（正式版）T∕CSES 207-2025 流域水生态环境质量评价技术指南（试行）

T/CSES207—2025流域水生态环境质量评价技术指南(试行)2025-06-27发布2025-06-27实施中国环境科学学会发布ⅠT/CSES207—2025前言 Ⅲ1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14流域水生态环境质量评价程序 15评价指标体系 26指标权重计算 137流域水生态环境质量评价 16参考文献 21ⅢT/CSES207—2025本文件参照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国环境科学研究院提出。本文件由中国环境科学学会归口。本文件起草单位:中国环境科学研究院、中国环境监测总站、北京师范大学。1T/CSES207—2025流域水生态环境质量评价技术指南(试行)1范围本文件规定了流域水生态环境质量评价指标体系、指标计算方法、赋权方法和评估方法等。本文件适用于地表水的水生态环境质量评价指标的确定及水生态环境质量的评估。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB3838地表水环境质量标准SL219水环境监测规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。生物指标biologicalindex环境质量监测与评价中的生物学特性和参数。包括指示生物、物种数、多样性指数、个体数量、生物量等。[来源:DB11/T1722—2020,2.3]3.2生境指标habitatindex水生态系统中的非生物环境指标。包括水文、河岸带环境、河道现状及水利工程等因素指标。[来源:DB11/T1722—2020,2.2]3.3参照点位referencesite能够代表水域内未受人为干扰(或所受人为干扰较小)生物及生境状态的点位。4流域水生态环境质量评价程序流域水生态环境质量评价包括确定评价指标体系、指标计算与赋分、指标权重计算、水生态环境质量评价等步骤,详细工作流程见图1。图1流域水生态环境质量评价流程5评价指标体系5.1指标筛选原则为使评价指标能快速、准确、完整地描述和反映流域水生态系统的质量状况，实现人们对待评价水体长期、全面的监管，候选评价指标的选取遵循以下5项基本原则。a)科学性原则。评价指标设置合理，体现普适性与区域差异性，态状况，能有效地度量人类影响对水体生态环境的影响程度。b)整体性原则。为全面表征生态系统特征，准确评价其生态环境现状，所选取的候选评价指标要c)代表性原则。在充分研究指标与评价目标之间关系的基础上，选取信息量大、综合性强、能代表生态系统状况的指标。d)独立性原则。选择的指标之间要有一定的独立性，以便提高评价的准确性和科学性。e)可操作性原则。所选取的候选评价指标是在待评价水体所在地区现有监测条件和技术手段5.2推荐指标体系基于流域水生态环境质量评价候选指标，应用频数统计法、理论分析法、主成分法、结合实际法对各候选指标进行分析、评估及筛选，确定流域水生态环境质量评价推荐指标体系。流域水生态环境质量评价指标包括生物指标、理化指标、生境指标3个一级指标，细分为大型底栖无脊椎动物完整性、着生藻类完整性、浮游植物完整性等15个二级指标。按照河流、湖泊、水库、河口分类确定评价指标。其中，河流包含15个二级椎动物完整性、着生藻类完整性、土著鱼类物种数、综合污染状况、岸带自然生态活动强度、水体连通性7个必选指标，以及浮游植物完整性、浮游动物完整性、洄游性鱼类物种数、综合营养状态、重金属风险状态、有机污染物风险状态、自然岸线率、水体萎缩面积8个参考指标。湖泊包含13个二级指标，包括浮游植物完整性、土著鱼类物种数、综合污染状况、综合营养状态、岸带自然生态用地植被覆盖度、人类活动强度6个必选指标，以及大型底栖无脊椎动物完整性、浮游动物完整性、重金属风险状态、有机污染物风险状态、自然岸线率、水体萎缩面积、水体连通性7个参考指标。