评价河湖水系连通水安全保障能力的方法

技术特征：
1.一种评价河湖水系连通水安全保障能力的方法，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的评价河湖水系连通水安全保障能力的方法，其特征在于，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。3.根据权利要求2所述的评价河湖水系连通水安全保障能力的方法，其特征在于，在步骤3中，水资源承载能力选取水资源开发利用能力c
w
作为推荐指标，选取雨洪资源利用能力f
yh
和地下水开发利用率η作为备选指标；水资源调配能力选取水资源调配率a
μ
作为推荐指标，选取枯季水位保证率p
sw
和代表站水位满足率p
z
作为备选指标；供水安全保障能力选取供水安全系数p
s
作为推荐指标，选取战略水源应急保障率k
w
作为备选指标。4.根据权利要求3所述的评价河湖水系连通水安全保障能力的方法，其特征在于，各指标的计算公式分别如下：式中，c
w
为水资源开发利用能力；w
u
为水资源开发利用量，m3；w
r
为水资源总量m3；c0为水资源可开发利用率；式中，f
yh
为雨洪资源利用能力；w
yh
为通过河湖水系连通工程将雨洪转化为可利用的水资源量，m3；w
hs
为雨洪总量，m3；式中，η为地下水开发利用率；w
d
为区域开采的地下水量，m3；w
dt
为区域可开发利用的地下水总量，m3；a
μ
＝w1×
γ
st
w2×
γ
dr
w3×
γ
lf
；式中，a
μ
为水资源调配率；γ
st
为蓄水工程调配率；γ
dr
为河湖水系连通工程引水调配率；γ
lf
为泵站提水调配率；w
1～3
分别为蓄水工程调配率、河湖水系连通工程引水调配率、泵站提水调配率的权重，取值范围为0～1，且w1 w2 w3＝1；式中，γ
st
为蓄水工程调配率；w
st
为蓄水工程供水量(m3)；w
*st
为蓄水工程最大蓄水能力(m3)；
式中，γ
dr
为河湖水系连通工程引水调配率；w
dr
为河湖水系连通工程供水量，m3；w
*dr
为河湖水系连通工程最大引水量，m3；式中，γ
lf
为泵站提水调配率；w
lf
为泵站提水供水量，m3；w
*lf
为泵站最大提水能力，m3；式中，p
sw
为枯季水位保证率；t
s
为水位达到枯季最低要求水位的时段数；t
z
为总时段数；式中，p
z
为代表站水位满足率；t
m
为代表站水位达到供水保证水位的时段数；t
z
为总时段数；p
s
＝w
a
/w
n
；式中，p
s
为供水安全系数；w
a
为区域所有供水工程供水能力之和，m3；w
n
为区域近五年平均需水总量，m3；式中，k
w
为战略水源应急保障率；t
e
为战略水源储备量能满足缺水量的年数；t
lac
为该地区缺水的总年数。5.根据权利要求2所述的评价河湖水系连通水安全保障能力的方法，其特征在于，在步骤3中，防洪达标度选取防洪体系达标率f
a
作为推荐指标，选取防洪堤防达标率r
s
作为备选指标；除涝达标度选取排涝体系达标率r
l
作为推荐指标，选取水库排涝达标率k
c
作为备选指标；湖库调控能力选取区域滞洪能力r
f
作为推荐指标，选取关键水库库容淤积损失率k
y
作为备选指标。6.根据权利要求5所述的评价河湖水系连通水安全保障能力的方法，其特征在于，各指标的计算公式分别如下：式中，f
a
为防洪体系达标率；n
fs
为区域内满足预期标准的防洪工程个数；n
f
为区域防洪工程总个数；式中，r
s
为防洪堤防达标率；l
s
为防洪堤防达标长度(m)；l
tol
为防洪堤防总长度，m；式中，r
l
为排涝体系达标率；m
c
为排涝达标面积，m2；m
y
为规划排涝总面积，m2；式中，k
c
为水库排涝达标率；m
cl
为水库排涝达标面积，m2；m
yl
为水库规划排涝总面积，m2；式中，r
f
为区域滞洪能力；w
p
为蓄洪总量，m3；w
f
为历史典型洪水或相应
频率洪水来水总量，m3；式中，k
y
为关键水库库容淤积损失率；v
los
