CN114662966A - 鱼类栖息地保护效果综合评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的是水利水电工程领域的一种鱼类栖息地保护效果综合评价方法，包括以下步骤：提出鱼类栖息地保护效果评价体系备选指标；确定鱼类栖息地保护效果评价指标；指标调查计算；确定各评价指标期望值；确定各评价指标权重；计算栖息地保护效果综合评价得分；评价等级划分与保护效果分析。本发明通过对鱼类栖息地的水文、水质、水生生物和物理结构等生态系统组成要素进行调研计算，并根据经验定义的参照环境进行对比，从而判断鱼类栖息地的现状及损伤程度，客观地评价栖息地实际保护效果，可针对性的发现鱼类栖息地保护中的薄弱环节，为改进保护措施提供支撑。
Description
技术领域
本发明涉及水利水电工程领域，尤其涉及一种鱼类栖息地保护效果综合评价方法。
背景技术
河流栖息地即河道内及其河岸两侧生物生存繁衍的空间和环境，是河流生态系统的重要组成部分，主要包括地形地貌、河岸带、河床质在内的物理结构和形态，如底质大小、流速、水深、水温和植被覆盖等。水电站建设与运行不可避免地导致鱼类栖息地变化，当变化超出了鱼类适宜的范围，将对鱼类产生不利影响。为防止和减缓水电开发对河流水生生态及鱼类造成的影响，在实施流域水电开发过程中，通过鱼类栖息地保护措施为大多数土著鱼类保留或营造一定规模且是其适宜的生境，从而维持鱼类的生态学过程，维护河流生态系统的健康。
目前，栖息地保护已经成为减缓水电开发河流生态影响的首要保护措施，但是栖息地保护效果如何尚没有开展系统研究。国内外栖息地保护效果评估尚没有成熟的方法，评价鱼类栖息地保护效果实质上是对整个河流生态系统状况的评估，是评估河流的物理化学条件、水文条件和河流地貌学特征对于鱼类等生物群落的适宜程度。
发明内容
为克服现有水电环保领域没有专门的鱼类栖息地保护效果评价方法等不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种指标全面、适用面广、操作简单的鱼类栖息地保护效果综合评价方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
鱼类栖息地保护效果综合评价方法，包括以下步骤：
步骤一、根据鱼类栖息地的水文、水质、水生生物和物理形态选取评价体系；
步骤二、根据评价体系，结合拟评价鱼类栖息地保护河段的水电站影响、生境特点和水生生物需求，确定鱼类栖息地保护效果评价指标；
步骤三、通过野外监测、收集资料获得各个评价指标计算所需的数据，对各评价指标进行计算；
步骤四、将各评价指标现状计算值与期望值进行对比；
步骤五、通过层次分析法确定各个评价指标的权重，采用1-9标度法进行分级定量标度判断，构建判断矩阵，并在对判断矩阵进行一致性检验的基础上，结合专家咨询情况和评价区域实际分析，求得各指标的权重值；
步骤六、根据所得到的指标得分，进行加权求和，得到栖息地保护效果评价综合得分分值；
步骤七、根据栖息地保护效果综合得分，将栖息地保护效果分为5级，分别为极好、较好、一般、较差和极差。
进一步的是，步骤一的评价体系包括英国RCE和RHS评价指标、美国ISC指标、南非RHP指标、河湖健康评价指标、生物完整性评价指标、物理栖息地质量评价指标和水文改变指标。
进一步的是，所述评价指标包括：生态流量满足程度、流量过程变异程度、径流年内分配偏差、水温变异状况、溶解氧、耗氧有机物、重金属、总磷、氨氮、底栖动物完整性、鱼类完整性、指示物种状况、鱼类损失指数、着生藻类完整性、河流连通阻隔状况、岸坡稳定性、栖息地类型多样性、底质类型多样性、河岸植被覆盖度。
进一步的是，
所述生态流量满足程度采用最小生态流量进行表征；
所述流量过程变异程度用FD表示，计算公式如下：
式中：qm为评估年实测月径流量，Qm为天然月径流量，为天然月径流量年均值，天然径流量以未建水利工程以前的多年平均径流量为依据；
所述径流年内分配偏差用用Cwr表示，计算公式如下：
式中：为第i月径流量多年平均值；为多年平均年径流量；i为1月，2月，…，12月；下标1表示工程建设前，下标2表示工程建设后。
进一步的是，
所述水温变异状况由评估年逐月实测平均水温与多年平均月均水温变异最大值表示，即：
