5.2.3 河流生态状况分级制度
河流生态状况分级制度是量化河流生态修复目标的有用工具。 在这个系统中，将尚未大规模开发的天然河流的生态条件定义为参考系统是最理想的条件。 将河流生态系统严重退化定义为最差状况，将其分为中间几个等级，并据此构建分级系统表（董哲人，2013）。
1 指标矩阵
分类系统表分为要素级、指标级、级别级三个级别。 生态要素包括生物量、水文情势、物理化学和河流地貌四类。 生态要素层下有若干生态指标，生态指标的数量根据具体项目规模和数据可及性确定。 生态指标分为优、良、中、差、劣5个等级。
首先，需要定义河流参考系统。 参考系统是自然河流生态状况。 可以近似认为，水资源大规模开发前的河流生态状况是接近自然的状况。 建立参考系统需要大量的基础工作，包括河流调查、生物调查、收集历史和当前数据，并在大量数据的支持下，按照统计原理和专家经验，确定数值的各项指标。 有些指标，如水质指标，有相关的国家或行业标准，可以直接引用。 建立参考系统的具体方法见3-2-5节。
在评分系统中，参考系统的状态被评为“优秀”。 然后，将河流生态系统的严重退化作为最坏情况，归类为“较差”，其特点是栖息地严重退化，生物群落生物多样性严重下降，甚至水生生物死亡。 在“优”与“差”之间，分为“良”、“中”、“差”3个等级，形成优、良、中、差、差5个等级体系。 所谓“优良”生态状况，是指生物量、水文情势、地貌、物理化学等生态要素均达到理想条件。 所谓“好”，是指由于人类活动的影响，一切生态要素都发生了一定的变化。 所谓“中等”生态状态，是指所有生态要素都发生了适度的变化。 所谓生态状况“差”，是指所有生态要素都发生了重大变化。 所谓“不良”生态状况，是指所有生态要素都发生了严重变化，大部分生物群落丧失，大量生物死亡。
根据生态状况分级原则，构建生态状况指标分配矩阵。 步骤如下：①按照上述构建河流生态状况参考体系的方法，对各项生态指标进行“优”级赋值。 ②根据不同类型生态要素的特点，确定分配标准。 ③以参考系统的理想标准值为基础，根据偏离理想标准值的程度（变化率），将各生态指标分为5个等级。 生态指标与理想标准值的比值为无量纲值，以100分制评分。“优秀”等级记为100，其他等级依次递减。 各类生态指标的下降程度必须符合分配标准。 这样就构建了生态状态指数赋值矩阵。
表5-2-3是河流生态状况指数分配矩阵示例。 在这个矩阵中，生态要素包括四类：生物量、水文情势、物理化学和河流地形。 生态要素层下有10个生态指标。 其中，生物元素下有丰度和生物量两个指标； 水文情势要素下的生态基流和水文过程两个指标； 水质、水温及理化元素一般情况三项指标； 地貌形态要素三项指标。 连续性、连通性和河流形态三个指标。
指标矩阵使用矩阵下标表示法构造。 表5-2-3中10个指标分别用a、b、c、d、e、f、g、h、i、j表示。 下标标注方法如下：规定第一个下标代表元素层，生物、水文学、物理化学、河流地貌等四类元素层的下标编号分别为m、n 、 o 和 p 分别。 规定第二个下标代表年级水平，年级层的优、良、中、差、差下标数字分别为1、2、3、4、5。例如：指标中的c cn2代表生态基流指标。 第一个下标为n，表示属于水文要素类； 第二个下标是2，表示属于“好”等级。 这样，指数cn2代表水文要素、生态基流指数，等级良好。
对于生物量质量指标，评价种类可以有很多种，包括浮游植物、大型水生植物、鱼类和底栖无脊椎动物等。 此时需要对元素层下标m进行赋值，m=1,2,3,4。 其中，浮游植物m=1，大型植物m=2，鱼类m=3，底栖无脊椎动物m=4。 例如，b43表示生物元素类别、底栖无脊椎动物、生物量指数，等级为“中”。
评价物种的多项指标需要经过数学处理才能得到生物质量的综合指标。 根据上述规则构建指标矩阵，然后按照“优”级折减法对所有指标进行赋值，形成河流生态状况分级体系（表5-2-3）。 该方法不仅可以表明指标所属的生态要素类别，而且可以表明其所属的水平，而且矩阵格式也便于计算机存储和计算。
