河道内生态环境需水预测
生态需水预测
根据《全国水资源综合规划技术细则》要求，生态环境需水预测分为河道内生态环境用水与河道外生态环境用水两部分。
(1)河道内生态环境需水
河道内生态环境需水量主要考虑维持河道一定水生生态功能的需水要求，即河道生态基流水量。
河道水生生态环境用水预测应根据区域水资源条件，按照逐步提高的原则，因地制宜的制定各规划水平年的控制目标。因现状条件下淮北市主要河道流量很小，已不能满足河道内水生生态环境的最低需水要求，为此，按《细则》要求，确定在2010年应达到河道内生态环境需水最低要求。
1）预测方法
河道内生态环境需水目标可用河道内需要保留的平均流量百分比表示，最常用的计算方法主要有以下四种。
①Tennant 法
Tennant 法将全年分为两个计算时段，根据多年平均流量百分比和河道内生态环境状况的对应关系，直接计算维持河道一定功能的生态环境需水量。
根据Tennant 法，维持河道一定功能需水量计算式如下：
12
124*3600***R i i i
i W M Q P ==∑ （3-6）
式中：R W 为多年平均条件下维持河道一定功能的需水量，i M 为第i 月天数，
i Q 为i 月多年平均流量，i P 为第i 月生态环境需水百分比。
Tennant 法将一年分为2个计算时段，4-9月为多水期，10-3月为少水期，不同时期流量百分比有所不同。各流域计算时年内时段可按如下方法划分：将天然情况下多年平均月径流量从小到大排序，前6个月为少水期，后6个月为多水期。用Tennant 法计算维持河道一定功能的生态环境需水量关键在于选取合理的流量百分比。不同的河流水系其河道内生态环境功能不同，同一河流的不同河段也有差异，因此要根据实际情况选取合理的河流生态环境目标来确定流量百分比。一些研究中，少水期通常选取多年平均流量的10%～20％作为河道生态环境
需水量、多水期选取多年平均流量的30～40%，但要根据各河流水系的实际情况而定。
②10年最小月平均流量法
计算式为：
1011365*24*3600*10Eb m i i W Q
==∑ （3-7）
式中：W Eb 为河道生态基流，Q mi 为最近10年中第i 年最小月平均流量。 ③典型年最小月流量法
指选择满足河道一定功能、未断流，又未出现较大生态环境问题的某一年作为典型年，将典型年最小月平均流量或月径流量，作为满足年生态环境需水的平均流量或月平均径流量。典型年最小月流量法计算公式为：
365*24*3600*Eb sm W Q = （3-8）
式中：Q sm 为典型年最小月平均流量。
④Q 95法
指将95％频率下的最小月平均径流量作为河道内生态基流。
2）河道内生态环境需水量
本次生态环境需水预测分别采用上述几种方法计算，用计算结果中的最小值作为河道内生态基流量。
水资源配置中的生态环境用水问题浅析
水资源配置中的生态环境用水问题浅析 国家电力公司华东勘测设计研究院傅菁菁张祖生 摘要：根据目前国内外生态环境用水的研究情况，对解决水资源配置中的生态环境用水问题提出了几点思路，并综述了各项生态环境用水量的计算方法。 关键词：生态环境用水计算方法 生态环境是人类生存发展的基本自然条件，水对维持人类赖以生存的生态环境起着决定性作用，而长期以来，人类在水资源的开发利用中，只重视解决生产、生活用水的需求，对水资源保护利用与生态环境的相互依存关系缺乏认识，忽视生态环境用水，从而导致了一系列的生态环境问题。 海河流域曾是水域、湿地广泛分布的地区，生态环境状况良好，而目前其水资源开发利用率已达80％以上，严重超出世界公认的30％开发利用率上限，已造成流域内的许多河流断流、湖泊湿地干涸以及地面沉降。 新疆塔里木河及甘肃、内蒙古黑河下游，河水断流、湖泊干涸、湿地消失、林草植被大面积死亡；黄河下游河段长时间枯水、断流、黄河三角洲湿地退化、地下水位下降等，无一不是由于生态环境水量减少引起的。 美国中央河谷工程和加利福尼亚州水道工程都是以萨克拉门托河为取水水源，调水量较大，造成海湾水质恶化，影响海湾水生生物，海水倒灌使旧金山湾地区的土地盐渍化，给生态环境带来了较大不利影响[1]。 科罗拉多河的地表水，绝大部分用于灌溉美国7个州的含盐土地，每年引水量约为95亿m3，致使河水含盐量不断增加，被浇灌的土地盐碱化[1]。 因此，近年来，有许多研究者强力疾呼我国所面临的水资源问题，向全社会提出，“在水资源配置中，要从不重视生态环境用水，转变为在保证生态环境用水的前提下，合理规划和保障经济社会的用水”[16]。“应该在水资源总量中专门划出一部分作为生态环境用水，另一部分为国民经济各部门的用水，包括工、农业及城市生活用水等”[17]。 1.生态环境用水的基本概念 目前，对生态环境用水的概念尚无统一的定义。生态用水量应该是特定区域内生态系统用水量的总称，包括生物体自身的用水量和生物体赖以生存的环境用水量，其实质就是维持生态系统生物群落及其栖息环境动态稳定所需的用水量。在美国，环境用水量系指服务于鱼类和野生动物、娱乐及其它具有美学价值目标的水资源需求；在中国，环境用水量被看作为满足水质改善、生态和谐与环境美化目标的水资源需求，其实质就是为满足生态系统的各种基本功能健康所需的用水[2]。 然而，生态用水与环境用水是很难割裂开来探讨的，目前关于生态用水和环境用水的研究多数都是综合了生态用水和环境用水两个方面来考虑的。钱正英等认为：“从广义上讲，维持全球生物地理生态系统水分平衡所需要的水，包括水热平衡、生物平衡、水沙平衡、水盐平衡等所需要的水都是生态环境用水”，“狭义的生态环境用水是指为维护生态环境不再恶化并逐渐改善所需要消耗的水资源总量”，其狭义概念的实质是生态环境建设用水[3]。 2.研究生态环境用水的目的和意义 水是生命之源，万物之本。陆地水文过程与生态环境变化相互作用、相互影响。生态环境质量直接关系到区域水文状况与水文环境的好坏，而区域水文情势则对生态平衡起到重要的调节作用。长期以来，在水资源开发利用中往往没有考虑生态环境保护和改善的水资源分配问题，致使一些地区的生态环境出现退化，表现出类似上述的各类自然生态问题。为根治这些生态环境问题，实现我国经济社会可持续发展，国务院制定并发布了《全国生态环境建设规