式中，Tm为评估年实测月均水温，Tm为多年平均月均水温；
所述溶解氧通过专用仪器进行检测，适宜值为4～12mg/L；
所述耗氧有机物取高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮4项对河流耗氧污染状况进行评估，选用评估年取其最低赋分为水质项目的赋分，取4个水质项目赋分的平均值作为耗氧有机污染状况赋分，公式如下：
所述重金属选取砷、汞、镉、铬(六价)、铅5项来评估水体重金属污染状况，汞、镉、铬、铅及砷分别赋分，选用评估年最低赋分为水质项目的赋分，取5个水质项目最低赋分作为重金属污染状况指标赋分，公式如下：
HMPr＝Min(Arr,Hgr,Cdr,Crr,Pbr)
所述总磷、氨氮通过专用仪器对水体进行检验。
进一步的是，
所述底栖动物完整性考虑的参数包括与群落组成和结构有关的参数、与生物耐污能力有关的参数和与生物行为和习性有关的生境参数；
所述鱼类完整性从种类组成、丰度、群落结构、生态类群、耐受性、营养结构、繁殖共位群及鱼类数量和健康状况7个方面提出相关参数；
所述指示物种状况指珍稀特有鱼类相对优势度，采用以下公式获得：
式中：Wi％—第i种在渔获物中的重量百分比；Ni％—第i种在渔获物中的尾数百分比；Fi％—采样中第i种的日出现率；
所述鱼类损失指数基于历史调查数据分析统计评估栖息地保护河段的鱼类种类数，建立鱼类指标调查评估预期；
所述着生藻类完整性通过历史调查数据分析统计结合现场调研获得。
进一步的是，
所述河流连通阻隔状况根据河流中闸、坝等阻隔构筑物的数量来表述，用Cl表示：
Cl＝N/L
式中：Cl为河流纵向连续性指标；N为河流的闸、坝等断点或节点等障碍物数量；L为河流的长度；
所述岸坡稳定性包括河岸倾角、河岸高度、处于支配地位的基质和植被覆盖度这些影响因子，用Is表示，表达式为：
Is＝Sa+Sc+Sh+Ss
式中：Sa为倾角分值；Sc为覆盖度分值；Sh为高度分值；Ss为基质分值；各特征参数分值的合计为岸坡稳定性取值，赋分4到7的岸坡认为稳定，赋分8到10的处于危险之中，赋分11到15的为不稳定，赋分16到22的为极不稳定。
所述栖息地类型多样性主要考虑栖息地的水深和流速，用HD表示：
HD＝NhNv
式中Nh和Nv分别为水深多样性数和流速多样性数，将水深范围为0～0.5m、0.51～5m和>5.1m分别定义为浅水、中水和深水；如果上述3种水深的面积都不小于水域面积的1/10，则Nh＝3；如果只有浅水和中水两个水深范围的面积不小于水域面积的1/10，则Nh＝2；以此类推；将流速范围为0～0.6m/s、0.6～2m/s和>2m/s分别定义为缓流、低流速和高流速；如果一个水域中上述3种流速的面积都不小于水域面积的1/10，则Nv＝3；如果只有两个流速范围，如缓流和低流速区的面积不小于水域面积的1/10，则Nv＝2；以此类推；
所述底质类型多样性按照河床底质为淤泥、泥沙、卵砾石和水生植物分别赋予0～10分的分值；
所述河岸植被覆盖度按照植被密度大小定性分类，根据定性分类赋予0～10分的分值。
进一步的是，在对收集的数据进行处理时按照以下步骤进行：
首先，通过对水文、水质、水生生物和物理形态各个指标进行现场调查，获取调查数据，计算指标分值(O)，通过与参照条件下的鱼类栖息地理想状况分值(R)进行对比，计算方式如下表所示：
然后，采用层次分析法确定各项指标的权重值，采用1-9标度法进行分级定量标度判断，构建判断矩阵，求得各指标的权重值Wi；
再然后，根据所得到的二级指标得分，进行加权求和分别获得4个一级指标的分值，各一级指标的分值在0～10之间，具体如下：
水文指标：
水质指标：
水生生物指标：
物理结构指标：
将4个一级指标进行加权求和，得到栖息地保护效果评价得分，综合指标值在0～10之间，综合得分计算公式为：
最后，根据栖息地保护效果综合得分，将栖息地保护效果分为5级，分别为：极好，8～10分；较好，6～8分；一般，4～6分；较差，2～4分；极差，0～2分。
本发明的有益效果是：通过对鱼类栖息地的水文、水质、水生生物和物理结构等生态系统组成要素进行调研计算，并根据经验定义的参照环境进行对比，从而判断鱼类栖息地的现状及损伤程度，客观地评价栖息地实际保护效果，可针对性的发现鱼类栖息地保护中的薄弱环节，为改进保护措施提供支撑；整个评价过程具有指标全面、适用面广、操作简单等优点，在鱼类栖息地保护效果评估领域具有重要推广应用价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
