CN115471065B - 一种独流入海河流的健康评价指标系统及其评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及河流健康评价技术领域，具体为一种独流入海河流的健康评价指标系统及其评价方法。所述指标系统包括水文、水质、生物、生境、社会服务功能共5个准则层指标，所述5个准则层指标又分别包含有11个共性指标和5个个性指标。所述评价方法包括层次分析法(AHP)、综合指标评价法和河流健康等级划分。本发明有效填补了当前河流研究领域中缺少独流入海河流健康评价指标体系的空白，运用本发明技术方案对独流入海河流进行健康状况评价后，根据评价结果提出的河流修复建议和管理对策更加科学合理且针对性强，为独流入海河流的长期治理与健康发展奠定了坚实基础。

Description

一种独流入海河流的健康评价指标系统及其评价方法
技术领域
本发明涉及河流健康评价技术领域，具体为一种独流入海河流的健康评价指标系统及其评价方法。
背景技术
中小河流是物质交换的重要环节，也是生态系统的重要组成部分，其健康状况不但影响人类生产生活和周边生态环境，而且对大江大河、河口海湾的生态系统健康也会产生影响。全国第一次水利普查显示我国现有中小河流22671条。由于中小河流分布广泛、数量众多，怎样对中小河流健康状况进行精准评价及有针对性地生态治理和修复，正成为学术界和各国政府关注的科学问题。
中小河流大多具有流程短、河面窄、坡降大、流域面积小但流经区域的人口密度大、产业较为密集等特点，因此对人类活动和气候变化响应更迅速、更直接，在洪水控制、水资源保护、维持生物多样性方面扮演重要角色，其中以独流入海河流最为典型。独流入海河流是指在地表狭长低洼处流动且径直入海的水体，具有流程短、流路急、分支少且河口段在河流系统中占比高，在水沙以及潮汐作用下河流与河口作用-反馈密切等特点。
当前中小河流的生态系统健康与生境修复的研究逐年递增，但关于独流入海河流健康评价指标体系的研究甚少。针对河流、河口健康的评价，不同专家构建了不同的指标体系，其尺度、评估对象和导向等各不相同，且部分体系由于专家咨询和参考前人研究的构建过程中，主观因素过多，因此这些指标体系的普适性有待进一步总结，理解和推广应用难度较大，这使得独流入海河流生态的问题更加突出。独流入海河流的生态修复及功能提升亟需适宜的独流入海河流评价指标体系支撑。
发明内容
一种独流入海河流的健康评价指标系统及其评价方法，所述指标系统包括包含有11个共性指标和5个个性指标。如图12所示，发明人通过检索2010年至2020年的河流健康中文核心、硕博毕业论文以及SCI期刊相关文献423篇，人为判读后从中筛选出40篇研究区域为中小流域的河流健康评价体系文献，对这40个评价指标体系中的590个指标按水文、水质、生境、生物、社会服务功能5个类别采用频度分析法进行共性指标筛选，然后与管理目标衔接得出候选共性指标，再根据基本评价指标筛选原则筛选出共性指标11个，同时另根据独流入海河流每一段流域的特点属性提出5个个性指标，最后采用层次分析法构建由这16个指标组成的独流入海河流的健康评价指标系统。本技术方案还确立了评价标准、评价方法以及河流健康等级划分。当对这16个指标进行独立计算、综合分析后，基本能准确了解独流入海河流的健康状况，及时填补了当前河流研究领域中缺少独流入海河流健康评价指标体系的空白，有效解决了技术背景中提到的问题。
本发明采用的技术方案：
一种独流入海河流的健康评价指标系统，其特征在于，所述指标系统包括以下层级指标：
(1)目标层，即独流入海河流健康评价指标系统A；
(2)准则层，包括水文指标B1、水质指标B2、生物指标B3、生境指标B4和社会服务功能指标B5；
(3)共性指标层，即水文指标B1包括生态流量满足程度指标C1和流量过程变异程度指标C2，水质指标B2包括水质优劣程度指标C3和水体自净能力指标C4，生物指标B3包括鱼类多样性指数C5和浮游植物多样性指数C6，生境指标B4包括河流连通性指标C7、河岸稳定性指标C8和植被覆盖率指标C9，社会服务功能指标B5包括水资源开发利用率指标C10和公众满意度指标C11；
(4)个性指标层，即生境指标B4还包括河源段的水土流失率指标C12，河谷段的蜿蜒度指标C13和河口段的自然岸线保有率指标C16，社会服务功能指标B5还包括平原段的灌溉保证率指标C14和城市段的防洪工程达标率指标C15；
不同的河流对指标选取的侧重点也不同，不同指标体系的选择，对河流健康评价结果都有不同的影响，因此选取合适的指标、建立恰当的评价指标体系是河流健康评价成功的关键。本技术方案是基于共性指标筛选的独流入海河流健康评价指标体系的构建，采用频度分析法对水文、水质、生物、生境和社会服务功能等五个方面的分类指标进行次数分类统计，并与管理目标进行衔接，根据独立性和代表性等操作原则完成共性指标的筛选，然后结合独流入海河流(河流-河口生态系统)特征属性，筛选出能全面体现河流-河口系统健康特征的个性指标，进而采用层次分析法构建独流入海河流健康评价指标系统。
水文指标统计：河流水文情势是河流生态系统的驱动力，不断运输着水沙等物质，塑造着水生生物栖息地环境、影响河流物种种群结构。水流是河流功能的源泉，是河流健康与否的基础。40个评价指标体系中共有水文参评指标64项，将指标分类并筛选出6类频数大于2的指标，其中生态流量、流量采用频数≥10次，生态基流是维持河流生态系统演化和确保其不退化的基本流量，由流量计算所得，并且生态流量早已是当前我国河流管理主要考核目标，因此选择生态流量和流量过程变异程度指标作为共性指标。
水质指标统计：水环境是河流生物生存和发展的物质基础，水环境好坏是河流健康首要因子。40个评价指标体系中共有参评指标129项，共筛选出21个频数≥2的水质指标，其中化学需氧量、氨氮、溶解氧的采用次数最高，采用频数≥10，溶解氧指标对水生生物非常重要，常用来衡量水体自净能力，从另一个角度反映河流生态系统健康程度，因此以溶解氧浓度来衡量水体自净能力。化学需氧量、氨氮常用作水质断面考核指标，参考《河湖健康评价指南》统一采用由评价河段水质考核断面最差的水质项目来度量水质状况，即用水质优劣程度指标表示。
生物指标统计：河流生物状况直接反映了河流生态系统质量，是河流健康的关键。40个评价指标体系中生物指标共有参评指标62项，将生物指标进行归类统计，共筛选出7个频数≥2的生物指标，其中鱼类的采用次数最高，浮游植物次之，采用频次均≥10，鱼类位于水生态系统生物链的顶端，显著影响其他类群，能较为全面的反映水体生物群落情况，常被作为指示物种，同时用浮游植物多样性评价河流状况在本领域具有一定的认同度，因此鱼类多样性指数和浮游植物多样性指数作为生物指标。
生境指标统计：生境是水生生物赖以生存的环境，其健康状况对生物多样性、群落结构和群落更新，起到至关重要的作用。40个评价指标体系中生境指标共有参评指标158项，将生境指标进行归类统计，其中河流连通性、植被覆盖率、河岸稳定性采用率依次较高，采用频数均≥10，因此选为生境指标。
