[发明专利]一种基于PSR的流域水安全度量方法

说明书

本发明公开了一种基于PSR的流域水安全度量方法。本发明的方法是一种基于PSR、具有可操作性的流域水安全状况动态量化技术，通过压力、状态、响应多准则集成，综合量化水安全度，从而为科学认知流域水安全状况，识别水安全的问题提供量化支撑，也为未来一定时期的流域水安全保障规划、建设与管理提供技术支撑。

技术领域

本发明涉及环境科学技术领域，涉及流域水安全的评价，是一种基于压力、状态响应(Pressure-State-Response，简称PSR)且面向流域水资源、水环境、水生态、水灾害、水管理、水设施等全要素的度量方法，可为流域综合规划、管理与基础设施建设提供技术支撑。

背景技术

流域水安全是指流域水的自然循环过程不受破坏或严重威胁，其水质、水量、水域、水流、水能等能够满足流域国民经济和社会可持续发展需要，同时流域各方利益不因资源短缺、环境污染、生态破坏、水旱灾害造成严重损失。流域水安全是水资源、水环境、水生态和水灾害的综合效应，任何要素的变化将可能引发其他因素的连锁反应，均会导致流域区域出现水资源短缺、水环境污染、水生态损害或水灾害频发等问题，具有相当系统复杂性与不确定性。

如何进行流域水安全进行评价，当前尚未形成统一的认识和方法，例如，国际上多注重流域水资源在可持续发展方面意义，采用数量较少、相对简单的水资源紧缺指标(如人均水资源量和水资源开发利用程度)与水贫穷指数(包括资源、途径、利用、能力和环境五部分)等来衡量水安全状况。国内的研究则涉及面广，多注重安全层面(如生命安全、经济安全、粮食安全、生态安全、环境安全、社会安全)或从功能层面(如基本需水满足、粮食供应保障、生态系统保护、水资源共享、灾害的控制以及管理水资源)等方面采用指标进行评价。由于水安全的内涵日益丰富，系统具有复杂性和模糊性，近些年来神经网络、模糊评价法、物元模型法、投影寻踪法、聚类分析法等综合评价方法得到应用。这些方法往往计算复杂，可操作性有待于提高，在实践中尚未得到很好的应用。

发明内容

为克服现有的技术问题，本发明基于压力、状态响应(Pressure-State-Response，简称PSR)的逻辑框架，提出了一种基于PSR、具有可操作性的流域水安全状况量化技术，以期为科学认知流域水安全状况，识别水安全的问题提供量化支撑。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

压力-状态-响应(Pressure-State-Response,PSR)是用于研究水和环境问题的系统理论。本发明创新将其引入到流域水安全评价的总体框架设计中，为流域水安全评价对象、评价指标的选取提供了基本的理论支撑。

一种基于PSR的流域水安全度量方法，包括以下步骤：

步骤A，基于PSR的流域水安全评价指标初选：流域水安全评价体系由目标层、准则层、分类层、指标层4个层次组成；其中，目标层的评价目标为“水安全”；准则层由“状态”、“响应”和“压力”三个项目组成，其中准则层中“状态”项目对应分类层中的“水资源”、“水环境”、“水生态”、“水灾害”4个分类指标，准则层中的“响应”项目对应分类层中的“水设施与水管理”分类指标，准则层中的“压力”项目对应分类层中“经济与社会”分类指标；分类层中的各个分类指标分别对应指标层中的2个或2个以上具体的评价指标；确定初选的各个评价指标，并且采集评价指标需要的数据；

步骤B，基于特定流域特征的评价指标优选：集合特定流域水问题特征以及数据可得性特征对初选的评价指标进行删减、增设或采用统计学方法对初选的评价指标进行调整，所述统计学方法包括相关性分析、主成分分析；

步骤C，各评价指标进行归一化处理：针对优选后各评价指标间的物理量量纲和单位不同,采用极差变换法将指标特征值进行一致无量纲化处理；

步骤D，流域水安全多指标综合集成：通过压力、状态、响应多准则集成，综合量化水安全度，具体公式如下：