CN111651709A - 一种干支流水电开发流域中支流拆坝生境替代与修复方法 - Google Patents
一种干支流水电开发流域中支流拆坝生境替代与修复方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种干支流水电开发流域中支流拆坝生境替代与修复方法。本发明建立支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系和拆坝‑损失评估指标体系；调查目标流域内支流鱼类种群、水文及地理条件、自然灾害情况和水电站情况，收集数据；计算支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系中各指标权重及支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P值，预测支流实施拆坝后的鱼类生境恢复潜力；计算拆坝‑损失评估指标体系中指标权重及拆坝潜在损失L值，综合评估拆除电站后的潜在损失；计算出支流拆坝生境替代方案的可行性得分PF，若PF>60，则选择最高分进行大坝拆除；实施支流拆坝后，在支流进行鱼类种群和栖息地环境调查，修复支流河段的鱼类生境。
Description
技术领域
本发明涉及一种干支流水电开发流域中支流拆坝生境替代与修复方法，属于流域水电开发的生态保护技术领域。
背景技术
水力发电常被认为是绿色能源的重要获取方式，但我国江河水电能源开发，就数量而言以中小水电站居多。由于大型流域支流小水电开发早于干流，且小水电项目资金投入相对较少、投产较快，因此出现了支流小水电站过多、过密的现象。随着我国高坝大库建设技术日渐成熟，干流大型水电站建设项目依次建成，水电能源开发效率迅速提高，与此同时水电开发带来的生态影响也日益突显。
水电开发引发的生态、环境问题，尤其是鱼类生境问题成为了讨论的焦点。水电站修建破坏河流连续性，使天然河道片段化、鱼类生境破碎化，干扰鱼类觅食与洄游。水电站蓄水与运行影响河流自然节律，改变了刺激鱼类产卵及孵化的水流信号，干扰鱼类繁殖，进而威胁鱼类的生存。针对上述问题，目前水电开发及运行过程中常用鱼类保护措施有：人工增殖放流、网捕过坝、建设过鱼设施(升鱼机、鱼梯、鱼道等)、施行水库生态调度等。这类方法虽然能够一定程度地改善鱼类生存环境，但仍存在不足：(1)不能为鱼类提供天然的产卵、孵化及洄游场所，不能从根本上解决鱼类种群数量下降的问题；(2)采用生态调度方案以保证鱼类生存生态流量，一定程度上会影响水电站及灌区的发电及灌溉；(3)上述鱼类保护方法均需要长期进行人工操作(如网捕、控制过鱼设备及水库调度等)，不能一劳永逸的解决水电开发的鱼类保护问题，且耗时耗力。
针对干流及支流均建有水电站的河川，亟需系统的技术方法为鱼类的产卵、繁殖及洄游提供原始生境。
发明内容
为了解决现有技术干支流水电开发流域中鱼类生存环境的问题，本发明提供一种干支流水电开发流域中支流拆坝生境替代与修复方法，本发明在干支流均有水电开发的流域，通过综合评估支流拆坝后的鱼类生境恢复潜力及拆坝的潜在损失，选择生态效益好、潜在损失小的水电站，实施干流开发、支流拆坝的鱼类生境替代及修复技术，本发明能在保证干流水电开发的同时，为鱼类提供天然洄游通道，达到保护鱼类种质资源的目的。
从干流大型水电开发企业的发电效益中，一次性或逐步买断位于关键栖息地、繁殖场的支流小水电经营权，并拆除水坝，恢复原始生境，成为保护水生生物，尤其是土著鱼类的有效手段。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是：
一种干支流水电开发流域中支流拆坝生境替代与修复方法，具体步骤如下：
(1)根据洄游性鱼类生存、繁殖、觅食所需的生境条件，建立支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系，根据电站拆除引起的水电站兴利除害功能的丧失及经济损失，建立拆坝-损失评估指标体系；
(2)调查目标流域内支流鱼类种群、水文及地理条件、自然灾害情况和水电站情况，收集“支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系”和“拆坝-损失评估指标体系”中各项指标及推算各项指标所需的一系列数据，具体包括：鱼类调查数据、水电站参数、流域水文地理数据、水电站建设费用、水库防洪、灌溉及供水数据；
(3)计算支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系中各指标权重及支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P值，预测支流实施拆坝后的鱼类生境恢复潜力；
(4)计算拆坝-损失评估指标体系中指标权重及拆坝潜在损失L值，综合评估拆除电站后的潜在损失；
(5)根据步骤(3)预测的支流生境恢复潜力P值和步骤(4)评估的拆坝潜在损失L值，计算出支流拆坝生境替代方案的可行性得分PF，若PF>60，则选择最高分进行大坝拆除；
(6)实施支流拆坝后，在支流进行鱼类种群和栖息地环境调查，修复支流河段的鱼类生境。
所述步骤(1)支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系的评价目标为支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P，其中子目标包括河流基本条件A、水文及水环境因素B、鱼类多样性C、地形地貌条件D和环境稳定性E。
进一步的，所述河流基本条件A的指标包括河流长度A1、支流数量A2和拆坝后河流连通性A3，水文及水环境因素B指标包括河流水量B1、河流水动力条件B2、产卵期涨水特征B3、水温B4和水质B5，鱼类多样性C包括鱼类种类C1和珍稀及特有种类C2，地形地貌条件D包括蜿蜒度D1以及微环境D2，环境稳定性E包括洪水灾害E1、河岸及河床稳定性E2和水土流失强度E3。
所述步骤(3)支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系中各子目标与各指标对应的权重系数分为6组：第一组：子目标A、B、C、D、E的权重系数分别记为α、β、χ、δ、ε，第二组：指标A1～A3的权重系数记为α1～α3，第三组：指标B1～B5的权重系数记为β1～β5，第四组：指标C1～C2的权重系数记为χ1～χ2，第五组：指标D1～D2的权重系数记为δ1～δ2；第六组：指标E1～E3的权重系数记为ε1～ε3；采用层次分析法获得权重系数，具体步骤为
1)根据需要计算的支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系中各子目标与各指标对应的6组权重系数，构建6个判别矩阵，矩阵阶数对应子目标与指标的个数，子目标A～E的判别矩阵为5阶；指标A1～A3的判别矩阵为3阶；指标B1～B5的判别矩阵为5阶；指标C1～C2的判别矩阵为2阶；指标D1～D2判别矩阵为2阶；指标E1～E3的判别矩阵为3阶；通过水电、生态、水生物等领域专家对全部6组子目标及指标，分别进行两两比较，根据重要程度得出矩阵中元素取值αij；
2)根据构建的6个判别矩阵分别计算6组权重系数，计算公式如下：
式中：Wi为权重系数，n为判别矩阵阶数，αij为判别矩阵中的元素；
3)一致性检验，计算公式如下：
式中：CR为一致性比率，CI为一致性指标，CR为随机一致性指标，λmax为判别矩阵的最大特征根，n为判别矩阵阶数；当RC＜0.1时，即认为评分过程具有满意地一致性；当RC≥0.1时，重新通过水电、生态、水生物等领域专家进行评估，获得新的αij，使之具有满意的一致性为止；任意1阶、2阶判断矩阵为完全一致，无需进行上述计算。
进一步的，所述支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P值计算方法：分别计算支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系中的指标得分，根据指标优先级和权重系数分别计算出子目标河流基本条件A、水文及水环境因素B、鱼类多样性C、地形地貌条件D、环境稳定性E的得分，再根据子目标的优先级和权重系数计算出支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P值，其中P值计算公式如下：