水库包含13个二级指标，包括浮游植物完整性、综合污染状况、综合营养状态、岸带自然生态用地植被覆盖度4个必选指标，以及大型底栖无脊椎动物完整性、浮游动物完整性、土著鱼类物种数、重金属风险状态、3T/CSES207—2025有机污染物风险状态、人类活动强度、自然岸线率、水体萎缩面积、水体连通性9个参考指标。河口包含13个二级指标,包括大型底栖无脊椎动物完整性、浮游植物完整性、洄游性鱼类物种数、综合污染状况、岸带自然生态用地植被覆盖度、人类活动强度6个必选指标,以及着生藻类完整性、浮游动物完整性、土著鱼类物种数、综合营养状态、重金属风险状态、有机污染物风险状态、自然岸线率7个参考指标。若经实际评估,参考指标优于必选指标,则优先使用参考指标。详见表1。表1流域水生态环境质量评价指标体系类别序号指标名称适用区域及指标类型河流湖泊水库河口生物指标1大型底栖无脊椎动物完整性必选参考参考必选2着生藻类完整性必选//参考3浮游植物完整性参考必选必选必选4浮游动物完整性参考参考参考参考5洄游性鱼类物种数参考//必选6土著鱼类物种数必选必选参考参考理化指标7综合污染状况必选必选必选必选8综合营养状态参考必选必选参考9重金属风险状态参考参考参考参考10有机污染物风险状态参考参考参考参考生境指标11岸带自然生态用地植被覆盖度必选必选必选必选12人类活动强度必选必选参考必选13自然岸线率参考参考参考参考14水体萎缩面积参考参考参考/15水体连通性必选参考参考/注:指标类型中注明必选的指标为开展流域水生态环境质量评价的必需指标,注明参考的指标可根据水体特点与管理要求筛选确定,标注“/”的指标表示在该类型水体中不考虑该指标。5.3指标计算与赋分5.3.1生物指标5.3.1.1大型底栖无脊椎动物完整性从物种数、敏感性和生物指数(BI)上反映大型底栖动物群落的组成变化。按公式(1)计算监测点位大型底栖动物物种数状态值:BCRT=…………(1)式中:BCRT—监测点位大型底栖动物物种数状态值;Tbo—监测点位大型底栖动物物种数数值;Tbe—参照点位大型底栖动物物种数数值。4T/CSES207—2025按公式(2)计算监测点位大型底栖动物敏感性状态值:BCRS=…………(2)式中:BCRS—监测点位大型底栖动物敏感性状态值;Sbo—监测点位大型底栖动物敏感物种占比;Sbe—参照点位大型底栖动物敏感物种占比。按公式(3)计算BI:BI=∑s1ti…………(3)式中:BI—生物指数;Ns—大型底栖动物物种数;i—第i个物种;ni—物种i的个体数;N—大型底栖动物总个体数;ti—物种i的耐污值。大型底栖无脊椎动物完整性赋分标准见表2。以物种数、敏感性和BI中的最差评价因子结果作为底栖动物的最终评价结果。表2大型底栖无脊椎动物完整性赋分标准物种数量状态值(0.8,1](0.6,0.8](0.4,0.6](0.2,0.4][0,0.2]敏感性状态值(0.8,1](0.6,0.8](0.4,0.6](0.2,0.4][0,0.2]生物指数≤5.5(5.5,6.6](6.6,7.7](7.7,8.8]>8.8赋分10080604020注:物种数状态值和敏感性状态值大于1,按1赋分。5.3.1.2着生藻类完整性采用Shannon-Wiener多样性指数和综合硅藻指数(CDI)综合反映着生藻类完整性。Shannon-Wiener多样性指数按公式(4)计算:H…………(4)式中:Hpe—着生藻类Shannon-Wiener多样性指数;N—着生藻类总个体数;ni—第i种着生藻类个体数;S—物种数。对于CDI,以硅藻相对密度和环境敏感值的乘积为权重,按公式(5)计算硅藻指示值的加权平均值(ν):ν=…………(5)式中:ν—硅藻指示值的加权平均值(1~5);5T/CSES207—2025m—纳入计算的硅藻物种数量;ρk—硅藻物种k的相对丰度(物种k个体数/总个体数);sk—硅藻物种k对环境的敏感值(1~4);νk—硅藻物种k对环境的指示值(1~5)。CDI按公式(6)计算:CDI=(ν-1)×25…………(6)式中:CDI—综合硅藻指数;1—为使CDI值的分布范围转换为0~100之间而设值的常数;25—为使CDI值的分布范围转换为0~100之间而设值的常数。着生藻类完整性赋分标准见表3。