评价河湖水系连通水安全保障能力的方法

摘要

本发明提供一种评价河湖水系连通水安全保障能力的方法，包括如下步骤：建立河湖水系连通水安全保障能力评价的准则，包括水资源安全保障能力、防洪安全保障能力、水生态安全保障能力三方面；分别建立不同的准则特征层并依据区域实际情况构建评价指标体系；按照构建的指标体系选取适宜的指标进行计算，并按照赋分表进行赋分，应用层次分析法计算某一区域河湖水系连通水安全保障能力得分，进而辨识导致评价区域水安全保障能力不足的河湖水系连通问题。本发明简单易行，适用于河湖水系连通实践，可评价河湖水系连通水安全保障能力，服务生态文明建设，推动区域经济社会高质量发展。

说明书

技术领域

本发明属于河湖水系连通的技术领域，具体涉及一种评价河湖水系连通水安全保障能力的方法。

背景技术

河湖水系连通作为优化水资源战略配置、提高水灾害抵御能力、促进水生态文明建设的有效举措，在水安全保障中起到了举足轻重的作用。党和国家高度重视河湖水系连通工作，颁布了一系列决议和指导意见，大力推进江河湖库水系连通工程建设，不断优化供水结构，统筹利用地表水和地下水资源，优化水资源调度配置，增强洪涝抵御能力，促进水生态保护与修复。同时，河湖水系连通对水安全保障的影响存在综合性、复杂性和不确定性，科学合理的河湖水系连通工程能够有力地提升水安全保障能力从而造福一方，反之则会降低水安全保障能力。因此，评价区域河湖水系连通水安全保障能力对河湖水系连通方案的制定非常必要。然而，现有的标准和导则大多聚焦于水安全的某一方面，不能反映河湖水系连通对水安全保障能力的多方面影响，亟待从“水资源-水灾害-水生态”多角度筛选对河湖水系连通特征变化敏感的水安全保障能力指标，构建河湖水系连通水安全保障能力评价体系，评价河湖水系连通水安全保障能力，服务生态文明建设，推动区域经济社会高质量发展。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种评价河湖水系连通水安全保障能力的方法，该方法从“水资源-水灾害-水生态”多角度筛选对河湖水系连通特征变化敏感的水安全保障能力指标，评价区域河湖水系连通特征下的水安全保障能力，更科学合理。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种评价河湖水系连通水安全保障能力的方法，包括如下步骤：

步骤1：建立河湖水系连通水安全保障能力评价的准则，所述准则包括水资源安全保障能力、防洪安全保障能力、水生态安全保障能力；

步骤2：依据步骤1中的准则建立准则层；

步骤3：依据步骤2的准则层构建河湖水系连通水安全保障能力评价指标体系；

步骤4：依据步骤3构建的指标体系选取适宜的指标进行计算，并对其进行赋分，然后计算某一区域河湖水系连通水安全保障能力得分；

步骤5：依据步骤4中计算得到的水安全保障能力得分与区域河湖水系连通水安全保障能力等级表比较，计算河湖水系连通水安全保障能力得分，识别区域内存在的水资源安全、防洪安全、水生态安全问题，辨识导致评价区域水安全保障能力不足的河湖水系连通问题。

进一步地，步骤2中的准则层包括水资源安全保障能力准则层、防洪安全保障能力准则层、水生态安全保障能力准则层，其中，水资源安全保障能力准则层分别选取水资源承载能力、水资源调配能力和供水安全保障能力三个准则特征层；防洪安全保障能力分别选取防洪达标度、除涝达标度和湖库调控能力三个准则特征层；水生态安全保障能力准则层分别选取生境维持能力、水质达标程度和生物多样性维持能力三个准则特征层。

进一步地，在步骤3中，水资源承载能力选取水资源开发利用能力C

进一步地，各指标的计算公式分别如下：

式中，C

A

式中，P

进一步地，在步骤3中，防洪达标度选取防洪体系达标率F

进一步地，各指标的计算公式分别如下：

进一步地，在步骤3中，生境维持能力选取生态流量(水位)保障率H

进一步地，各指标的计算公式分别如下：

进一步地，在步骤4中，采用层次分析法计算某一区域河湖水系连通水安全保障能力得分，其中，层次分析法步骤为：

(1)构造判断矩阵：针对某一个评价指标的下一级，有n个同级指标，a

(2)处理判断矩阵：对判断矩阵A的每列进行归一化处理，计算判断矩阵的特征向量与最大特征值，并计算随机一致性比率进行一致性检验：B＝(b

W＝(W

式中，W为矩阵近似特征向量；λ

(3)按照上述过程计算每一级指标权重，自下而上逐级相乘得到每个评价指标相对总目标的权重，并最终将各指标按其权重逐级加权对目标进行综合评价，按如下公式计算：

式中，CI

进一步地，在步骤5中，区域河湖水系连通水安全保障能力得分CI

(1)适配：CI

(2)基本适配：60＜CI

(3)不适配：CI

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明从“水资源-水灾害-水生态”多角度筛选对河湖水系连通特征变化敏感的水安全保障能力指标，评价区域河湖水系连通特征下的水安全保障能力，识别河湖水系连通需求，使得判定更科学合理；本发明的方法简单易行，适用于河湖水系连通实践，可评价河湖水系连通水安全保障能力，也可用于河湖水系连通工程实施方案的对比评价，服务生态文明建设，推动区域经济社会高质量发展，对后续的研究和规划提供基础。

