栏数、区域总面积，水产养殖面积比重的监测指标包括用于水产养殖的水面面积、总水面面积，耕地比例的监测指标包括耕地面积、区域总面积，建设用地比例的监测指标包括建设用地面积、区域总面积，生态需水保证率的监测指标包括生态用水量、生态需水量，COD水环境容量利用率的监测指标包括COD入河量、水环境容量，氨氮水环境容量利用率的监测指标包括氨氮入河量、水环境容量，水环境容量利用率的监测指标包括污染物入河量、水环境容量，地下水超采率的监测指标包括地下水开采量、地下水可开采量，水资源开发利用率的监测指标包括区域总供水量、区域水资源总量，水功能区水质达标率的监测指标包括水功能区水质达标率，湖库富营养化指数的监测指标包括湖库中总含磷量、湖库中总含氮量、湖库中叶绿素a含量，林草植被覆盖率的监测指标包括区域植被面积、区域总面积，鱼类完整性指数的监测指标包括鱼类栖息地面积、鱼类理想栖息地面积、鱼类栖息地面积满足率，大型底栖无脊椎动物完整性指数的监测指标包括水温、电导率、溶解氧浓度、pH、总溶解颗粒物浓度、饱和度DO％、盐度、总氮浓度、总磷浓度、氨氮浓度、硝酸盐浓度、磷酸盐浓度、悬浮物浓度、高锰酸盐指数、总有机碳浓度、硬度、生物种类与物种丰富度，农村生活污水处理率的监测指标包括农村生活污水处理量、农村生活污水排放量，污水治理投资占GDP比例的监测指标包污水设施投资、污水处理费用。
5.根据权利要求1所述的具有功能差异性的流域水生态环境承载力评估方法，其特征在于，所述步骤2中，还根据监测指标的数据来源，将监测指标划分为年鉴检索类、监督调查类、监测计算类、抽样调查计算类。
6.根据权利要求1所述的具有功能差异性的流域水生态环境承载力评估方法，其特征在于，所述步骤3中，第1类职能的特征因子库包括区域城镇化率、区域第三产值占比、社会消费品零售总额贡献率、区属公共图书馆图书总藏量贡献率、医疗卫生机构技术人员数贡献率、区域体育场馆和剧场及影院数贡献率；第2类职能的特征因子库包括工业企业数贡献率、工业企业从业人员年平均人数贡献率、工业产值贡献率、工业产值占比、工业SO2排放量贡献率；第3类职能的特征因子库包括第一产业产值占比、农林牧业使用面积占所在区域面积比例、单位区域面积粮食产量率、粮食产量贡献率、农药使用量即折纯量占比。
7.根据权利要求1所述的具有功能差异性的流域水生态环境承载力评估方法，其特征在于，所述步骤5.6具体包括：
若0＜Wts≤0.2，则待评估流域控制单元uts的承载力弱；
若0.2＜Wts≤0.4，则待评估流域控制单元uts的承载力较弱；
若0.4＜Wts≤0.6，则待评估流域控制单元uts的承载力适中；
若0.6＜Wts≤0.8，则待评估流域控制单元uts的承载力较强；
若0.8＜Wts＜1，则待评估流域控制单元uts的承载力强。
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