[发明专利]一种基于生态赤字指标的河流生态风险评估方法

权利要求书

1.一种基于生态赤字指标的河流生态风险评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，收集所分析水文站的长序列逐年日流量数据，根据水文站上游水库的正式开始运用时间，将时间序分列为建库前时间序列、建库后时间序列；

步骤2，确定下四分位数流量过程线；具体包括：

基于建库前时期的日流量数据，从每年同一天的日流量数据中，计算得到当日的下四分位数流量，由每一天的下四分位数流量组成下四分位数流量过程线；

步骤3，按照春、夏、秋和冬四个季节，分别计算适应范围最小季节径流、适应范围最小年径流；具体包括：

根据下四分位数流量过程线，计算春、夏、秋、冬四个季节的径流量，得到每个季节的适应范围最小季节径流；根据下四分位数流量过程线，计算全年径流量，得到适应范围最小年径流；

步骤4，对于任意一年的流量过程线，计算每个季节低于下四分位数流量过程线的径流量，其与该季节的适应范围最小径流之比，则为该季节的生态赤字；具体包括：

将任意一年的流量过程线与下四分位数流量过程线进行比较，按照下式计算每个季节的生态赤字，即：

式中，D表示一天内的秒数，取值86400；s代表季节，s＝1，2，3，4，分别表示春季、夏季、秋季、冬季；T₁为每个季节的天数，确定3月、4月、5月为春季，当s＝1时，T₁＝92；MinW_s为s季节的适应范围最小径流，单位为m³；ED_s为该年s季节的生态赤字；

步骤5，对于任意一年的流量过程线，计算全年低于下四分位数流量过程线的径流量，其与适应范围最小年径流之比，为该年的生态赤字；具体包括：

将任意一年的流量过程线与下四分位数流量过程线进行比较，按照下式计算年生态赤字，即：

式中，y代表年；T₂为全年天数；MinW_y为适应范围最小年径流，单位为m³；ED_y为该年生态赤字；

步骤6，将季节生态风险分为无风险、低风险、中风险和高风险，确定划分这四类风险等级的季节生态赤字阈值；具体包括：

四种风险等级与季生态赤字的对应关系如表1所示；表1中的p和q分别表示百分位数，表示按照式(1)计算的季节生态赤字，式(1)的Q_i则由p百分位数流量过程线获取；也按相同方法计算；

表1 季节生态风险等级划分

q根据季生态赤字做多次试评估后确定；首先，根据建库前时期的季节径流，确定春、夏、秋、冬每个季节的最小季径流发生年份，即确定4个最枯季所在年；然后，按间隔为1个百分位数，由小增大设置多个q值，并评估在每个q下前述4个最枯季的风险等级；最后，当4个最枯季的风险等级由含部分中风险转变为全部高风险时的q，则为推荐q；

步骤7，根据步骤4计算得到历年每个季节的生态赤字，采用由步骤6确定的季节生态赤字阈值和按照表1对历年每个季节进行生态风险评估；

步骤8，将年生态风险分为无风险、低风险、中风险和高风险，确定划分这四类风险等级的年生态赤字阈值；具体包括：

四种风险等级与年生态赤字的对应关系如表2所示；表示按照式(2)计算的年生态赤字，式(2)的Q_i则由j百分位数流量过程线获取；也按相同方法计算；

表2 年生态风险等级划分

k可根据年生态赤字做多次试评估后确定；首先，根据建库前时期的年径流，确定最小年径流发生年份，即确定1个最枯年；然后，按间隔为1个百分位数，由小增大设置多个k值，并评估在每个k下该最枯年的风险等级；最后，当其风险等级由中风险转变为高风险时的k，则为推荐k；

步骤9，根据步骤4计算得到历年的年生态赤字，采用由步骤8确定的年节生态赤字阈值和按照表2对历年进行年生态风险评估。

2.根据权利要求1所述的一种基于生态赤字指标的河流生态风险评估方法，其特征在于：

步骤6，将季节生态风险分为无风险、低风险、中风险和高风险，确定划分这四类风险等级的季节生态赤字阈值；具体包括：

四种风险等级与季生态赤字的对应关系如表1所示。表1中的p和q分别表示百分位数，表示按照式(1)计算的季节生态赤字，式(1)的Q_i则由p百分位数流量过程线获取。也按相同方法计算。

表1 季节生态风险等级划分