对于生态环境需水量多种计算方法的探讨
生态环境需水量计算方法的探讨
境 需水 计算 包括 植 被 、 湖泊 和沼 泽湿 地等 方面 的研 究 ； 道 河
内生 态环境需水 主要包括 生态基 流 、 防止泥 沙淤积 和水 面蒸 发生 态环境需水 量 。 目前 ， 植被 生态环 境需水 量 的计算方 法
需水 的比例 ， 国民经济 与生 态环境 共 同发展具 有十 分重 保证
Ｄｉｃ ｓｉ ｎ ｏ Ｃａｃ ｌｔｏ Ｍ ｅｈ ｄｓｏ ｏｏｇｃ ｌＥｎｖｒ ｎ ｅ ｔＷ ａ ｅ ｑ ｒ ｍ ｅ ｔ ｓ ｕ ｓｏ ｎ ｌｕａ ｉｎ ｔ ｏ ｆＥｃ ｌ ｉａ ｉｏ ｍ ｎ ｔ ｒＲｅ ｕｉｅ ｎ
Ｌ Ｕ ｎ －ｉ ｔａ （ ｏｔ ｈｎ ｎｔｕｅｏ ｔｒＣ ｎｅｖ ｎｙａ ｄＨｙ ｒｅｅｔｃＰ ｗ ｒＺ ｅ ｇｈ ｕ，Ｈ ｎ ｎ４ ０ １ ） Ｉ Ｚｅ ｇｊｎｅ ｌ Ｎ ｒ Ｃ ｉａＩｓｔｔ ｆ ｈ ｉ Ｗａｅ ｏ ｓｒａ ｃ ｎ ｄｏ ｌｃｒ ｏ ｅ ， ｈ ｎｚ ｏ ｉ ｅ ａ ５ ０ １
的实际应用价值 。
１ 生态环境 需水量 的概 念及分类
１ １ 概念 ．
生态 环境 需水量 是指在 特定 的 区域 、 流域 内 ， 在
防止生态 系统功 能衰 退最 关 键 的 因素。水 又是 最 重要 的生
态环境 因子。生态 系统 在水 资 源短 缺 的情 况下 会 导致植 被 的迅速退化 。因此 ， 只有充 分保 证 植被 生 态 系统用 水 量 ， 才 能使 植被生 态系统趋 于稳定 。
湖泊生态环境需水量计算方法研究
湖泊生态环境需水量计算方法研究朋友们！今天咱们来聊聊一个挺有意思的话题——湖泊生态环境需水量的计算方法。
你想想看，湖泊就像是大地的眼睛，那可是生态系统里至关重要的一部分呐！要是它的水量没把控好，就跟人身体缺水或者水分过多一样，会出各种毛病的。
首先呢，咱得明白为啥要算这个湖泊生态环境需水量。
这就好比你要给家里的花浇水，得知道它需要多少水才能长得好，多了怕涝死，少了怕旱死，湖泊也是这个道理。
它得有足够的水来维持里面各种生物的生存，像鱼虾得有水才能游动、水草得有水才能生长；还得维持一定的水位，不然湖边那些依赖湖水的生态系统也会受影响，比如一些水鸟没了栖息的地方。
那怎么算这个需水量呢？有一种方法叫湖泊形态分析法。
简单来说，就是看看湖泊的形状、大小、深浅这些特征。
比如说，一个又大又深的湖泊，那肯定能装不少水，它维持生态环境所需的水量相对就多一些；而一个小小的浅湖，需水量自然就少点。
就像一个大水桶和一个小水杯，大水桶肯定得装更多水才能保持正常状态呀。
还有一种是生态功能需水量计算法。
这就更有意思啦，它是从湖泊的各种生态功能出发来算需水量的。
比如说，湖泊有净化水质的功能，那就得有一定量的水来稀释和净化那些进入湖泊的污染物；要是它还有调节气候的作用，也得有足够的水分蒸发到空气中，那也需要相应的水量来支持。
这就好比一个清洁工要打扫卫生，得有足够的清洁工具和水源才能把活儿干好，湖泊要发挥这些功能，也得有足够的“水工具”呀。
另外呢，还有基于生物生存需求的计算方法。
想象一下，湖泊里的生物们就像住在公寓里的居民，每个居民都有自己的生活需求，生物们也需要合适的水量和水质条件才能生存繁衍。
比如某些鱼类需要一定的水深和水流速度来产卵，那我们就得根据这些生物的需求来计算湖泊得有多少水，才能让它们都过得舒服。
不过呢，计算湖泊生态环境需水量可不是一件简单的事儿。
因为湖泊受到很多因素的影响，像气候的变化啦，周围人类活动的干扰啦等等。
比如说，如果周围的工厂老是往湖里排放污水，那湖泊为了净化这些污水，可能就需要更多的水；要是遇上干旱的年份，蒸发量大了，那湖泊的需水量也会有所变化。
