導(dǎo)語：深究生態(tài)環(huán)境需水量的研究動(dòng)態(tài)一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：根據(jù)國內(nèi)外不同學(xué)者對生態(tài)環(huán)境需水量的研究資料，歸納分析了國內(nèi)和國外對生態(tài)環(huán)境需水量概念的認(rèn)識和計(jì)算方法。

關(guān)鍵詞：生態(tài)環(huán)境需水量；計(jì)算；研究

1國外研究動(dòng)態(tài)

早期的研究是關(guān)于河道枯水流量(Low-flow)的研究，這個(gè)時(shí)期主要是為了滿足河流的航運(yùn)功能對枯水流量進(jìn)行研究。隨后，由于河流污染問題的出現(xiàn)，開始對最小可接受流量(minimumacceptableflows，MAFLs)進(jìn)行研究，其最小可接受流量除了滿足航運(yùn)功能外，還要滿足排水納污功能。隨著河流受人為因素影響和控制的加強(qiáng)，河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能遭到破壞，生態(tài)可接受流量范圍(ecologyacceptableflowregime，EAFR)的研究逐漸展開，其主要是為了恢復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)功能，為滿足不同的環(huán)境要求而進(jìn)行生態(tài)可接受流量范圍的研究。

目前，國際上對河流的生態(tài)環(huán)境需水量使用較為廣泛、通用的概念是枯水流量。近10年來，為了促進(jìn)水文水資源研究，國際之間加強(qiáng)了合作，其中包括對河道枯水流量的研究，如FREND(FlowReg-imesfromExperimentalandNetData)行動(dòng)計(jì)劃，第一個(gè)行動(dòng)計(jì)劃由水文組織(instituteofHydrology(UK))倡導(dǎo)，并為1985—1988年的國際水文計(jì)劃方案Ⅲ(UNESOInternationalHydrologicalProgramme-Ⅲ)做了部分工作。這個(gè)組織包括13個(gè)歐洲國家，主要是應(yīng)用國家水流量(水文)數(shù)據(jù)庫及不同的研究方法，預(yù)測河流的洪、枯水流量，分析和研究了歐洲西北部1350條河流的的枯水流量狀況。研究集中在應(yīng)用水力學(xué)參數(shù)研究枯水流量與流域河床組成特性之間的關(guān)系，以及研究不同頻率不同時(shí)段年均流量(mean)與最小流量(annualminima)和枯水流量(low-flow)之間的聯(lián)系等，第1個(gè)歐洲FREND行動(dòng)計(jì)劃采用了西歐國家網(wǎng)絡(luò)提供的精確的日流量和相應(yīng)的流域資料數(shù)據(jù)庫。隨后，F(xiàn)REND行動(dòng)計(jì)劃開始向橫向(包括東歐國家)和縱向(擴(kuò)大到大尺度問題、方法問題、枯水流量和洪水流量條件下流域土地利用的變化，水質(zhì)等問題的研究)的研究方向發(fā)展，其研究的深度和廣度不斷擴(kuò)大。

目前，F(xiàn)REND組織很快擴(kuò)展到歐洲及世界其他許多地區(qū)和國家，如西非、中非、北非、地中海地區(qū)及中亞地區(qū)，印度及南亞地區(qū)等，最近正在進(jìn)行的FREND行動(dòng)計(jì)劃將其研究成果概括在FREND報(bào)告中，最新成果有：北歐地區(qū)枯水流量和干旱研究；南非區(qū)域水資源和干旱評估方法研究；西非、中非地區(qū)雨量減少對枯水流量長期影響研究；枯水流量時(shí)間系列與斷流分析；地域性生態(tài)水文學(xué)理論和水資源統(tǒng)一管理的論述等?？傊?，國際上在水資源領(lǐng)域的合作使得先進(jìn)的研究技術(shù)和手段應(yīng)用到更多的具有水文數(shù)據(jù)庫的國家和地區(qū)，特別是在流域枯水流量的研究方面，顯得更為突出。

國外河流生態(tài)環(huán)境需水量的研究內(nèi)容概括為：河道流量與魚類生息環(huán)境關(guān)系的研究；河道流量、水生生物與DO三者之間的關(guān)系的研究；水生生物指示物與流量之間的關(guān)系研究；水庫調(diào)度考慮生態(tài)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境水量的優(yōu)化分配的研究；生態(tài)環(huán)境用水與經(jīng)濟(jì)用水關(guān)系研究等。

