返回

城市河流生态健康评价技术规程(T/CH2022)-54页

搜索
推荐 最新 热门

城市河流生态健康评价技术规程(T/CH2022)-54页

资料简介

由于城市河流水体生态系统具有很强的复杂性和不确定性,影响其健康的因素众多,导致评价指标的选取和量化方法多种多样,评价方法难以统一。有必要针对城市河流的共性特征和个性特征,探索研究适合于城市河流水体生态的健康评价体系,提出统一的工作流程、指标体系、指标权重及其计算方法、评价结果计算与表征。5 城市河流水体生态健康评价指标体系5.1 指标体系5.1.3 要素层参考《河湖健康评估技术导则》(SL/T 793-2020)第 6.1 条规定:完整性准则层包括水文水资源完整性(简称“水文水资源”)、物理结构完整性(简称“物理结构”)、化学完整性(简称“水质”)、生物完整性(简称“生物”)和社会服务功能完整性(简称“社会服务功能”)。5.1.4 指标层部分参考《河湖健康评估技术导则》(SL/T 793-2020)第 6.1 条规定的指标。结合城市河流的特点,增加了“河岸带硬化率指数”“年径流总量控制率指数”“水面面积率指数”“优良河势保持率指数”“水质指数”“底泥污染指数”“鱼类多样性指数”“市民满意度指数”。5.2 指标预处理鉴于河流水体生态评价体系是一个综合的多指标体系,且不同指标变量的计量单位和变异程度均不相同,通过无量纲化处理,消除指标间不同计量单位和不可对比的问题。且无量纲化处理的过程将实际值转化成评价值,取代了各项指标的赋值,遵循了客观、科学的原则。指标无量纲化的常用方法包括阈值法、标准化法、比重法等,本文件结合不同指标的指向性不同,优化选择阈值法,其处理结果在[0,1]之间,指标值之间的可比性强。5.3 指标权重的确定5.3.1 目前,国内的评价体系中的指标权重均采用直接赋值法,导致评价过程缺乏对比,增加了主观意识,极大地限制了评价标准的客观性、适用性。因此,本文件参考美国运筹学家Thomas L.5atty 提出的层次分析法(AHP),并与专家咨询的经验判断法相结合的方式进行各项指标权重的计算确定,从而增加了评价指标之间的对比性和客观性。针对“一河一策”的方针,根据每条河流独有的特征,选取的评价指标各不相同,且各项指标对河流的生态健康影响程度各不相同,该方法可根据实际情况进行客观地计算指标权重,具有较强的灵活性、适用性。5.4 层次组合权重层次组合权重是指评价多层次指标时,即某项或某几项评价指标可再分为次级评价指标时,次级评价指标的权重既应考虑其本身在所有次级评价指标中的权重分配,又要考虑其高层评价指标在所有评价指标中的权重分配。层次组合有两种最基础的计算方法:代数和法、乘积法。本文件选用乘积法计算,即将指标层评价指标在要素层评价指标中的权重分配、要素层评价指标在目标层评价指标中的权重分配和目标层评价指标在所有评价指标中的权重分配进行乘积计算,以求得指标层评价指T/CHIDA 01—2022T/CWEC 32—202231标的组合权重。6 指标赋值方法6.1 水文特征6.1.1 流量过程变异指数为负向指标,其计算值越大,与天然水文情势的差异越大,表明河流的生态环境功能受损越严重。根据指标计算之后的结果,采用赋值公式式(10)进行赋值。6.1.2 生态需水满足指数为正向指标,其计算值越大,表明河流的生态环境功能越健康。多年平均径流量采用不低于 30 年系列的水文监测数据推算。且评价断面应选择国家有明确要求的、具有重要生态保护价值或重要敏感物种的水域或行政区界断面。6.2 河流空间结构6.2.1 河岸带是水域与陆域系统间的过渡区域,是河流系统的保护屏障。经地方政府批准划定河流管理范围或划定岸线范围的河流,其河岸带为河流管理范围内由枯水位边线至管理范围的陆域边缘并向外延伸 10m 的区域。