附图说明

图1为本发明实施例的临沂市河湖水系连通水安全保障能力评价指标权重示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明公开一种评价河湖水系连通水安全保障能力的方法，包括如下步骤：

步骤1：建立河湖水系连通水安全保障能力评价的准则，所述准则包括水资源安全保障能力、防洪安全保障能力、水生态安全保障能力；

步骤2：依据步骤1中的准则建立准则层；准则层包括水资源安全保障能力准则层、防洪安全保障能力准则层、水生态安全保障能力准则层，其中，水资源安全保障能力准则层分别选取水资源承载能力、水资源调配能力和供水安全保障能力三个准则特征层；防洪安全保障能力分别选取防洪达标度、除涝达标度和湖库调控能力三个准则特征层；水生态安全保障能力准则层分别选取生境维持能力、水质达标程度和生物多样性维持能力三个准则特征层；

步骤3：依据步骤2的准则层构建河湖水系连通水安全保障能力评价指标体系；其中，水资源承载能力选取水资源开发利用能力C

式中，F

式中，η为地下水开发利用率；W

A

式中，A

式中，γ

式中，γ

式中，γ

式中，P

式中，P

式中，P

式中，K

式中，F

式中，R

式中，R

式中，K

式中，R

式中，K

此外，生境维持能力选取生态流量(水位)保障率H

式中，H

式中，H

步骤4：依据步骤3构建的指标体系选取适宜的指标进行计算，并按照赋分表进行赋分，应用层次分析法计算某一区域河湖水系连通水安全保障能力得分；

在该步骤中，各指标赋分如下表所示：

表1各指标赋分表

而采用的层次分析法步骤为：

(1)构造判断矩阵：针对某一个评价指标的下一级，有n个同级指标，a

(2)处理判断矩阵：对判断矩阵A的每列进行归一化处理，计算判断矩阵的特征向量与最大特征值，并计算随机一致性比率进行一致性检验：B＝(b

W＝(W

式中，W为矩阵近似特征向量；λ

表2层次分析法一致性RI表

(3)按照上述过程计算每一级指标权重，自下而上逐级相乘得到每个评价指标相对总目标的权重，并最终将各指标按其权重逐级加权对目标进行综合评价，应按如下公式计算：

式中，CI

步骤5：依据步骤4中计算得到的水安全保障能力得分与区域河湖水系连通水安全保障能力等级表比较，计算河湖水系连通水安全保障能力得分，识别区域内存在的水资源安全、防洪安全、水生态安全问题，辨识导致评价区域水安全保障能力不足的河湖水系连通问题；

在该步骤中区域河湖水系连通水安全保障能力得分(CI

(1)适配：CI

(2)基本适配：60＜CI

(3)不适配：CI

下面选取临沂市河湖水系连通水安全保障能力作为评价实例，实施步骤如下：

如图1所示，建立河湖水系连通水安全保障能力评价的准则，包括水资源安全保障能力、防洪安全保障能力、水生态安全保障能力三方面。依据评价指标体系选取地下水开发利用率η、水资源调配率A

(1)水资源安全保障能力

①地下水开发利用率η

式中，η为地下水开发利用率；W

A

式中，A

式中，γ

根据2013-2018临沂市水资源公报(水资源)，蓄、提、引水工程供水量如下：全市多年平均蓄水工程供水量6.24亿m

表4临沂市蓄、提、引水工程供水情况

综上，通过计算，临沂市蓄水工程调配率、泵站提水调配率、河湖水系连通工程引水调配率计算结果如下：蓄水工程调配率为31.5％，泵站提水调配率30.1％，水系连通工程引水调配率为64.7％，见表5。

表5临沂市蓄、提、引水工程调配率计算结果

依据临沂市实际情况可确定蓄水工程调配率、泵站提水调配率、水系连通工程引水调配率权重分别为0.321、0.345和0.334，最终依据公式加权计算得到临沂市水资源调配率为42.1％，按照赋分表可得其得分为17。

③供水安全系数P

P

式中，P

水资源安全保障能力指标的权重分析结果如下：

表6临沂市蓄、提、引水工程调配率计算结果

注：一致性比例CR：0.016

(2)防洪安全保障能力

①防洪堤防达标率R

式中，R

式中，R

③区域滞洪能力R

式中，R

防洪安全保障能力指标的权重分析结果如下：

表7临沂市蓄、提、引水工程调配率计算结果

注：一致性比例CR：0.046

(3)水生态安全保障能力

①生态水位保障率H

式中，H

②水功能区水质达标率W

式中，W

③主要类群生物多样性B

式中，B

水生态安全保障能力指标的权重分析结果如下：

表8临沂市蓄、提、引水工程调配率计算结果

注：一致性比例CR：0.046

河湖水系连通水安全保障能力评价准则层的权重分析结果如下：

表9临沂市蓄、提、引水工程调配率计算结果

注：一致性比例CR：0.016

按照上述过程计算每一级指标权重，自下而上逐级相乘得到每个评价指标相对总目标的权重，将各指标按其权重逐级加权计算得到临沂市水资源安全保障能力得分为67.4，防洪安全保障能力得分为52.4，水生态安全保障能力为61.5，最终计算得到临沂市河湖水系连通水安全保障能力得分CI

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。