社会服务功能指标统计：社会服务功能是指河流为人类社会提供的供水、航运等功能。40个评价指标体系中社会服务功能指标共有参评指标168项，按照防洪、景观等功能对其进行分类统计，其中景观功能、防洪功能、水资源开发利用率和水功能区水质达标率采用频次依次最高，均≥10，但由于景观功能不具备实用性，故不考虑该指标。另外，水功能区水质达标率与前面所述的水质优劣程度和水体自净能力两个指标重复，根据独立性的操作原则，也不考虑该指标。而公众的满意程度与否最能体现河流的社会服务程度，参考《河湖健康评价指南》选取公众满意度指标，因此将水资源开发利用率、公众满意度作为评价指标。
根据独流入海河流的河流-河口生态系统的结构特点，将河流划分为河源、河谷、平原、城市、河口5个评价河流类型。
水土保持是治理河流的根本，河流上游的水土流失是危害河流健康的重要因素，探索河流上游的水土流失对河流健康的影响是河流健康研究的重要内容。在河流上游更要着重保护生态环境，强化水土保持，因此将反应水土流失程度的水土流失率作为河源段的个性指标。
河流蜿蜒度是河流的重要特征，与渠道化河流相比，自然河流的弯曲度对河流的水质、生物等方面的影响不同。它使河流形成深潭、浅滩、阶梯和河湾等不同生境，对生物多样性发展和生态系统健康有重要作用，但近年来，由于修建水库、闸坝等人为干扰因素的影响，造成生境的破碎化，寻求河流健康、生态系统完整与人类经济发展如何相适应是亟待研究的问题，因此将河谷段的蜿蜒度作为个性指标。
由于独流入海河流的流域地势相对平坦，人口密度大，人类活动频繁，经济结构以农业为主，因此平原段主要考虑灌溉保证率这一个性指标。
防洪的最终目的是使人民财产安全和国民经济得到保障，城市主要以人类生产生活为主，河流流经的城市有受洪水的威胁，容易引起洪灾灾害，威胁到人民群众安全，因此城市段将防洪工程达标率作为个性指标。
河口是人类活动频繁的区域，由于受人为干扰强度的影响，自然生境丧失，生物多样性下降，因此河口段将自然岸线保有率作为个性指标。
所述生态流量满足程度指标C1是指对于不断流的河流，分别计算河流的第一时间段和第二时间段内最小日平均流量占近30年平均流量的比值，取两者的最低评分来表示该指标，所述第一时间段为评价年10月至次年3月，第二时间段为次年4月-9月，计算公式如下：
公式(1)中，EF1表示第一时间段内最小日均流量qd占近30年平均流量Q的最低百分比，EF2表示第二时间段内最小日均流量qd占近30年平均流量Q的最低百分比，m代表月份，EF为生态流量满足程度，表1为生态流量满足程度指标C1的得分标准表；
表1
河流保障一定的流量过程是维护生态系统稳定和多样性的关键，因此生态流量满足程度指标对于水文准则层来说很关键。
所述流量过程变异程度指标C2则采用评价年实测月径量与天然月径量的偏差来表示，计算公式如下：
公式(2)中DF为流量过程变异程度，qn为评估年n月份的实测月径流量(m3/s)，Qn为评估年n月份的天然月径流量(m3/s)，公式(3)中，为评价年天然月径流量的平均值(m3/s)，表2为流量过程变异程度C2的得分标准表；
表2
流量过程变异程度指标可以较好地反映河流水资源开发利用对河流生态环境、水文状况的影响。
所述水质优劣程度指标C3则要结合各地河流水质考核指标的要求，依据《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)对选择的水质考核指标进行评价，表3为水质优劣程度指标C3的得分标准表；
表3
所述水体自净能力指标C4则是按照非汛期和汛期对评价年的水质溶解氧浓度进行平均并对其打分，依照GB3838-2002的溶解氧的Ⅲ类水质满足水生动植物的基本要求，以溶解氧Ⅲ类水质限值5mg/L为标准值，表4为水体自净能力指标C4的得分标准表；
表4
溶解氧是水生生物新陈代谢不可或缺的环境因子，溶解氧浓度的高低都会对水生动植物的生长产生影响。
所述鱼类多样性指数C5能够反映出鱼类的整体状况，则选取反映鱼类多样性的指标进行综合评估，表达式如下：
公式(4)中，H是鱼类多样性指数，YS是鱼类群落中出现的所有种类，Pr是鱼类群落中第r个种群的比例，表5为鱼类多样性指数C5的得分标准表；
表5
所述浮游植物多样性指数C6则是以香农-维纳多指数作为评价标准，表达式如下：
公式(5)中，SW表示浮游植物多样性指数，FS表示种类个数，ng为第g种的个体数，FN表示浮游植物群落中的个体总数，表6为浮游植物多样性指数C6的得分标准表；
表6
与其他水生植物比较，浮游植物具有较短的生长周期和对环境的敏感性，其变化情况可以很好地反映河流的生态状况。
所述河流连通性指标C7是根据单位河长内，影响河流流通状况的建筑物的数量来评价，计算公式为：
G＝N/L (6)
公式(6)中，G代表河流连通性，L代表河道的长度，N代表建筑物的数量，表7为河流连通性指标C7的得分标准表；
表7
所述河岸稳定性指标C8是评价人员通过实地考察调研，对河岸带的岸坡倾角、岸坡高度、河岸带基质、河岸冲刷状况、岸坡植被覆盖度这五个要素进行定性评价后得出的，表8为河岸稳定性指标的得分标准表；
表8
所述植被覆盖率指标C9表示的是河岸带的自然植被、人造植被的面积占河岸带的面积比重，由考察人员对河岸带范围内的乔木、灌木和草本植被的覆盖情况进行着重调查，利用直接评判得分法或遥感解译法对该指标进行评价，表9为植被覆盖率指标C9的得分标准表；
表9
所述水资源开发利用率指标C10的计算公式如下，
WURT＝WS/WR×100％(7)
WURI为水资源开发利用率，WS为河流流域地表水供应量，WR为河流流域地表水资源量，表10为水资源开发利用率指标C10的得分标准表；
表10
水资源开发利用率是衡量流域或区域内水资源开发和使用状况的重要指标，反映了与经济、社会和生态环境的协调程度。国际公认的合理利用水资源的比例为30％，因此本技术方案以30％作为参考值。
所述公众满意度指标C11是通过采用公众调查的方法进行评价，其得分取评价流域内参与调查的公众得分的平均值，表11为公众满意度指标C11的得分标准表；
表11
公众满意度反映公众对河流社会服务功能的满意程度。
所述河源段的水土流失率指标C12是用水土流失面积与总土地面积之比表示，是衡量流域水土保持以及治理程度的指标，表12为水土流失率指标得分标准表；
表12
所述河谷段的蜿蜒度指标C13是河段实际长度与直线距离之比，参考蜿蜒型河道公认的蜿蜒度健康标准范围1.4-1.6，取中值将参考标准值定为1.5，计算公式如下：
WY＝S/Z(8)
公式(8)中，WY表示蜿蜒度，S表示河流的实际长度，Z表示河流的直线长度，长度单位为km，表13为蜿蜒度指标C13的得分标准表；
表13
所述河口段的自然岸线保有率指标C16是指在没有外力干扰状态下的水体与陆地的分界线，计算自然岸线占总岸线长度的比例，依据自然岸线保有率是否达到管控目标为判断依据，表14为自然岸线保有率指标的得分标准表；
表14
所述平原段的灌溉保证率指标C14是采用实际灌溉面积与有效灌溉面积之比表示，表15为灌溉保证率指标C14的得分标准表；
表15
所述城市段的防洪工程达标率指标C15是指满足防洪标准的堤防长度占总堤防长度的比例，若该流域未对防洪标准进行相对规划，可参照《防洪标准》(GB50201)来确定，计算公式如下：