没有划定管理范围或岸线范围的河流应按照下列方法确定:a) 有堤防的河流:河岸带为堤防内除枯水位水域以外的区域、堤防及护堤地。护堤地宽度不足 10m 的延伸至 10m 范围。b) 无堤防的河流:以历史最高洪水位或设计洪水位与岸边的交界线作为陆向边缘线,河岸带范围为枯水位至陆向边缘线。河岸带稳定性指数为正向指标,其计算值越大,表明评价河流的河岸带越稳定,河流生态环境功能越健康。6.2.2 河岸带硬化率指数为反向指标,其计算值越大,表明评价河流的河岸带硬化程度越高,河流生态环境功能受损越严重。根据河岸带硬化程度可分为硬质护岸、柔性护岸、生态护岸、自然护岸。根据指标计算之后的结果,采用赋值公式式(15)进行赋值。6.2.3 河岸带人工干扰指数为反向指标,其计算值越大,表明河流的河岸带人工干扰越大,河流的生态环境功能受损越严重,采用抵扣法进行赋值,即无表 5 所述人类活动干扰的河段赋值为 100 分,每出现一项人类活动扣除其对应分值,扣完为止。6.2.4 年径流总量控制指数为正向指标,其计算值越大,评价河段的年径流总量控制率越大,表明河流的生态环境功能越健康。根据指标的计算结果,采用赋值公式式(17)进行赋值。6.2.5 河流纵向连通性指数主要调查评价河流对鱼类等生物物种迁徙及水流与营养物质传递阻断状况。重点调查监测断面以下至河口河段的闸坝阻隔特征,闸坝阻隔分为四类情况:完全阻隔、严重阻隔、阻隔、轻度阻隔(有鱼道、下泄流量满足生态基流要求)。河流纵向连通性指数为正向指标,其赋值值越大,表明河流的纵向连通性越流畅,河流生态环境功能越健康。根据指标计算之后的结果,采用赋值公式式(19)进行赋值。6.2.6 水面面积率指数为正向指标,其计算值越大,评价河段的水面面积率越大,表明河流的生态环境功能越健康。根据指标的计算结果,采用赋值公式式(21)进行赋值。6.2.7 河势是指在一定的水沙条件、河床边界条件和侵蚀基准面条件诸多因素的相互作用下,构成一定的水流运动、河床平面形态即两者之间相对关系的综合态势。从自然属性出发河势包括水沙输移和河流形态,而水沙运动与河流形态相适应则为优良的河势。优良河势指标体系是为了对河流的河势优良状况进行评价,以及为河流整治以达到河势优良状态的目标来服务的。评价河势的指标基本上是从河流结构形态出发而提出的指标,选用宽深比、分流T/CHIDA 01—2022T/CWEC 32—202232比、弯曲半径、深泓摆动幅度和洲滩冲淤幅度等指标,对不同类型的河段进行优良河势保持率的综合评价。优良河势保持率指数为正向指标,其计算值越大,表明评价河段保持优良河势的长度越长,河流的生态环境功能越健康。指标计算值与赋值值完全一致。6.3 水环境质量6.3.1 水质指标应根据城市河流的个体特征,选择 GB 3838-2002 规定的基本指标。由于部分水质指标(例如 DO)为正相关指标,而部分指标为负相关指标(例如 CODMn、BOD5、NH4-N),需对指标进行同度量化。经同度量化后的指数按式(31)计算水质指数的赋值。采用内梅罗(Nemerow)指数法计算各指标的标准指数,各指标的标准指数和指标权重确定后,代入式(32),求得水质指数。在 COD 大于 30mg/L 的水域宜选用化学需氧量;在COD 小于或等于 30mg/L 的水域宜选用高锰酸盐指数。水质指数为负向指标,其计算值越大,表明城市河流的水体综合污染状况越差,河流的生态环境功能受损越严重。指标计算值与赋值值完全一致。6.3.2 部分河床地势平缓的城市河流存在水流速度较为平缓的情况(≤0.03m/s),因此提出综合营养状态指数的指标。该指数参考中国环境监测总站 2001 年提出的《湖泊水库富营养化评价方法及分级技术规定》(总站生字〔2001〕090 号)规定进行计算。