[發(fā)明專利]一種基于生態(tài)赤字指標(biāo)的河流生態(tài)風(fēng)險評估方法

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• 申請日: 2021-10-29
• 公開（公告）號: CN114037248A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭曉明;張松;楊金標(biāo);郭彥;李新杰;周曼;胡挺;蘇磊
• 申請（專利權(quán)）人: 河南大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/26;G06F17/18
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1.一種基于生態(tài)赤字指標(biāo)的河流生態(tài)風(fēng)險評估方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，收集所分析水文站的長序列逐年日流量數(shù)據(jù)，根據(jù)水文站上游水庫的正式開始運用時間，將時間序分列為建庫前時間序列、建庫后時間序列；

步驟2，確定下四分位數(shù)流量過程線；具體包括：

基于建庫前時期的日流量數(shù)據(jù)，從每年同一天的日流量數(shù)據(jù)中，計算得到當(dāng)日的下四分位數(shù)流量，由每一天的下四分位數(shù)流量組成下四分位數(shù)流量過程線；

步驟3，按照春、夏、秋和冬四個季節(jié)，分別計算適應(yīng)范圍最小季節(jié)徑流、適應(yīng)范圍最小年徑流；具體包括：

根據(jù)下四分位數(shù)流量過程線，計算春、夏、秋、冬四個季節(jié)的徑流量，得到每個季節(jié)的適應(yīng)范圍最小季節(jié)徑流；根據(jù)下四分位數(shù)流量過程線，計算全年徑流量，得到適應(yīng)范圍最小年徑流；

步驟4，對于任意一年的流量過程線，計算每個季節(jié)低于下四分位數(shù)流量過程線的徑流量，其與該季節(jié)的適應(yīng)范圍最小徑流之比，則為該季節(jié)的生態(tài)赤字；具體包括：

將任意一年的流量過程線與下四分位數(shù)流量過程線進(jìn)行比較，按照下式計算每個季節(jié)的生態(tài)赤字，即：

式中，D表示一天內(nèi)的秒數(shù)，取值86400；s代表季節(jié)，s＝1，2，3，4，分別表示春季、夏季、秋季、冬季；T₁為每個季節(jié)的天數(shù)，確定3月、4月、5月為春季，當(dāng)s＝1時，T₁＝92；MinW_s為s季節(jié)的適應(yīng)范圍最小徑流，單位為m³；ED_s為該年s季節(jié)的生態(tài)赤字；

步驟5，對于任意一年的流量過程線，計算全年低于下四分位數(shù)流量過程線的徑流量，其與適應(yīng)范圍最小年徑流之比，為該年的生態(tài)赤字；具體包括：

將任意一年的流量過程線與下四分位數(shù)流量過程線進(jìn)行比較，按照下式計算年生態(tài)赤字，即：

式中，y代表年；T₂為全年天數(shù)；MinW_y為適應(yīng)范圍最小年徑流，單位為m³；ED_y為該年生態(tài)赤字；

步驟6，將季節(jié)生態(tài)風(fēng)險分為無風(fēng)險、低風(fēng)險、中風(fēng)險和高風(fēng)險，確定劃分這四類風(fēng)險等級的季節(jié)生態(tài)赤字閾值；具體包括：

四種風(fēng)險等級與季生態(tài)赤字的對應(yīng)關(guān)系如表1所示；表1中的p和q分別表示百分位數(shù)，表示按照式(1)計算的季節(jié)生態(tài)赤字，式(1)的Q_i則由p百分位數(shù)流量過程線獲取；也按相同方法計算；

表1 季節(jié)生態(tài)風(fēng)險等級劃分

q根據(jù)季生態(tài)赤字做多次試評估后確定；首先，根據(jù)建庫前時期的季節(jié)徑流，確定春、夏、秋、冬每個季節(jié)的最小季徑流發(fā)生年份，即確定4個最枯季所在年；然后，按間隔為1個百分位數(shù)，由小增大設(shè)置多個q值，并評估在每個q下前述4個最枯季的風(fēng)險等級；最后，當(dāng)4個最枯季的風(fēng)險等級由含部分中風(fēng)險轉(zhuǎn)變?yōu)槿扛唢L(fēng)險時的q，則為推薦q；

步驟7，根據(jù)步驟4計算得到歷年每個季節(jié)的生態(tài)赤字，采用由步驟6確定的季節(jié)生態(tài)赤字閾值和按照表1對歷年每個季節(jié)進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險評估；

步驟8，將年生態(tài)風(fēng)險分為無風(fēng)險、低風(fēng)險、中風(fēng)險和高風(fēng)險，確定劃分這四類風(fēng)險等級的年生態(tài)赤字閾值；具體包括：

四種風(fēng)險等級與年生態(tài)赤字的對應(yīng)關(guān)系如表2所示；表示按照式(2)計算的年生態(tài)赤字，式(2)的Q_i則由j百分位數(shù)流量過程線獲取；也按相同方法計算；

表2 年生態(tài)風(fēng)險等級劃分

k可根據(jù)年生態(tài)赤字做多次試評估后確定；首先，根據(jù)建庫前時期的年徑流，確定最小年徑流發(fā)生年份，即確定1個最枯年；然后，按間隔為1個百分位數(shù)，由小增大設(shè)置多個k值，并評估在每個k下該最枯年的風(fēng)險等級；最后，當(dāng)其風(fēng)險等級由中風(fēng)險轉(zhuǎn)變?yōu)楦唢L(fēng)險時的k，則為推薦k；

步驟9，根據(jù)步驟4計算得到歷年的年生態(tài)赤字，采用由步驟8確定的年節(jié)生態(tài)赤字閾值和按照表2對歷年進(jìn)行年生態(tài)風(fēng)險評估。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于生態(tài)赤字指標(biāo)的河流生態(tài)風(fēng)險評估方法，其特征在于：

步驟6，將季節(jié)生態(tài)風(fēng)險分為無風(fēng)險、低風(fēng)險、中風(fēng)險和高風(fēng)險，確定劃分這四類風(fēng)險等級的季節(jié)生態(tài)赤字閾值；具體包括：

四種風(fēng)險等級與季生態(tài)赤字的對應(yīng)關(guān)系如表1所示。表1中的p和q分別表示百分位數(shù)，表示按照式(1)計算的季節(jié)生態(tài)赤字，式(1)的Q_i則由p百分位數(shù)流量過程線獲取。也按相同方法計算。

表1 季節(jié)生態(tài)風(fēng)險等級劃分