國外較為通用的研究方法可分為3類：一是傳統(tǒng)的流量計(jì)算法(標(biāo)準(zhǔn)流量法)；二是基于水力學(xué)基礎(chǔ)的水力學(xué)法；三是基于生物學(xué)基礎(chǔ)的棲息地法。

(1)標(biāo)準(zhǔn)流量法。一是7Q10法。采用90%保證率最枯連續(xù)7d的平均水量作為設(shè)計(jì)值。二是TENNANT法。是美國目前使用確定河道生態(tài)環(huán)境需水量的一種方法，河道流量推薦值以預(yù)先確定的年平均流量的百分?jǐn)?shù)為基礎(chǔ)。該法通常在優(yōu)先度不高的河段研究中作為河道流量推薦值使用，或作為其他方法的一種檢驗(yàn)。

(2)水力學(xué)法。一是R2CROSS法。在計(jì)算河道流量推薦值時(shí)，由河道幾何形態(tài)決定的水深、河寬、流速等因素必須加以考慮。有4項(xiàng)指標(biāo)：濕周率、河流寬度、平均水深以及平均流速，具有2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，即枯水月、豐水月。R2CROSS法以曼寧公式為基礎(chǔ)，由于必須對河流的斷面進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，才能確定有關(guān)的參數(shù)，因此這種方法比標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定法難以應(yīng)用。二是濕周法。該法的依據(jù)是基于以下假定：即保護(hù)好臨界區(qū)域的水生生物棲息地的濕周，也將對非臨界區(qū)域的棲息地提供足夠的保護(hù)。利用濕周(指水面以下河床橫斷面的線性長度)作為棲息地的質(zhì)量指標(biāo)來估算河道內(nèi)流量值，通過在臨界的棲息地區(qū)域(通常大部分是淺灘)現(xiàn)場搜集河道的幾何尺寸、流量和數(shù)據(jù)，并以臨界的棲息地類型作為河流的其余部分的棲息地指標(biāo)。河道的形狀影響分析結(jié)果。該法需要確定濕周與流量之間的關(guān)系。這種關(guān)系可從多個(gè)河道斷面的幾何尺寸—流量關(guān)系實(shí)測數(shù)據(jù)推求，或從單一河道斷面一組幾何尺寸—流量數(shù)據(jù)中計(jì)算得出。推薦值依據(jù)濕周—流量關(guān)系曲線中的變化點(diǎn)的位置來確定。

(3)棲息地法。一是IFIM(增加法)。IFIM(InstreamFlowIncrementalMethology)法是應(yīng)用比較廣泛的計(jì)算環(huán)境需水量的方法，IFIM根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)如水深、河流基質(zhì)類型等，采用PHABSIM(physicalHabitatSimulation)模型模擬流速變化和棲息地類型的關(guān)系，通過水力學(xué)數(shù)據(jù)和生物學(xué)信息的結(jié)合，適合于一定流量的主要的水生生物及棲息地。Orth等[21]認(rèn)為由于IFIM法所需要的定量化的生物資料的缺乏，使這種方法的應(yīng)用受到一定的限制。King等指出，傳統(tǒng)的IFIM法將其重點(diǎn)放在一些河流生物物種的保護(hù)，而沒有考慮諸如河流規(guī)劃以及包括河流兩岸在內(nèi)的整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，由此計(jì)算出的推薦流量范圍值并不符合整個(gè)河流的管理要求。二是CASIMIR法。CASIMIR(computerAidedSimulationModelforInstreamFlowRequirementsindivertedstream)法是基于現(xiàn)場數(shù)據(jù)—流量在空間和時(shí)間上的變化，采用FST建立水力模型、流量變化、被選定的生物類型之間的關(guān)系，估算主要水生生物的數(shù)量、規(guī)模，并可模擬水電站的經(jīng)濟(jì)損失。

2國內(nèi)研究動(dòng)態(tài)