河道内生态需水估算方法及其评述
河道内生态需水估算方法及其评述 钟华平!，"，刘 恒"，耿雷华"，徐春晓"（!#河海大学，江苏南京"!$$%&；"’南京水利科学研究院，江苏南京 "!$$"%）摘要：针对目前常用的水文指标法、水力学法、整体分析法和栖息地法，(大类河道内生态需水估算方法就其适用 条件和范围作了相关评述。认为不同的估算方法有其不同的适用条件和范围，在实际应用中需根据已有资料条件 和研究的目的，选用不同的计算方法。 关键词：生态需水；估算方法；河道内；栖息地 中图分类号：)!(*；)!+!#!；,*-*#!! 文献标识码：.文章编号：!$$!/0+%!（"$$0）$*/$(*$/$-收稿日期："$$(/!"/!&；修订日期："$$-/$(/*$ 基金项目：国家重点基础研究发展计划（%+*计划）资助项目（"$$*12(!-!$(） 作者简介：钟华平（!%0(3），男，江西赣县人，南京水利科学研究院教授级高级工程师，河海大学博士研究生，主要从事水资源可持续利用、水政策法规研究。4/5678：9:;9<=>?=9@7#A=河道内生态需水通常是指河流为了维持某一特定生态系统的基本生态功能，河道应保持的流量。河道内生 态流量一般指维持水生和岸栖生物生存的最小需水量［!］。 国外经过多年来的研究，已形成了一些相对成熟的生态需水估算方法。基本可以分为：水文指标法、水力学法、整体分析法和栖息地法等(大类。不同的计算方法各有其适用条件和适用范围，选定生态需水评估方法应考虑下列因素：河流类型；人们的生态环境价值观；计算结果的精度要求；收集资料的费用和困难程度等。 一些国家的生态需水评价，还依据计算的精度进行评价结果分级［!］。 ! 河道内生态需水评估方法!"!水文指标法（BCD@<8<>7A68E=DFG HFI9 生态流量的确定 1.常用计算方法 生态流量的计算应根据河湖生态环境功能、生态环境状况及人类对河流的开发利用程度，合理确定维持河流基本生态环境功能和维系给定目标下生态环境功能的不同保护要求，计算基本生态环境需水量和目标生态环境需水量。 迄今为止，国际上有200多种生态环境流量计算方法，大致可分为水文学法、水力学法、栖息地评价法、整体分析法。（常用计算方法详见本刊第15期）按照河流生态流量的计算方式，又可划分为查表法、数据分析法、功能分析法、水力栖息模型法等4类，其中Tennant方法是查表法的代表，基于IHA （Indicators of Hydrologic Alteration）的变动范围法是数据分析法的代表，BBM （Building Block Methodology）法是功能分析法的代表方法。 实际计算生态流量过程中，并不局限于单一的方法，可将两种或多种方法结合使用，例如将水文学与水力学结合，将水文学与栖息地法相结合等。 2.不同生态系统的生态流量计算 保障河湖生态流量（水量）目的是为了维持河流、湖沼生态系统的基本形态、生物基本栖息地，以及生物多样性等生态功能。由于不同生态系统结构与功能不同，其对应的生态流量各具特征。在计算生态流量时，要根据生态系统的结构特征选择合适的生态流量计算方法。 河流生态系统可根据地理位置及河流大小特征等细分为：大江大河与支流溪流、山区河流与平原河网、高含沙河流以及咸淡水交错的河口等。不同河流类型的生态流量共性表现为，水文情势及水力学要素是河流生态流量的重要影响因子。根据资料的齐备情况，通常可采用水文学法、水力学法、栖息地评价法等计算生态流量。 然而，不同类型河流的生态流量又各具特点。例如，山区河流多建有大型水利工程，水文情势的改变以及其对生物栖息地的影响需要在推求生态流量时予以考虑；平原河网闸坝密布，流速较小，生物基本栖息地功能下降甚至丧失，需要实施严格的生态流量管控；部分溪流由于小水电项目的过度开发，出现减脱水河段，河流出现不同程度萎缩甚至断流，计算生态流量时应予以重点考虑水流连通性。河口区的生态流量，主要目的是维持河口基本形态，河口滩地潮间带水生生物基本栖息地，同时要考虑防潮压咸等生态环境功能，因此可根据河口泥沙输运、河口水生生物需水、河口水盐平衡等计算河口生态流量。 湖沼生态系统主要包括湖泊、沼泽、湿地等。湖沼生态需水计算通常采用水位作为指标，通过核算生态水位，推求湖泊生态流量（水量），以维持湖泊、沼泽的生态环境功能。 综上所述，生态系统组成与功能不同，其生态流量计算方法不同。在实际计算过程中，通常多个生态系统相互联系，例如河湖连通、河沼连通，以及河湖河口沼泽连通等，此时应该将多个生态系统作为一个整体考虑，建立多个生态系统之间的水力联系，推求满足多个生态系统的生态流量过程。 此外，分项计算后需对所得的不同生态系统生态流量进行核验。河流控制断面生态流量均应小于相应时段的天然径流量，一般不应大于多年平均实测径流（现状经济社会用水挤占生态环境用水的河流除外）。河口生态流量一般不大于 关于生态环境需水量若干问题的探讨 崔树彬 摘要生态环境需水量是指一个特定区域内的生态系统的需水量。