以Shannon-Wiener多样性指数和CDI中的最差评价因子结果作为着生藻类的最终评价结果。表3着生藻类完整性赋分标准Shannon-Wiener多样性指数>3(2,3](1,2](0,1]0综合硅藻指数≤30(30,50](50,65](65,80]>80赋分100806040205.3.1.3浮游植物完整性采用Shannon-Wiener多样性指数和浮游植物种类数状态值综合反映浮游植物完整性。Shannon-Wiener多样性指数按公式(7)计算:H…………(7)式中:Hph—浮游植物Shannon-Wiener多样性指数;N—浮游植物总个体数;ni—第i种浮游植物个体数;S—物种数。浮游植物种类数状态值按公式(8)计算:PCRT=…………(8)式中:PCRT—监测点位浮游植物种类数状态值;Tpo—监测点位浮游植物种类数;Tpe—参照点位浮游植物种类数。浮游植物完整性赋分标准见表4。以Shannon-Wiener多样性指数和浮游植物种类数状态值中的最差评价因子结果作为浮游植物完整性的最终评价结果。表4浮游植物完整性赋分标准Shannon-Wiener多样性指数>3(2,3](1,2](0,1]0浮游植物种类数状态值(0.8,1](0.6,0.8](0.4,0.6](0.2,0.4][0,0.2]赋分10080604020T/CSES207—20255.3.1.4浮游动物完整性采用Shannon-Wiener多样性指数和种类数状态值综合反映浮游动物完整性。Shannon-Wiener多样性指数按公式(9)计算:Hz=-∑=1ç÷log2ç÷…………(9)式中:Hz—浮游动物Shannon-Wiener多样性指数;N—浮游动物总个体数;ni—第i种浮游动物个体数;S—物种数。浮游动物种类数状态值按公式(10)计算:ZCRT=…………(10)式中:ZCRT—监测点位浮游动物种类数状态值;Tzo—监测点位浮游动物种类数;Tze—参照点位浮游动物种类数。浮游动物完整性赋分标准见表5。以Shannon-Wiener多样性指数和浮游动物种类数状态值中的最差评价因子结果作为浮游动物完整性的最终评价结果。表5浮游动物完整性赋分标准Shannon-Wiener多样性指数>3(2,3](1,2](0,1]0浮游动物种类数状态值(0.8,1](0.6,0.8](0.4,0.6](0.2,0.4][0,0.2]赋分100806040205.3.1.5洄游性鱼类物种数洄游性鱼类物种数用于评价水体中河海洄游性鱼类的资源量。河海洄游性鱼类是指在其生活史中要经历淡水和海水两种完全不同的生境,该指标可反映流域鱼类群落功能群组成、多样性和结构完整性。主要用于河口等河海洄游性鱼类较多的区域。表6洄游性鱼类物种数赋分标准洄游性鱼类资源量比例>0.8(0.7,0.8](0.6,0.7](0.4,0.6](0.2,0.4]≤0.2赋分1008060402005.3.1.6土著鱼类物种数土著鱼类物种数指自然恢复的鱼类物种数。针对鱼类多样性下降等问题,引导地方开展本地鱼类保护工作。6采用鱼类物种保有比例反映土著鱼类物种数,鱼类物种保有比例=水生生物资源监测或调查获得67T/CSES207—2025的鱼类物种数量/鱼类基准物种数量,并根据表7进行赋分。表7土著鱼类物种数赋分标准鱼类物种保有比例>0.8(0.7,0.8](0.6,0.7](0.4,0.6](0.2,0.4]≤0.2赋分1008060402005.3.2理化指标5.3.2.1综合污染状况综合污染状况根据评估单元内断面(国控、省控、市控)各月水质综合得分所得。涉及的主要参数包括GB3838中规定的基本项目中21项物理和化学指标,如溶解氧、pH、氟化物(以F-计)、硫酸盐(以SO42-)、阴离子表面活性剂等(不包括有毒有害污染物指标和富营养化相关指标),按照以下步骤进行计算。水质等级评价采用CCMEWQI评价法,综合考虑3个因素(超标范围F1、超标频率F2和超标幅度F3)的影响。标准值参考GB3838中Ⅲ类标准限值规定。a)超标范围(F1)表示出现过超标现象的指标个数占所有参评指标个数的百分比,按公式(11)计算:F1=100%×ç÷…………(11)式中:F1—超标的水质指标范围,%;m—存在超标的监测指标数;M—列入评价的指标数。