三种生态流量计算方法适应性分析及选择
文章编号：1006-0081（2020）12-0059-04水工程在发挥防洪、发电、航运、灌溉等效益的同时，在一定程度上改变了河流水文情势，产生了相应的生态效应。
在工程实践中，一般较多关注优化水工程的最小下泄流量，主要考虑生产和生活用水需求。
随着对河流生态系统认识的逐步深入，水库下泄流量需要考虑下游生态保护目标的需求，河流生态流量的计算和实践评估是一个十分重要而复杂的课题。
研究和实践表明：应根据不同地域、不同类型河湖的气候水文特性、水资源禀赋条件及开发利用状况、河湖生态功能定位等，分析并明确主要生态保护对象及保护要求，合理确定河流生态流量及过程，对重要河流生态流量的满足状况进行评价，并分析存在的主要问题和成因［1］。
欧洲开展生态流量的研究和实践起步比较早，在《欧盟水框架指令》下开展生态流量计算评估［2］的经验和案例值得参考借鉴。
1生态流量计算方法学术界常用的几种生态流量计算方法包括：①水文法；②水力-栖息地法；③整体法。
为了对比3种方法的利弊，在表1中对这些方法进行了比较。
表1三种生态流量计算方法比较方法类别水文法水力-栖息地法整体法用途审查历史流量数据，找出河流中天然流量阈值，并可将其视为流量的“安全”阈值审查选定目标物种或群落的栖息地数量和面积随流量变化的情况在专家意见研讨会上检查流量，推荐用于河流生态系统所有组成部分的流量，包括社会和娱乐用途规模整条河流，应用于区域评估根据研究河段代表性，扩大至整个流域整条河流，应用于区域或河流特定尺度相对成本较低一般较高相对使用频率较高一般低1.1水文法水文法是基于历史径流数据分析的方法。
基本假设是为了保护河流生态系统，必须保证天然的水文情势。
水文法中并不考虑物种或群落特定水平，提供同期流量的变化幅度和范围，以维持生态过程与生物多样性。
水文法在当前的应用趋势是从仅设定一个最小流量的方法（如：1976年Tennant 法）转向更加全面的方法，考虑维持河流形态和生态过程所需的水文条件。
水库生态需水计算方法对比浅析
2021.114水库生态需水计算方法对比浅析李 波目前我国的生态水位研究仍然处于初始阶段，20世纪80年代开始，我国开始对鱼类资源的开发和保护给予重视，同时，生态系统的生态需水的研究也逐步开展起来。
不同领域提出了许多生态需水计算方法，这些方法大多是借鉴国外的方法，合理性和机理值得进一步探讨。
考虑到国内生物资料及大量现场观测数据缺乏的情况，实际分析水库生态需水时，应结合研究区域的实际情况采用不同的计算方法，分析不同生态水位计算方法的优缺点，对比已有的基础资料，选择出合理可行的计算水库生态需水量的方法，确定维持水库生态系统不发生严重退化所需的水量及水位。
一、水库概况众兴水库地处安徽省合肥市肥东县境内，位于长江流域巢湖水系店埠河上游，是一座以灌溉为主，结合防洪、供水等综合利用的中型反调节水库。
工程由水库大坝、进水闸、泄洪洞、非常溢洪道、防洪闸、取水口等组成，水库控制流域面积114km 2，总库容9946万m 3。
下游保护范围有肥东县城、撮镇、二电厂等，保护人口约30万，保护耕地约20万亩，是肥东县重要的供水、灌溉水源地。
二、水库生态需水计算方法选择根据肥东县众兴水库历年逐日实测水位资料、水面面积、库容以及对应年份的水环境情况等基础资料，经综合分析后，选择水文学方法（年保证率设定法）、栖息地方法（生物空间最小需求法）计算众兴水库最低生态水位，并对结果进行对比分析，合理取用。
三、水库生态需水计算1.水文学法——年保证率设定法参照最枯月平均流量法及水文学中Taxas 法，结合众兴水库的实际情况，采用最低年平均水文代表年法来计算最低生态水位，计算公式为：H min =μH （1）式中：H min 为最低生态水位；H 为某保证率下所对应的水文代表年年平均水位；μ为权重。