对其计算，国内外已有一些方法。但水土保持需水量不必作为生态环境需水量进行单独的计算，河道水沙平衡需水量也不宜纳入生态环境需水量。 关键词生态环境需水量定义计算 概念和定义 在美国，环境用水系指服务于鱼类和野生动物、娱乐及其他美学价值类的水资源需求。主要包括：①联邦和州确定的自然和景观河流的基本流量。联邦制定了《自然和景观河流法》，将部分河流划定为自然风景类河流，以保护其不被开发或阻止开发与该法案目的不一致的水利工程。一些州也划定出本州的自然和景观河流加以保护。②河道内用水。指用于航运、娱乐、鱼类和野生动物保护以及景观的用水。③湿地需水。主要指湿地保护区的需水包括咸水湿地、微盐沼泽和淡水湿地的需水。④海湾和三角洲的流量。为保持和控制海湾和三角洲的环境（咸度、入海流量）而规定的需水量。我国1990年的《中国水利百科全书》将环境用水量定义为：“改善水质、协调生态和美化环境等的用水”。并进一步解释为：改善水质，即“对于河流，应保证枯水期的最小流量，使其得到一定的污径比，以改善水质”；协调生态用水，即“水生物受外界非生物环境的影响……一般可根据不同鱼类区系，鱼类组成及生理习性来考虑维持鱼类生态环境用水。为了防止入海河口泥沙淤积，维护河口地区生态环境，需要保持一定的河道径流水量”；美化环境用水，即“对于旅游区的水库、湖泊和河流，应考虑旅游景观和通航要求，保持一定的湖面和水深……在城市，主要应根据各地气候条件和水源条件，考虑城市的净化、绿化即公园湖泊等用水要求”；此外，还有为控制地面沉降的回灌用水，为减轻咸潮倒灌而加大枯水季河道水量用水等。 上述定义和概念基本上都是基于水体及与水体有直接联系的“水生态”和“水环境”的用水量。目前，我国水利界及社会各界所讨论的“生态环境用水量”，已经大大超过了上述内容和范围。例如，由中国工程院组织43位院士和近300位院外专家参加完成的《21世纪中国可持续发展水资源战略研究》认为：广义的生态环境用水，是指“维持全球生物地理生态系统水分平衡所需用的水，包括水热平衡、水沙平衡、水盐平衡等，都是生态环境用水”。“狭义的生态环境用水是指为维护生态环境不再恶化并逐渐改善所需要消耗的水资源总量”。狭义的“生态环境用水计算的区域应当是水资源供需矛盾突出以及生态环境相对脆弱和问题严重的干旱、半干旱和季节性干旱的半湿润区”。狭义的生态环境用水主要包括“保护和恢复内陆河流下游的天然植被及生态环境；水土保持及水保范围之外的林草植被建设；维持河流水沙平衡及湿地、水域等生态环境的基流；回补黄淮海平原及其他地方的超采地下水”等方面。由此可见，不论是广义的还是狭义 生态环境建设与水资源的保护利用 1.引言 近些年,在加快工业化的背景下,水资源问题更加严重,环境问题也越发突出。现阶段,深入开展建设生态环境是保护水资源的迫切任务。我国要想实现可持续发展,建设生态环境是主要切入点。所以,要加强生态环境建设,切实保护好和利用好水资源。 2.生态环境建设的内涵 在持续推进可持续发展的战略中,不断加强建设生态环境,这也是西部大开发的一个重要内容。尽管还没有明确生态环境建设内涵,不过在探索中已经发现其作用。以破坏生态环境为代价得到的经济发展,出现了越发明显的恶果,建设生态环境主要是重新建设生态环境。我国在生态环境建设的规划中提出,在陆地部分生态环境建设的主要内容是:生态农业、草原建设、防治荒漠化、保持水土、植树种草、保护自然资源比如天然林等。建设生态环境的手段主要是:其一,利用生物措施建设植被。其二,利用工程措施建设工程。这两种措施互相辅助,为建设生态环境做出贡献,其中建设生态环境的重点内容就是保持水土、防治沙漠化。 3.生态环境建设和保护利用水资源的现状 由于我国人口比较多,资源人均占有率比较低。我国是贫水国家,人均水资源占有量是世界水平的四分之一。地理分布上,我国总体呈现西少东多、北少南多的情况,且会因季节变化受影响。如今,我国有四分之三的大中型城市面临缺水问题,并且形势比较严峻。在利用和开发水资源方面,我国总用水的一半以上是农业用水,其中农业用水的三分之二是用在灌溉上。之所以灌溉会使用如此大的水量,其原因主要是是我国的灌溉技术不高,无法有效利用水资源,水利用率比较低,相比世界先进水平还有较大差距。此外,工业领域也消耗了较大的水资源。如今,我国对工业用水的管理主要采取定额方式,利用水资源的效率比较低,不少工业废水直接流进河流,污染水资源,导致缺水问题越发严峻。 4.加强保护和利用水资源的一般措施 (1)构建节水型社会 为了有效保护和利用水资源,加强建设生态环境,关键措施就是积极构建节水型社会。构建节水型社会指全民都参与到节约水资源的活动中,所有人都从基本小事做起,在生活中贯彻落实节约用水。另外,全民都参与到节约用水中,从本质上降低浪费的水资源。比如农业上,可以改造灌区节水、田间节水等工程,对节水措施加以调整,提升综合农业水平。在工业领域,要持续改造节水技术,对当前的产业结构、经济布局进行合理化调整。另外,也要积极普及循环用水,以提升农业领域 河道内生态需水研究中的栖息地模拟方法 陈庆伟1，齐珺2 （1. 水利部综合事业局，北京 100053； 2. 北京市环境保护科学研究院，北京 100037） 摘要：本文主要介绍了生态需水计算中的栖息地模拟法，栖息地模拟法是根据指示物种所需的水力条件确定河流流量，目的是为水生生物提供一个适宜的物理生境。