式中：α～ε分别为A～E各自的权重系数，0≤α、β、χ、δ或ε≤1且α+β+χ+δ+ε＝1。
所述步骤(1)拆坝-损失评价指标体系的评价目标为拆坝损失L，子目标包括经济损失F、兴利损失G和防灾损失H。
进一步的，所述经济损失F的指标为电站征用与拆除的经济代价F1，兴利损失G的指标包括发电功能G1、灌溉功能G2和供水功能G3，防灾损失H的指标包括防洪H1和治涝H2。
更进一步的，所述步骤(4)拆坝-损失评价指标体系中各子目标与各指标对应的权重系数分为3组：第一组：子目标F、G、H的权重系数分别记为φ、
γ，第二组：指标G1～G3的权重系数分别为
第三组：指标H1～H2的权重系数分别记为γ1～γ2；采用层次分析法获得权重系数，具体步骤如下：
1)根据需要计算的拆坝-损失评价指标体系中各子目标与各指标对应的3组权重系数，构建3个判别矩阵，矩阵阶数对应子目标或指标的个数，子目标F～H的判别矩阵为3阶；指标G1～G3的判别矩阵为4阶；指标H1～H2的判别矩阵为2阶；通过水电、生态、水生物等领域专家对全部3组子目标及指标，分别进行两两比较，根据重要程度得出矩阵中元素取值αij；
2)根据构建的3个判别矩阵分别计算3组权重系数，计算公式如下：
式中：Wi为权重系数，n为判别矩阵阶数，αij为判别矩阵中的元素；
3)一致性检验，计算公式如下：
式中：CR为一致性比率，CI为一致性指标，CR为随机一致性指标，λmax为判别矩阵的最大特征根，n为判别矩阵阶数；当RC＜0.1时，即认为评分过程具有满意地一致性；当RC≥0.1时，重新通过水电、生态、水生物等领域专家进行评估，获得新的αij，使之具有满意的一致性为止；任意1阶、2阶判断矩阵为完全一致，无需进行上述计算。
所述拆坝潜在损失L值的计算方法：分别计算拆坝-损失评价指标体系的指标得分F1～H2，根据指标优先级和权重系数分别计算出子目标F、G、H的得分，再根据子目标的优先级和权重系数计算出拆坝潜在损失L值即得分，其中L值计算公式如下：
式中：φ～γ为子目标F～H各自的权重系数，
且
所述步骤(5)支流拆坝生境替代方案的可行性得分PF的计算公式为
式中：PF为支流拆坝生境替代方案可行性的得分；P为支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的得分；L为拆坝损失的得分；H为防灾损失的得分；η、λ分别为P、L对应的权重系数，其中0≤η、λ≤1且η+λ＝1；权重系数η、λ可采用专家评分法获得，即邀请水电、生态、水生物等领域专家取初定的η、λ，再取均值获得最终权重系数；
进一步的，所述步骤(6)修复支流河段的鱼类生境的方法为采用工程措施修复法，具体指当指标微环境D2、河岸及河床稳定性E2、水土流失强度E3评价得分较低(≤60分)，或实施拆坝后支流栖息地环境较差，需实施河道修复工程、微环境修复工程、河床坡面及河岸护坡修复工程和水土流失防治工程修复栖息地环境。
本发明的有益效果：
(1)本发明支流拆坝的生境替代与修复方法，有益于就地保护鱼类种质资源，为鱼类提供天然的产卵、洄游场所，维护流域生态安全；
(2)现有技术中人工增殖放流、网捕过坝、建设过鱼设施(升鱼机、鱼梯、鱼道等)、生态调度等现有技术均需进行大量、长期的人工操作，需要干流电站调度配合，且鱼类种群保护效率低，本发明通过修复支流生境，提供适宜于鱼类生存繁衍的广阔栖息地，鱼类种群保护效率高；实施干流开发支流保护时，对于多级支流上均建有水电站，可利用支流拆坝后鱼类生境恢复潜力评价体系及拆坝损失评价体系，判别出鱼类保护效率高，拆坝损失最低的方案，在确保鱼类保护效率的同时降低损失。
附图说明
图1为实施例2澜沧江景洪水电站以下河段及南腊河示意图。
具体实施方式：
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1：一种干支流水电开发流域中支流拆坝生境替代与修复方法，具体步骤如下：
(1)根据洄游性鱼类生存、繁殖、觅食所需的生境条件，建立支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系，根据电站拆除引起的水电站兴利除害功能的丧失及经济损失，建立拆坝-损失评估指标体系；
支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系(见表1)的评价目标为支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P，其中子目标包括河流基本条件A、水文及水环境因素B、鱼类多样性C、地形地貌条件D和环境稳定性E；河流基本条件A的指标包括河流长度A1、支流数量A2和拆坝后河流连通性A3，水文及水环境因素B指标包括河流水量B1、河流水动力条件B2、产卵期涨水特征B3、水温B4和水质B5，鱼类多样性C包括鱼类种类C1和珍稀及特有种类C2，地形地貌条件D包括蜿蜒度D1以及微环境D2，环境稳定性E包括洪水灾害E1、河岸及河床稳定性E2和水土流失强度E3；
表1支流拆坝后鱼类生境恢复潜力评价指标体系
其中指标支流数量(A2)是指：待拆坝河流的下一级支流的数量；
拆坝-损失评价指标体系(见表2)的评价目标为拆坝损失L，子目标包括经济损失F、兴利损失G和防灾损失H，经济损失F的指标为电站征用与拆除的经济代价F1，兴利损失G的指标包括发电功能G1、灌溉功能G2和供水功能G3，防灾损失H的指标包括防洪H1和治涝H2；
表2拆坝-损失评价指标体系
(2)调查目标流域内支流鱼类种群、水文及地理条件、自然灾害情况和水电站情况，收集“支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系”和“拆坝-损失评估指标体系”中各项指标及推算各项指标所需的一系列数据，具体包括：鱼类调查数据、水电站参数、流域水文地理数据、水电站建设费用、水库防洪、灌溉及供水数据；
(3)计算支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系中各指标权重及支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P值，预测支流实施拆坝后的鱼类生境恢复潜力；
支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系中各子目标与各指标对应的权重系数分为6组：第一组：子目标A、B、C、D、E的权重系数分别记为α、β、χ、δ、ε，第二组：指标A1～A3的权重系数记为α1～α3，第三组：指标B1～B5的权重系数记为β1～β5，第四组：指标C1～C2的权重系数记为χ1～χ2，第五组：指标D1～D2的权重系数记为δ1～δ2；第六组：指标E1～E3的权重系数记为ε1～ε3；
采用层次分析法获得权重系数，具体步骤为1)根据需要计算的支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系中各子目标与各指标对应的6组权重系数，构建6个判别矩阵(子目标A～E的判别矩阵如表3所示)，矩阵阶数对应子目标与指标的个数，子目标A～E的判别矩阵为5阶；指标A1～A3的判别矩阵为3阶；指标B1～B5的判别矩阵为5阶；指标C1～C2的判别矩阵为2阶；指标D1～D2判别矩阵为2阶；指标E1～E3的判别矩阵为3阶；通过水电、生态、水生物等领域专家对全部6组子目标及指标，分别进行两两比较，根据重要程度得出矩阵中元素取值αij；
表3子目标A～E的判别矩阵
矩阵中的元素αij的标度，根据表4所述标准确定，同等重要的为1，略微重要的为3，明显重要的为5，非常重要的为7，绝对重要的为9，其余判断介于两者之间的分别对应为2、4、6、8等；(例如：子目标A～E的判别矩阵中，若子目标A相较于子目标C略微重要，则α13取值为3，α31则取值为1/3)；
表4矩阵中的元素αij的标度及定义
2)根据构建的6个判别矩阵分别计算6组权重系数，计算公式如下：
式中：Wi为权重系数，n为判别矩阵阶数，αij为判别矩阵中的元素；
3)一致性检验，计算公式如下：