综合营养状态指数为负向指标,其计算值越大,表明评价河流水体富营养程度越严重,河流的生态环境功能受损越严重。根据各营养状态指标的计算结果,采用赋值公式式(36)进行赋值。6.3.3 底泥污染指数为负向指标,其计算值越大,表明城市河流的底泥受污染越严重,河流的生态环境功能受损越严重。采用内梅罗(Nemerow)指数法计算各指标的标准指数,各指标的标准指数和指标权重确定后,代入式(39),求得底泥污染指数,指标计算值与赋值值完全一致。6.3.4 水功能区水质达标指数采用规划范围内全部水功能区中水质达到其水质管理目标的水功能区个数(河长、面积)的比例表示。用以宏观反映区域河流水质满足水资源保护要求的总体状况。水功能区水质达标指数为正向指标,其计算值越大,表明城市河流的水功能区水质达标数量越多,河流的生态环境功能越健康。指标计算值与赋值值完全一致。6.3.5 汛期污染指数为负向指标,其计算值越大,表明城市河流断面受污染越严重,河流的生态环境功能受损越严重。断面汛期污染物考核目标污染物浓度限值根据各地方政府考核目标确定,采用赋值公式式(42)进行赋值。6.4 水生态系统结构与功能6.4.1 浮游植物包括所有生活在水中以浮游方式生存的微小植物,通常指浮游藻类,而不包括细菌和其他植物。浮游植物能进行光合作用,是河流中主要初级生产者,对河流的营养结构非常重要。浮游植物数量指数为负向指标,其数量越大,表明河流的生态环境功能受损越严重。根据藻类密度,采用赋值公式式(43)进行赋值。6.4.2 浮游动物数量指数为负向指标,其数量越大,表明河流的生态环境功能受损越严重。采用赋值公式式(44)进行赋值。6.4.3 大型水生植物覆盖度指标为正向指标,其计算值越大,表明河流的生态环境功能越T/CHIDA 01—2022T/CWEC 32—202233健康。根据水域内的浮水植物、挺水植物、沉水植物和漂浮植物四类植物中非外来物种的总覆盖度,采用赋值公式式(46)进行赋值。6.4.4 大型底栖无脊椎动物是指其生活史中全部或大部分时间生活在河流底部基质上的水生无脊椎动物,主要包括扁形动物(涡虫)、环节动物(寡毛类和水蛭)、线形动物(线虫)、软体动物、甲壳动物和各类水生昆虫。大型底栖无脊椎动物是河流生物评价中最常用的生物类群,已被广泛应用于评价人类活动对河流生态系统的干扰和影响。大型底栖无脊椎动物生物完整性指数为正向指标,其计算值越大,表明河流的生态环境功能越健康。该指数可根据式(47)的计算,指标计算值与赋值值完全一致。6.4.5 鱼类多样性指数为负向指标,其计算值越大,表明鱼类群结构越复杂、稳定性越好,河流的生态环境功能越健康。采用 Shannon-Wiener 多样性指数(H)进行鱼类多样性分析。根据鱼类多样性指数的计算结果,采用赋值公式式(49)进行赋值。6.4.6 有害外来入侵物种指数为正向指标,其综合评价值越大,表明入侵风险越高、危害特征越强,表明河流的生态环境功能受损越严重。根据有害外来物种入侵的综合评价值,采用赋值公式式(50)进行赋值。6.5 社会服务功能6.5.1 防洪指数为正向指标,其计算值越大,表明河流的生态环境功能越健康。采用赋值公式式(52)进行赋值。6.5.2 供水指数为正向指标,其计算值越大,表明河流的生态环境功能越健康。采用赋值公式式(53)进行赋值。6.5.3 再生水排放指数为正向指标,其计算值越大,表明河流的生态环境功能越健康。采用赋值公式式(55)进行赋值。6.5.4 市民满意度指数为正向指标,其计算值越大,表明河流的生态环境功能越健康。采用公众调查方法评价,其赋值取评价流域内参与调查的公众赋值的平均值。7 评价结果计算与表征使用湖州市潜山港水环境综合治理项目河流水体生态健康评价算例对评价结果计算与表征进行说明。