代表方法包括IFIM 法(Instream Flow Incremental Methodology)，CASIMIR法（Computer Aided Simulation Model for Instream Flow Regulations）等，其中IFIM应用最为广泛。IFIM法利用水力模型预测水深流速等水力参数，然后与生境适宜性标准相比较，计算适于指定水生物种的生境面积。 关键词：生态需水；IFIM；栖息地模拟 Habitat simulation of the research of Instream environmental flow Chen Qingwei1, Qi Jun2 (1. Bureau of Comprehensive Development, MWR, Beijing 100053; 2. Beijing Municipal Research Institude of Environmental Protection, Beijing 100037) Abstract: Habitat simulation is a way to determine the stream flow which based on required hydraulic conditions of indicated species. The purpose is to provide a suitable physical habitat for the aquatic. Representative methods include IFIM (Instream Flow Incremental Methodology), CASIMIR (Computer Aided Simulation Model for Instream Flow Regulations). IFIM is the most widely used one. IFIM employs hydraulic models to predict the hydraulic parameters, then compare it to the criteria of suitable habitat, and calculate suitable habitat area for indicated species. Keywords:Environmental flow;IFIM;Habitat simulation 1 引言 河流除生活用水、工业用水、农业灌溉、航运、泄洪等功利性功能外，还有一类重要的功能，那就是生态环境功能，如水生生物和珍稀物种的生存、补充土壤水分、纳污等。 水是维持河流系统和谐结构和使之发挥正常功能的介质和动力[1]。河流系统功能通常包括生态功能、环境功能和资源功能等。维持和保护河流生态环境平衡，就是要在水资源开发利用过程中，把河流系统作为一个有机整体，兼顾河流的经济、环境和生态功能，使三者协调发展[2]。然而，长期以来人们对河流水资源的开发利用集中于农业、工业和生活等方面的需要，对维护河流生态环境平衡所需要的水量没有给予足够重视，过量的开发河流水和占用水资源的生态空间，使河流系统的结构和功能遭到破坏，加速了水资源危机，致使生态环境恶化。针对这一事态，国内外一些学者便展开了对河流生态需水量的研究，并取得了一些进展。 生态需水的概念有不同的表示方法，包括：河道内流量（Instream flow）、环境流量（Environmental flow）、生态流量（Ecological flow）、最小流量（Minimum flow）、生态需水（Ecological water requirements）、环境需水（Environmental water requirements）、河道流量目标（River Flow Objectives）。各种表示方法的内涵相似，研究思路和方法也大体相 作者简介：陈庆伟（1977-），男，河南周口人，工学博士，主要研究方向：水资源管理. E-mail: cqw@https://www.360docs.net/doc/9215813411.html, 河流合理流量计算方法的探讨 董福平周黔生（浙江省水利学会） 摘要：新修改的《中华人民共和国水法》明确提出要维持江河的合理流量，以维持水体的自然净化能力，经过多种计算方法分析、比较，提出了“河流合理流量”的内涵与计算方法，供实际工作参考使用。 关键词：河流合理流量计算方法 一、问题的提出 （一）新修改的《中华人民共和国水法》明确提出，“应当注意维持江河的合理流量”，那么对于一条被大量引水的河流，维持多大河水流量才比较合理呢？这个问题值得探讨。河流四季流量不同，洪水流量和枯水流量相差更大，洪水流量容易使河流两侧环境遭受破坏，而枯水流量太小时往往不能满足河流部分生物的生存条件。 河流生态环境用水量是河流系统中各类生物赖以生存的物质基础，为了保持良好的生态环境，河流维持一定数值大小的流量是必须的。例如，目前我省各地山区许多中小河流都在修建水电站，大大改变了河流原有的逐日流量变化规律，特别是有些引水式水电站，为获得较大的水流落差提高出力，将河水拦截并引流到下游较长一段距离，结果是坝址到发电厂房之间的河段流量大大减少，甚至造成断流，使天然生态环境遭受破坏，水事纠纷屡屡发生。这种事例很多，已引起人们高度关注，也认识到在水电站规划设计阶段应当充分考虑河流生态环境用水量，论证引水流量的大小，同时，必须保证坝下有足够的下泄流量，以满足下游区间居民生活、农业灌溉和区间生态环境的需水量，保持江河合理流量以维持河流生态环境的良性循环，是水电站规划设计部门与水行政管理、环保部门应当把握的。