式中：CR为一致性比率，CI为一致性指标，CR为随机一致性指标(取值，见表5)，λmax为判别矩阵的最大特征根，n为判别矩阵阶数；
表5随机一致性指标CR取值
当RC＜0.1时，即认为评分过程具有满意地一致性；当RC≥0.1时，重新通过水电、生态、水生物等领域专家再次进行评估，获得新的αij，使之具有满意的一致性为止；任意1阶、2阶判断矩阵为完全一致，无需进行上述计算；
支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P值计算方法：分别计算各指标(A1～E4)得分；再根据指标得分计算各子目标(A～E)得分；最后综合各子目标得分推求评价目标的得分；
1)子目标“河流基本条件A”及指标A1～A3的评价细则及得分计算方法
河流长度是影响鱼类栖息地面积、数量及多样性的关键因素；河流长度越长，其栖息地数量及种类较为丰富，能为鱼类提供较为多样化的生境，因此河流长度越长，指标A1得分越高，河流长度大于200km，河流长度指标不再限制鱼类生存，因此可设定200km为河流长度指标适宜阈值L0，河流长度高于该阈值，表示河流长度指标为满分(100分)；指标A1得分计算公式如下：
式中：L为河流长度，L0为河流长度指标适宜阈值(取值优选为200km)；
河流支流数量较多，其栖息地种类较为丰富，能为鱼类提供较为多样化的生境，支流数量越多，A2对应得分越高，支流数量多于30条，支流数量指标不再限制鱼类生存，可设定河流下一级支流数量适宜阈值N0为30条，指标A2得分计算公式如下：
式中：N为河流下一级支流数量，N0为河流下一级支流数量适宜阈值(取值优选为30条)；
河流连通性关系到生态连续性，是影响洄游性鱼类产卵繁殖最为关键的因素之一，河流连通性越好，越利于鱼类洄游，指标A3得分越高；采用拆坝后连通的水域里程数与河流总长度的比值表征拆坝后河流连通性，计算公式如下：
式中：河流拆坝后连通的里程数为LC；河流长度为L；
分别求出指标A1～A3的得分；由于河流长度直接关系到鱼类生存，当河流长度较短时，较难满足鱼类生境条件；当河流长度指标得分A1≤40分，则直接判定河流基本特征A直接取指标A1的得分；当指标A1>40分，则由A1～A3得分加权求和计算，河流基本特征A得分计算公式如下：
式中：α1～α3为A1～A3各自的权重系数，0≤α1、α2、α3≤1且α1+α2+α3＝1；
2)子目标水文及水环境因素B及指标B1～B5的评价细则及得分计算方法
河流的水文及水环境因素显著影响着河流生态系统的生物过程，关系到鱼类生长发育、摄食、产卵及孵化等方面；实施支流拆坝前，必须充分考虑拆坝后水文及水环境因素是否适宜鱼类生存，然而现有技术很难定量预测拆坝后河流水文及水环境的变化，为了评估支流拆坝后河流恢复天然流淌状态下的水文及水环境特征，采用支流大坝未建成前的相关数据用于评价水文及水环境因素B及下设指标B1～B5，若部分历史数据缺失时，可采用当前测得自由流淌河段的水文及水环境数据代替；
河流流量B1是河流最基本的水文要素之一，直接决定类鱼类的生存空间，通过调查支流未建大坝前或目前不受大坝影响江段的河流水量，定性评估鱼类生境替代支流水量的适宜程度。河流水量越充足，鱼类生存空间及活动范围越大，指标B1得分越高。河流水量越小，河流越干涸，则得分越低，指标B1的具体评价细则见表6，
表6指标B1评价细则
河流水动力条件(B2)与鱼类栖息地之间有较强的相关性，流速会影响鱼卵及鱼苗的下沉；水深则关系到鱼类生存空间及鱼卵孵化环境；弗劳德数、雷诺数、涡量、流速梯度、动能梯度量等可以反映栖息地水流的复杂程度，采用支流与干流水动力的相似程度评估水动力条件的适宜性。干支流水动力条件相似程度根据干支流流域出口、鱼类产卵场的流速、水深、流量等各项水动力指标的平均值决定。支流水动力条件越接近干流，得分越高，反之得分越低，指标B2的具体评价细则见表7；
表7指标B2评价细则
产卵期涨水特征(B3)关系到鱼苗发江量，且涨退水过程(水位波动)是刺激鱼类产卵的重要因素，设定“有效涨水过程”为产卵期连续3天以上的连续涨水过程为一个有效的涨水过程，采用“年总有效涨水天数”、“平均每次涨水持续天数”两个特征进行评估，并根据待评估的支流与其干流上述特征值的相似程度进行评估，越相似得分越高，反之得分越低，指标B3的得分计算公式如下：
式中：支流年总有效涨水天数TZ；干流年总有效涨水天数为TG；支流平均每次涨水持续天数TAZ；干流平均每次涨水持续天数TAG；
水温B4是刺激鱼类排卵及孵化的关键物理指标，稳定且适宜的水温是鱼类生存的必要条件，通过鱼类调查确定对应干流河段鱼类生长适宜的水温区间，再通过比对支流水温监测资料，评估支流的水温适宜程度，评价细则见表8；
表8指标B4评价细则
水质B5是综合反映水体物理、化学、生物特征的指标，水质的好坏与否直接关系河流健康与鱼类生存；基于《地表水环境质量标准》评估支流水质适宜程度，水质越好得分越高，越差得分越低；评价细则见表9；
表9指标B5评价细则
分别求出指标B1～B5的得分；子目标水文及水环境因素B由指标B1～B5的得分推求，由于指标B1～B5直接关系到鱼类生存，当其中存在一个指标得分≤40分，则直接判定河流水文及水环境因素B较差，并取指标B1～B5中最低得分作为子目标B的得分；当指标B1～B5得分均大于40分，则由B1～B5得分加权求和计算，水文及水环境因素B得分如下公式计算：
式中：β1～β5为B1～B5各自的权重系数，0≤β1、β2、β3、β4、β5≤1且β1+β2+β3+β4+β5＝1；
3)子目标鱼类多样性C及指标C1、C2的评价细则及得分计算方法
建有大坝情况下鱼类种类数可侧面反映该条河流鱼类生境适宜程度，若当前该河流鱼类种类相对较多，得分较高，反之，鱼类种类较少，得分较低；根据支流与干流对应河段鱼类种类比进行评价，指标C1计算公式如下：
式中：FZ为支流鱼类种数；FG为干流对应河段鱼类种数，其中干流对应河段指：支流汇入口所在河段，该河段上至干流汇口上游水电站，下至汇口下游水电站，若无水电站则上至干流河源，下至干流河口；
珍稀及特有种鱼类保护亦是鱼类保护的关键一环，根据河流珍稀及特有种类给定C2得分，河流的珍稀及特有种鱼类种类超过10种，则该条河流具有很好的珍稀及特有种鱼类生境；可设定10种为珍稀及特有种类C2指标阈值FE′S，珍稀及特有种鱼类种类超过10种则评分为满分，珍稀及特有种鱼类种类低于10种则根据种类数进行评分，C2得分计算公式如下：
式中：FES为支流珍稀及特有种鱼类种类数；FE′S为珍稀及特有种类C2指标阈值(取值优选为10种)；
计算出指标C1～C2的得分，再计算出子目标鱼类多样性C得分，鱼类多样性(C)得分如下公式计算：
C＝χ1C1+χ2C2
式中：χ1～χ2为C1～C2各自的权重系数，0≤χ1、χ2≤1且χ1+χ2＝1
4)子目标地形地貌条件D及指标D1～D2的评价细则及得分计算方法
蜿蜒的河道更有利于形成沼泽、湾塘、急流和缓流等多样性生境，蜿蜒度是描述河流弯曲程度的直接指标，定义为河段两端之间沿河道中心轴线的长度与两端点直线长度的比值；蜿蜒度采用支流与干流间的蜿蜒度相似性评价指标D1，干支流蜿蜒度相似程度高，得分高；反之相似程度低，则得分低，评价指标D1得分计算公式如下：
式中：WZ为支流蜿蜒度；WG为干流蜿蜒度；
深潭、浅滩是鱼类生存繁衍的基础环境单元，可表征栖息地复杂程度；栖息地构成越复杂，为生物提供多样适宜生存环境的可能性越大；采用微环境数量及分布特征评价指标D2，指标D2的评价细则，如表10所示：
表10指标D2评价细则
分别求出指标D1～D2的得分；再计算出子目标地形地貌条件D得分，子目标地形地貌条件D得分如下公式计算：
D＝δ1D1+δ2D2
式中：δ1～δ2为D1～D2各自的权重系数，0≤δ1、δ2≤1且δ1+δ2＝1
5)子目标“环境稳定性(E)”及指标E1～E3的评价细则及得分计算方法
环境稳定性是指支流河岸与河床保持相对稳定，无频繁的洪水灾害河岸坍塌、滑坡和严重水土流失现象，能为鱼类提供相对稳定的生存环境；
采用洪水发生频次及洪水等级评价洪水灾害指标，E1得分计算公式如下：
式中：Y为统计数据年份数(优选40年以上)；FT为Y年中发生洪水的次数；fT为Y年中发生大型洪水(重现期大于20年)的次数；
采用一年中平均单位河长(每5km)发生河岸坍塌、滑坡的次数表征河岸及河床稳定性，E2得分计算公式如下：