FDRI＝RDA/RD×100％(8)
公式(8)中，FDRI表示防洪达标率，RDA表示达到防洪标准的堤防长度，RD表示堤防总长度，长度单位为m，表16为防洪工程达标率指标C15的得分标准表。
表16
一种如权1所述的独流入海河流的健康评价指标系统的评价方法，其特征在于，具体步骤如下：
S1：层次分析，层次分析法(AHP)是一种具有思路简单，条理清晰，便于理解，灵活性和实用性强等特点的系统分析方法。通过层次分析法和yaahp软件的结合，构建了层次体系模型，并对各个指标的权重进行计算。AHP不但可以用来进行定量分析，而且还可以进行定性分析，即根据决策者的经验判断，利用相关标度对各指标因素进行数量化、模型化，按其重要性顺序排列并利用排序结果进行分析，包括以下步骤：
S1.1：构建层次结构模型，即根据独流入海评价指标系统，从准则层指标开始构建层次结构模型；
S1.2：对每一层次的各元素构造判断矩阵，以Ui、Uj(i,j＝1,2,……,n)建立判断矩阵B，即B＝{U1，U2，……，Uj}，其中i，j，n表示元素的序号，Uij表示Ui相对于Uj的重要值，并用Uij构成B-U判定矩阵P，
具体分析时，要按照两两因子对照比较，其中用Uij表示Ui与Uj的重要性指数，比较结果需要对照重要性标度表来确定具体数值，层次分析的重要性标度如表17所示；
表17
标度 含义
1 两因素相比，同等重要
3 两因素相比，前者比后者比较重要
5 两因素相比，前者比后者显著重要
7 两因素相比，前者比后者强烈重要
9 两因素相比，前者比后者极其重要
2,4,6,8 2,4,6,8分别表示相邻判断的中值
倒数(Uji＝1/Uij) 因素j相比i更加重要
S1.3：计算相关的重要性顺序，即判断矩阵要满足以下条件：
AW＝λmaxW (10)
公式(10)中，λmax是A的最大特性根，W是λmax对应的最大特征向量；
S1.4：对判断矩阵进行一致性指标计算，计算公式如下：
CI＝(λmax-n)/(n-1) (11)
公式(11)中，CI为判断矩阵一致性指标，如果CI＝0时则判定矩阵具有一致性，相反，CI越大说明一致性越差；
S1.5：计算矩阵的一致性比值，即将CI与平均随机一致性指标RI进行比较，当CI/RI<0.1时，一致性结构可以被视为是满意，反之，当CI/RI>0.1时，必须对判定矩阵P进行重新调整，直到满足一致性，表18为平均随机一致性指标；
表18
S2：综合指标评价，由于河流健康评价是一个多层次、多属性、多尺度的决策问题，其中任何一项指标都是从一个侧面反映了河流的健康状态，为了能够全面反映河流健康现状，采用多指标综合评价法即按照逐层加权的方法，计算河流健康最终评价得分，具体是通过百分制对各项指标进行标准化，并设定权重，总分按加权平均求得，计算公式如下：
公式(12)中，Ez为第z评价河段的综合得分，Ecw为指标层第c个指标的权重，Ecr为指标层第c个指标的得分，Edw为第d个准则层的权重；
同一准则层内，当某一指标无法开展健康评价时(并非该评价指标评价分值为0)，其对应权重将按比例分配至该准则层内剩余所有指标的权重中去；
河流采用河段长度为权重，按照以下公式进行河流健康赋分计算：
公式(13)中，Erh为河流健康综合赋分，Ez为第z个评价河段健康综合赋分，Wx为第x个评价河段的长度，Rs为评价河段数量。
S3：健康等级划分，即根据《河湖健康技术指南》和《河湖健康技术导则》，将河流健康分为五类：非常健康、健康、亚健康、不健康、劣态，表19为河流健康评价分类表，将河流健康综合赋分E与表中的得分范围RHI进行比较，即可判断出待评价河流的健康状况。
表19
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果：
本发明一种独流入海河流的健康评价指标系统及其评价方法，从河流生态完整性和社会服务功能的角度出发，将水文、水质、生境、生物、社会服务功能等多源信息融合，采用频度分析法进行共性指标筛选，并与管理目标衔接后再根据基本评价指标筛选原则筛选出11个共性指标，然后结合独流入海河流的特点属性提出5个个性指标，最后采用层次分析法构建了独流入海河流健康评价指标系统，而且还确立了评价标准、评价方法以及河流健康等级划分，及时有效填补了当前河流研究领域中缺少独流入海河流健康评价指标体系的空白。当运用本技术方案对独流入海河流的健康状况进行评价后，根据评价结果提出的河流修复建议和管理对策更加科学有效且富有针对性，改善河流健康状况的效果更好，为独流入海河流的长期治理与健康发展奠定了坚实基础。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显然，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1一种独流入海河流的健康评价指标系统示意图；
图2南流江位置图；
图3南流江的五种评价河流类型划分图；
图4南流江的十三段评价河段划分图；
图5南流江的生物样品采样点设置图；
图6南流江公众满意度调查的各类型受访者的打分情况图；
图7南流江十三段评价河段的健康状态示意图；
图8南流江的准则层得分示意图；
图9南流江各段评价河段的准则层得分示意图；
图10河岸稳定性得分表图；
图11南流江各评价河段的水体自净能力得分图；
图12构建独流入海河流健康评价指标系统的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。
实施例：
本实施例以广西东南部的南流江为研究对象，如图2所示，其地理位置介于108°51′-110°22′E，21°34′-22°52′N，该江干流长度为285km，坡降为0.35‰，流域面积占地为9232km2，发源于广西北流市大容山，自北向南流经玉林市后入北海，于党江镇汇入廉州湾，是广西独流入海第一大河。南流江水系发达，支流众多，呈树枝状分布，共有支流61条，主要有河长超过50km支流有6条。南流江干流上游河宽在30-80km之间，中游河宽在90-160km之间，下游河宽在220-400km之间。南流江流域范围涉及广西的玉林、钦州、北海三市。根据广西2021年统计年鉴，2020年末南流江8个市县区总人口为798.96万人，占广西总人口的13.97％，地区生产总值2529.54亿元，占广西生产总值的11.4％，人均地区生产总值3.17万元。
基于河流结构特征的河流分类方法，结合《河湖健康技术指南》和《河湖健康技术导则》，同时兼顾河长管辖范围，将南流江划分为河源段、河谷段、平原段、城市段、河口段五种评价河流类型共13段评价河段，分别如图3和图4所示，南流江分段方案及相应数据如表20所示，评价南流江的11个共性指标和5个个性指标的数据来源如表21所示。
表20
表21
首先，运用层次分析法(AHP)来确定各项指标的权重，利用yaahp10进行计算分析，直接导入平台数据，结合河流领域的专家意见、《河湖健康评估技术导则》(SL/T793—2020)、《广东省202021年河湖健康评价工作技术指引》等文献对各指标进行重要性程度排序，根据河源段、河谷段、城市段、平原段、河口段共5种河段类型来确定不同河流类型的权重，并在yaahp10进行计算分析，得到最终的检验结果如表22—表26所示。