鱼类栖息地保护效果综合评价方法，包括以下步骤：
步骤一、根据鱼类栖息地的水文、水质、水生生物和物理形态选取评价体系；
步骤二、根据评价体系，结合拟评价鱼类栖息地保护河段的水电站影响、生境特点和水生生物需求，确定鱼类栖息地保护效果评价指标；
步骤三、通过野外监测、收集资料获得各个评价指标计算所需的数据，对各评价指标进行计算；
步骤四、将各评价指标现状计算值与期望值进行对比；
步骤五、通过层次分析法确定各个评价指标的权重，采用1-9标度法进行分级定量标度判断，构建判断矩阵，并在对判断矩阵进行一致性检验的基础上，结合专家咨询情况和评价区域实际分析，求得各指标的权重值；
步骤六、根据所得到的指标得分，进行加权求和，得到栖息地保护效果评价综合得分分值；
步骤七、根据栖息地保护效果综合得分，将栖息地保护效果分为5级，分别为极好、较好、一般、较差和极差。
具体的，栖息地保护效果综合评价方法需涵盖河流栖息地的物理形态、水文、水质、水生生物等多个方面，通过对国内外文献的调研，提出候选指标体系包括英国RCE和RHS评价指标、美国ISC指标、南非RHP指标、河湖健康评价指标、生物完整性评价指标、物理栖息地质量评价指标、水文改变指标等国内外栖息地评价指标体系。
进一步的是，基于评价整体性、指标敏感性、可操作、可比性和规范化等原则，采用专家判断法，提出鱼类栖息地保护效果评价指标19个，包括3个水文指标、6个水质指标、5个生物指标、5个物理结构指标，分别为生态流量满足程度、流量过程变异程度、径流年内分配偏差、水温变异状况、溶解氧、耗氧有机物、重金属、总磷、氨氮、底栖动物完整性、鱼类完整性、指示物种状况、鱼类损失指数、着生藻类完整性、河流连通阻隔状况、岸坡稳定性、栖息地类型多样性、底质类型多样性、河岸植被覆盖度。
具体的指标含义和调查计算方法如下：
1)生态流量满足程度
所述生态流量满足程度是指为维持河流生态系统的不同程度生态系统结构、功能而必须维持的流量过程。生态流量是河流生物赖以生存的需水量，是维持河流生态系统最基本的需要，本指标采用最小生态流量进行表征。生态流量满足程度评估标准采用水文方法确定，分别统计分析生态基流满足程度、10天平均下泄流量满足程度、最大下泄流量满足程度，同时结合鱼类重要三场的调查结果来验证。
2)流量过程变异程度
流量过程变异程度由评估年逐月实测径流量与天然径流量的平均偏离程度表达。特有鱼类对水文过程的需求是必须要考虑的因素，栖息地保护河段流量过程变异程度指标值变化越大，说明相对于天然水文情势的河流水文情势变化越大，对鱼类栖息地会产生一定的影响。
所述流量过程变异程度用FD表示，计算公式如下：
式中：qm为评估年实测月径流量，Qm为天然月径流量，为天然月径流量年均值，天然径流量以未建水利工程以前的多年平均径流量为依据。
3)径流年内分配偏差
径流年内分配偏差指规划或工程实施后的月径流量与参照状况(多年平均)月径流量年内分配比例的差异程度，反映栖息地保护河段河川径流量多年平均情况下年内变化过程，用Cwr表示，计算公式如下：
式中：为第i月径流量多年平均值；为多年平均年径流量；i为1月，2月，…，12月；下标1表示工程建设前，下标2表示工程建设后。
4)水温变异状况
水温变异是指现状水温月变化过程与多年平均水温月变化过程的变异程度，反映河流开发活动对河流水温的影响，重点反映水利水电工程对栖息地保护河段造成的低温水影响。水温变异程度由评估年逐月实测平均水温与多年平均月均水温变异最大值表示：
式中，Tm为评估年实测月均水温，Tm为多年平均月均水温。
5)溶解氧
溶解氧(DO)为水体中溶解氧浓度，单位mg/L。溶解氧对水生动植物十分重要，过高或过低的DO对水生生物均造成危害，用专用仪器进行检查，适宜值为4～12mg/L。
6)耗氧有机物
耗氧有机物物指导致水体中溶解氧大幅度下降的有机污染物，取高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮等4项对河流耗氧污染状况进行评估。高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮分别赋分。选用评估年取其最低赋分为水质项目的赋分，取4个水质项目赋分的平均值作为耗氧有机污染状况赋分，公式如下：