式中：CT为一年中河流发生河岸坍塌、滑坡的总次数；L为河流长度；平均每5km发生河岸坍塌、滑坡的数量记为
根据土壤侵蚀分类分级标准SL190评估水土流失强度指标E3，流域侵蚀强度越大评分越低，反之评分越高。E3评分细则如表11所示：
表11指标E3评价细则
注：表格中的高度侵蚀、中度侵蚀、低度侵蚀和微度侵蚀均为国家标准规定的高度侵蚀、中度侵蚀、低度侵蚀、微度侵蚀；
分别求出指标E1～E3的得分；再计算出子目标环境稳定性(E)得分，环境稳定性(E)得分如下公式计算：
式中：ε1～ε3为E1～E3各自的权重系数，0≤ε1、ε2、ε3≤1且ε1+ε2+ε3＝1；
6)评价目标支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P值的评价细则及得分计算方法
由于河流基本条件A、水文及水环境因素B、环境稳定性E直接关系鱼类洄游及生存的栖息地环境，当其中一项评价得分≤40分，则说明对应河流的栖息地条件较差，因此支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P直接取子目标A、B、E中的最低值；当河流基本条件A、水文及水环境因素B、环境稳定性E均高于40分时，评价目标支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P值即得分由A～E加权求和计算；评价目标支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P值即得分计算公式如下：
式中：α～ε为A～E各自的权重系数，0≤α、β、χ、δ、ε≤1且α+β+χ+δ+ε＝1；
根据评价目标支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P值得分和等级评价规则得到支流拆坝后鱼类生境恢复潜力等级，等级评价规则见表12，
表12支流拆坝后鱼类生境恢复潜力(P)得分对应的评价结果
(4)计算拆坝-损失评估指标体系中指标权重及拆坝潜在损失L值，综合评估拆除电站后的潜在损失；
拆坝-损失评价指标体系中各子目标与各指标对应的权重系数分为3组：第一组：子目标F、G、H的权重系数分别记为φ、
γ，第二组：指标G1～G3的权重系数分别为
第三组：指标H1～H2的权重系数分别记为γ1～γ2；采用层次分析法获得权重系数，具体步骤如下：
1)根据需要计算的拆坝-损失评价指标体系中各子目标与各指标对应的3组权重系数，构建3个判别矩阵(其中子目标F～H的判别矩阵如表13所示)，矩阵阶数对应子目标或指标的个数，子目标F～H的判别矩阵为3阶；指标G1～G3的判别矩阵为4阶；指标H1～H2的判别矩阵为2阶；通过水电、生态、水生物等领域专家对全部3组子目标及指标，分别进行两两比较，根据重要程度得出矩阵中元素取值αij；矩阵中的元素αij的标度，根据上述表3所述标准确定，同等重要的为1，略微重要的为3，明显重要的为5，非常重要的为7，绝对重要的为9，其余判断介于两者之间的分别对应为2、4、6、8等(例如：子目标F～H的判别矩阵中，若子目标F相较于子目标H同等重要，则α13取值为1，α31取值也为1)；
表13子目标F～H的判别矩阵
2)根据构建的3个判别矩阵分别计算3组权重系数，计算公式如下：
式中：Wi为权重系数，n为判别矩阵阶数，αij为判别矩阵中的元素；
3)一致性检验，计算公式如下：
式中：CR为一致性比率，CI为一致性指标，CR为随机一致性指标(取值，见上述表4)，λmax为判别矩阵的最大特征根，n为判别矩阵阶数；当RC＜0.1时，即认为评分过程具有满意地一致性；当RC≥0.1时，重新通过水电、生态、水生物等领域专家进行评估，获得新的αij，使之具有满意的一致性为止；任意1阶、2阶判断矩阵为完全一致，无需进行上述计算；
拆坝-损失指标体系的评价过程为：根据评分细则给指标F1～H2打分，再根据指标得分计算子目标F～H的得分；最后综合各子目标得分推求评价目标拆坝损失(L)的得分；各指标、子目标及评价目标的评分原则为：损失越小得分越高，损失越大评分越低；具体评价细则及得分计算方法如下：
1)子目标经济代价(F)及下设指标F1的评价细则
水电站拆除经济代价主要为电站征用与电站拆除带来的经济损失；电站征用与拆除经济代价由电站规模决定，水电站规模越大，则建设投资总金额越大，电站征用与拆除成本越高；水电站建设投资总金额越少，电站征用与拆除成本越低。因此采用支流水电站与对应干流水电站建设投资总金额之比
反映指标F1，一般认为
支流拆坝经济成本很高，指标F1取值为0；指标F1得分计算公式如下：
式中：IZ为支流水电站建设投资总金额；IG为水电站干流建设投资总金额；
计算出指标F1的得分，子目标经济代价F得分与指标F1相同；
2)子目标兴利损失G及指标G1～G3的评价细则及得分计算方法
水利工程起到发电、灌溉、供水的兴利功能，采取支流拆坝，将造成支流水利工程兴利功能的丧失，子目标兴利损失G”及指标G1～G3计算及评价细则如下：
发电功能(G1)的损失采用支流拆坝与干流开发对应两座水电站的多年平均发电量的比值
表征，
表明支流拆坝产生的发电损失很高，指标G1取值为0，计算公式如下：
式中：PZ为支流对应电站多年平均发电量；PG为干流多年平均发电量；
灌溉功能(G2)的损失采用水电站库区涉及的灌溉面积表征，涉及的灌溉面积越大，损失越大，G2具体评价细则见表14，
表14指标G2评价细则
供水功能(G3)的损失根据供水对象的重要程度进行评估，供水对象越重要评分越低，反之越高，G3具体评价细则见表15；
表15指标G3评价细则
注：企业规模划分参考《2016企业规模划分标准》(索引号：000014348/2013-00004)；
计算出指标G1～G3的得分，子目标兴利损失(G)得分则由指标G1～G3的得分推求，计算公式如下：
式中：
为G1～G3各自的权重系数，
且
当水电站及水库拆除前不具备G1～G3之中的某项功能时，对应某项功能的权重系数取值为0；
3)子目标防灾损失H及指标H1～H2的评价细则及得分计算方法
水利工程往往起到防洪治涝的作用，采取支流拆坝，将造成支流水电站防灾功能的丧失；
水利工程防洪能力可从水库的调节能力上反映，水库的调节能力越强，防洪能力相对越强，拆除该水利工程带来的防洪功能H1的损失则越大；水利工程治涝能力根据供水利工程治涝面积表征，水利工程治涝面积越大，拆除该水利工程带来的治涝功能H2损失则越大；H1～H2具体评价细则见表16；
表16指标H1～H2评价细则
计算出指标H1及H2的得分，再计算子目标防灾损失H得分，计算公式如下：
H＝γ1H1+γ2H2
式中：γ1～γ2为指标H1～H2各自的权重系数，0≤γ1、γ2≤1且γ1+γ2＝1；当水电站及水库不具备H1～H2之中的某项功能时，对应权重系数取值为0；
评价目标拆坝损失L的评价细则及得分计算方法
评价目标拆坝损失L的得分根据子目标F～H计算得出，公式如下：
式中：φ～γ为子目标F～H各自的权重系数，
且
根据上式获得评价目标拆坝损失L的得分，并根据表17获得对应的评价结果；
表17拆坝损失(L)得分对应的评价结果
(5)根据步骤(3)预测的支流生境恢复潜力P值和步骤(4)评估的拆坝潜在损失L值，计算出支流拆坝生境替代方案的可行性得分PF，若PF>60，则可按照得分从高到低的顺序依次选择大坝进行拆除；其中支流拆坝生境替代方案的可行性得分PF的计算公式为
式中：PF为支流拆坝生境替代方案可行性的得分；P为支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的得分；L为拆坝损失的得分；H为防灾损失的得分；η、λ分别为P、L对应的权重系数，其中0≤η、λ≤1且η+λ＝1；权重系数η、λ可采用专家评分法获得，即邀请水电、生态、水生物等领域专家取初定的η、λ，再取均值获得最终权重系数；根据支流拆坝生境替代方案的可行性PF的得分，并根据表18获得对应的评价结果，
表18支流拆坝生境替代方案可行性(PF)得分对应的评价结果
根据方案可行性评价结果，可选择拆除可行性较高及可行性高的水电站(即PF>60)；若涉及多条支流的评估，则选择支流拆坝生境替代方案的可行性最高(即PF得分最高)的支流进行拆坝；