表22
表23
表24
表25
表26
其次，对上述五种河段的各项指标逐一进行评价。
水文准则层指标B1包括生态流量满足程度指标C1和流量过程变异程度C2。
生态流量满足程度指标C1是评价年10月至次年3月份及4月至9月份最小日均流量占近30年平均流量的最低百分比。国内河流的最小生态流量，在评价年10月至次年3月，通常取近30年平均径流量的20％-30％，次年4月至9月也是取20％-30％。在此基础上，结合季风气候区的特点和南流江水资源现状，利用《全国水资源保护规划技术大纲》所规定的Tennant方法，对流域内的生态流量按评价年10月至次年3月取近30年平均径流量的10％，4月至9月取近30年平均径流量的20％进行了测算。
在国内，当年10月～次年3月份的非洪涝灾害，按年平均径流量的10％～20％计算，在汛期即次年的4月-9月，按年均20～30％的年平均径流量计算。
按照公式(1)，计算EF1和EF2并对照表1进行划分，得到南流江生态流量满足程度的得分结果，由于南流江流量资料覆盖度不高，只有常乐站点的流量数据，故也采用此站点的生态流量满足程度数据作为南流江其他评价河段的生态流量满足程度得分。
表27
由表27可知，南流江生态流量满足程度得分为40分处于劣态状态，说明满足程度低，不能很好的维持河流生态系统功能和结构稳定。
流量过程变异程度C2，受限于资料完成程度，本次评价不具备计算该指标的条件，因此本次评价中将该指标按比例分配到生态流量满足程度中，即水文准则层得分＝生态流量满足程度×0.5/(1-0.5)，通过计算可知南流江水文健康得分为40分，处于劣态状况。水文准则层指标B1得分如表28所示。
表28
水质准则层指标B2包括水质优劣程度指标C3和水体自净能力指标C4。
水质优劣程度指标C3，南流江水质优劣程度根据《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)，对氨氮、总磷、五日生化需氧量等地表水水质考核指标进行计算，并按照表3对结果进行确定南流江的水质状况得分。结果如表29所示，石湾平原段、横江站平原段的氨氮总磷超标，合江平原段总磷超标，得分0分，其他监测断面不存在水质超标指标，得分分别为80分或100分，为健康或非常健康状态。
表29
水体自净能力指标C4，由于南流江溶解氧资料覆盖度不高，故无法用全年的溶解氧月均浓度，按照汛期和非汛期进行计算水体自净能力指标，在此采用2020年5月的溶解氧数据计算得分，结果如图11所示，南流江水体自净能力指标除了玉林市城市段外，其他评价河段中水体溶解氧浓度相对较高，水体自净能力指标得分均较高，得分80或100分，处于健康或非常健康状况，玉林城市段水体中溶解氧浓度较低，水体自净能力指标得分较低，得分30分，处于劣态状况。
由于水质准则层指标B2包括2项指标，因此以2项指标得分与权重乘积之和作为该准则层的得分。经过计算，确定各个评价河段的水质准则层得分结果如表30所示。由表30可知，13个评价河段中，河口段、合浦城市段、石埇河谷段、水鸣河平原段、博白城市段、横江站平原段、河源段、武利江河谷段、马江河谷段的水质状况较好，均在80分以上，处于健康状况，石湾平原段、合江平原段、玉林城市段水质较差，处于不健康或劣态状况。总体来说，河源段、河谷段、河口段的水质相对较好，平原段、城市段部分评价河段水质相对较差。
表30
生物准则层指标B3包括鱼类多样性指数C5和浮游植物多样性指数C6。
鱼类多样性指数C5，本次实地调查在南流江干流及支流共设置鱼类采样点13个，如图5所示，采样时间为2021年7月-8月，采用挂网法、电鱼法、地笼法对鱼类进行采集，然后鱼类样品的处理、体长和体重测量则根据《流域生态健康评估技术指南》(试行)标准执行，最后根据《广西淡水鱼类志》、《珠江鱼类志》、《南海鱼类志》等专业书刊的鱼类分类标准对鱼类样品的种类进行鉴定。
采样期间，南流江鱼类采样共采集到鱼类3507尾，经过鉴定共计58种，隶属于6目20科50属，其中鱼类优势种有7种。根据公式(4)计算南流江鱼类多样性指数C5并根据鱼类香农维纳多样性指数的得分标准，确定各个评价河段的鱼类多样性指数，如表31所示。
表31
如表31所示，南流江干流9个评价河段中，河源段至横江站平原段的鱼类多样性指数持平，从中游博白城市段开始鱼类多样性指数逐渐升高，在石埇河谷段达到最高，再从下游石湾平原段至河口段慢慢降低，支流中武利江河谷段、合江平原段的鱼类多样性指数较高，马江河谷段、丽江平原段的鱼类多样性指数较低。整体来说，中游的鱼类多样性指数高于上游和下游，各个评价河段的鱼类多性指数相差较大，其中石湾平原段、石埇河谷段、水鸣河平原段、武利江河谷段、合江平原段鱼类多样性指数较高，处于健康状况，其他河段得分为40或60分，均为亚健康或者劣态状况。
浮游植物多样性指数C6，本次调查在南流江干流及支流设置浮游植物采样点9个，如图5所示，采样时间为2021年7月至8月。浮游植物分别在每个采样点采集4个定性和定量样品，其中浮游植物定性：在表面到0.5米的深度，用网孔为0.064mm以20～30cm/s的速度进行∞形拖动，时间约3分钟；浮游植物定量：采表层1L水样。最后根据《水和废水监测分析方法》(2002年)的测定标准对样品采集、分析和鉴定。浮游植物本次共鉴定出5门31属64种，其中，浮游植物优势种有5种。根据公式(5)计算浮游植物多样性指数，并根据表6确定各个评价河段的浮游植物多样性指数得分，结果如表32所示。
表32
注：“——”代表该指标数据缺失，将该指标权重按比例分配到同一河段其他指标中。
如表32所示，在9个评价河段中，玉林城市段浮游植物多样性指数较低，得分为40分，为不健康状况，石埇河谷段浮游植物多样性指数得分为0，为劣态状况，其他评价河段中，浮游植物多样性指数较高，为80分，处于健康状况。
由于生物准则层指标B3包含鱼类多样性指数C5和浮游植物多样性指数C6这两个指标，因此分别以2项指标权重与得分乘积之和作为该准则层的得分，即生物准则层得分＝鱼类多样性指数×0.5+浮游植物多样性指数×0.5。经过计算，确定各个评价河段的生物准则层得分结果如表33所示，13个评价河段中，石湾平原段、水鸣河平原段、武利江河谷段、合江平原段的生物状况较好，均在80分以上，处于健康状况，河口段、博白城市段、横江站平原段、河源段、马江河谷段的生物状况一般，得分在50-70分，处于亚健康状况，石埇河谷段生物状况较差，处于不健康状况，合浦城市段、丽江平原段的生物状况差，得分为40分，处于不健康状况。
表33
注：“——”代表该指标数据缺失，将该指标权重按比例分配到同一河段的其他指标中。
生境准则层指标B4包括河流连通性指标C7、河岸稳定性指标C8和植被覆盖率指标C9，以及河源段的水土流失率指标C12、河谷段的蜿蜒度指标C13和河口段的自然岸线保有率指标C16。
河流连通性指标C7，通过资料收集、影像评判和实地调研发现，在13个评价河段中，河口段、合浦县城市段、石埇河谷段、玉林城市段、河源段、合江平原段影像南流江连通性的建筑设施数量各为1个，武利江河谷段为4个，马江河谷段2个，根据公式(6)计算连通性指标并参照表7的得分表，河流连通性指标的得分结果如表34所示。