还有些河流因供水、灌溉等原因，河水被大量截流、引水和消耗，河流合理流量不足,难以维持正常的河流生态环境,影响人们生活和生产环境。我省富阳市就出现过此类情况。栖鹤水电站位于我省富阳市壶源江主干流，属径流式电站，集水面积690 km2，电站设计引水流量20.4 m3/s , 水头约15 m，装机4x630 kw。由于在主河道中修建了挡水坝，从坝址至电站尾水出口形成了4.0 km的脱水段。该河段附近有树石村和横搓村两个自然村，共2300余人，耕地面积约380亩。水电站运行以来，下游河段断流的几率大大增加，一年中大部分天数下游脱水段河床卵石暴露，造成下游生态环境的破坏，引起了水事纠纷。后有关部门经过论证，建议采用0.85 m3/s 流量，作为电站下游河道最小下泄流量，以满足影响河段生态环境用水需要。从满足影响河段生态环境用水的角度出发，水电站必须长年维持河道一定的流量。 我省众多河流直接流入东海，下游河口段多为感潮河段，咸水易上溯，钱塘江、瓯江等河流下游的生态环境都深受潮汐影响，其中钱塘江因有涌潮现象，咸 生态环境需水量的分析与计算 □胥洪军□朱东彪（河南省许昌水文水资源勘测局） 摘要：生态环境需水量是维持生态与环境功能和进行生态环境建设所必需的最小需水量，对人与社会和谐可持续发展具有重要意义。本文结合《许昌市东区水系治理及补源工程建设项目水资源论证报告》，阐述了生态环境需水量的含义及其计算方法简介，从保持水生态环境的目标出发，在建设项目水资源论证中更合理对生态环境需水量的进行分析计算。 关健词：建设项目生态需水水资源论证计算方法 2002年5月1日，由国家水利部和计委颁布的《建设项目水资源论证管理办法》开始实施。建设项目水资源论证，主要是从取水、用水、退水及其影响等方面，对建设项目取用水全过程进行分析计算，对建设项目用水的可行性、合理性以及对周围环境的作用、对其他用水户的影响等诸多因素进行分析，最终提出建设项目用水的水量、水质、工艺流程、排污等一系列方案，作为取水（预）许可申请的技术依据。在需水预测分析计算中，除考虑传统的农业需水、工业需水、城市生活需水外，从重视生态环境，协调生活、生产、生态用水等方面考虑，在建设项目水资源论证中还必需考虑生态环境需水问题。在生态环境脆弱地区，对生态环境需水需要赋予更高的优先级。因此，在2005年5月水利部颁布实施的《建设项目水资源论证导则（试行）》（SL/Z 322—2005）中明确提出在需水预测中应包括河道内生态需水量。本文将根据国内外的有关理论方法，结合水资源论证实践，对生态环境需水量的分析和计算进行初步探讨。 1.生态环境需水的基本概念 1.1生态环境需水的定义 对于生态环境需水的研究有不同的途径与观点，目前还没有形成一个系统、科学的理论体系，研究者对于生态环境需水的概念还不能达成一致。从总体上来看，多数人认为生态需水是水资源短缺地区为了维护生态系统的稳定和保持生态 2005年9月南京晓庄学院学报VO L.21,NO.5第21卷第5期JOURNA L OF NAN J I NG XI AOZH UANG C O LLEGE Sep.,2005 生态需水计算的理论基础和方法探析 丰华丽1,郑红星2,曹阳3 (1.南京水利科学研究院,江苏 南京 210029;2.中国科学院地理科学与资源研究所, 北京 100101;3.河海大学 环境科学与工程学院,江苏 南京 210098) [摘 要] 生态需水的研究已成为国内外地球科学领域普遍关注的一个热点问题。本文探讨了生态需水计算的一般理论基础,对现有的计算方法进行整理和分类,并评价了各种方法的特点和局限,构建了一个较为明晰的生态需水计算框架。研究认为,生态需水的计算应该在水与生态系统关系的基础上,遵循水文循环和水量平衡原理、自然地带性原理以及生态系统完整性原理,进行水资源的合理配置。对于整个流域生态需水的估算,可分为河道外生态需水和河流廊道生态需水两部分。目前,河道外生态需水的计算方法主要有基于蒸散发或基于生物量两种方法。河流廊道生态需水的计算方法主要有分项合成法和整体耦合法。 [关键词] 生态需水;河道外;河流廊道;理论方法 [中图分类号] P33 [文献标识码] A [文章编号] 1009-7902(2005)05-0050-06 水是生态系统最重要的因子之一。随着社会经济的发展,水资源开发利用范围和强度的不断地扩大和加深已经影响到了生态系统的安全。特别是在干旱半干旱地区,人类活动对生态系统需水量的挤占已成为生态环境退化的一个重要原因。基于这样的认识,从生态环境保护以及水资源可持续利用的角度出发,生态需水的研究已成为国内外地球科学领域普遍关注的一个热点问题,是生态水文学研究的重要课题之一。在国外,生态需水研究主要集中在河流生态系统。在我国,生态需水的研究处在发展阶段,但发展很快,并取得了一定的研究成果。 从国内外生态需水的研究看,研究人员从不同的研究目的出发,对生态需水的认识不尽相同,提出的概念也有所差别,同时尚缺乏生态需水计算理论和方法的系统研究,在实际应用中还存在许多不确定性因素。研究认为,生态需水是指在特定的生态目标下,维持一定时空范围内的生态系统水分平衡所需要的总水量[1]。在这一概念的基础上,本文将探讨生态需水计算的一般理论基础,构建一个较为明晰的生态需水计算框架,同时对现有的计算方法进行整理和分类,并评价各种方法的特点和局限,以期为生态需水的进一步研究提供新的思路。 