b)超标频率(F2)表示评价时段内出现过超标现象的指标超标次数占所有参评指标总监测次数的百分比,按公式(12)计算:F2=100%×ç÷…………(12)式中:F2—水质参数超标的频率,%;n—各指标超标次数之和;N—为总监测次数。c)超标幅度(F3)表示水质监测指标值超过标准值的幅度,分3步计算。1)每次单个参数的数量大于(当目标为最小值时,小于)评价标准值的次数,称为偏移ei,并通过公式(13)、公式(14)计算。涉及两种情况。如果测试值不应超过评价标准,即当评价标准值是上限时:ei=…………(13)式中:Ci—指标超标值;Csi—评价标准。对于测试值不应低于目标的情况,当评价标准值是下限时:ei=-1…………(14)8T/CSES207—20252)n是标准化的指标偏移,是通过将单个测试相对于其评价标准值的偏移量相加,并除以测试总数N(符合和未达到其目标)来计算,见公式(15):∑ei…………(15)目标偏移的归一化和∑ei…………(15)目标偏移的归一化和n,以产生0和1003)F3被计算为一个渐近函数,该渐近函数缩放来自之间的范围,见公式(16):F3=0.01n0.01…………(16)最后,水质综合得分(WQI)按公式(17)计算:æF12+F22+F32öWQI=100-æF12+F22+F32ö式中:1.732—缩放因子,将所得值归一化到0和100之间的范围。综合污染状况赋分标准见表8。表8综合污染状况赋分标准水质综合得分(95,100](80,95](65,80](45,65][0,45]赋分100806040205.3.2.2综合营养状态综合营养状态指数按公式(18)计算:TLI(∑)=∑=1Wj×TLI(j)…………(18)式中:TLI(∑)—综合营养状态指数;TLI(j)—第j种指标的单项营养状态指数;m—指标个数,本文件取5;Wj—第j种指标的单项营养状态指数的相关权重。以叶绿素a作为基准指标,则第j种指标的归一化的相关权重计算公式见公式(19):Wj=…………(19)式中:rij—第j种指标与基准指标叶绿素a的相关系数。我国湖泊(水库)的叶绿素a与其他指标之间的相关关系rij及r见表9。表9我国湖泊(水库)部分指标与叶绿素a的相关关系rij及r值指标叶绿素a总磷总氮透明度高锰酸盐指数rij110.840.70560.820.6724-0.830.68890.830.6889rij2公式(24):9T/CSES207—2025)chla—叶绿素a浓度值(μg/L);TN—总氮浓度值(mg/L);TP—总磷浓度值(mg/L);SD—透明度(m);CODMn—高锰酸盐指数浓度值(mg/L)。综合营养状态赋分标准见表10。表10综合营养状态赋分标准综合营养状态指数<30[30,50](50,60](60,70]>70营养状态贫营养中营养轻度富营养中度富营养重度富营养赋分10075502505.3.2.3重金属风险状态水体中重金属风险状态指数按公式(25)计算:RM=∑=1…………(25)式中:RM—水体中重金属风险状态指数;CMi—评估单元内水体中重金属i的浓度,若涉及多个监测断面,取各断面平均值;SMi—评估单元内重金属i在水体中的最大允许浓度。由县级及以上人民政府环境保护行政主管部门根据本地区地表水水质特点,筛选和测定GB3838中有标准限值或者具有环境基准的重金属。对于GB3838中有标准限值的重金属,最大允许浓度参考GB3838中相应Ⅲ类标准限值、补充项目标准限值或特定项目标准限值。对于没有标准限值的重金属,最大允许浓度参考短期水质基准阈值;对于具有基于硬度基准的重金属(如镉),采用基于实际水体硬度的短期水质基准阈值。重金属风险状态赋分标准见表11。表11重金属风险状态赋分标准重金属风险状态指数<0.3[0.3,0.7)[0.7,1)[1,1.5)≥1.5赋分100806040205.3.2.4有机污染物风险状态水体中有机污染物风险状态指数,按公式(26)计算:R1…………(26)10T/CSES207—2025式中:Ro—有机污染物风险状态指数;Coi—评估单元内水体中第i种有机污染物浓度,若涉及多个监测断面,取各断面平均值;Soi—评估单元内水体中第i种有机污染物的最大允许浓度。