(6)实施支流拆坝后，在支流进行鱼类种群和栖息地环境调查，修复支流河段的鱼类生境；其中修复支流河段的鱼类生境的方法为采用工程措施修复法，具体指当指标微环境D2、河岸及河床稳定性E2、水土流失强度E3评价得分较低(≤60分)，或实施拆坝后支流栖息地环境较差，需实施河道修复工程、微环境修复工程、河床坡面及河岸护坡修复工程和水土流失防治工程修复栖息地环境；具体修复方案见表19。
表19支流拆坝后生境修复实施方案
实施例2：以澜沧江一级支流南腊河(见图1)为例，对一种干支流水电开发流域中支流拆坝生境替代与修复方法进行详细说明；
研究区概况：南腊河属澜沧江水系，是澜沧江在中国境内的最后一条支流，南腊河全长184km，流域集水面积4563km2，有大小支流136条；南腊河流域内自然环境优良，流域内拥有两个国家级自然保护区，是西双版纳州境内国家级自然保护区最多、水生野生动物最丰富的区域之一；南腊河区域人类活动较少，污染少，河流干流上建设有金凤水电站及大沙坝水库，其中金凤水电站于2000年投产运营，距南腊河口约10km，装机规模16MW，电站建设破坏了南腊河的连通性，南腊河入澜沧江汇口以上干流河段，建设有干流水电站-景洪电站，电站坝高108m，装机1750MW，是澜沧江中下游河段两库八级开发方案的第六级。
一种干支流水电开发流域中支流拆坝生境替代与修复方法，具体步骤如下：
(1)根据洄游性鱼类生存、繁殖、觅食所需的生境条件，建立支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系，根据电站拆除引起的水电站兴利除害功能的丧失及经济损失，建立拆坝-损失评估指标体系；
支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系的评价目标为支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P，其中子目标包括河流基本条件A、水文及水环境因素B、鱼类多样性C、地形地貌条件D和环境稳定性E；河流基本条件A的指标包括河流长度A1、支流数量A2和拆坝后河流连通性A3，水文及水环境因素B指标包括河流水量B1、河流水动力条件B2、产卵期涨水特征B3、水温B4和水质B5，鱼类多样性C包括鱼类种类C1和珍稀及特有种类C2，地形地貌条件D包括蜿蜒度D1以及微环境D2，环境稳定性E包括洪水灾害E1、河岸及河床稳定性E2和水土流失强度E3；
拆坝-损失评价指标体系的评价目标为拆坝损失L，子目标包括经济损失F、兴利损失G和防灾损失H，经济损失F的指标为电站征用与拆除的经济代价F1，兴利损失G的指标包括发电功能G1、灌溉功能G2和供水功能G3，防灾损失H的指标包括防洪H1和治涝H2；
(2)调查目标流域内支流鱼类种群、水文及地理条件、自然灾害情况和水电站情况，收集“支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系”和“拆坝-损失评估指标体系”中各项指标及推算各项指标所需的一系列数据，具体包括：鱼类调查数据、水电站参数、流域水文地理数据、水电站建设费用、水库防洪、灌溉及供水数据；
(3)计算支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系中各指标权重及支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P值，预测支流实施拆坝后的鱼类生境恢复潜力；
支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系中各子目标与各指标对应的权重系数分为6组：第一组：子目标A、B、C、D、E的权重系数分别记为α、β、χ、δ、ε，第二组：指标A1～A3的权重系数记为α1～α3，第三组：指标B1～B5的权重系数记为β1～β5，第四组：指标C1～C2的权重系数记为χ1～χ2，第五组：指标D1～D2的权重系数记为δ1～δ2；第六组：指标E1～E3的权重系数记为ε1～ε3；
采用层次分析法获得权重系数，具体步骤为
1)根据需要计算的支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系中各子目标与各指标对应的6组权重系数，构建6个判别矩阵(子目标A～E的判别矩阵如上表3所示)，矩阵阶数对应子目标与指标的个数，子目标A～E的判别矩阵为5阶；指标A1～A3的判别矩阵为3阶；指标B1～B5的判别矩阵为5阶；指标C1～C2的判别矩阵为2阶；指标D1～D2判别矩阵为2阶；指标E1～E3的判别矩阵为3阶；通过水电、生态、水生物等领域专家对全部6组子目标及指标，分别进行两两比较，根据重要程度得出矩阵中元素取值αij；
矩阵中的元素αij的标度，根据上述表4所述标准确定，同等重要的为1，略微重要的为3，明显重要的为5，非常重要的为7，绝对重要的为9，其余判断介于两者之间的分别对应为2、4、6、8等；(例如：子目标A～E的判别矩阵中，若子目标A相较于子目标C略微重要，则α13取值为3，α31则取值为1/3)；
2)根据构建的6个判别矩阵分别计算6组权重系数，计算公式如下：
式中：Wi为权重系数，n为判别矩阵阶数，αij为判别矩阵中的元素；
根据上式计算，本实施例权重系数α、β、χ、δ、ε取值分别为0.36、0.36、0.14、0.09、0.05；权重系数α1、α2、α3取值分别为0.43、0.14、0.43；权重系数β1、β2、β3、β4、β5取值分别为0.34、0.20、0.06、0.20、0.20；权重系数χ1、χ2取值分别为0.67、0.33；权重系数δ1、δ2取值0.5、0.5；权重系数ε1、ε2、ε3取值分别为0.43、0.43、0.14；
3)一致性检验，计算公式如下：
当RC＜0.1时，即认为评分过程具有满意地一致性；当RC≥0.1时，重新通过水电、生态、水生物等领域专家再次进行评估，获得新的αij，使之具有满意的一致性为止；任意1阶、2阶判断矩阵为完全一致，无需进行上述计算；根据上式计算6个判别矩阵的RC值均小于0.1，表明评分过程具有满意地一致性；
支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P值计算方法：分别计算各指标(A1～E4)得分；再根据指标得分计算各子目标(A～E)得分；最后综合各子目标得分推求评价目标的得分；
1)子目标“河流基本条件A”及指标A1～A3的评价细则及得分计算方法
河流长度是影响鱼类栖息地面积、数量及多样性的关键因素；河流长度越长，其栖息地数量及种类较为丰富，能为鱼类提供较为多样化的生境，因此河流长度越长，指标A1得分越高，河流长度大于200km，河流长度指标不再限制鱼类生存，因此可设定200km为河流长度指标适宜阈值L0，河流长度高于该阈值，表示河流长度指标为满分(100分)；指标A1得分计算公式如下：
式中：L为河流长度，L0为河流长度指标适宜阈值(取值优选为200km)；
河流支流数量较多，其栖息地种类较为丰富，能为鱼类提供较为多样化的生境，支流数量越多，A2对应得分越高，支流数量多于30条，支流数量指标不再限制鱼类生存，可设定河流下一级支流数量适宜阈值N0为30条，指标A2得分计算公式如下：
式中：N为河流下一级支流数量，N0为河流下一级支流数量适宜阈值(取值优选为30条)；
河流连通性关系到生态连续性，是影响洄游性鱼类产卵繁殖最为关键的因素之一，河流连通性越好，越利于鱼类洄游，指标A3得分越高；采用拆坝后连通的水域里程数与河流总长度的比值表征拆坝后河流连通性，计算公式如下：
式中：河流拆坝后连通的里程数为LC；河流长度为L；
结合南腊河河流基本特征数据，南腊河全长约184km，计算得出A1为92分；南腊河流域内支流众多，共有大小支流136条，支流数量多于30条，计算得出A2为100分；金凤电站大坝拆除后，连通的水域里程数为119.22km，河流总长度为184km，计算得出A3为64.8分；
分别求出指标A1～A3的得分；由于河流长度直接关系到鱼类生存，当河流长度较短时，较难满足鱼类生境条件；当河流长度指标得分A1≤40分，则直接判定河流基本特征A直接取指标A1的得分；当指标A1>40分，则由A1～A3得分加权求和计算，河流基本特征A得分计算公式如下：
