[发明专利]一种基于关键功能组筛选的河流健康评价标准优化方法

权利要求书

1.一种基于关键功能组筛选的河流健康评价标准优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：选取河流健康评价标准：采用多指标综合评价法，涉及包括生物、水文多个河流健康指标；

步骤二：建立河流食物网模型：基于文献资料和调研实验获取模型参数数据，利用Ecopath with Ecosim软件构建河流食物网模型；

步骤三：通过关键性指数排序筛选出食物网模型中的关键功能组：首先，通过上述食物网模型得出各功能组的交互营养影响数值，即总体效应；其次，计算各功能组生物量对总生物量的贡献程度，并基于生物量和总体效应定义功能组的关键性指数；最后，对各功能组的关键性指数大小进行排序，依据所选河流健康评价标准中水生生物指标个数和种类确定筛选出的关键功能组；

步骤四：根据关键功能组筛选结果对河流健康评价标准进行优化：首先，将原评价标准中的水生生物评价指标替换为筛选后关键功能组的种群结构表征指标，然后，通过文献调研、参照对比、专家咨询以及参考国内外河流健康评价指标赋分标准，确定各生态指标的赋分标准；

步骤五：进行河流健康评价指标权重优化：结合专家打分结果采用层次分析法确定健康指标的主观权重，再采用熵权法确定客观权重，最后，对主观权重和客观权重进行线性组合，得出组合权重；

步骤六：依据所选取的河流健康评价标准，计算河流健康指数并划分健康等级；

步骤七：评价结果可靠性分析。

2.根据权利要求1所述的基于关键功能组筛选的河流健康评价标准优化方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一、选取河流健康评价标准：采用多指标综合评价法，包括水生生物、生境结构和生态压力三项共9个河流健康指标；

步骤二、建立河流食物网模型：基于文献资料和调研实验获取数据，利用Ecopath withEcosim软件构建河流食物网模型；首先，对目标河流进行水生生物调查，获取河流生态系统生物群落构成和分布情况，依据调查结果中各物种的生态特点包括分类地位、食性、个体大小以及生长特性，划分出能覆盖能量在河流生态系统全部流动过程的功能组，且划分的功能组个数不能低于12个；其次，在现场调查的基础上，还需通过包括稳定同位素分析法、胃含物分析法野外实验及参考相似水域相关研究，获取构建目标河流食物模型所需全部参数；最后，将以上数据输入EWE软件并进行平衡测试，通过调整生物学参数值来保证各功能组的生态营养转换效率值在0～1之间；

步骤三、通过关键性指数排序筛选出食物网模型中的关键功能组：首先，通过上述食物网模型得出各功能组的交互营养影响数值，即总体效应；其次计算各功能组生物量对总生物量的贡献程度，并基于生物量和总体效应定义功能组的关键性指数，计算关键性指数的公式如下：

KS_i＝lg[ε_i(1-p_i)]

式中，KS_i——功能组i的关键性指数；m_ij——为功能组i对功能组j的混合营养影响效应数值；ε_i——功能组i对整个生态系统的影响；P_i——功能组i的生物量B_i与构建的生态系统总生物量比值；由于KS_i和P_i为负相关，因此不会出现功能组生物量极大导致的关键性指数过高情况；最后，依据所选河流健康评价标准中水生生物指标个数确定选取的关键功能组个数和种类，筛选出不同营养级范围中关键性指数最大的功能组作为关键功能组；

步骤四、根据关键功能组筛选结果对河流健康评价标准进行优化：首先，将原评价系统中的水生生物评价指标替换为筛选后关键功能组的种群结构表征指标，然后，通过文献调研、参照对比、专家咨询以及参考国内外河流健康评价指标赋分标准，确定各生态指标的赋分标准；

步骤五、进行河流健康评价指标权重优化：通过基于专家打分的层次分析法确定健康指标的主观权评价重和熵权法确定客观权重，最后对主观权重和客观权重进行线性组合，得出最终的组合权重；

步骤六：依据所选取的河流健康评价标准，计算河流健康指数并划分健康等级，河流健康评价通过计算各指标健康指数与权重乘积之和以此得出综合评价指数WHI，计算如下：

式中，w_i——第i项指标的健康值，x_i——第i项的指标权重；

根据河流健康综合评价指数的大小，将健康等级分为五级，当综合评价指数处于[4.0,5.0]时健康等级为优秀，处于[3.0,4.0]时健康等级为良好，处于[2.5,3.0]时健康等级为一般，处于[2.0,2.5]时健康等级为较差，处于[1.0,2.0]时健康等级为差；

步骤七：评价结果可靠性分析：由于食物网模型的Finn循环指数和Finn平均路径长度等相关参数能一定程度上反映生态系统成熟度，因此为验证评价结果的可靠性，将优化前后的河流健康评价结果与步骤二构建的食物网模型相关生态系统参数进行对比分析，证明基于关键功能组优化的河流健康评价方法具有可靠性。