1 生态需水计算的理论基础 生态需水的概念是针对生态环境的保护和建设以及水资源的合理开发利用而提出的[1],其实质 [基金项目] 国家科技攻关项目(2004BA610A-01),南京水利科学院基金项目(Y50402) [收稿日期] 2005-03-15 [作者简介] 丰华丽(1974-),女,南京水利科学研究院副研究员、博士。 探析水资源配置中生态环境需水问题摘要：生态环境是指由生物群落及非生物自然因素组成的各种生态系统所构成的整体，主要或完全由自然因素形成，并间接地、潜在地、长远地对人类的生存和发展产生影响。生态环境的破坏，最终会导致人类生活环境的恶化。因此，要保护和改善生活环境，就必须保护和改善生态环境。根据目前国内外生态环境用水的研究情况，对解决水资源配置中的生态环境用水问题提出了几点思路，并综述了各项生态环境用水量的计算方法。 关键词：生态环境用水；计算方法 1研究生态环境用水的目的和意义 水是生命之源，万物之本。陆地水文过程与生态环境变化相互作用、相互影响。生态环境质量直接关系到区域水文状况与水文环境的好坏，而区域水文情势则对生态平衡起到重要的调节作用。长期以来，在水资源开发利用中往往没有考虑生态环境保护和改善的水资源分配问题，致使一些地区的生态环境出现退化，表现出类似上述的各类自然生态问题。为根治这些生态环境问题，实现我国经济社会可持续发展，国务院制定并发布了《全国生态环境建设规划》。随着我国生态环境建设的开展，生态环境用 水问题将越来越突出，研究我国生态环境用水，对于实现我国水资源区域间、部门间的合理配置和可持续发展利用具有十分重要的意义。 2生态环境用水的计算方法 计算时需考虑的几个指标：①河流流量指标：一般情况下，河道内应保证60％的水质达标水量，流量减少会直接影响其生态功能。人类为维持生活、生产和生态的河道外用水，一般不应超过河流径流量的40％；②湖泊的面积与水量：城市水体面积的比率直接关系到城市空气的湿度和温度，是城市生态的重要指标。采用河湖占城区面积比来反映城市水生态状况； ③湿地指标：湿地面积比率反映了湿地影响的大小。以湿地面积、湿地水体面积和湿地比率作为衡量湿地状况的指标；④地下水指标：地下水位直接反映了地下水储量，如果地下水位很低，不仅不能补给地表水，而且湿地和河流就很难蓄住水，地表植被也难以生长。抽取地下水后，地下水位应不低于保持原植被的水平，更不能造成地面沉降；⑤水质指标：水质状况决定了水体发挥什么样的功能和发挥功能的大小，污水危害生物的生存，降低水的生态功能。水体水质是反映水体好坏的定量体现；COD是水污染 的主要污染物，是实现“总量控制”的重要指标；污水处理率反映了污水治理的程度，决定着进入水体污染物的总量。流域排污总量，应在河流径流量的1/40以内，以达到自然稀释，超标的一定要达标排放。 论河流生态环境需水 倪晋仁1,崔树彬2，李天宏1，金玲1 (1.北京大学环境工程系，水沙科学教育部重点实验室； 2.黄河水利委员会水资源保护研究所） 摘要：回顾了生态环境需水量研究的进展，讨论了实现河流各项基本功能目标的河流生态环境用水分类、各类生态环境用水量的计算方法及其间关系。提出了河流生态环境用水量及其阈值确定的各项原则，包括功能性需求原则、分时段考虑原则、分河段考虑原则、主功能优先原则、效率最大化原则、后效最小化原则、多功能协调原则和全河段优化原则。 关键词：河流；生态环境需水量；功能；阈值；原则 基金项目：国家重点基础研究发展规划项目(G1999043603) 作者简介：倪晋仁(1962-)，男，山西山阴人。教授，主要研究方向：河流泥沙，环境科学与工程。 l 生态环境需水量的概念 什么是生态需水量，对此目前还没有一个公认的定义。生态需水量应该是特定区域内生态系统需水量的总称，包括生物体自身的需水量和生物体赖以生存的环境需水量，生态需水量实质上就是维持生态系统生物群落和栖息环境动态稳定所需的用水量。因此，生态需水量 不但与生态系统中生物群体结构有关，而且还应与气候、土壤、地质和其它环境条件有关。只有在设定的生态环境标准下，生态需水量才具有明确的意义。 什么是环境需水量，对此迄今也没有一个统一的认识。在美国，环境需水量系指服务于鱼类和野生动物、娱乐及其它具有美学价值目标的水资源需求[1]。在中国，环境需水量被看作为满足水质改善、生态和谐与环境美化目标的水资源需求[2]。环境需水量实质上就是为满足生态系统的各种基本功能健康所需的用水。只有在明确目标功能的前提下，环境需水量才能够被赋予具体的含义[3]。 然而，就像离开环境讨论生态或撇开生态谈论环境一样，生态需水量与环境需水量很难隔裂开来探讨。事实上，不管怎样表述，己有关于生态需水量和环境需水量的研究多数都基于“水生态”和“水环境”两方面需水的考虑。在不具备分别探讨生态需水与环境需水的条件时，如果将生态需水量与环境需水量结合考虑，则会自然地提出“生态环境需水量”的概念。广义地讲，生态环境需水可以被认为是维持全球生物地理生态系统水分平衡所需的用水，包括水热平衡、水沙平衡、水盐平衡用水等[4]。狭义地讲，生态环境需水可以被视作为维护生态环境不再恶化并有所改善所需的水资源总量，包括为保护和恢复内陆河流下游天然植被及生态环境的用水、水土保持及水保范围之外的林草植被建设用水、维持河流水沙平衡及湿地和水域等生态环境的基流、回补区域地下水的水量等方面[2，4]。广义的生态环境需水 姓名: 陈兆荣 学号: 2010300340091 院系: 外国语言文学学院英语 西北地区水资源与生态环境 思考题 第一章 一. 生态、环境、生态环境的含义及其相互关系。 1.生态是指人类赖以生存的自然环境,生态文明反映的是人类处理自身活动与自然界关系 的进步程度,是人类与社会共同进步的重要标志； 2.