[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

说明书

本发明公开了一种基于生态赤字指标的河流生态风险评估方法，属于生态水文学领域，其IPC分类号为E02B1/00。该评估方法依据水文站逐年流量过程线，得到季生态赤字和年生态赤字。通过试评估计算确定划分各风险等级的季生态赤字阈值和年生态赤字阈值，对历年的季生态风险和年生态风险进行评估。本发明克服了现有仅限于月时间尺度生态风险评估方法的局限，将评估的时间尺度扩展到了季、年，为河流管理部门实施长短结合、分期评估、分级预警的生态风险管理提供方法支撑。

技术领域

本发明属于水文学中的生态风险评估领域，具体涉及一种基于生态赤字指标的河流生态风险评估方法，属于一般的水利方法，其IPC分类号为E02B 1/00。

背景技术

生态风险评估是评价河流生态系统健康状况的一种重要途径，可为河流管理部门实施生态修复提供科技支撑。基于生态赤字指标评估河流生态风险，是近年逐渐发展起来的一种新方法。该方法的细节见文献[张松，郭晓明，周曼，胡挺.基于生态径流指标的水文情势变化评估新方法[J].水力发电学报，2021]，其提出了月时间尺度上的生态风险评估方法。然而，生态赤字具有年、季、月三种时间尺度，不同时间尺度的生态赤字可反映不同时间细节下的径流减少程度，河流管理部门既需要掌握多种时间尺度上的生态赤字，也需要认识相应时间尺度的生态风险等级。但上述方法不能得到更大时间尺度(季节、年)的生态风险，无法在不同时间尺度上评价河流生态系统健康状况，不能为河流管理部门全面评估生态风险、系统构建生态风险预警机制、科学实施风险管理提供有效支撑。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷，本发明提供了一种基于生态赤字指标的河流生态风险评估方法，用以解决现有技术中无法评估季节、年时间尺度上的河流生态风险。

本发明采用的技术方案如下：

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、建库后；

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，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：