计算步骤如下：（1）根据系列水文资料，对历年最低水位按照从小到大的顺序进行排列；（2）根据水库自然地理、结构和功能选择适宜的保证率（50%、75%、90%），然后计算该保证率下所对应的水文代表年；（3）计算水文代表年年平均水位；（4）确定权重μ。
城市河流、湖泊生态需水计算方法
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 0～10A.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。
生态需水量计算方法
收稿日期:2003Ο06Ο19基金项目:国家“十五”科技攻关重大项目(2001BA610A Ο01)作者简介:徐志侠(1963—),男,河南偃师人,高级工程师,博士研究生,主要从事水文水资源学研究.河流生态需水计算方法评述徐志侠1,陈敏建2,董增川1(1.河海大学水资源环境学院,江苏南京 210098;2.中国水利水电科学研究院水资源所,北京 100044)摘要:回顾了国内外生态需水研究的历史,介绍国内外河道内及河口生态需水的计算方法;将河道内生态需水计算方法分为4类———历史流量法、水力定额法、栖息地法、整体分析法;总结分析各种计算方法的特点、使用条件、存在的主要问题,指出在我国使用这些方法时应该注意的事项,以便正确使用这些计算方法.关键词:生态需水;计算方法;历史流量法;水力定额法;栖息地法;整体分析法中图分类号:T V211.1+1;P333 文献标识码:A 文章编号:1000Ο1980(2004)01Ο0005Ο05随着社会经济的发展,人类对水资源开发利用的力度不断加大,对生态系统的干扰程度不断提高,产生了与水相关的生态问题.国外在20世纪40年代就开始注意河流生态问题,此后,相继研究并提出了各种生态需水计算方法.我国在20世纪80年代,由于经济快速发展,对河流的干扰程度大大超过了世界上同类自然条件的国家和地区,水资源合理利用与生态保护日渐成为突出的水问题.本文围绕生态需水计算方法,介绍国内外的研究进展并进行评述.1 生态需水发展过程20世纪40年代,随着水库建设和水资源开发利用程度的提高,美国的资源管理部门开始注意和关心渔场的减少问题.美国鱼类和野生动物保护协会对河道内流量进行了许多研究,研究关于鱼类生长繁殖和产量与河流流量的关系,从而提出了河流最小环境(或生物)流量的概念.以后,随着人们对景观旅游业和生物多样性保护的重视,又提出了景观河流流量和湿地环境用水以及海湾—三角洲出流的概念.20世纪70年代以来,欧洲、澳大利亚和南非等国家都开展了许多关于鱼类生长繁殖、产量与河流流量关系的研究,提出了许多计算和评价方法[1].1950～1960年期间出现了关于河流生态流量定量和基于过程的研究.一些早期的工作建立了流量和流速、鲑鱼、大型无脊椎动物、大型水生植物的联系.在此研究期内,河流生态学家将注意力集中在能量流、碳通量和大型无脊椎动物生活史[2]等方面.1960～1970年间,生物对水流改变的响应研究方面取得了相当进展.联系水流和生态的重要催化剂是《河流生态与人》一书[3].然而,在当时河流管理是一门艺术而是不科学.Fraser 举例说明:“推荐的流量常常更多地基于生物学家和工程师的猜测,而不是基于流量和河流生态、审美学等定量评价.”在20世纪70年代后期,河道内流量增加法的出现使得河道内流量分配方法趋于客观.该方法已经成为在北美洲广泛应用的方法,用来评估流量变化对鲑鱼栖息地等的影响[4].