7)重金属污染
重金属可对鱼类产生毒性，重金属污染是指含有汞、镉、铬、铅及砷等生物毒性显著的重金属元素及其化合物对水的污染。选取砷、汞、镉、铬(六价)、铅等5项评估水体重金属污染状况。汞、镉、铬、铅及砷分别赋分，选用评估年最低赋分为水质项目的赋分，取5个水质项目最低赋分作为重金属污染状况指标赋分。公式如下：
HMPr＝Min(Arr,Hgr,Cdr,Crr,Pbr)
8)总磷
9)氨氮
总磷、氨氮是衡量栖息地保护河段水体富营养化的两个重要指标。水电工程蓄水可导致上游河段由原有的流水环境变为静水，下游来水减少，将降低水体的自净能力，增加水体富营养化的趋势，进而影响栖息地保护河段。通过专用仪器对水体进行检验。
10)底栖动物完整性
底栖动物完整性(Benthic-Index of Biological Integrative,B-IBI)，是目前应用最为广泛的生物完整性评价指数之一，可对栖息地现状进行较为全面和科学的评估。
用于构建B-IBI指标体系的生物参数很多，常见的可分为3类：①与群落组成和结构有关的参数，如多样性指数、分类单元丰富度等。②与生物耐污能力有关的参数，如BI指数、敏感类群指数等。③与生物行为和习性有关的生境参数，如激流种类％等。
11)鱼类完整性
鱼类在水生生态系统食物链中处于顶端位置，对水质及其他人为活动高度敏感，评价鱼类完整性可有效反映人为活动对鱼类栖息地的影响以及水电开发后，河流生态系统中顶级物种受损失状况。该指标可根据栖息地保护河段鱼类调查结果和相应研究成果，从种类组成及丰度、群落结构、生态类群、耐受性、营养结构、繁殖共位群及鱼类数量和健康状况7个方面提出相关参数。
12)指示物种状况也就是珍稀特有鱼类相对优势度(Index of relativeimportance，IRI％)，珍稀特有鱼类在长期进化过程中形成了对相应河段自然环境的高度适应，完整的栖息地环境可为鱼类生存、繁殖提供保障。对栖息地保护河段的各种干扰因子将最终反映在鱼类组成及群落结构变化上，因此，珍稀特有种优势度的变化是一个重要的指标。
所述指示物种状况指珍稀特有鱼类相对优势度，采用以下公式获得：
式中：Wi％—第i种在渔获物中的重量百分比；Ni％—第i种在渔获物中的尾数百分比；Fi％—采样中第i种的日出现率；
13)鱼类生物损失指数
鱼类生物损失指数指评估河段内鱼类种数现状与历史参考系鱼类种数的差异状况，调查鱼类种类不包括外来物种。该指标反映流域开发后，河流生态系统中顶级物种受损失状况。基于历史调查数据分析统计评估栖息地保护河段的鱼类种类数，在此基础上，开展专家咨询调查，确定栖息地河段所在水生态分区的鱼类历史背景状况，建立鱼类指标调查评估预期。
14)着生藻类完整性指数
着生藻类是河流生态系统的初级生产者，通过光合作用将无机营养元素转化成有机物，并被更高级的有机生命体所利用。此外，着生藻类还能稳固水底的基质，并为鱼类和底栖动物提供隐蔽所和产卵场。
15)河流纵向连通性
纵向连通性是指河流生态要素在纵向空间的连通程度，反映水工程建设对栖息地保护河段纵向连通的干扰状况。河流纵向连通是其能量及营养物质的传递、鱼类等生物物种迁徙的基本条件。纵向连通性一般可根据河流中闸、坝等阻隔构筑物的数量来表述，用Cl表示：
Cl＝N/L
式中：Cl为河流纵向连续性指标；N为河流的闸、坝等断点或节点等障碍物数量；L为河流的长度；
16)岸坡稳定性
岸坡稳定性是表征河道稳定性的指标之一，稳定的岸坡能为珍稀特有鱼类提供较为稳定的栖息地环境，可由影响岸坡稳定的因子表示，主要有河岸倾角、河岸高度、处于支配地位的基质和植被覆盖度等，用Is表示，表达式为：
Is＝Sa+Sc+Sh+Ss
式中：Sa为倾角分值；Sc为覆盖度分值；Sh为高度分值；Ss为基质分值；各特征参数分值的合计为岸坡稳定性取值，赋分4到7的岸坡认为稳定，赋分8到10的处于危险之中，赋分11到15的为不稳定，赋分16到22的为极不稳定。
17)栖息地类型多样性
栖息地多样性一定程度上可以反映水生生物多样性，珍稀特有鱼类对于流速、流态的要求高，因此栖息地多样性中对流速的评价必不可少。本次定义的栖息地由水深和流速共同组成，用HD表示：