表34
如表34所示，河口段、合浦城市段、石埇河谷段、玉林城市段、河源段、合江平原段、武利江河谷段、马江河谷段河道阻隔严重，得分0分，均为劣态状况，石湾平原段、水鸣河平原段、博白城市段、横江站平原段、丽江平原段无阻现象，得分100，处于非常健康状况。
河岸稳定性指标C8，经评价人员实地调研，对河岸带岸坡倾角、高度，河岸带的植被覆盖率、基质和冲刷等因素进行评估，按照表8的得分标准确定各评价河段的河岸稳定性得分。
由图10可知，南流江13个评价河段的河岸稳定性得分在57.5-95分之间，岸坡倾角较小，都小于30°，岸坡基质基本属于岩土类型，13个评价河段中6处岸坡有冲刷现象，属于轻度冲刷，9个评价河段岸坡高度小于1m，3个评价河段岸坡高度在1-5m，植被覆盖度总体上属于中高密度覆盖，约50-75％左右，13个评价河段中，有1个评价河段河岸处于稳定状态，短期内无侵蚀现象，不会出现变形和破坏，11个评价河段的河岸处于基本稳定状态，尽管河岸有松动发育，侵蚀的迹象但不会在短期内发生变形和破坏，1个评价河段的河岸处于次不稳定状态，存在明显的裂痕发育痕迹，在某些特定情况下，河床发生变形和破坏，发生中度程度的土壤侵蚀。
植被覆盖率指标C9，以南流江13个水生态采样点为河岸带植被覆盖率考察区，通过实地调研后直接进行评估，分别计算每个采样点左岸和右岸植被覆盖度的算术平均值，并根据表9来确定南流江13个评价河段的河岸植被覆盖率得分，结果如表35所示。
表35
由表35可知，石湾平原段、水鸣河平原段、武利江河谷段右岸植被覆盖度高于左岸，横江站平原段、河源段、合江平原段左岸植被覆盖度高于右岸，南流江中上游河岸植被覆盖度良好，河岸植被覆盖率得分在50-87.5分之间，处于健康状况，下游合浦城市段、石湾平原段河岸植被覆盖度良好，也处于健康状况，河口段为防洪需要，主要是硬质护岸，导致植被覆盖率较低，处于不健康状况。
河源段的水土流失率指标C12，水土流失率用水土流失面积与总土地面积之比表示。按照《土壤侵蚀分类分级标准》，采用RUSLE模型来获取南流江流域土壤侵蚀状况，划分为微度、轻度、中度、强度、极强、剧烈五个等级。《区域水土流失动态监测技术规定(试行)》规定，轻度及其以上土壤侵蚀强度面积之和为水土流失面积，由此可计算出各个评价河段的水土流失率结果，最后确定水土流失率的得分。由表36可知，河源段水土流失率一般，得分为60，处于亚健康状况。
表36
河谷段的蜿蜒度指标C13，本实施例利用Googleearth历史影像矢量化南流江13个评价河段，并导入ArcGIS计算流线长度，使用度量工具评价河段的直线长度，并根据公式(8)计算每个评价河段的蜿蜒度。根据计算结果可知，武利江河谷段、马江河谷段、石埇河谷段三个河段的蜿蜒度较好，在1.50-2.00之间，均在健康状况。
表37
河口段的自然岸线保有率指标C16，河口岸线以砂砾质、淤泥质、基岩、生物岸线为主，本实施例利用遥感影像矢量化南流江自然岸线，计算自然岸线占总岸线的比例，并按照表14进行自然岸线保有率赋分，结果如表38所示。
表38
由表38可知，河口段自然岸线保有率为66.59％得分60分，处于亚健康状况，说明南流江河口段自然岸线保有率较差，人类活动对岸线造成的影响较大。
经计算，确定各个评价河段的生境准则层指标B4的得分结果如表39所示，
表39
注：水土流失率是河源段的个性指标，蜿蜒度是河谷段的个性指标，自然岸线保有率是河口段的个性指标，故其他评价河段不计算该个性指标。
由表39可知，在生境准则层中，合浦城市段、水鸣河平原段、博白城市段、横江站平原段、丽江平原段得分大于75分，均处于健康状态，玉林城市段、马江河谷段、合江平原段处于亚健康状态，河口段、石湾平原段、石埇河谷段、河源段、武利江河谷段处于不健康状态，共性指标中，状况最好的是河岸稳定性，河岸植被覆盖率较为一般，状况相对较差的是河流连通性。个性指标中，河源段的水土流失较高，河口段的自然岸线保有率较差，河谷段的蜿蜒度较好。各评价河段存在一定程度的波动，体现了人类活动对南流江生境的影响。
社会服务功能准则层指标B5包括水资源开发利用率指标C10和公众满意度指标指标C11，以及平原段的灌溉保证率指标C14和城市段的防洪工程达标率指标C15。
水资源开发利用率指标C10，根据《玉林市水资源综合规划》，玉林市南流江地表水资源量46.63亿m3，地表水资源可利用量18.53亿m3，南流江地表水资源可利用率39.7％，玉林市南流江流经的玉州区、福绵区、陆川县、博白县、兴业县、北流市6个市县区地表水资源可利用率分别为38.7％、35％、36.2％、37.4％、34.4％、37％。
根据《北海市水资源综合规划》，北海市地表水资源可利用量4.37亿m3，南流江地表水资源量10.81亿m3，地表水资源可利用率40.4％，并根据表10进行得分，故此玉林市范围内的水资源开发利用率得分50分，北海市范围内的水资源开发利用率得分20分。
公众满意度指标指标C11，2021年7月和8月在南流江干流及支流对各个监测点进行水生态采样的同时，开展了南流江公众满意度调查，共收集了113份公众满意度调查表，如表40所示。其中沿岸居民90份，平均得分76.61分，河道管理者1份，平均得分95分，河周边从事生产活动17份，平均得分75分，常来旅游的游人1份，平均得分30分，偶尔来旅游的游人4份，平均得分81.86分。各类型受访者的得分情况如图6所示，公众满意度指标的总体得分为71.7分，处于亚健康状态。
表40
平原段的灌溉保证率指标C14，由于灌溉保证率的数据覆盖度不全，没有具体市县区，因此北海市、玉林市选取有效灌溉面积、耕地实际灌溉面积计算灌溉保证率。根据《广西防洪安全保障方案研究》，2017年北海市有效灌溉面积81.09万亩，北海市耕地实际灌溉面积53.33万亩，玉林市有效灌溉面积238.13万亩，玉林市耕地实际灌溉面积205.2万亩，计算得结果后并根据表15进行赋分，玉林市范围内灌溉保证率得分80分，北海市范围内灌溉保证率得分60分。
表41
灌溉保证率得分表
城市段的防洪工程达标率指标C15，根据《广西防洪安全保障方案研究》，2017年南流江玉林市城区已建堤防31.884km，已达标堤防31.884km，南流江博白县已建堤防5.957km，已达标堤防5.957km，合浦已建堤防54.493km，已达标堤防0km，根据公式(8)计算得出结果后依据表16进行赋分，防洪工程达标率指标C15的得分情况如表42所示。
表42
社会服务功能准则层指标B5的得分：经计算，在该准则层中，河口段、合浦城市段处于劣态状态，石湾平原段、石埇河谷段、水鸣河平原段、河源段、合江平原段、丽江平原段得分在44.4-57分之间，处于不健康状态，博白城市段、横江站平原段、玉林城市段、武利江河谷段、马江河谷段得分在60.6-71.5分之间，处于亚健康状态。从结果来看，该准则层得分较低，主要是因为水资源南流江水资源开发程度较高，另外公众对南流江的满意度不高，使得公众满意度指标得分较低，社会服务功能准则层指标B5得分情况如表43所示。