目前,国际上对河流生态需水还没有统一的概念,缺乏明确的定义,而是用与河流生态需水相关、相近的概念代替.使用较为广泛和通用的概念是枯季流量、河道内流量需求、最小可接收流量等代替.在我国,汤奇成等人于20世纪80年代末期在分析新疆塔里木盆地水资源与绿洲建设问题时提出了“生态用水”问题.文献[5]在进行全国水资源利用前景分析时,考虑干旱区绿洲的生态用水,估算的外流河河道内生态需水量为水资源总量的40%.文献[6]提出了我国21世纪水资源供需的“生态水利”问题.20世纪90年代中后期,在国家“九五”科技攻关中,对干旱区生态需水进行了系统深入的研究,提出了针对干旱区特色的生态需水研究计算方法;基于河流系统与干旱平原区植被生态系统的演变机理,研究植被生长需水的区域第32卷第1期2004年1月河海大学学报(自然科学版)Journal of H ohai University (Natural Sciences )V ol.32N o.1Jan.20046河海大学学报(自然科学版)2004年1月分布规律,采用遥感和地理信息系统技术实现生态的空间分区,以生态分区和流域水平衡为基础量化生态需水;基于可持续发展的生态模式,确定生态保护目标和生态建设规模,并预测生态需水[7,8].针对华北地区河流、黄河生态需水进行了初步的研究,产生了相应的方法.国内河流计算方法主要采用最枯年天然径流估算法和河流年最小月均流量的多年平均值作为河流的基本生态需水量[9].针对黄河流域的水土流失问题,研究了水土保持需水量.其需水量的计算主要是依据实测水文资料和水土保持资料,应用水文循环原理和水量平衡原理,计算水土保持对流域产水量的影响[10].2 国外生态需水计算方法国外河流生态需水计算方法可分为河道内及河口两类,研究主要集中在河道内.2.1 河道内生态需水计算方法河内鱼类及野生生物的生态环境用水计算,必须建立在各河流实际调查研究的基础上.美国于1978年完成了第2次全国水资源评价.在这次评价中,既考虑了河道外用水,也估计了鱼和野生生物、游览、水力发电、航运等河道内用水,其中,把生态环境用水作为主要的河道内控制用水.美国本土内渔业及野生生物生长所需理想的径流量为3912亿m3/d[11],约占美国本土多年平均河川径流量17039亿m3的84%,比重是相当大的.国外河道内生态需水计算方法大致可以分为4类:(a)历史流量法;(b)水力定额法;(c)栖息地定额法;(d)整体分析法.21111 历史流量法历史流量法包括蒙大拿法、流量历时曲线法等方法.(a)蒙大拿法.该方法可能是最常用的历史流量法,其解决的是水生生物、河流景观及娱乐与河流流量之间适应关系的问题.它将年平均流量的百分比作为基流,更适宜于以季节性为基础的需求.它具有宏观的定性指导意义.在美国维吉尼亚地区的河流中证实: 10%的年平均流量是退化的或贫瘠的栖息地条件;20%的年平均流量提供了保护水生生物栖息地的适当标准;在小河流中,定义30%的年平均流量接近最佳生物栖息地标准[12].(b)流量历时曲线法.该方法利用历史流量资料构建各月流量历时曲线,以某个保证率相应的流量作为河道内流量的需求.这种方法是建立在至少20a的日流量记录数据的基础之上,并且对每个月作一个推荐流量[13].流量历时曲线法保留了仅采用水文资料的简单性,但它却更好地反映了径流年际、年内分布的不均匀性,因此,它比这个分类中的其他方法更精确,然而,还不能代表流域的全部情况[14].21112 水力定额法水力定额法包括湿周法、RΟ2法等方法.(a)湿周法.湿周法的假设是:保护好临界区域的水生物栖息地的湿周,也将对非临界区域的栖息地提供足够的保护.