2. 指数赋值标准
1）生物质量
生物质量包括丰度（am）和生物量（bm）两个指标。 您可以选择浮游植物 (m=1)、大型植物 (m=2)、鱼类 (m=3) 和底栖无脊椎动物。 (m=4)作为评价物种，其指标赋值标准描述如下：
①浮游植物（m=1）
am1～am5、bm1～bm5——与大规模扰动前的植物种类组成、藻类生长状况和水体透明度进行比较，根据变化率分为5个等级。
②大型水草（m=2）
am1～am5、bm1～bm5——大型水生植物的成分和平均数量与参考系统比较，按变化率分为5个等级。
③鱼（米=3）
am1、bm1——鱼类种类组成与参考系统几乎相同。 所有特定类别的干扰敏感物种都存在。 鱼类种群的年龄结构受人类活动干扰最小，物种的繁殖和发育能够顺利进行。
am2、bm2——由于人类活动对水质和水文过程的影响，鱼类的组成和数量与特定生物群落相比发生了一定程度的变化。 鱼类种群的年龄结构受到干扰，个别物种的生殖发育失败，并且某些鱼类的年龄级别缺失。
am3、bm3 – 由于人类对水质和水文过程的影响，与特定生物群落相比，鱼类组成和丰度发生适度变化。 鱼类年龄结构有明显紊乱迹象，个别鱼类消失或数量减少。
am4,bm4 – 由于人类活动对水质和水文过程的影响，鱼类的组成和丰度与特定生物群落相比发生了显着变化。 鱼类年龄结构严重紊乱。
am5、bm5——由于人类活动对水质和水文过程的影响，大量鱼类死亡，渔业资源遭到严重破坏，一些珍稀特有鱼类消失或濒临灭绝。
④底栖无脊椎动物（m=4）
am1～am5、bm1～bm5-将底栖无脊椎动物丰度、物种组成、耐受/不耐受、摄食和生境特征与参考系统进行比较，以变化率作为指标，分为5个等级。
2）水文学
cn1～cn5——生态基流的满意度，分为5个等级。
dn1～dn5——如果用水文过程表示，则与扰动前的自然水流过程进行比较； 若以敏感生态需水量为代表，则将敏感期水流状况与敏感生态需水量与生物指标进行比较。 两者都以偏差率作为指标，并将其分为5个等级。
3)物理化学
eo1～eo5——根据规划区内水功能区水质标准达标率，将水质分为5级。
fo1～fo5——以水环境质量标准和水污染物排放标准为依据，以入河污染物控制量、纳污能力、湖泊水库富营养化指数为指标，分为五个等级。
go1～go5——结合敏感生物物种目标，将水工建筑物下排水水温与自然水流水温的偏差率分为5级。
4）河流地貌
hp1～hp5——连续性指数。 综合考虑营养物质、泥沙输送条件和鱼类洄游条件，以纵向连续性指数为指标，划分为五个等级。
ip1～ip5——连通性指示器。 综合考虑漫滩区域的漫滩效应、河湖连通性和水网连通情况，以河流水平连通性指数或河流、湖泊、水网连通性指数为指标，划分5个等级。
jp1～jp5——河流形态指标。 与干扰前的河流曲流、宽深比、岸坡结构和河流基质进行比较，变化率指标分为5个等级。
3 简单赋值方法
为了简化计算，对于小河流可以采用简单的分配方法。 在参考系统值的基础上，将各生态要素的其他等级按照变化率φi减少，以表示偏离参考系统的程度，得到不同等级的指标。 不同生态修复项目的变化率φi的取值应根据当地自然条件、水资源开发程度、现状水质情况具体确定。 表5-2-4给出了生态状况分级的参考值。 例如“中”级水文指标值变化率为φi=60%； 地貌指标值“良”级变化率为φi=80%，依此类推。
4 生态现状与参考系统对比分析
生态现状与历史条件的比较分析是了解河流生态系统演替趋势的重要方法。 利用河流生态状况分级系统，将现状调查数据填入分级表，然后与“优”级相应指标进行比较，从而掌握生态指标与参考系统的偏离程度。 例如表5-2-5中，当前生态指标标注为▲，可以发现，河流当前生态状况、理化一般状况指标、水质状况、河流地貌、水温指标均为“差”，水温指标为“良”，其余6项为“中”。 分析指出，由于大规模人类活动，水环境污染和河流自然地貌条件发生较大变化，导致水质、地貌等指标（严重程度、连通性等）出现较大偏差。 。