由县级及以上人民政府环境保护行政主管部门根据本地区地表水水质特点,筛选和测定GB3838中有标准限值或者具有环境基准的有机污染物。对于GB3838中有标准限值的有机污染物,最大允许浓度参考GB3838中相应Ⅲ类标准限值或特定项目标准限值。对于没有标准限值的有机污染物,最大允许浓度参考短期水质基准阈值;对于具有基于水质参数基准的有机污染物,采用基于实际水质参数的短期水质基准阈值。有机污染物风险状态赋分标准见表12。表12有机污染物风险状态赋分标准有机污染物风险状态指数<0.3[0.3,0.7)[0.7,1)[1,1.5)≥1.5赋分100806040205.3.3生境指标5.3.3.1岸带自然生态用地植被覆盖度评估河湖岸带植被(包括自然和人工,不包含耕地)垂直投影面积占河湖岸带面积比例。重点评估河湖岸带陆向范围乔木(6m以上)、灌木(6m以下)和草本植物的覆盖状况。河湖岸带自然生态用地植被覆盖度按公式(27)计算:CEVCrr…………(27)式中:CEVCr—岸带自然生态用地植被覆盖度赋分;TCr—乔木层植被覆盖度赋分;SCr—灌木层植被覆盖度赋分;HCr—草本植被覆盖度赋分。岸带自然生态用地植被覆盖度赋分标准见表13。表13岸带自然生态用地植被覆盖度赋分标准岸带自然生态用地植被覆盖度(75,100](40,75](10,40](0,10]0赋分10075502505.3.3.2人类活动强度人类活动强度指数按公式(28)计算:HAI=+++…………(28)式中:HAI—人类活动强度指数;R—监测范围内交通道路用地面积;11T/CSES207—2025S—监测范围总面积;B—监测范围内城镇建设用地和农村居民用地面积;c—监测范围内各项耕地面积;m—监测范围内工业、厂矿、采石等其他建设用地面积。人类活动强度赋分标准见表14。表14人类活动强度赋分标准人类活动强度指数[0,0.2](0.2,0.4](0.4,0.6](0.6,0.8](0.8,1]赋分10075502505.3.3.3自然岸线率自然岸线率指没有经过人为干扰的自然岸线和经治理修复后具有自然岸线形态和生态功能的生态堤岸长度之和占评价岸线长度的比例。根据护岸结构、建造材料和植被覆盖等状况,按表15对人工生态岸线进行赋分,但具有防洪功能的人工改造岸线不计入评价长度。表15岸线类型赋分标准岸线类型赋分自然岸线100人工植被护坡,抛石、干砌石等天然材料护脚80抛石、堆石、干砌石等天然材料护坡60人工植被护坡,浆砌石、混凝土等硬化材料护脚40浆砌石、混凝土等硬化材料护坡0根据各类型岸线长度占比,按公式(29)计算指标得分:CEI=∑Pbi…………(29)式中:CEI—岸线生态性指数;Pbi—i类型岸线分值;Lbi—i类型岸线长度;L—评估河段(湖区、河口)岸线总长度。岸线生态性指数值即为其得分。5.3.3.4水体萎缩面积河流评估天然湿地保留率,评估对象为国家、地方湿地名录及保护区名录内与评估河流有直接水力连通关系的湿地,其水力联系包括地表水和地下水的联系,按公式(30)计算湿地面积与历史(1980s)状况湿地面积的比例,赋分标准见表16。NWR=…………(30)式中:NWR—天然湿地保留率;12T/CSES207—2025AW—评估基准年天然湿地面积;AWR—历史(1980s)以前的湿地面积;NS—评估河段有水力联系的湿地个数。表16天然湿地保留率赋分标准天然湿地保留率≥0.8[0.7,0.8)[0.6,0.7)[0.5,0.6)<0.5赋分1007550250湖泊评估湖泊面积萎缩比例,按公式(31)计算年湖泊水面萎缩面积与历史参考年湖泊水面面积的比例。历史参考年宜选择20世纪50年代与评估基准年水文频率相近年份。湖泊面积萎缩比例赋分见表17。LASR=1-…………(31)式中:LASR—湖泊面积萎缩比例;AL—评估基准年湖泊水面面积:ALR—历史参考水面面积。表17湖泊面积萎缩比例赋分标准湖泊面积萎缩比例≤0.05(0.05,0.1](0.1,0.2](0.2,0.3]>0.3赋分1006030100水库评估库容淤积损失率,计算截止评估基准年总计淤积损失库容占建库总库容的比例,赋分标准见表18。