表43
注：灌溉保证率是平原段的个性指标，防洪达标率是城市段的个性指标，故其他评价河段不计算该个性指标。
最后南流江健康评价结果包括分段评价结果和综合评价结果。
分段评价结果，根据公式(12)，从水文、水质、生物、生境、社会服务功能共五个准则层计算13个河段健康综合得分，结果如表44所示。
表44
根据评价结果，南流江评价河段健康综合得分从高到低为：博白城市段(75.08)＞水鸣河平原段(70.53)＞横江站平原段(68.50)＞武利江河谷段(67.91)＞马江河谷段(65.72)＞丽江平原段(64.33)＞合江平原段(62.68)＞河源段(60.06)＞石埇河谷段(58.80)＞合浦城市段(55.30)＞河口段(54.96)＞石湾平原段(54.81)＞玉林城市段(45.80)。在13个评价河段中，1个评价河段处于健康状态；7个评价河段处于亚健康状态，得分在60.00-71.00之间；5个评价河段处于不健康状态，得分在45.00-59.00之间。总体上，上游和中游健康状态优于下游；从5个准则层来看，水质、生物、生境、社会服务功能波动比较大，水文波动不大。
按照《河湖健康评价指南》与《河湖健康技术导则》要求，将河流健康状况进行空间可视化，得到南流江13个评价河段健康状态示意图，如图7所示。
如图9所示，河口段在水文、生境和社会服务功能准则层上处于不健康状态；在水质准则层上处于健康状态；在生物准则层上处于亚健康状态。对于河口段整体评价，得分54.96分，河口段的评价结果为不健康。从评价结果可以看出，河口段水质状况良好，河岸稳定，但生态流量不足，鱼类生物多样性差，河流阻隔严重，河岸植被覆盖率较低，河段较为顺直，公众满意度低，自然岸线被人类活动侵占或者破坏，说明人类活动频繁，对河口段的影响较大。
城市段中，博白城市段(75.08)＞合浦城市段(55.30)＞玉林城市段(45.80)；博白城市段处于健康状态，合浦城市段和玉林城市段处于不健康状态。博白城市段在水文准则层上处于不健康状况；在水质准则层上处于非常健康状态；在生物准则层上处于亚健康状态；在生境和社会服务功能准则层上处于健康状态。从结果来看，博白城市段得分75.08分，为健康状态。从评价结果可以看出，博白城市段水质状况良好，达到Ⅲ类水质标准；浮游植物多样性较好；河流连通性好，无堤防、闸坝阻隔；河岸稳定，水沙含量较低；防洪工程达标。但生态流量不足，鱼类多样性较差，河岸植被覆盖率较差，水资源利用开发利用程度超过30％阈值，公众满意度低。玉林城市段在水文和生物准则层上，处于不健康状况；在水质准则层上处于劣态状况；在生境准则层上处于亚健康状况；在社会服务功能准则层上处于健康状态。合浦城市段在水文和生物准则层上处于不健康状态；在水质准则层上处于非常健康状态；在生境准则层上处于健康状态；在社会服务功能准则层上处于劣态状况。对于合浦城市段整体评价，得分55.30分，合浦城市段的评价结果为不健康。从评价结果可以看出，合浦城市段水质状况良好，达到Ⅲ类水质标准；河流连通性好，无堤防、闸坝阻隔；河岸稳定，水沙含量较低；河岸植被覆盖率较高。但生态流量不足，鱼类生物多样性差，河段较为顺直，水资源利用开发利用程度超过30％阈值，公众满意度低，防洪不达标。玉林城市段整体得分为42.65分，处于不健康状况。从评价结果可以看出，玉林城市段河岸稳定，水沙含量较低；河岸植被覆盖率较高；防洪工程达标。但生态流量不足；水质差，未达到Ⅲ类水质标准；生物多样性低；水资源利用开发利用程度超过30％阈值，公众满意度低。
平原段中，水鸣河平原段(70.53)＞横江站平原段(68.50)＞丽江平原段(64.33)＞合江平原段(62.68)＞石湾平原段(54.81)。水鸣河平原段、横江站平原段、丽江平原段和合江平原段处于亚健康状况，石湾平原段处于不健康状况。水鸣河平原段在水文准则层上，处于不健康状态；在水质、生物和生境准则层上，处于健康状态；在社会服务功能准则层上，处于亚健康状态。水鸣河平原段水质状况良好，达到Ⅲ类水质标准，河岸稳定，水沙含量较低，河流连通性好，没有堤防或闸坝阻隔，灌溉用水有保障，河岸植被覆盖率一般，生物多样性较高；但生态流量不足，水资源利用开发利用程度超过30％阈值，公众满意度低。横江站平原段在水文准则层上，处于不健康状态；在生物和社会服务功能准则层上，处于亚健康状态；在生物准则层上处于健康状态；在生境准则层上，处于非常健康状态。横江站平原段水质状况良好，达到Ⅲ类水质标准，河岸稳定，水沙含量较低，河流连通性好，没有堤防或闸坝阻隔，河岸植被覆盖率较好，灌溉用水有保障，浮游植物多样性较为良好；但生态流量不足，鱼类多样性较差，水资源利用开发利用程度超过30％阈值，公众满意度低。
丽江平原段在水文、生物和社会服务功能指标上，处于不健康状况；在水质指标上，处于健康状态；在生境指标上，处于非常健康状态。丽江平原段水质状况良好，达到Ⅲ类水质标准，河岸稳定，水沙含量较低，河流连通性好，没有堤防或闸坝阻隔，河岸植被覆盖率好，灌溉用水有保障，浮游植物多样性较为良好；但生态流量不足，鱼类多样性较差，水资源利用开发利用程度超过30％阈值，公众满意度低。合江平原段在水文和水质准则层上，处于不健康状况；在生物准则层上，处于非常健康状况；在生境和社会服务功能上，处于亚健康状态。合江平原段生物多样性较高，河岸稳定，水沙含量较低，河岸植被覆盖率好，灌溉用水有保障；但生态流量不足，水质状况差，未达到Ⅲ类水质标准，生物多样性差，河流连通性差，堤防或闸坝阻隔严重，水资源利用开发利用程度超过30％阈值，公众满意度低。石湾平原段在水文、水质、生境和社会服务功能准则层上，处于不健康状态；在生物准则层上，处于健康状态。石湾平原段生物多样性较好，河岸稳定，水沙含量较低；但生态流量不足，水质状况差，未达到Ⅲ类水质标准，河流连通性差，堤防或闸坝阻隔严重，河岸植被覆盖率较差，灌溉用水不足，水资源利用开发利用程度超过30％阈值，公众满意度低。
河谷段中，武利江河谷段(67.91)＞马江河谷段(65.72)＞石埇河谷段(58.80)，武利江河谷段和马江河谷段处于亚健康状况，石埇河谷段处于不健康状况。武利江河谷段在水文和生境准则层上，处于不健康状况；在社会服务功能准则层上，处于亚健康状况；在水质准则层上，处于非常健康状态；在生物指标上，处于健康状况。武利江河谷段水质状况良好，达到Ⅲ类水质标准，生物多样性高，河段较为弯曲；但生态流量不足，河岸不够稳定，河流连通性差，堤防或闸坝阻隔严重，河岸植被覆盖率较差，公众满意度低。马江河谷段在水文准则层上，处于不健康状况；在生物、生境和社会服务功能准则层上，处于亚健康状况；在水质准则层上，处于非常健康状态。马江河谷段水质状况良好，达到Ⅲ类水质标准，浮游植物多样性较高，河岸稳定，水沙含量较低，河岸植被覆盖率好，河段较为弯曲，但生态流量不足，河流连通性差，堤防或闸坝阻隔严重，鱼类多样性差，公众满意度低。石埇河谷段在水文、生物、生境和社会服务功能准则层上，处于不健康状况；在水质准则层上，处于健康状态。石埇河谷段水质状况良好，达到Ⅲ类水质标准，鱼类多样性好，河岸稳定，水沙含量较低，河段较为弯曲；但生态流量不足，河流连通性差，堤防或闸坝阻隔严重，河岸植被覆盖率一般，公众满意度低。
