生态用水

国外情况： 20世纪40年代，初步研究。 20世纪70年代，欧洲、澳大利亚、南非等国家先后开展了相关方面的
研究，并，提出了许多计算和评价方法。 20世纪90年代，随着水资源学和环境科学在相关领域研究的深入，生
态系统用（或需）水量化研究才正式成为全球关注的焦点。
国内情况： 20世纪80年代末期，做初步研究，起步较晚。 直到20世纪90年代前半期，生态用水研究一直停留于仅有名称而无内
河道生态用水 生态用水占径流 （108m3） 量的比例（%）
滦河及冀东 沿海
31.4
海河北系
31.3
19.4
12.0
38.2
34.5
-3.2
-10.2
海河南系
徒骇-马颊河 系
海河流域
50.6 4.1 117.4
52.7
-2.1
-4.2
6.4
-2.3
-56.4
113.0
4.4
3.7
表10-2 1997年海河流域生态用水量计算结果 注：“-”代表生态用水已严重被经济用水所挤占，且需要从外流域调水补充河道水量。
涵的状态，对其概念的定义、内涵的界定、类型划分等理论问题均未进行 过深入的研究和探讨。
20世纪90年代后期，随着国家“九五”科技攻关项目深入开展，对我 国宏观水资源规划和合理配置具有十分重要的指导意义，推动了生态用水 研究的进程。
（二） 生态用水的定义
生态用水也叫生态需水、生态环境用水，是近几年随着生态环境逐 渐恶化而提出的新概念。一般广义上说：是指维持全球生态系统水分平 衡所需要的水量，比如河流、湿地等维持本身功能所需要的水量。
图10-3 莱芜市牟汶河三号橡胶坝
2.翻板坝
翻板坝是一种间断蓄水、排水的水利工程，该坝在水位抬高超过设计 水位后，翻板在设计的水压力的作用下倒伏排水或竖立挡水，以保持一定 的水位变化范围，满足城市景观和生态用水的要求。
其特点与橡胶坝相 同。抬水方便，投资 低。但是污染严重。
图10-4 铜仁地区印江河翻板坝
期的定位观测。 （3）在宏观领域，研究现有各大流域生态用水现状及可行的水资源配
置方案，通过实际应用的效果，进一步分析生态用水研究中存在 不足。 （4）研究从微观到宏观的尺度转换，将小流域（小区域）研究成果应 用到在中流域研究中，提出转换并减小误差的计算方法，不断提 高计算适用性和精度。
1、供水水源
地表水
河道内生态用水量计算方法
河道内生态用水量的计算，视河道内不同生态系统和环境 功能用水而异。一般河道内用水主要考虑以下几个方面：
河流水生生物的保护和利用； 多沙河流的水沙平衡； 河流水力发电用水； 河流航运。
河道内生态用水量计算方法如下：
式中：
W in = R s - W E
(10-3)
Win 为河道内生态用水量； Rs 为河道天然径流量；
降水
生态 用水 水源
地下水 土壤水
1、供水方式
河道外生态用水：由于天然植被系统多依赖于降水补给，因此生态 用水的对象主要是针对城市绿地、人工绿洲、防护林草等各种人工植被 系统
河道内生态用水：则主要通过各种水利工程对河流、湖泊内的水量 进行调 度和分配，以满足河道内各种生态用水需求。
河道外生态用水
河道内生态用水
（三）生态系统的功能 净化空气； 调节气候； 水土保持； 调蓄洪水；
涵养水源； 有机物质的生产； 污染降解。
水资源是生态系统存在的基础； 人类过度掠夺水资源，使生态系统遭受严重破坏； 生态系统的恶化又会影响人类的生存和发展； 对经济社会发展的宏观调控，是实现人与自然和谐共径。
（一） 生态用水的由来
被类型在某一潜水位的面积乘以该潜水位下的潜水蒸发量与植被系数，得到 的乘积即为生态用水。计算公式如下：
式中：
n
å Wout = Ai × qgi × K i=1
(10-2)
qgi —第i类植被在地下水位某一埋深时的潜水蒸发量，由经验值或实验
确定；
K —植被系数，即在其他条件相同的情况下有植被地段的潜水蒸发量 除以无植被地段的潜水蒸发量所得的系数，由实验确定。
分的关系研究尚未没有形成一个系统的理论。 （4）生态用水问题具的空间和时间上动态变化。 （5）生态用水与地表水的关系研究较多，但生态用水与地下水之间关系的研究
较少，也只是对某一区域的某一点的微观研究，而不是相对于整个系统的 研究。
2、我国今后研究的重点
（1）加基础理论研究，统一生态用水概念，建立共认的生态用水理 论。 （2）在微观领域，对已有一定研究基础的试验区进行分区分类，作长
生态用水具体包括维持水热平衡（即降水与地表水蒸发、植被蒸腾 之间的平衡）、生物平衡（维持水生生物生长及水体自然净化）、水沙 平衡（清除河道淤积、水库淤积）和水盐平衡（防止海水入侵、保持淡 水性状）所需的水量。