T/CHIDA 01—2022T/CWEC 32—202234湖州市潜山港水环境综合治理项目河流水体生态健康评价算例一、评价河段概况评价河段位于浙江省湖州市市政府附近的潜山港,是河流街道辖区的市级河流,工程段南起中兴桥一号桥闸(外河为西苕溪的旄儿港段),北至金色地中海,长 1.3km,水域面积 4.74 万 m2左右,平均水深约 1.5m,容量约 7.11 万 m3。根据现场调查,评价河段内存在多处排放口,水生动物较多,岸边植被较少、垃圾堆积、水体浑浊、水生植被量少,水体整体景观效果较差。018 年~2022 年开展水环境综合治理和维护工程,此次评价基于 2020 年的监测数据。二、筛选评价指标根据工程分析、评价河段的基本特征和个体特征,筛选评价指标如下:1)水文特征(B1):流量过程变异指数(C1)、生态需水满足指数(C2);2)河流空间结构(B2):河岸带状况(C3)(包括河岸带稳定性指数 (C3-1)、河岸带硬化率指数 (C3-2)、河岸带人工干扰指数 (C3-3)、河岸带年径流总量控制率指数(C3-4))、水面面积率指数(C5)、优良河势保持率 (C6);3)水环境质量(B3):水质指数(C8)(包括溶解氧含量 (C8-1)、高锰酸盐指数 (C8-2)、氨氮 (C8-5)、五日生化需氧量 (C8-7))、综合营养状态指数 (C9)、底泥污染指数(C10)(包括总氮 (C10-1)、总磷 (C10-2)、重金属风险指数 (C10-4))、汛期污染指数(C12);4)水生态系统结构与功能(B4):大型水生植物覆盖指数 (C15)、大型底栖无脊椎动物生物完整性指数 (C16)、鱼类多样性指数 (C18);5)社会服务功能(B5):防洪指数(C19)、市民满意度指数 (C21)。三、指标权重计算根据层次分析法(AHP)与经验判断法相结合确定各层级的指标权重。以要素层权重赋值为例,步骤如下:1)将要素层指标进行一一对比,通过专家打分法对指标进行赋值后,建立指标体系的判断矩阵。该评价河段要素层指标权重的判断矩阵见表 7.1。T/CHIDA 01—2022T/CWEC 32—202235表 7.1 评价河段要素层指标权重判断矩阵表要素层 B编号 B1 B2 B3 B4 B5B1 1.000 0.500 0.250 0.167 2.000B2 2.000 1.000 0.500 0.333 4.000B3 4.000 2.000 1.000 0.667 8.000B4 6.000 3.000 1.500 1.000 12.000B5 0.500 0.250 0.125 0.083 1.0002)根据判断矩阵计算其特征向量和最大特征根。该评价河段要素层指标权重的特征向量为:B(0.074,0.148,0.295,0.444,0.037);3)根据特征向量分配要素层的指标权重赋值,即水文特征(B1)的权重为 0.074;河流空间结构(B2)的权重为 0.148;水环境质量(B3)的权重为0.295;水生态系统结构与功能(B4)的权重为 0.444;社会服务功能(B5)的权重为 0.037。四、指标数据收集1)流量过程变异指数选择代表性水文站跟踪监测评价河段全年的月径流量,按 SL/T 793-2020 中式(2)计算得到流量过程变异指数计算值,按式(10)计算得到流量过程变异指数赋值,表 7.2 为月径流量记录数据和流量过程变异指数赋值结果。评价河段的流量过程变异指数赋值为 27.74。表 7.2 评价河段流量过程变异指数赋值计算表流量过程变异指数年份 2020项目 实际月径流量/m3天然径流量/m3(天然-实际)/m3(天然-实际)/天然平均值[(天然-实际)/天然平均值]21 月 63960 66490 2530 0.007221865 5.21553E-0