[发明专利]调水工程受水区水生态系统风险评估方法

说明书

一种调水工程受水区水生态系统风险评估方法，该方法在对受水区特点分析的基础上，筛选能够反应水生态系统结构、功能和系统特征的指标，并采用主成分分析法确定指标权重，建立健康评价体系，计算现状健康指数值；耦合水动力和水生态模型，借助耦合的MIKE和AQUATOX软件，对调水后受水区水生态情况进行模拟，计算调水后健康指数值；通过指健康指数值变化程度确定风险等级。该方法具有科学、简洁、可操作性强的优点，可为调水工程受水区水生态风险评估提供明确的方法依据。

技术领域

本发明涉及生态风险评估领域，尤其涉及基于健康指数的调水工程受水区水生态风险评估方法。

背景技术

生态风险评价始于风险评价，始于20世纪70年代末80年代初的美国(Cairns，1978)，最初的风险评价主要用于单一化学污染物对环境和人类健康影响的毒理研究。20世纪80年代末，生态风险评价的工具和方法在一些研究中开始出现，但内容仍然侧重生物生态毒理研究，尺度一般限于单一种群或者群落。20世纪80年代后，风险评价研究的内容开始逐渐从毒理风险、人体健康风险向生态风险转变，尺度也从种群、群落向生态系统扩展。很多学者开始把研究尺度扩展到了区域、景观和流域尺度，风险来源也由单一的化学污染物延伸至化学、物理、生物等多领域的负荷风险源及可能造成生态风险的事件，并开始考虑人类活动对生态系统的干扰(孙洪波、杨桂山、苏伟等，生态风险评价研究进展[J]。生态学杂志，2009，28(2)：335-341)。调水工程作为人为干扰的重要表现形式，涵盖物理、化学、生物、能量通量等多种风险源类型，由此带来诸多潜在水生态风险。但目前，风险评估工作集中于工程风险和环境风险(刘恒，南水北调运行风险管理关键技术问题研究[M]，科学出版社，2011；王发廷.，大型调水工程风险管理与保险[M]，黄河水利出版社，2011)，对受水区水生态系统风险评估研究尚不多见，缺乏有效风险评估方法。

当前制约调水工程受水区水生态系统风险评估方法发展的主要原因包括：1)水生态系统风险的最终体现形式难以量化表征；2)水生态系统模拟预测工具的缺乏，使得调水后水生态系统各组分的变化无法精确掌握，研究结论不足以支撑风险管理和决策。因此在现有成果基础上，开发一种科学简洁的水生态系统风险评估方法，对调水工程受水区风险评估和风险管理具有非常现实的意义。

发明内容

本发明针对目前水生态系统风险评估方法欠缺问题，在充分考虑调水工程对受水区水生态影响机制和风险特点的基础上，提出了基于健康指数的水生态风险评估方法。具体流程见附图1。

为实现上述目的，本发明包括如下技术方案：

一种调水工程受水区水生态系统风险评估方法，包括如下步骤：

I.建立受水区水生态健康评价指标体系，该评价指标包括物理化学指标和生态指标；

II.根据评估要求确定评价对象，该评价对象为时间段、空间方位或其结合；评价对象的数量为一个或多个；

III.采集每个评价对象对应的评价指标现状数据；

IV.采用主成分分析法确定指标权重

(I)分别对各评价对象的每个评价指标现状数据进行归一化，将每个评价指标现状数据中相对最佳的值归一化为1；其中针对越大越满意的指标采用公式(1)计算，针对越小越满意指标采用公式(2)计算；

其中，x_i为某个评价对象中第i个评价指标的指标值；X为该指标的最佳值；

(II)计算各评价指标的权重值

采用主成分分析法，应用SPSS软件来实现，输入全部评价对象的各项评价指标现状数据，得到各评价指标对总体方差的贡献矩阵A＝(x，y，z)，同时得到各评价指标的贡献矩阵，即载荷矩阵：