HD＝NhNv
式中Nh和Nv分别为水深多样性数和流速多样性数，将水深范围为0～0.5m、0.51～5m和>5.1m分别定义为浅水、中水和深水；如果上述3种水深的面积都不小于水域面积的1/10，则Nh＝3；如果只有浅水和中水两个水深范围的面积不小于水域面积的1/10，则Nh＝2；以此类推；将流速范围为0～0.6m/s、0.6～2m/s和>2m/s分别定义为缓流、低流速和高流速；如果一个水域中上述3种流速的面积都不小于水域面积的1/10，则Nv＝3；如果只有两个流速范围，如缓流和低流速区的面积不小于水域面积的1/10，则Nv＝2；以此类推；
18)底质类型多样性
不同类型的底质支撑了不同的微生境，底质类型的多样性造就了多样性的生物类群。河床底质分为淤泥、泥沙、卵砾石、水生植物等不同类型，用α表示，按照低智商类型分别赋予0～10分的分值。
19)河岸植被覆盖度
较高的植被覆盖率可为河流生态系统提供必要的营养物质，洪水期也可成为鱼类食物来源。河岸植被覆盖度乔木、灌木及草本植物覆盖度一般按照植被密度大小定性分类，根据定性分类赋予0～10分的分值。
在对收集的数据进行处理时按照以下步骤进行：
首先，通过对水文、水质、水生生物和物理形态各个指标进行现场调查，获取调查数据，计算指标分值(O)，通过与参照条件下的鱼类栖息地理想状况分值(R)进行对比，计算方式如下表所示：
然后，采用层次分析法确定各项指标的权重值，采用1-9标度法进行分级定量标度判断，构建判断矩阵，求得各指标的权重值Wi；
再然后，根据所得到的二级指标得分，进行加权求和分别获得4个一级指标的分值，各一级指标的分值在0～10之间，具体如下：
水文指标：
水质指标：
水生生物指标：
物理结构指标：
将4个一级指标进行加权求和，得到栖息地保护效果评价得分，综合指标值在0～10之间，综合得分计算公式为：
最后，根据栖息地保护效果综合得分，将栖息地保护效果分为5级，分别为：极好，8～10分；较好，6～8分；一般，4～6分；较差，2～4分；极差，0～2分。
下面通过具体实施例对本发明进一步说明。
实施例一：
以锦屏大河湾栖息地作为评估对象，通过调研栖息地在2013-2017年的水文、水质、水生生物和物理结构四方面的历史数据与评估年2017年的数据，具体如下：
1、水文
(1)生态流量满足程度：根据统计，2017年生态基流满足为100％，10天平均下泄流量满足程度50％，最大下泄流量满足程度25％。
(2)流量过程变异程度：将天然状况和评估年减水河段的月均流量对比，按照流量过程变异程度FD的计算公式，得到大河湾减水河段流量过程变异程度为3.71。流量过程变异程度指标的赋分标准参照水利部河湖健康评价体系，根据全国重点水文站1956～2000年实测径流与天然径流计算获得，根据该赋分标准，该项目指标赋分为8.6。
(3)径流年内分配偏差：根计算公式计算得2017年径流年内分配偏差为13.74。参照水利部《水工程规划设计生态指标体系与应用指导意见》划分的影响程度标准确定赋分标准，该项指标得分为0。
2、水质
(1)水温变异状况：查阅2017年月均水温监测结果，下泄水温变幅为0.1～5.2℃，根据下表的赋分标准，该项指标得分为48分。
水温变异状况分级及赋分表
(2)溶解氧：评价区域为水产种质资源保护区及鱼类栖息地保护水域，分布有裂腹鱼类、鮡科鱼类、圆口铜鱼等多种特有鱼类三场，适用于Ⅱ类水质状况，因此采用DO的Ⅱ类限值6mg/L为基点，DO状况指标赋分见下表。根据水质监测结果，所有监测样点溶解氧范围为8.39～9.14，均大于7.5，该项指标得分为满分。
溶解氧指标赋分表
(3)耗氧有机物：根据GB3838-2002标准确定高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮赋分见下表。根据水质监测结果，各样点的高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮均满足地表水Ⅰ类水质标准，故该项得分为满分。
耗氧有机污染状况指标赋分标准
(4)重金属：根据地表水环境质量标准(GB3838-2002)确定汞、镉、铬、铅及砷赋分见下表。根据水质监测结果，评价河段砷、汞、镉、铅未检出，六价铬远小于0.01，因此该项指标满分。