式中：α1～α3为A1～A3各自的权重系数，0≤α1、α2、α3≤1且α1+α2+α3＝1；
由于权重系数α1、α2、α3取值分别为0.43、0.14、0.43，A1、A2、A3得分分别为92分、100分、64.8分，经计算本实施例子目标“河流基本条件”A得分为81.42分；
2)子目标水文及水环境因素B及指标B1～B5的评价细则及得分计算方法
河流流量B1是河流最基本的水文要素之一，直接决定类鱼类的生存空间，通过调查支流未建大坝前或目前不受大坝影响江段的河流水量，定性评估鱼类生境替代支流水量的适宜程度。河流水量越充足，鱼类生存空间及活动范围越大，指标B1得分越高。河流水量越小，河流越干涸，则得分越低，指标B1的具体评价细则见表6，南腊河为山区性河流，涨落较快，水量较大，河水淹没60％～80％的河道，故B1评分为75分；
河流水动力条件(B2)与鱼类栖息地之间有较强的相关性，流速会影响鱼卵及鱼苗的下沉；水深则关系到鱼类生存空间及鱼卵孵化环境；弗劳德数、雷诺数、涡量、流速梯度、动能梯度量等可以反映栖息地水流的复杂程度，采用支流与干流水动力的相似程度评估水动力条件的适宜性。干支流水动力条件相似程度根据干支流流域出口、鱼类产卵场的流速、水深、流量等各项水动力指标的平均值决定。支流水动力条件越接近干流，得分越高，反之得分越低，指标B2的具体评价细则见表7；由于支流水动力条件与干流相似度介于60％-80％，故B2评分为75分；
产卵期涨水特征(B3)关系到鱼苗发江量，且涨退水过程(水位波动)是刺激鱼类产卵的重要因素，设定“有效涨水过程”为产卵期连续3天以上的连续涨水过程为一个有效的涨水过程，采用“年总有效涨水天数”、“平均每次涨水持续天数”两个特征进行评估，并根据待评估的支流与其干流上述特征值的相似程度进行评估，越相似得分越高，反之得分越低，指标B3的得分计算公式如下：
式中：支流年总有效涨水天数TZ；干流年总有效涨水天数为TG；支流平均每次涨水持续天数TAZ；干流平均每次涨水持续天数TAG；18.34
根据有限统计资料(1959-1985年中共20年非连续的统计资料)，上述时段澜沧江干流景洪站总有效涨水天数为45.8天，平均每次涨水天数为4.48天；支流南腊河曼拉撒站总有效涨水天数为16.8天，平均每次涨水天数为3.71天；经上式计算，B3得分为59.75分；
水温B4是刺激鱼类排卵及孵化的关键物理指标，稳定且适宜的水温是鱼类生存的必要条件，通过鱼类调查确定对应干流河段鱼类生长适宜的水温区间，再通过比对支流水温监测资料，评估支流的水温适宜程度，评价细则见表8；根据2015年6～11月调查资料显示澜沧江的水温在22.43～24.4℃，南腊河的水温比澜沧江下游干流的水温稍高，在22.53～29.1℃，干流水温与支流水温均超过15℃，在鱼类适宜的生长繁殖水温范围之内，说明南腊河支流水温能很好的满足澜沧江干流鱼类生长繁殖，但支流平均水温与干流平均水温差异大于2℃，故B4评分为75分；
水质B5是综合反映水体物理、化学、生物特征的指标，水质的好坏与否直接关系河流健康与鱼类生存；基于《地表水环境质量标准》评估支流水质适宜程度，水质越好得分越高，越差得分越低；评价细则见表9；南腊河中下游地区没有大型加工企业，人为活动较少，污染较少，水质常年保持II类类水质，故水质B5评分为100分；
分别求出指标B1～B5的得分；子目标水文及水环境因素B由指标B1～B5的得分推求，由于指标B1～B5直接关系到鱼类生存，当其中存在一个指标得分≤40分，则直接判定河流水文及水环境因素B较差，并取指标B1～B5中最低得分作为子目标B的得分；当指标B1～B5得分均大于40分，则由B1～B5得分加权求和计算，水文及水环境因素B得分如下公式计算：
式中：β1～β5为B1～B5各自的权重系数，0≤β1、β2、β3、β4、β5≤1且β1+β2+β3+β4+β5＝1
由于权重系数β1、β2、β3、β4、β5取值分别为0.34、0.20、0.06、0.20、0.20；指标B1、B2、B3、B4、B5得分分别为75、75、59.75、75及100分；经计算水文及水环境因素B得分为78，评价等级为良好；经计算，子目标B得分为79.09分；
3)子目标鱼类多样性C及指标C1、C2的评价细则及得分计算方法
建有大坝情况下鱼类种类数，可侧面反映该条河流鱼类生境适宜程度，若当前该河流鱼类种类相对较多，得分较高，反之，鱼类种类较少，得分较低；根据支流与干流对应河段鱼类种类比进行评价，指标C1计算公式如下：
式中：FZ为支流鱼类种数；FG为干流对应河段鱼类种数，其中干流对应河段指：支流汇入口所在河段，该河段上至干流汇口上游水电站，下至汇口下游水电站，若无水电站则上至干流河源，下至干流河口；
澜沧江中下游对应河段鱼类种数为85种，南腊河支流对应河段鱼类种数为54种，因此C1评分63.5分；
珍稀及特有种鱼类保护亦是鱼类保护的关键一环，根据河流珍稀及特有种类给定C2得分，河流的珍稀及特有种鱼类种类超过10种，则该条河流具有很好的珍稀及特有种鱼类生境；可设定10种为珍稀及特有种类C2指标阈值FE′S，珍稀及特有种鱼类种类超过10种则评分为满分，珍稀及特有种鱼类种类低于10种则根据种类数进行评分，C2得分计算公式如下：
式中：FES为支流珍稀及特有种鱼类种类数；FE′S为珍稀及特有种类C2指标阈值(取值优选为10种)；
南腊河支流对应河段特有鱼类种类多达18种，C2评分100分；
计算出指标C1～C2的得分，再计算出子目标鱼类多样性C得分，鱼类多样性(C)得分如下公式计算：
C＝χ1C1+χ2C2
式中：χ1～χ2为C1～C2各自的权重系数，0≤χ1、χ2≤1且χ1+χ2＝1
由于权重系数χ1、χ2取值分别为0.67、0.33，指标C1、C2得分分别为63.5、100分，经计算子目标鱼类多样性C得分为75.55分；
4)子目标地形地貌条件D及指标D1～D2的评价细则及得分计算方法
蜿蜒的河道更有利于形成沼泽、湾塘、急流和缓流等多样性生境，蜿蜒度是描述河流弯曲程度的直接指标，定义为河段两端之间沿河道中心轴线的长度与两端点直线长度的比值；蜿蜒度采用支流与干流间的蜿蜒度相似性评价指标D1，干支流蜿蜒度相似程度高，得分高；反之相似程度低，则得分低，评价指标D1得分计算公式如下：
式中：WZ为支流蜿蜒度；WG为干流蜿蜒度；
澜沧江干流景洪电站至南腊河口段蜿蜒度为1.65，南腊河支流蜿蜒度为2.47，经计算D1评分50.3分；
深潭、浅滩是鱼类生存繁衍的基础，可表征栖息地复杂程度；栖息地构成越复杂，为生物提供多样适宜生存环境的可能性越大；采用微环境数量及分布特征评价指标D2，指标D2的评价细则见表10，南腊河浅滩、深潭等栖息生境复杂多样，数量多于10处，且交替出现，是鱼类生存繁衍的天然栖息地，故D2评分为100分；
分别求出指标D1～D2的得分；再计算出子目标地形地貌条件D得分，子目标地形地貌条件D得分如下公式计算：
D＝δ1D1+δ2D2
式中：δ1～δ2为D1～D2各自的权重系数，0≤δ1、δ2≤1且δ1+δ2＝1，
由于权重系数δ1、δ2取值0.5、0.5，指标C1、C2得分分别为50.3分、100分，经计算子目地形地貌条件D得分为75.15分；
5)子目标“环境稳定性(E)”及指标E1～E3的评价细则及得分计算方法
环境稳定性是指支流河岸与河床保持相对稳定，无频繁的洪水灾害河岸坍塌、滑坡和严重水土流失现象，能为鱼类提供相对稳定的生存环境；
采用洪水发生频次及洪水等级评价洪水灾害指标，E1得分计算公式如下：
式中：Y为统计数据年份数(优选40年以上)；FT为Y年中发生洪水的次数；fT为Y年中发生大型洪水(重现期大于20年)的次数；
由于南腊河流域具有山区河流特性，暴雨易形成灾害性大洪水，但其洪水灾害频率较低，1969～2010年45年间，发生10年一遇以上大洪水仅发生4次，20年一遇洪水2次。经计算，E1得分71.11分；
采用一年中平均单位河长(每5km)发生河岸坍塌、滑坡的次数表征河岸及河床稳定性，E2得分计算公式如下：
式中：CT为一年中河流发生河岸坍塌、滑坡的总次数；L为河流长度；平均每5km发生河岸坍塌、滑坡的数量记为
根据2016年调查资料，南腊河主河槽相对稳定，河岸、河床均无崩岸、改道冲刷迹象，河岸、河床冲淤达到一定的动态平衡；经计算，E2得分为100分；