环境是指周围事物的境况,周围事物是同某项中心事物相对而言的。当代环境概念泛 指地理环境，是围绕人类的自然现象总体，可分为自然环境、经济环境和社会文化环境； 3.生态与环境虽然是两个相对独立的概念，但两者又紧密联系、“水乳交融”、相 互交织，因而出现了“生态环境”这个新概念。它是指生物及其生存繁衍的各种自然因素、条件的总和，是一个大系统，是由生态系统和环境系统中的各个“元素”共同组成。它是由生物群落及非生物自然因素组成的各种生态系统所构成的整体,主要或完全由自然因素形成,并间接地、潜在地、长远地对人类的生存和发展产生影响； 4.生态环境与自然环境是两个在含义上十分相近的概念，有时人们将其混用，但严格说来， 生态环境并不等同于自然环境。自然环境的外延比较广，各种天然因素的总体都可以说是自然环境，但只有具有一定生态关系构成的系统整体才能称为生态环境。仅有非生物因素组成的整体，虽然可以称为自然环境，但并不能叫做生态环境。从这个意义上说，生态环境仅是自然环境的一种，二者具有包含关系。 二. 西北地区的生态环境问题主要表现在哪些方面？ 1.有些山区滥伐滥垦，削弱了水源涵养作用，水土流失仍很严重； 2.草地超载过牧，滥垦滥采，造成大面积退化甚至沙化； 3.内陆河流上中游大量用水，造成下游河湖萎缩，植被衰亡，天然绿洲大量退化以至消亡； 4.灌区内土壤的次生盐碱化； 5.河流的水质污染已开始导致地下水和土壤污染，将严重威胁居民健康。 第二章 一. 可持续发展、和谐社会的含义是什么？ 1. 可持续发展的定义: 既能满足当代人的需求，又不危及后代人满足其需求的发展。这个定义包含两个基本观点: 一是人类要发展，要满足人类的发展需求；二是发展有限度，不能危及后代人的发展。其它 河流生态基流的计算方法及其适用性分析 摘要生态基流的研究是河流生态课题中一个新的热点领域，文章论述了河流生态基流的几种计算方法，并对各种方法的适用性和局限性进行了对比分析，对维护河流水生态安全及水资源保护具有一定的指导意义。 关键词河流；生态基流；计算方法；适用性分析 1 概述 河流生态基流是指维持河流基本形态和基本生态功能，保证水生态系统基本功能正常运转的最小流量。在此流量下，河道可以保证不断流，水生生物群落能够避免受到不可恢复性的破坏。 生态基流与河流生态系统的演进过程以及水生生物的生活史密切相关，而水生生物的生长又受水量、水温等因素的制约，故在不同的时期，生态基流并非固定值，按照河流水文特性，生态基流一般有汛期和非汛期之分。 生态基流不足，通常会造成河流纳污能力和稀释自净能力降低、地下水位下降、水土流失、水生生物栖息地环境恶化等一系列生态环境问题。因此，生态基流对于维持河流生态系统生态平衡、保持流域的整体性和连续性等特征具有重要的意义。 2 生态基流的几种计算方法及其适用性分析 生态基流的计算方法较多，一般可分为四大类，即水文学法、水力学法、生境模拟法和整体法，其中水文学法和水力学法比较常用。 2.1 Tennant法 Tennant法属于水文学计算法的一种，即将河流多年平均流量的10%～30%作为生态基流，该法适用于流量比较大且水文资料系列较长的河流。 由于不同的河流河道内环境和生态功能有差异，同一河流的不同河段也有区别，因此必须根据实际情况选取合理的环境和生态目标来确定流量百分比，这个百分比非常关键。 Tennant法计算步骤简单，可以快速确定数值，但是没有考虑河流的宽度、水深、流速以及形状等水文参数，没有区分标准年、枯水年和丰水年之间的差异，忽略了水生生物对环境的需求，对于流量较小的河流，该法的使用具有一定的局限性。 2.2 流量历时曲线法 附录A 城市河流生态需水计算方法 A.1 水文学法 A.1.1Q p法。又称不同频率最枯月平均值法，以节点长系列（≥30年）天然月平均流量、月平均水位或径流量（Q）为基础，用每年的最枯月排频，选择不同频率下的最枯月平均流量、月平均水位或径流量作为节点基本生态环境需水量的最小值。频率P根据河湖水资源开发利用程度、规模、来水等实际情况确定，宜取90%或95%。 A.1.2Ternnant法。依据观测资料建立的流量和河流生态环境状况之间的经验关系，用历史流量资料就可以确定年内不同时段的生态环境需水量，使用简单、方便。不同河道内生态环境状况对应的流量百分比见表A.1.1。 表A.1.2 不同河道内生态环境状况对应的流置百分比（%） 不同流量百分比对应河道内生态环境状况占同时段多年年均天然流量 百分比(年内较枯时段） 占同时段多年年均天然流量百分比 (年内较丰时段） 最大200 200 最佳60～100 60～100 极好40 50 非常好30 50 好20 40 中10 30 差10 10 极差0～10 0～10 A.1.3频率曲线法。用长系列水文资料的月平均流量、月平均水位或径流量的历史资料构建各月水文频率曲线，将95%频率相应的月平均流量、月平均水位或径流量作为对应月份的节点基本生态环境需水量，组成年内不同时段值，用汛期、非汛期各月的平均值复核汛期、非汛期的基本生态环境需水量。 A.1.4流量历时曲线法、7Q10法、近10年最枯月平均流量（水位）法等其他水文学法计算方法可参考SL/Z 712。 A.2.1 湿周法。水力学法中最常用的方法，利用湿周作为水生生物栖息地指标，通过收集水生生物栖息地的河道尺寸及对应的流量数据，分析湿周与流量之间的关系，建立湿周—流量的关系曲线。将曲线中拐点对应流量作为基本生态环境需水量，即维持生物栖息地功能不丧失的水量。 A.2.2R2CROSS法。