在我國，系統(tǒng)研究生態(tài)需水量的工作尚處于起步階段，對生態(tài)環(huán)境需水的概念、內(nèi)涵與外延等沒有統(tǒng)一的定義，對其計(jì)算方法的研究也不夠深入、完善，基本停留在定性分析和宏觀定量分析階段。其研究大致可分為3個(gè)階段：一是20世紀(jì)70年代末開始探討河流最小流量問題。主要集中在河流最小流量確定方法的研究。長江水資源保護(hù)科學(xué)研究所的《環(huán)境用水初步探討》是其典型代表。二是20世紀(jì)80年代，針對水污染日益嚴(yán)重的問題，國務(wù)院環(huán)境保護(hù)委員會(huì)《關(guān)于防治水污染技術(shù)政策的規(guī)定》指出：在水資源規(guī)劃時(shí)，要保證改善水質(zhì)所需的環(huán)境用水。主要集中在宏觀戰(zhàn)略方面的研究，對如何實(shí)施、如何管理處于探索階段。三是20世紀(jì)90年代以來，針對黃河斷流、水污染嚴(yán)重等問題，水利部提出在水資源配置中應(yīng)考慮生態(tài)環(huán)境用水。如在全國水功能區(qū)劃中考慮了生態(tài)與環(huán)境用水問題。劉昌明提出了我國21世紀(jì)水資源供需的“生態(tài)水利”問題。與此同時(shí)，與生態(tài)、環(huán)境需水相關(guān)的研究也逐漸展開。

主要的研究成果為：一是對非汛期最小流量、水土保持、沖沙水量等的河流系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境需水研究。如20世紀(jì)80年代趙業(yè)安、錢意穎總結(jié)了黃河三門峽水庫運(yùn)行對下游河道的影響規(guī)律，同時(shí)開展黃河上游大型水電工程對下游沖積河流影響的研究，采用實(shí)測資料分析的方法研究大型水庫對徑流泥沙的影響，對每年水庫蓄水與中游高含沙洪水遭遇情況進(jìn)行了深入研究，通過回歸分析建立了水庫調(diào)蓄與下游河道沖淤的相關(guān)關(guān)系。二是對恢復(fù)濕地、城市河湖用水及地下水回補(bǔ)等生態(tài)和生態(tài)環(huán)境需水量的研究。三是對西北干旱、半干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境需水量及河道環(huán)境的討論與宏觀定量研究。四是劉昌明根據(jù)水資源開發(fā)利用與生態(tài)用水量的關(guān)系，提出了“四大平衡”的原理，即水分能量平衡、水鹽平衡、水沙平衡與水量平衡(含水資源平衡)，從而豐富了水資源合理開發(fā)利用的內(nèi)涵。五是錢正英等從保護(hù)和恢復(fù)內(nèi)陸河下游的天然植被及生態(tài)環(huán)境、水土保持和水保范圍之外的林草植被建設(shè)、維持河流水沙平衡及濕地水域等生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)流量、回補(bǔ)黃淮海平原及其他地方的超采地下水等方面，分析并估算了全國的生態(tài)用水。

截至目前，國內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水研究方法主要集中在陸地和河流2個(gè)方面，而陸地生態(tài)需水主要指“保護(hù)和恢復(fù)內(nèi)陸河流下游的天然植被及生態(tài)環(huán)境、水土保持及水保范圍之外的林草植被建設(shè)所需水量。其研究方法主要針對西北干旱地區(qū)進(jìn)行，綜合分析這些研究，不論是天然系統(tǒng)還是人工系統(tǒng)，不論是林地還是草地，計(jì)算方法大多為“面積定額法”或“植株定額法”，計(jì)算方法為傳統(tǒng)的水平衡計(jì)算理論，因此計(jì)算方法比較成熟，一般不存在爭議。從大的方面看，河流生態(tài)環(huán)境需水量主要包括3個(gè)方面：河道基本生態(tài)、環(huán)境需水、輸沙需水量和入海量。與之對應(yīng)的研究方法主要集中在第1個(gè)研究方面，如：為達(dá)到水環(huán)境保護(hù)目標(biāo)，滿足河流納污功能的環(huán)境功能設(shè)定法；為滿足河流基本生態(tài)功能，保證不斷流的河流基本生態(tài)環(huán)境需水量計(jì)算法、最枯月平均流量法及假設(shè)法；為滿足河流水量蒸發(fā)和滲漏要求的水量補(bǔ)充法等。輸沙需水量的計(jì)算方法雖然較多，但主要是針對黃河，且大多是從水力學(xué)的角度出發(fā)進(jìn)行研究，不便于操作和應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)水沙平衡需用的水量究竟如何計(jì)算，至今尚未見到令人滿意的計(jì)算方法或計(jì)算結(jié)果。入海水量的計(jì)算方法基本上是宏觀估算，沒有定量計(jì)算方法。