表18库容淤积损失率赋分标准库容淤积损失率≤0.1(0.1,0.15](0.15,0.2](0.2,0.3](0.3,0.4]≥0.4%赋分1008060402005.3.3.5水体连通性5.3.3.5.1河流连通性分别计算评价水体干流自身连通性以及干流与支流、湖泊的连通性,二者得分平均为评价水域的水体连通性。然后,通过评价实践,将结合鱼类生活史各个阶段特征,进一步细化完善水体连通性的评价方法。干流连通性按照河流单位长度(每100km)闸、坝数量计算现状值,并参照表19进行赋分。干流上水坝、水闸有开展生态调度,或有鱼道、仿自然通道等过鱼设施且能正常运行的,不在评价范围内。干流连通性现状值按公式(32)计算:Nfd×100MCV=LNfd×10013T/CSES207—2025式中:MCV—干流连通性现状值;Nfd—评价水体干流的闸和坝的总数量;LT—评价水体干流长度,单位为千米(km)。表19干流连通性现状值赋分标准干流连通性现状值0(0,0.1)[0.1,0.3)[0.3,0.6)[0.6,1)≥1赋分100806040200干流与支流、湖泊连通性按照与干流相交的支流、湖泊中,距干流30km内有水坝、水闸等挡水性建筑物的支流、湖泊比例计算现状值,并参照表20进行赋分。水坝、水闸有开展生态调度,或有鱼道、仿自然通道等过鱼设施且能正常运行的,不在评价范围内。干流与支流、湖泊连通性现状值按公式(33)计算:MTCV=…………(33)式中:MTCV—干流与支流、湖泊连通性现状值;N30—评价范围距干支流汇入口或出湖口30km内有水坝或水闸的支流和湖泊总数量;NT—评价范围内支流、湖泊总数量。表20干流与支流、湖泊连通性现状值赋分标准干流与支流、湖泊连通性现状值≤0.5(0.5,0.6](0.6,0.7](0.7,0.8](0.8,0.9]>0.9赋分1008060402005.3.3.5.2湖泊连通性根据环湖主要入湖河流和出湖河流与湖泊之间的水流畅通程度评价湖泊连通指数,按公式(34)计算:LCI=…………(34)式中:LCI—湖泊连通指数赋分;RCIn—评价年第n条环湖河流连通性赋分;Ns—环湖主要河流数量;Qn—评价年第n条河流实测的出(入)湖泊水量。6指标权重计算6.1指标权重计算方法指标权重是各个指标对评价总目标的贡献率大小的表达。主成分分析法(PCA)通过线性变换将多个指标转换为少数几个主成分,实现对数据集的降维,使得问题得以简化。这些主成分能反映原始数14T/CSES207—2025据的大部分信息。CRITIC(CriteriaImportanceThoughIntercrieriaCorrelation)赋权法引入对比强度和冲突性来表征评价对象各指标所蕴含信息量的大小,其中对比强度借鉴均方差思想,表征评价指标间的差异性;冲突性代表不同指标间的关联性,若两个指标的相关系数越大,关联性越强,相应的冲突性越低。本文件建议采用PCA与CRITIC相结合的方法来确定水生态环境质量评价指标的权重系数,在计算权重系数时,生物指标、理化指标及生境指标三类所包含的指标单独计算,独立评级。6.2主成分分析法计算权重采用主成分分析法计算指标权重,具体步骤如下:假设有n个待评价样本,p项评价指标,即某一级指标下的二级指标数量,形成原始指标数据矩阵记为X。X是一个n×p的矩阵。X的每一行代表一个数据,则矩阵X的表现形式见公式(35):X=(X1,X2,X3,…XP)…………(35)(1)相关系数矩阵对原始变量矩阵X进行N(0,1)标准化处理,标准化变量的协方差矩阵即为相关系数矩阵R,见公式(36)。æ1…r1pö…………(36)èrn1…1ø(2)计算特征值和特征向量若(λ1,e1), ,(λp,ep)为协方差矩阵R的特征值-特征向量,λ1≥λ2≥λ3≥…≥λp≥0且特征向量e1, ,ep是标准化特征向量,则原始变量X的第j个二级指标的主成分按公式(37)计算:Zj=ejX=ej1x1+ej2x2+ +ejjxp,j=1,…,p……………(37)式中:ej—协方差矩阵R的标准化特征向量;Zj—原始变量X的第j个二级指标的主成分。