根据土壤侵蚀分类分级标准SL190评估水土流失强度指标E3，流域侵蚀强度越大评分越低，反之评分越高。南腊河两岸植被覆盖度高，河岸、河床稳定性较好，水土流失强度较低，流域多为微度及低度侵蚀，根据表11评分细则，E3评分为75分；
分别求出指标E1～E3的得分；再计算出子目标环境稳定性(E)得分，环境稳定性(E)得分如下公式计算：
式中：ε1～ε3为E1～E3各自的权重系数，0≤ε1、ε2、ε3≤1且ε1+ε2+ε3＝1；
由于权重系数ε1、ε2、ε3取值分别为0.43、0.43、0.14经计算，指标E1、E2、E3得分分别为71.11、100、75分，子目标环境稳定性E得分为84.08分；
6)评价目标支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P值的评价细则及得分计算方法
由于河流基本条件A、水文及水环境因素B、环境稳定性E直接关系鱼类洄游及生存的栖息地环境，当其中一项评价得分≤40分，则说明对应河流的栖息地条件较差，因此支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P直接取子目标A、B、E中的最低值；当河流基本条件A、水文及水环境因素B、环境稳定性E均高于40分时，评价目标支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P值即得分由A～E加权求和计算；评价目标支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P值即得分计算公式如下：
式中：α～ε为A～E各自的权重系数，0≤α、β、χ、δ、ε≤1且α+β+χ+δ+ε＝1；
根据评价目标支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P值得分和等级评价规则得到支流拆坝后鱼类生境恢复潜力等级，等级评价规则见表12，由于α、β、χ、δ、ε取值分别为0.36、0.36、0.14、0.09、0.05，子目标A、B、C、D、E得分分别为81.42、79.09、75.55、75.15、84.08分。经计算评价目标支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P得分为79.39分，评价结果为“恢复潜力较高”；
(4)计算拆坝-损失评估指标体系中指标权重及拆坝潜在损失L值，综合评估拆除电站后的潜在损失；
拆坝-损失评价指标体系中各子目标与各指标对应的权重系数分为3组：第一组：子目标F、G、H的权重系数分别记为φ、
γ，第二组：指标G1～G3的权重系数分别为
第三组：指标H1～H2的权重系数分别记为γ1～γ2；采用层次分析法获得权重系数，具体步骤如下：
1)根据需要计算的拆坝-损失评价指标体系中各子目标与各指标对应的3组权重系数，构建3个判别矩阵(其中子目标F～H的判别矩阵如表13所示)，矩阵阶数对应子目标或指标的个数，子目标F～H的判别矩阵为3阶；指标G1～G3的判别矩阵为4阶；指标H1～H2的判别矩阵为2阶；邀请水电、生态、水生物等领域专家对全部3组子目标及指标，分别进行两两比较，根据重要程度得出矩阵中元素取值αij；矩阵中的元素αij的标度，根据上述表3所述标准确定，同等重要的为1，略微重要的为3，明显重要的为5，非常重要的为7，绝对重要的为9，其余判断介于两者之间的分别对应为2、4、6、8等(例如：子目标F～H的判别矩阵中，若子目标F相较于子目标H同等重要，则α13取值为1，α31取值也为1)；
2)根据构建的3个判别矩阵分别计算3组权重系数，计算公式如下：
式中：Wi为权重系数，n为判别矩阵阶数，αij为判别矩阵中的元素；
根据上式计算，本实施例权重系数φ、
γ分别为0.4、0.2、0.4；权重系数
分别为0.67、0.23、0.1；权重系数γ1、γ2分别为0.88、0.12；
3)一致性检验，计算公式如下：
式中：CR为一致性比率，CI为一致性指标，CR为随机一致性指标(取值，见上述表4)，λmax为判别矩阵的最大特征根，n为判别矩阵阶数；当RC＜0.1时，即认为评分过程具有满意地一致性；当RC≥0.1时，重新通过水电、生态、水生物等领域专家进行评估，获得新的αij，使之具有满意的一致性为止；任意1阶、2阶判断矩阵为完全一致，无需进行上述计算；
根据上式计算3个判别矩阵的RC值均小于0.1，表明评分过程具有满意地一致性；
拆坝-损失指标体系的评价过程为：根据评分细则给指标F1～H2打分，再根据指标得分计算子目标F～H的得分；最后综合各子目标得分推求评价目标拆坝损失(L)的得分；各指标、子目标及评价目标的评分原则为：损失越小得分越高，损失越大评分越低；具体评价细则及得分计算方法如下：
1)子目标经济代价(F)及下设指标F1的评价细则
水电站拆除经济代价主要为电站征用与电站拆除带来的经济损失；电站征用与拆除经济代价由电站规模决定，水电站规模越大，则建设投资总金额越大，电站征用与拆除成本越高；水电站建设投资总金额越少，电站征用与拆除成本越低。因此采用支流水电站与对应干流水电站建设投资总金额之比
反映指标F1，一般认为
支流拆坝经济成本很高，指标F1取值为0；指标F1得分计算公式如下：
式中：IZ为支流水电站建设投资总金额；IG为水电站干流建设投资总金额
澜沧江景洪水电站建设投资总金额为101亿元，南腊河金凤电站建设投资总金额为1.3亿元，经计算，F1得分87.1分，子目标经济代价F得分与指标F1相同即87.1分；
2)子目标兴利损失G及指标G1～G3的评价细则及得分计算方法
水利工程起到发电、灌溉、供水的兴利功能，采取支流拆坝，将造成支流水利工程兴利功能的丧失，子目标兴利损失G”及指标G1～G3计算及评价细则如下：
发电功能(G1)的损失采用支流拆坝与干流开发对应两座水电站的多年平均发电量的比值
表征，
表明支流拆坝产生的发电损失很高，指标G1取值为0，计算公式如下：
式中：PZ为支流对应电站多年平均发电量；PG为干流多年平均发电量；
澜沧江景洪水电站多年平均发电量为5570GW，南腊河金凤电站多年平均发电量为64.3GW，经计算，G1得分92.3分；
灌溉功能(G2)的损失采用水电站库区涉及的灌溉面积表征，涉及的灌溉面积越大，损失越大，G2具体评价细则见表14，南腊河金凤电站拆除后影响灌溉面积介于0.5×104～5×104亩间，故G2得分75分；
供水功能(G3)的损失根据供水对象的重要程度进行评估，供水对象越重要评分越低，反之越高，G3具体评价细则见表15，金凤电站的主要供水对象是农场生产、生活用电，关累镇、关累码头用电问题，供水对象涵盖多个小型企业，故G3得分50分；
计算出指标G1～G3的得分，子目标兴利损失(G)得分则由指标G1～G3的得分推求，计算公式如下：
式中：
为G1～G3各自的权重系数，
且
当水电站及水库拆除前不具备G1～G3之中的某项功能时，对应某项功能的权重系数取值为0；
由于权重系数
分别为0.67、0.23、0.1；指标G1、G2、G3得分分别为92.3、75、50分；根据上式计算，子目标兴利损失G评分为84.09分；
3)子目标防灾损失H及指标H1～H2的评价细则及得分计算方法
水利工程往往起到防洪治涝的作用，采取支流拆坝，将造成支流水电站防灾功能的丧失；
水利工程防洪能力可从水库的调节能力上反映，水库的调节能力越强，防洪能力相对越强，拆除该水利工程带来的防洪功能H1的损失则越大；水利工程治涝能力根据供水利工程治涝面积表征，水利工程治涝面积越大，拆除该水利工程带来的治涝功能H2损失则越大；H1～H2具体评价细则见表16；南腊河流域洪水频率灾害较低，水库具有周调节功能，故H1得分75分；南腊河金凤电站的库容较小、治涝能力弱，治涝面积介于3×104～1.5×105亩间，H2得分为75分；
计算出指标H1及H2的得分，再子目标防灾损失H得分，计算公式如下：
H＝γ1H1+γ2H2
式中：γ1～γ2为指标H1～H2各自的权重系数，0≤γ1、γ2≤1且γ1+γ2＝1；当水电站及水库不具备H1～H2之中的某项功能时，对应权重系数取值为0；
权重系数λ1、λ2取值为分别为0.88、0.12，指标H1及H2得分均为75分，经计算子目标防灾损失H评分为75分；
评价目标拆坝损失L的评价细则及得分计算方法