河源段在水文、生境和社会服务功能准则层上，处于不健康状况；在水质准则层上，处于健康状态；在生物准则层上，处于亚健康状况。对于河口段整体评价，得分60.06分，为亚健康状态。从评价结果可以看出，河源段水质状况良好，达到Ⅲ类水质标准，浮游植物多样性较高，河岸稳定，水沙含量较低；但生态流量不足，鱼类多样性较差，河流连通性差，堤防或闸坝阻隔严重，河岸植被覆盖率一般，水土流失率较高，水资源利用开发利用程度超过30％阈值，公众满意度低。
综合评价结果，根据公式(13)计算南流江健康评价赋分，如图8所示，水文准则层得分40分，水质准则层得分75.66分，生物准则层得分66.25分，生境准则层得分66.53分，社会服务功能准则层得分61.13分，综合13个评价河段的5项准则层得分进行加权计算，得出南流江健康评估得分为63.31分，属于亚健康状况。
根据上述南流江的健康评价结果，南流江的研究人员和维护人员可提出针对性强、目的明确的河流修复建议以及科学合理的管理对策，改善南流江的健康状况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种独流入海河流的健康评价指标系统，其特征在于，所述指标系统包括以下层级指标：
(1)目标层，即独流入海河流健康评价指标系统A；
(2)准则层，包括水文指标B1、水质指标B2、生物指标B3、生境指标B4和社会服务功能指标B5；
(3)共性指标层，即水文指标B1包括生态流量满足程度指标C1和流量过程变异程度指标C2，水质指标B2包括水质优劣程度指标C3和水体自净能力指标C4，生物指标B3包括鱼类多样性指数C5和浮游植物多样性指数C6，生境指标B4包括河流连通性指标C7、河岸稳定性指标C8和植被覆盖率指标C9，社会服务功能指标B5包括水资源开发利用率指标C10和公众满意度指标C11；
(4)个性指标层，即生境指标B4还包括河源段的水土流失率指标C12，河谷段的蜿蜒度指标C13和河口段的自然岸线保有率指标C16，社会服务功能指标B5还包括平原段的灌溉保证率指标C14和城市段的防洪工程达标率指标C15；
所述生态流量满足程度指标C1是指对于不断流的河流，分别计算河流的第一时间段和第二时间段内最小日平均流量占近30年平均流量的比值，取两者的最低评分来表示该指标，所述第一时间段为评价年10月至次年3月，第二时间段为次年4月-9月，计算公式如下：
公式(1)中，EF1表示第一时间段内最小日均流量qd占近30年平均流量Q的最低百分比，EF2表示第二时间段内最小日均流量qd占近30年平均流量Q的最低百分比，m代表月份，EF为生态流量满足程度，表1为生态流量满足程度指标C1的得分标准表；
表1
所述流量过程变异程度指标C2则采用评价年实测月径量与天然月径量的偏差来表示，计算公式如下：
公式(2)中，DF为流量过程变异程度，qn为评估年n月份的实测月径流量，m3/s，Qn为评估年n月份的天然月径流量，m3/s，公式(3)中，为评价年天然月径流量的平均值，m3/s，表2为流量过程变异程度C2的得分标准表；
表2
所述水质优劣程度指标C3则要结合各地河流水质考核指标的要求，依据《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)对选择的水质考核指标进行评价，表3为水质优劣程度指标C3的得分标准表；
表3
所述水体自净能力指标C4则是按照非汛期和汛期对评价年的水质溶解氧浓度进行平均并对其打分，依照GB3838-2002的溶解氧的Ⅲ类水质满足水生动植物的基本要求，以溶解氧Ⅲ类水质限值5mg/L为标准值，表4为水体自净能力指标C4的得分标准表；
表4
所述鱼类多样性指数C5能够反映出鱼类的整体状况，则选取反映鱼类多样性的指标进行综合评估，表达式如下：
公式(4)中，H是鱼类多样性指数，YS是鱼类群落中出现的所有种类，Pr是鱼类群落中第r个种群的比例，表5为鱼类多样性指数C5的得分标准表；
表5
所述浮游植物多样性指数C6则是以香农-维纳多指数作为评价标准，表达式如下：
公式(5)中，SW表示浮游植物多样性指数，FS表示种类个数，ng为第g种的个体数，FN表示浮游植物群落中的个体总数，表6为浮游植物多样性指数C6的得分标准表；
表6
所述河流连通性指标C7是根据单位河长内，影响河流流通状况的建筑物的数量来评价，计算公式为：
G＝N/L (6)
公式(6)中，G代表河流连通性，L代表河道的长度，N代表建筑物的数量，表7为河流连通性指标C7的得分标准表；
表7
所述河岸稳定性指标C8是评价人员通过实地考察调研，对河岸带的岸坡倾角、岸坡高度、河岸带基质、河岸冲刷状况、岸坡植被覆盖度这五个要素进行定性评价后得出的，表8为河岸稳定性指标的得分标准表；
表8
所述植被覆盖率指标C9表示的是河岸带的自然植被、人造植被的面积占河岸带的面积比重，由考察人员对河岸带范围内的乔木、灌木和草本植被的覆盖情况进行着重调查，利用直接评判得分法或遥感解译法对该指标进行评价，表9为植被覆盖率指标C9的得分标准表；
表9
所述水资源开发利用率指标C10的计算公式如下，
WURT＝WS/WR×100％ (7)
WURI为水资源开发利用率，WS为河流流域地表水供应量，WR为河流流域地表水资源量，表10为水资源开发利用率指标C10的得分标准表；
表10
所述公众满意度指标C11是通过采用公众调查的方法进行评价，其得分取评价流域内参与调查的公众得分的平均值，表11为公众满意度指标C11的得分标准表；
表11
所述河源段的水土流失率指标C12是用水土流失面积与总土地面积之比表示，是衡量流域水土保持以及治理程度的指标，表12为水土流失率指标得分标准表；
表12
所述河谷段的蜿蜒度指标C13是河段实际长度与直线距离之比，参考蜿蜒型河道公认的蜿蜒度健康标准范围1.4-1.6，取中值将参考标准值定为1.5，计算公式如下：
WY＝S/Z (8)
公式(8)中，WY表示蜿蜒度，S表示河流的实际长度，Z表示河流的直线长度，长度单位为km，表13为蜿蜒度指标C13的得分标准表；
表13
所述河口段的自然岸线保有率指标C16是指在没有外力干扰状态下的水体与陆地的分界线，计算自然岸线占总岸线长度的比例，依据自然岸线保有率是否达到管控目标为判断依据，表14为自然岸线保有率指标的得分标准表；
表14
所述平原段的灌溉保证率指标C14是采用实际灌溉面积与有效灌溉面积之比表示，表15为灌溉保证率指标C14的得分标准表；
表15
所述城市段的防洪工程达标率指标C15是指满足防洪标准的堤防长度占总堤防长度的比例，若该流域未对防洪标准进行相对规划，可参照《防洪标准》(GB50201)来确定，计算公式如下：
FDRI＝RDA/RD×100％ (8)
公式(8)中，FDRI表示防洪达标率，RDA表示达到防洪标准的堤防长度，RD表示堤防总长度，长度单位为m，表16为防洪工程达标率指标C15的得分标准表，
表16
2.一种如权利要求1所述的独流入海河流的健康评价指标系统的评价方法，其特征在于，具体步骤如下：