为总计淤积损失库容，m3；v为建库总库容，m3。7.根据权利要求2所述的评价河湖水系连通水安全保障能力的方法，其特征在于，在步骤3中，生境维持能力选取生态流量(水位)保障率h
f
作为推荐指标，选取水陆交错带面积指数h
a
和关键生活史时期流速(水位)适宜度hv作为备选指标；水质达标程度选取代表断面水质达标率w
s
作为推荐指标，选取水功能区水质达标率w
q
和区域河湖水体交换率w
e
作为备选指标；生物多样性维持能力选取指示性物种多样性b
i
作为推荐指标，选取主要类群生物多样性b
m
作为备选指标。8.根据权利要求7所述的评价河湖水系连通水安全保障能力的方法，其特征在于，各指标的计算公式分别如下：式中，h
f
为生态流量/水位保障率；d
f
为满足生态流量/水位的断面/水体个数；d
e
为评价断面/水体总个数；式中，h
a
为水陆交错带面积指数；l
o
为满足水陆交错带面积或宽度要求的水体个数；l
e
为评价水体总个数；式中，hv为关键生活史时期流速/水位适宜度；n
o
为河湖流速/水位达标断面个数；n
e
为参与评价的河湖总断面个数；式中，w
s
为代表断面水质达标率；a
o
为代表断面水质达标个数；a
e
为代表断面总个数；式中，w
q
为水功能区水质达标率；f
o
为水功能区达标个数；f
e
为水功能区总个数；式中，w
e
为区域河湖水体交换率；r
z
为年度河湖入库水量，m3；v
h
为河湖容积，m3；式中，b
i
为指示性物种多样性；m
o
为指示性物种的种类数；m
e
为参照系统中指示性物种的种类数；式中，b
m
为主要类群物种多样性；n为类群总数；y
i
为区域内第i个类群的物种数；jy
i
为区域内参照系统第i个类群的物种数。9.根据权利要求1所述的评价河湖水系连通水安全保障能力的方法，其特征在于，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，层次分析法的步骤包括：(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
ij
为第i个指标对
第j个指标的相对重要性，构成的判断矩阵为：(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
ij
)
n
×
n
，c＝(c1,c2,
…
,c
n
)
t
，w＝(w1,w2,
…
,w
n
)
t
；；；式中，w为矩阵近似特征向量；λ
max
为最大特征值；aw
i
为aw的第i个分量；cr为判断矩阵的随机一致性比率；ci为判断矩阵的一般一致性指标；ri为通过查表获得；若cr<0.1，则认为判断矩阵通过一致性检验；最大特征值λ
max
所对应的特征向量w的各个分量代表了该层各指标对于上一级指标的相对权重；(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
ws
为区域河湖水系连通水安全保障能力得分；w
*1
、w
*2
、w
*3
分别为水资源安全、防洪安全和水生态安全三方面保障能力的权重；w
i,j
为第i方面保障能力中第j个方面的权重；i
i,j
为第i方面保障能力第j个分析指标得分。10.根据权利要求1所述的评价河湖水系连通水安全保障能力的方法，其特征在于，在步骤5中，区域河湖水系连通水安全保障能力得分ci
ws
为0～100，分为以下三个等级：(1)适配：ci
ws
＞85，表明区域河湖水系连通水安全保障能力与需求适配；(2)基本适配：60＜ci
ws
≤85，表明区域河湖水系连通水安全保障能力与需求基本适配；(3)不适配：ci
ws
≤60，表明区域河湖水系连通水安全保障能力与需求不适配。

技术总结
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。推动区域经济社会高质量发展。推动区域经济社会高质量发展。


技术研发人员：程磊 侯钦耀 徐志成 陈梦晗 陈森林 武彩萍 刘学勤
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：2022.05.24
技术公布日：2022/8/12