重金属污染状况指标赋分标准
(5)总磷：根据2018年11月监测结果，10个调查断面总磷范围为0.01～0.03mg/L，平均0.02mg/L，均达到Ⅱ类水质标准，达标率100％。
(6)总氮：根据2018年11月监测结果，10个调查断面总氮范围为0.082～0.971mg/L，平均0.298mg/L，仅S6和爱乡断面总氮超标，其余断面总氮均达到Ⅱ类水质标准，达标率90％。
3、水生生物
(1)底栖动物完整性：按照现有B-IBI指标体系得到赋分标准如下：
底栖动物完整性各评价指标期望值
根据上表确定的赋分标准，计算评价区域各样点的底栖动物完整性结果如下所示：
底栖动物完整性参数赋分结果
(2)鱼类完整性：根据环评阶段实际野外调查采集数据，确定各站点鱼类完整性参数期望值如下表所示：
鱼类完整性参数期望值
根据上表确定的赋分标准，计算评价区域各样点的鱼类完整性结果如下所示：
鱼类完整性参数赋分结果
(3)指示物种状况：根据调查，雅砻江锦屏大河湾减水河段共分布有鱼类53种，有21种珍稀特有鱼类作为研究区域的指示物种，以历次调查采集到珍稀特有鱼类种类最多的13种作为最佳期望值，以指示物种的出现与否评价指示物种状况。调查共采集到珍稀特有鱼类8种，计算指示物种状况指标得分为0.62。
(4)鱼类损失指数：综合文献记载和历次调查成果，调查河段共分布有鱼类53种，其中历次调查共采集到鱼类36种，采集到种类数最多的一次调查为22种，因此综合确定本研究鱼类期望值是22种。本次共调查采集到鱼类13种，因此计算得鱼类损失指数为0.59。
(5)着生藻类完整性：因为着生藻类缺乏历史监测资料，因此，采用比值法对核心指标进行标准化处理。对干扰越强、值越低者，以其95％分位数为最佳期望值，各指标的分值等于指标实际值除以最佳期望值；对于干扰越强、值越高的指标，则以其5％分位数为最佳期望值，计算方法为：(最大值-实际值)/(最大值-最佳期望值)。规定经计算后分值的分布范围为0～1，若大于1，则均记为1。以此为依据，确定赋分标准如下：
着生藻类完整性参数赋分结果
4、物理结构
(1)河流连通阻隔状况：河流连通阻隔状况主要是评价鱼类等水生生物的迁移状况，因此其评价范围应该向下延神至雅砻江河口。雅砻江锦屏二级减水河段以下至河口长度约328km，有3座水电站，分别为官地、二滩、桐子林，河流连通阻隔状况评分为0.009
(2)岸坡稳定性：根据下表赋分标准，锦屏大河湾栖息地各评价样点岸坡稳定性得分范围为10～12分，平均为10.8分。
锦屏大河湾栖息地岸坡稳定性指标得分
(3)栖息地类型多样性：栖息地类型多样可以为鱼类等水生生物提供丰富的栖息生境，栖息地多样性程度可以反映鱼类多样性。根据栖息地多样性赋分标准，锦屏大河湾栖息地各评价样点栖息地多样性得分范围为4～9分，平均为6.8分。
(4)底质类型多样性：底质是影响河流水生生物群落结构的重要环境环境因素，底质为着生藻类提供附着基，为底栖动物提供稳定且多样的避难和栖息场所，为产粘沉性卵鱼类提供产卵基质，其粒径大小、异质性、密实性和稳定性等均对水生生物群落产生一定的影响。根据下表的底质多样性赋分标准，锦屏大河湾栖息地各评价样点底质多样性得分范围为6～16分，平均为11.1。
锦屏大河湾栖息地底质类型多样性指标得分
(5)河岸植被覆盖度：河岸带植被不仅可以截留非点源氮、磷以及悬浮颗粒物，还可以为河流生态系统提供必要的营养物质。根据下表的河岸植被覆盖度赋分标准，锦屏大河湾栖息地各评价样点河岸植被覆盖度得分范围为5～10分，平均为7.5分。
锦屏大河湾栖息地河岸植被覆盖度指标得分
5、指标权重
(1)水文
根据权重的计算方法，对水文指标体系中的各项指标构建判断矩阵，并计算其相对权重值。
指标层(B)对于项目层(A)的判断矩阵及相对权重
其中，λmax＝3.06，CI＝0.03，RI＝0.58，CR＝0.06<0.10，符合满意一致性要求。
(2)水质
根据权重的计算方法，对水质评价指标体系中的各项指标构建判断矩阵，并计算其相对权重值。
指标层(B)对于项目层(A)的判断矩阵及相对权重
其中，λmax＝6.129，CI＝0.026，RI＝1.24，CR＝0.021<0.10，符合满意一致性要求。
(3)水生生物
根据权重的计算方法，对水生生物指标体系中的各项指标构建判断矩阵，并计算其相对权重值。