S1：层次分析，即根据决策者的经验判断，利用相关标度对各指标因素进行数量化、模型化，按其重要性顺序排列并利用排序结果进行分析，包括以下步骤：
S1.1：构建层次结构模型，即根据独流入海评价指标系统，从准则层指标开始构建层次结构模型；
S1.2：对每一层次的各元素构造判断矩阵，以Ui、Uj建立判断矩阵B，即B＝{U1，U2，……，Uj}，其中i，j，n表示元素的序号，i,j＝1,2,……,n，Uij表示Ui相对于Uj的重要值，并用Uij构成B-U判定矩阵P，
具体分析时，要按照两两因子对照比较，其中用Uij表示Ui与Uj的重要性指数，比较结果需要对照重要性标度表来确定具体数值，层次分析的重要性标度如表17所示；
表17
标度 含义 1 两因素相比，同等重要 3 两因素相比，前者比后者比较重要 5 两因素相比，前者比后者显著重要 7 两因素相比，前者比后者强烈重要 9 两因素相比，前者比后者极其重要 2,4,6,8 2,4,6,8分别表示相邻判断的中值 倒数(Uji＝1/Uij) 因素j相比i更加重要
S1.3：计算相关的重要性顺序，即判断矩阵要满足以下条件：
AW＝λmaxW (10)
公式(10)中，λmax是A的最大特性根，W是λmax对应的最大特征向量；
S1.4：对判断矩阵进行一致性指标计算，计算公式如下：
CI＝(λmax-n)/(n-1) (11)
公式(11)中，CI为判断矩阵一致性指标，如果CI＝0时则判定矩阵具有一致性，相反，CI越大说明一致性越差；
S1.5：计算矩阵的一致性比值，即将CI与平均随机一致性指标RI进行比较，当CI/RI<0.1时，一致性结构可以被视为是满意，反之，当CI/RI>0.1时，必须对判定矩阵P进行重新调整，直到满足一致性，表18为平均随机一致性指标；
表18
S2：综合指标评价，即通过百分制对各项指标进行标准化，并设定权重，总分按加权平均求得，计算公式如下：
公式(12)中，Ez为第z评价河段的综合得分，Ecw为指标层第c个指标的权重，Ecr为指标层第c个指标的得分，Edw为第d个准则层的权重；
同一准则层内，当某一指标无法开展健康评价时，其对应权重将按比例分配至该准则层内剩余所有指标的权重中去；
河流采用河段长度为权重，按照以下公式进行河流健康赋分计算：
公式(13)中，Erh为河流健康综合赋分，Ez为第z个评价河段健康综合赋分，wx为第x个评价河段的长度，Rs为评价河段数量，
S3：健康等级划分，即根据《河湖健康技术指南》和《河湖健康技术导则》，将河流健康分为五类：非常健康、健康、亚健康、不健康、劣态，表19为河流健康评价分类表，将河流健康综合赋分E与表中的得分范围RHI进行比较，即可判断出待评价河流的健康状况，
表19
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116611700A (zh) * 2023-04-08 2023-08-18 湖南省水利水电勘测设计规划研究总院有限公司 基于知识图谱的区域水土流失动态监测方法及装置
CN116660486A (zh) * 2023-05-24 2023-08-29 重庆交通大学 一种基于大型底栖动物bi指数的水质评价标准确定方法
CN116738641B (zh) * 2023-08-11 2023-11-14 湖南百舸水利建设股份有限公司 一种用于污水河网的活水循环方法及系统
CN116777122B (zh) * 2023-08-21 2023-11-03 安徽塔联智能科技有限责任公司 一种数字乡村综合治理ai预警平台
CN117194879A (zh) * 2023-09-08 2023-12-08 哈尔滨工业大学 一种针对寒区冬季河流的水环境健康多指标体系评价算法
CN117541078B (zh) * 2023-11-21 2024-05-28 交通运输部规划研究院 一种基于人工运河开发的生态保护策略定制方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104899661A (zh) * 2015-06-15 2015-09-09 四川大学 基于分类-层次分析法理论的河道健康评价方法
CN106250695A (zh) * 2016-08-03 2016-12-21 环境保护部南京环境科学研究所 一种平原河网河流水环境安全评估体系
CN106446586A (zh) * 2016-10-21 2017-02-22 重庆大学 基于自然与社会影响的河流健康评价方法
CN109118101A (zh) * 2018-08-24 2019-01-01 华北水利水电大学 一种适用于南方城市河流的河流健康评估方法
CN109615195A (zh) * 2018-11-29 2019-04-12 北京市水科学技术研究院 一种山区河流水文地貌分级评价方法
AU2020101063A4 (en) * 2020-06-19 2020-07-23 Jilin Province Water Resource and Hydropower Consultative Company of P.R.CHINA A Calculation Method of River Ecological Flow
CN114819689A (zh) * 2022-05-11 2022-07-29 郑州大学 一种中小河流不同类型河段生态修复效果评价方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104899661A (zh) * 2015-06-15 2015-09-09 四川大学 基于分类-层次分析法理论的河道健康评价方法
CN106250695A (zh) * 2016-08-03 2016-12-21 环境保护部南京环境科学研究所 一种平原河网河流水环境安全评估体系
CN106446586A (zh) * 2016-10-21 2017-02-22 重庆大学 基于自然与社会影响的河流健康评价方法
CN109118101A (zh) * 2018-08-24 2019-01-01 华北水利水电大学 一种适用于南方城市河流的河流健康评估方法
CN109615195A (zh) * 2018-11-29 2019-04-12 北京市水科学技术研究院 一种山区河流水文地貌分级评价方法
AU2020101063A4 (en) * 2020-06-19 2020-07-23 Jilin Province Water Resource and Hydropower Consultative Company of P.R.CHINA A Calculation Method of River Ecological Flow
CN114819689A (zh) * 2022-05-11 2022-07-29 郑州大学 一种中小河流不同类型河段生态修复效果评价方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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