评价目标拆坝损失L的得分根据子目标F～H计算得出，公式如下：
式中：φ～γ为子目标F～H各自的权重系数，
且
根据上式获得评价目标拆坝损失L的得分，并根据表17获得对应的评价结果；由于权重系数φ、
γ取值为0.4、0.2、0.4，子目标F、G、H得分分别为87.1、84.09、75分。经计算评价目标拆坝损失L的得分为81.66分，并评价结果为“损失小”；
(5)根据步骤(3)预测的支流生境恢复潜力P值和步骤(4)评估的拆坝潜在损失L值，计算出支流拆坝生境替代方案的可行性得分PF，若PF>60，则可按照得分从高到低的顺序依次选择大坝进行拆除；其中支流拆坝生境替代方案的可行性得分PF的计算公式为
式中：PF为支流拆坝生境替代方案可行性的得分；P为支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的得分；L为拆坝损失的得分；H为防灾损失的得分；η、λ分别为P、L对应的权重系数，其中0≤η、λ≤1且η+λ＝1；权重系数η、λ可采用专家评分法获得，即邀请水电、生态、水生物等领域专家取初定的η、λ，再取均值获得最终权重系数；
根据专家打分法，η、λ分别取值0.73及0.27，且目标支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P得分为79.39分，目标拆坝损失L的得分为81.66分，经计算支流拆坝生境替代方案的可行性PF的得分为80分，并根据表18获得对应的评价结果，可确定南腊河金凤水电站实施拆坝生境替代方案可行性高，可拆除金凤水电站，恢复南腊河连通性，为洄游鱼类提供天然洄游通道；
(6)实施支流拆坝后，在支流进行鱼类种群和栖息地环境调查，修复支流河段的鱼类生境；其中修复支流河段的鱼类生境的方法为采用工程措施修复法，具体指当指标微环境D2、河岸及河床稳定性E2、水土流失强度E3评价得分较低(≤60分)，或实施拆坝后支流栖息地环境较差，需实施河道修复工程、微环境修复工程、河床坡面及河岸护坡修复工程和水土流失防治工程修复栖息地环境；具体修复方案见表19。
尽管结合附图对本发明进行了上述描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护范围的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之列。
Claims (10)
1.一种干支流水电开发流域中支流拆坝生境替代与修复方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)根据洄游性鱼类生存、繁殖、觅食所需的生境条件，建立支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系，根据电站拆除引起的水电站兴利除害功能丧失及经济损失，建立拆坝-损失评估指标体系；
(2)调查目标流域内支流鱼类种群、水文及地理条件、自然灾害情况和水电站情况，收集“支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系”和“拆坝-损失评估指标体系”中各项指标及推算各项指标所需的一系列数据，数据具体包括：鱼类调查数据、水电站参数、流域水文地理数据、水电站建设费用、水库防洪、灌溉及供水数据；
(3)计算支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系中各指标权重及支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P值，预测支流实施拆坝后的鱼类生境恢复潜力；
(4)计算拆坝-损失评估指标体系中指标权重及拆坝潜在损失L值，综合评估拆除电站后的潜在损失；
(5)根据步骤(3)预测的支流生境恢复潜力P值和步骤(4)评估的拆坝潜在损失L值，计算出支流拆坝生境替代方案的可行性得分PF，若PF>60，则可选择最高分进行大坝拆除；
(6)实施支流拆坝后，在支流进行鱼类种群和栖息地环境调查，修复支流河段的鱼类生境。
2.根据权利要求1所述干支流水电开发流域中支流拆坝生境替代与修复方法，其特征在于：步骤(1)支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系的评价目标为支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P，其中子目标包括河流基本条件A、水文及水环境因素B、鱼类多样性C、地形地貌条件D和环境稳定性E。
3.根据权利要求2所述干支流水电开发流域中支流拆坝生境替代与修复方法，其特征在于：河流基本条件A的指标包括河流长度A1、支流数量A2和拆坝后河流连通性A3，水文及水环境因素B指标包括河流水量B1、河流水动力条件B2、产卵期涨水特征B3、水温B4和水质B5，鱼类多样性C包括鱼类种类C1和珍稀及特有种类C2，地形地貌条件D包括蜿蜒度D1以及微环境D2，环境稳定性E包括洪水灾害E1、河岸及河床稳定性E2和水土流失强度E3。
4.根据权利要求3所述干支流水电开发流域中支流拆坝生境替代与修复方法，其特征在于：步骤(3)支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系中各子目标与各指标对应的权重系数分为6组：第一组：子目标A、B、C、D、E的权重系数分别记为α、β、χ、δ、ε，第二组：指标A1～A3的权重系数记为α1～α3，第三组：指标B1～B5的权重系数记为β1～β5，第四组：指标C1～C2的权重系数记为χ1～χ2，第五组：指标D1～D2的权重系数记为δ1～δ2；第六组：指标E1～E3的权重系数记为ε1～ε3；采用层次分析法获得权重系数。
5.根据权利要求4所述干支流水电开发流域中支流拆坝生境替代与修复方法，其特征在于，支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P值计算方法：分别计算支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的评价指标体系中的指标得分，根据指标优先级和权重系数分别计算出子目标A、B、C、D、E的得分，再根据子目标的优先级和权重系数计算出支流拆坝后鱼类生境恢复潜力P值，其中P值计算公式如下：
式中：α～ε分别为A～E各自的权重系数，0≤α、β、χ、δ或ε≤1且α+β+χ+δ+ε＝1。
6.根据权利要求1所述干支流水电开发流域中支流拆坝生境替代与修复方法，其特征在于：步骤(1)拆坝-损失评价指标体系的评价目标为拆坝损失L，子目标包括经济损失F、兴利损失G和防灾损失H。
7.根据权利要求6所述干支流水电开发流域中支流拆坝生境替代与修复方法，其特征在于：经济损失F的指标为电站征用与拆除的经济代价F1，兴利损失G的指标包括发电功能G1、灌溉功能G2和供水功能G3，防灾损失H的指标包括防洪H1和治涝H2。
8.根据权利要求7所述干支流水电开发流域中支流拆坝生境替代与修复方法，其特征在于：步骤(4)拆坝-损失评价指标体系中各子目标与各指标对应的权重系数分为3组：第一组：子目标F、G、H的权重系数分别记为φ、
γ，第二组：指标G1～G3的权重系数分别为
第三组：指标H1～H2的权重系数分别记为γ1～γ2；采用层次分析法获得权重系数。
9.根据权利要求8所述干支流水电开发流域中支流拆坝生境替代与修复方法，其特征在于：拆坝潜在损失L值的计算方法：分别计算拆坝-损失评价指标体系的指标得分，根据指标优先级和权重系数分别计算出子目标F、G、H的得分，再根据子目标的优先级和权重系数计算出拆坝潜在损失L值即得分，其中L值计算公式如下：
式中：φ～γ为子目标F～H各自的权重系数，
且
10.根据权利要求1所述干支流水电开发流域中支流拆坝生境替代与修复方法，其特征在于：步骤(5)支流拆坝生境替代方案的可行性得分PF的计算公式为
式中：PF为支流拆坝生境替代方案可行性的得分；P为支流拆坝后鱼类生境恢复潜力的得分；L为拆坝损失的得分；H为防灾损失的得分；η、λ分别为P、L对应的权重系数，其中0≤η、λ≤1且η+λ＝1。
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