与生态用水相对应的还有生态需水和生态缺水两个概念，为了便于 区分也给出它们的定义，如下：
生态需水（ecological water demand）：以水循环为纽带，从维持 生态系统自身生存角度，相对一定生态环境质量目标下客观需求的水资 源。生态需水与相应的生态保护、恢复目标以及生态系统自身需求直接 相关，生态保护、恢复目标不同，生态需水就会不同。生态需水是相对 合理的水量。
表10-3 2003～2006年全国生态用水统计表 资料来源：2003～2006年《中国水资源公报》。
第四节 生态用水保障措施
抬高水位的工程调节措施是指通过对河湖水位的抬高，增大河 湖水面和水深来满足生态用水的需要。蓄水调节工程措施主要包括 在河道或湖泊出口处建设橡胶坝、翻板坝、溢流堰、节制闸等，以 蓄水来抬高水位。
4.3
1.16%
3.2
0.86%
4.1
0.74%
30.0
1.65%
7.5
2.37%
8.0
0.93%
0.2
0.21%
20.1
3.35%
82.0
1.48%
2005年
用水量 占总用水 / 亿m3 量比例
5.5
1.45%
1.6
0.84%
5.1
1.35%
3.6
0.94%
5.0
0.92%
22.1
1.20%
7.9
2003年
用水量 占总用水 / 亿m3 量比例
3.0
0.85%
0.0
0.00%
1.9
0.50%
2.5
0.71%
3.0
0.63%
27.0
1.57%
7.5
2.37%
9.0
1.07%
0.6
0.64%
24.9
4.13%
79.5
1.49%
2004年
用水量 占总用水 / 亿m3 量比例
3.2
0.87%
1.3
0.69%
2.43%
8.9
1.02%
0.3
0.30%
32.8
5.32%
92.7
1.65%
2006年
用水量 占总用水 / 亿m3 量比例
2.4
0.60%
2.4
1.18%
4.6
1.18%
3.7
0.93%
5.5
0.93%
24.7
1.31%
8.2
2.50%
8.6
0.98%
0.3
0.29%
32.6
5.24%
93.0
1.60%
第三节 生态用水量计算及我国生态用水状况
目前，计算生态用水量的方法主要有两大类：
针对河流、湖泊（水库）、湿地、城市等小尺度提出的计算法； 针对完整生态系统区域尺度提出的计算方法。
河道外生态用水量计算方法
1．直接计算方法
以某一区域某一类型植被的面积乘以其生态用水定额计算生态用水量。
该方法适用于基础工作较好的地区与植被类型，如防护林草、人工绿洲。其
1.橡胶坝
橡胶坝是一种在河道内生态用水调节的常见的工程，枯水期能抬高河 湖水位,保持坝前水量,以满足生态用水的要求。洪水期橡胶坝放空（排气 或水），不影响河道正常行洪，洪水过后再充气（或水），坝继续挡水。
其优点是既不影响行 洪又能方便的抬高水位， 工程投资较低，缺点是难 适应污染较严重的城市河 道，特别是漂浮物和推移 质对坝体影响较大
第十章 生态用水
主讲人：窦明 郑州大学
本章内容
第一节 生态用水的概念 第二节 生态用水的途径及意义 第三节 生态用水量计算及我国生态用水状况 第四节 生态用水保障措施 思考题
第一节 生态用水的概念
（一）生态系统的定义 生态系统一词是由英国生态学家坦斯莱（A. G.
Tansley）于1935年首次提出，指在一定的空间内生物成分和 非生物成分通过物质循环和能量流动相互作用、相互依存而 构成的一个生态学功能单位。它把生物及其非生物环境看成 是互相影响、彼此依存的统一整体。
生态耗水（ecological water consume）：生态耗水是指现状多个 水资源用户（生产、生活和生态）或者未来水资源配置（生产、生活和 生态）后，生态系统实际消耗的水量。它需要通过该区域经济社会与生 态耗水的平衡计算来确定。生产、生活耗水过大，必然挤占生态耗水。
（三）生态用水的分类
生态用水可以按照使用的范围、对象和功能进行分级和分类。 u 按照水资源的空间位置和补给来源，生态用水被划分为河道内生态用 水、
我国生态用水现状
我国在生态用水方面的研究起步较晚，对生态用水的重要性也认识不 足，目前我国生态用水的特点反映在以下两个方面：
生态用水所占比重非常小 生态用水保障意识仍需提高
表10-3 2003～2006年全国生态用水统计表
编号
A B C D E F G H I J K