以曼宁方程为基础的计算方法。首先根据研究河段控制断面的河顶宽度，查表A.2.1得到环境流量所需的水力学参数：平均水深、湿周率和平均流速。然后再根据该断面建立的水深、湿周率和平均流速与流量的关系分别得到3个流量Q1、Q2和Q3，最后在3个流量中选出所需要的环境流量：如果是在夏季和秋季，那么平均水深、平均流速及湿周率必须全部满足，即生态流量为Q1、Q2和Q3中的最大值；（2）如果是在冬季和春季，3个水力参数满足两个即可，即为Q1、Q2和Q33个流量中的第二大值。 表A.2.2 R2CROSS法确定生态流量的标准 河顶宽度（m）平均水深（m）湿周率（%）流速（m/s） 0.3~6 0.003~0.06 50 0.3 6~12 0.06~0.12 50 0.3 12~18 0.12~0.18 50~60 0.3 18~31 0.18~0.30 ≥70 0.3 A.3 栖息地法 A.3.1生物需求法。对于有水生生物物种不同时期对水量需求资料的，水生生物需水量可采用式（A.3.1)计算： W i=Max（W ij）（A.3.1）式中W i——水生生物第i月需水量，m3； W ij——第i月第j种生物需水量，m3；根据物种保护的要求，可是一种或多种物种。实际计算中，可根据实测资料和相关参考资料确定生物物种生存、繁殖需要的流速范围，再依据“流速—流量关系曲线”，确定对应的流量范围，进而计算得到W ij。 当水生生物保护物种为多个时，应分别计算各保护物种的需水量，并取外包值。 《水资源利用与水环境保护》课程论文 专业： 班级： 姓名： 学号： 时间： 摘要：水是人类赖以生存、经济社会赖以发展的基础自然资源之一，而当今世界普遍存在的水资源短缺、水环境污染、洪水灾害问题，都影响到了水资源长久有效的利用，影响到人类社会可持续发展的实现。有效地解决各种水资源危机的一个重要方法就是进行科学的水资源管理。通过水资源的合理分配、优化调度、科学管理，科学合理地开发利用水资源和保护水资源，才能保障经济社会的资源基础，实现人类社会的可持续发展 一、水资源污染日趋严重 水污染按污染物质的类型可分为以下几种： （1）病原体污染。 （2）需氧物质污染。 （3）植物营养物质污染。 （4）石油污染。 （5）热污染。 （6）有毒化学物质污染，主要是重金属和难分解有机物的污染。 （7）无机物污染。 （8）放射性污染。 水污染日益严重，水环境恶化的趋势没有有效扭转。苏州乃至整个太湖流域水体污染的问题由来已久，并已引起了各个方面的高度关注。1999年1月1日由国务院9部委联合开展了“聚焦太湖零点行动”，虽然取得了一定成绩，但包括苏州在内的整个太湖流域水体污染、水质恶化的趋势并未得到有效遏制。 水生态日益恶化，湿地沼泽大量减少，水生生物多样性受到严重破坏，水系的自净能力不断下降。湖泊、河道、湿地以及各类养殖水体，构成了苏州水域生态环境，在调节气候、维护生态等方面起着重要作用，维护着城市肌体的健康运行。然而，随着工业化、城市化步伐的不断加快，苏州的水生态环境遭到了严重破坏，作为“城市之肾”的功能已日趋衰竭。 地下水超采严重，地质灾害隐患依然存在。随着地表水水质的日益恶化，不少工厂转而使用地下水。但地下水的超强度开采大大超过了自然补给量，导致地下水资源趋于枯竭，形成大面积的超采漏斗区，造成地面下沉等地质灾害。虽然自1997年开始对地下水进行控采，较大地压缩了地下水的开采量，尤其是2001年省人大立法对苏锡常实施地下水禁采后，地下水位有所上升，地面沉降的速率开始趋缓，但今年二季度最低水位仍达米（地下水水位距基准面的距离），地质灾害的隐患还远远没有消除。由于地面下沉的危害性是在经历漫长的过程后才被人们觉察出来的，其灾害不像洪水暴发来得急促，也不像沙漠化那样一目了然，常常被人们所忽略。这种状况如不改变，一旦地面下沉到与海平面近乎同一水平线上的时候，那将是比黄河、长江的洪涝灾害，比草原沙漠化的灾害更为严重。 城市废水污水排放总量增大，而污水处理能力则严重不足。农业面源污染量大面广，农村落后的生产生活方式成为影响水质的重要原因。河道水系严重破坏，河水的自然流动速率和自净能力大大降低。管理体制不顺，九龙治水导致水务管理处于混乱状态。 诚然，政府在科学发展观的指导下，进行了一系列的水环境整治措施，取得了一定阶段性的成果，苏州水资源状况确实有所改善，但是水污染形势依然不容乐观，我们依然要积极努力寻找对策，解决问题，以下提出一些水资源可持续利用的建议与措施。 一是做好防洪抗旱工作。防洪减灾工作是一项长期而重要的任务，必须高度重视，常抓不懈。正确处理人与洪水的关系，给洪水以出路，这一思路，不仅要体现在抗洪期间，还要在经济社会建设中予以高度重视。“十一五”期间，初步建成我国大江大河防洪工程体系，基本建立完善的防洪管理制度，确保大江大河、重要城市和重点地区的防洪安全；做好抗旱工作，保障人民群众的生活用水，确保经济社会的正常运行。 二是保障饮水安全。把保证饮水安全、维护人民群众的生命健康作为水利工作的首要任务抓紧抓好。“十一五”期间，解决1亿农村人口的饮水安全问题，使农村存在饮水安全问题的人口减少1/3。加强水资源保护，生态流量的确定
关于生态环境需水量若干问题的探讨
生态环境建设与水资源的保护利用
河道内生态需水研究中的栖息地模拟方法
河流合理流量计算方法的探讨
生态环境需水量的分析与计算 (1)
生态需水计算的理论基础
探析水资源配置中生态环境需水问题
河流生态需水
西北水资源与生态环境思考题
河流生态基流的计算方法及其适用性分析
城市河流、湖泊生态需水计算方法
水资源利用与水环境保护论文