指标层(B)对于项目层(A)的判断矩阵及相对权重
其中，λmax＝5.069，CI＝0.017，RI＝1.12，CR＝0.016<0.10，符合满意一致性要求。
(4)物理结构
根据权重的计算方法，对物理结构评价指标体系中的各项指标构建判断矩阵，并计算其相对权重值。
指标层(B)对于项目层(A)的判断矩阵及相对权重
其中，λmax＝5.14，CI＝0.036，RI＝1.12，CR＝0.032<0.10，符合满意一致性要求。
(5)总体
根据权重的计算方法，对水文、水质、水生生物及物理结构四个大类构建判断矩阵，并计算其相对权重值。
指标层(B)对于项目层(A)的判断矩阵及相对权重
其中，λmax＝4.012，CI＝0.036，RI＝1.12，CR＝0.004<0.10，符合满意一致性要求。
6、评价结果
对上述评价结果进行组合，得到如下表所示的结果：
锦屏大河湾栖息地保护效果评估结果一览表
评价结果显示，2018年秋季，锦屏大河湾栖息地水文、水质、水生生物、物理结构的得分分别为4.43、8.52、7.07、8.14。表明虽然受到河道采砂等人类活动的影响，大河湾减水河段的物理结构和水质仍处于较好水平；由于受到年调节水库锦屏一级调度和锦屏二级引水发电影响，减水河段水文情势变化较大，水文评分仅有4.43分，流量及水位较蓄水前下降较为明显；减水河段目前仍表现为大中型河流特征，河段水流特性依然呈现一定的多样化，为裂腹鱼类等特有鱼类提供了适宜的栖息地，水生生物得分为7.07分。锦屏大河湾栖息地保护效果总得分为6.81分，根据评价标准，锦屏大河湾栖息地保护效果较好。
Claims (8)
1.鱼类栖息地保护效果综合评价方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤一、根据鱼类栖息地的水文、水质、水生生物和物理形态选取评价体系；
步骤二、根据评价体系，结合拟评价鱼类栖息地保护河段的水电站影响、生境特点和水生生物需求，确定鱼类栖息地保护效果评价指标；
步骤三、通过野外监测、收集资料获得各个评价指标计算所需的数据，对各评价指标进行计算；
步骤四、将各评价指标现状计算值与期望值进行对比；
步骤五、通过层次分析法确定各个评价指标的权重，采用1-9标度法进行分级定量标度判断，构建判断矩阵，并在对判断矩阵进行一致性检验的基础上，结合专家咨询情况和评价区域实际分析，求得各指标的权重值；
步骤六、根据所得到的指标得分，进行加权求和，得到栖息地保护效果评价综合得分分值；
步骤七、根据栖息地保护效果综合得分，将栖息地保护效果分为5级，分别为极好、较好、一般、较差和极差。
2.如权利要求1所述的鱼类栖息地保护效果综合评价方法，其特征是：步骤一的评价体系包括英国RCE和RHS评价指标、美国ISC指标、南非RHP指标、河湖健康评价指标、生物完整性评价指标、物理栖息地质量评价指标和水文改变指标。
3.如权利要求2所述的鱼类栖息地保护效果综合评价方法，其特征是：所述评价指标包括：生态流量满足程度、流量过程变异程度、径流年内分配偏差、水温变异状况、溶解氧、耗氧有机物、重金属、总磷、氨氮、底栖动物完整性、鱼类完整性、指示物种状况、鱼类损失指数、着生藻类完整性、河流连通阻隔状况、岸坡稳定性、栖息地类型多样性、底质类型多样性、河岸植被覆盖度。
4.如权利要求3所述的鱼类栖息地保护效果综合评价方法，其特征是：
所述生态流量满足程度采用最小生态流量进行表征；
所述流量过程变异程度用FD表示，计算公式如下：
式中：qm为评估年实测月径流量，Qm为天然月径流量，为天然月径流量年均值，天然径流量以未建水利工程以前的多年平均径流量为依据；
所述径流年内分配偏差用用Cwr表示，计算公式如下：
式中：为第i月径流量多年平均值；为多年平均年径流量；i为1月，2月，…，12月；下标1表示工程建设前，下标2表示工程建设后。
5.如权利要求3所述的鱼类栖息地保护效果综合评价方法，其特征是：
所述水温变异状况由评估年逐月实测平均水温与多年平均月均水温变异最大值表示，即：
式中，Tm为评估年实测月均水温，Tm为多年平均月均水温；
所述溶解氧通过专用仪器进行检测，适宜值为4～12mg/L；