(3)确定主成分个数判别依据为主成分对总方差的累积解释率ρ达到70~90%。(4)计算主成分载荷/得分根据每个样本X1、X2、…、Xp取值,计算各主成分f1、f2、…、fm取值。第i个样本的计算公式见公式(38):ïìf1(i)=l11x1(i)+l21x2(i)+l31x3(i)+…+lp1xp(i)f2(i)=l12x1(i)+l22x2(i)+l31x3(i)+…+lp2xp(i)(38ffm(i)=l1mx1(i)+l2mx2(i)+l3mx3(i)+…+lpmxp(i)式中:f1(i)、f2(i)、…、fm(i)—第i个样本的主成分得分;lij—各样本载荷。(5)指标权重计算①线性组合系数矩阵见公式(39):νij=lij…………(39)λj式中:νij—线性组合系数;15T/CSES207—2025lij—各样本载荷;λj—主成分特征值。②综合得分系数见公式(40):Sj=…………(40)式中:Sj—综合得分系数;νij—线性组合系数;ρj—方差解释率。③权重是将综合得分系数进行归一化处理得到的各指标权重值,见公式(41)。αj=…………(41)6.3CRITIC法计算权重CRITIC法是一种客观赋权法,其基于评价指标的对比强度和指标之间的冲突性来综合衡量指标的客观权重。考虑指标变异性大小的同时兼顾指标之间的相关性,完全利用数据自身的客观属性进行科学评价。对比强度是指同一个指标各个评价方案之间取值差距的大小,以标准差的形式来表现,标准差越大,说明波动越大,即各方案之间的取值差距越大,权重越高。指标之间的冲突性用相关系数表示,若两个指标之间具有较强的正相关,说明其冲突性越小,权重越低。具体步骤如下:假设有n个待评价样本,p项评价指标,形成原始指标数据矩阵R,见公式(42):r1prr1prnp⋱R=ç︙⋱èrn1式中:rij—第i个样本第j项评价指标的数值。(1)指标无量纲化处理ö÷÷…………(42)ø对各指标进行无量纲化处理,消除因量纲不同对评价结果的影响。指标具有方向性,正指标,数值越大越好;负指标,数值越小越好;固定型适度指标,数值越接近某一常量越好。对于“正指标”,rij见公式(43):rij=-…………(43)对于“负指标”,rij见公式(44):rij=ma(('ij-')m-ijr'ij') (44)对于“固定型适度指标”,rij见公式(45):rij=1--|…………(45)式中:rij—标准化值;rij'—原始数据值;min(rij')—原始数据指标的最小值;max(rij')—原始数据指标的最大值;ri—某一常量。16T/CSES207—2025(2)指标变异性以标准差的形式表示,见公式(46)。ïìíïíïSj式中:Sj—第j个指标的标准差。(3)指标冲突性以相关系数表示,见公式(47)。rj=∑=1rij=∑=1(rij-rj)2=n-1…………(46)Rj=∑=1(1-τij)…………(47)式中:τij—评价指标i和j之间的相关系数。(4)信息量信息量按公式(48)计算。Cj=Sj∑=1(1-τij)=Sj×Rj…………(48)式中:Cj—指标j信息量,Cj越大,第j个评价指标在整个评价指标体系中的作用越大,需要分配更多的权重。(5)客观权重客观权重按公式(49)计算。βj=…………(49)式中:βj—CRITIC计算得出的第j个指标的权重。6.4PCA-CRITIC综合权重计算将主成分分析与CRITIC计算出的权重进行综合加权计算,得到综合权重ωj,见公式(50)。ωj=…………(50)6.5综合权重计算方法应用说明综合权重计算方法应用说明如下:a)计算二级指标权重时,采用指标原始数据而非赋分后的结果进行权重计算,各个一级指标综合得分由二级指标赋分值经加权计算后得到;b)由于主成分分析法对于数据数量有一定要求,可能出现监测数据不满足主成分分析要求的情况,在此情况下可仅选择CRITIC法计算指标权重,计算方法见6.3。7流域水生态环境质量评价7.1基本要求流域水生态环境质量评价范围为整个流域。为更好地反映不同水域的生态环境质量,可分区评价。17T/CSES207—20257.2数据要求数据