所述耗氧有机物取高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮4项对河流耗氧污染状况进行评估，选用评估年取其最低赋分为水质项目的赋分，取4个水质项目赋分的平均值作为耗氧有机污染状况赋分，公式如下：
所述重金属选取砷、汞、镉、铬(六价)、铅5项来评估水体重金属污染状况，汞、镉、铬、铅及砷分别赋分，选用评估年最低赋分为水质项目的赋分，取5个水质项目最低赋分作为重金属污染状况指标赋分，公式如下：
HMPr＝Min(Arr,Hgr,Cdr,Crr,Pbr)
所述总磷、氨氮通过专用仪器对水体进行检验。
6.如权利要求3所述的鱼类栖息地保护效果综合评价方法，其特征是：
所述底栖动物完整性考虑的参数包括与群落组成和结构有关的参数、与生物耐污能力有关的参数和与生物行为和习性有关的生境参数；
所述鱼类完整性从种类组成、丰度、群落结构、生态类群、耐受性、营养结构、繁殖共位群及鱼类数量和健康状况7个方面提出相关参数；
所述指示物种状况指珍稀特有鱼类相对优势度，采用以下公式获得：
式中：Wi％—第i种在渔获物中的重量百分比；Ni％—第i种在渔获物中的尾数百分比；Fi％—采样中第i种的日出现率；
所述鱼类损失指数基于历史调查数据分析统计评估栖息地保护河段的鱼类种类数，建立鱼类指标调查评估预期；
所述着生藻类完整性通过历史调查数据分析统计结合现场调研获得。
7.如权利要求3所述的鱼类栖息地保护效果综合评价方法，其特征是：
所述河流连通阻隔状况根据河流中闸、坝等阻隔构筑物的数量来表述，用Cl表示：
Cl＝N/L
式中：Cl为河流纵向连续性指标；N为河流的闸、坝等断点或节点等障碍物数量；L为河流的长度；
所述岸坡稳定性包括河岸倾角、河岸高度、处于支配地位的基质和植被覆盖度这些影响因子，用Is表示，表达式为：
Is＝Sa+Sc+Sh+Ss
式中：Sa为倾角分值；Sc为覆盖度分值；Sh为高度分值；Ss为基质分值；各特征参数分值的合计为岸坡稳定性取值，赋分4到7的岸坡认为稳定，赋分8到10的处于危险之中，赋分11到15的为不稳定，赋分16到22的为极不稳定；
所述栖息地类型多样性主要考虑栖息地的水深和流速，用HD表示：
HD＝NhNv
式中Nh和Nv分别为水深多样性数和流速多样性数，将水深范围为0～0.5m、0.51～5m和>5.1m分别定义为浅水、中水和深水；如果上述3种水深的面积都不小于水域面积的1/10，则Nh＝3；如果只有浅水和中水两个水深范围的面积不小于水域面积的1/10，则Nh＝2；以此类推；将流速范围为0～0.6m/s、0.6～2m/s和>2m/s分别定义为缓流、低流速和高流速；如果一个水域中上述3种流速的面积都不小于水域面积的1/10，则Nv＝3；如果只有两个流速范围，如缓流和低流速区的面积不小于水域面积的1/10，则Nv＝2；以此类推；
所述底质类型多样性按照河床底质为淤泥、泥沙、卵砾石和水生植物分别赋予0～10分的分值；
所述河岸植被覆盖度按照植被密度大小定性分类，根据定性分类赋予0～10分的分值。
8.如权利要求3所述的鱼类栖息地保护效果综合评价方法，其特征是：在对收集的数据进行处理时按照以下步骤进行：
首先，通过对水文、水质、水生生物和物理形态各个指标进行现场调查，获取调查数据，计算指标分值，通过与参照条件下的鱼类栖息地理想状况分值进行对比；
然后，采用层次分析法确定各项指标的权重值，采用1-9标度法进行分级定量标度判断，构建判断矩阵，求得各指标的权重值Wi；
再然后，根据所得到的二级指标得分，进行加权求和分别获得4个一级指标的分值，各一级指标的分值在0～10之间，具体如下：
水文指标：
水质指标：
水生生物指标：
物理结构指标：
将4个一级指标进行加权求和，得到栖息地保护效果评价得分，综合指标值在0～10之间，综合得分计算公式为：
最后，根据栖息地保护效果综合得分，将栖息地保护效果分为5级，分别为：极好，8～10分；较好，6～8分；一般，4～6分；较差，2～4分；极差，0～2分。
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- 2022-04-07 CN CN202210362026.5A patent/CN114662966A/zh active Pending
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