通过在临界的栖息地区域(通常大部分是浅滩)现场搜集河道的几何尺寸和流量数据,并以临界的栖息地类型作为河流其余部分的栖息地指标.该方法使用于宽浅型河流,河道的形状影响该方法的分析结果.(b)RΟ2法.RΟ2法具有和湿周法相同的假设.对于一般的浅滩式河流栖息地,如果将河流平均深度、平均流速和湿周长度作为反映生物栖息地质量的水力学指标,且在浅滩栖息地能够使这些指标保持在相当满意的水平上,那么也足以维护生物体和水生生境健康.该法确定最小生态需水量具有两个标准:一是湿周率,二是保持一定比例的河流宽度、平均水深以及平均流速等.RΟ2法以曼宁公式为基础.与历史流量法相比,水力定额法包含了更多更为具体的河流信息.然而这类方法忽视了水流流速的变化,未能考虑河流中具体的物种或生命阶段的需求.同时,该类方法假定河道在时间尺度上是稳定的,并且所选择的横截面能够确切地表征整个河道的特征,而实际情况并非如此.21113 栖息地定额法栖息地定额法包括有效宽度(UW)法、加权有效宽度(W UW)法、河道内流量增加法(IFI M)等.(a)有效宽度法.该方法是建立河道流量和某个物种有效水面宽度的关系,以有效宽度占总宽度的某个百分数相应的流量作为最小可接收流量的方法.有效宽度是指满足某个物种需要的水深、流速等参数的水面宽度.不满足要求的部分就算无效宽度.(b)加权有效宽度法.该方法与有效宽度法的不同之处在于加权有效宽度法是将一个断面分为几个部分,每一部分乘以该部分的平均流速、平均深度和相应的权重参数,从而得出加权后的有效水面宽度.权重参数的取值范围从0到1.(c )河道内流量增加法.该方法是人们应用最广的方法,它考虑的主要指标有流速、最小水深、底质情况、水温、溶解氧、总碱度、浊度、透光度等.河道内流量增加法通常用来评价水资源开发建设对下游水生生物栖息地的影响.河道内流量增加法很复杂,要求投入相当多的时间、资金和专门技术.在一般情况下,该法要求输入的定量生态信息是缺乏的,所以有人主张在大多数情况下限制其使用[15].传统的河道内流量增加法将其重点放在一些河流生物物种的保护上,而没有考虑诸如河流规划以及包括河流两岸在内的整个河流生态系统的需求,由此计算出的推荐流量值并不符合整个河流的管理要求[16].栖息地定额方法与历史流量法或水力定额法相比具有更大的灵活性,它有可能考虑全年中许多物种及其不同生命阶段所利用栖息地的变化,从而选择能提供这种栖息地的流量.不过,这意味着需要对水生态系统有足够的了解和清晰的管理目标,以便解决不同物种或不同生命阶段在栖息地需求上的矛盾.栖息地定额方法特别适合于“比较权衡”,可以将栖息地的变化与资源的社会经济效益相比较.栖息地流量关系可以用来评估不同的流量管理目标,并成为选择适当流量的信息基础.21114 整体分析法整体分析法建立在尽量维持河流水生态系统原始功能的原则之上,相应地,整个生态系统的水需求量,包括发源地、河道、河岸地带、洪积平原、地下水、沼泽和河口都需要评价.在这种方法中,河流的天然状态是作为河流生态系统最基本的指导.相应地,为了维持生态系统功能的整体性,天然状态的根本特征(比如径流季节性形式,枯季流量和无流量时期,不同级别的洪水、持续时间、重现期和冲刷流量)都被包含在改变后的水情中[17].该类方法包括南非的建筑堆块法(BBM 法)和澳大利亚的整体分析法.在整体分析法中,河流的天然特征用逐月流量来描述.确定河道内流量的过程通常由从水生态到水利工程师的多学科的专家组完成.河道内流量的重要成分包括枯季流量,泛滥流量和中、小洪水.不能被管理的大洪水一般被忽略.枯季流量是一个最小月径流量,它被用统计方法确定为“水文学定义的基流”,用流量历时曲线上的某个保证率的流量确定.对于季节性河流这意味着枯季的断流.关于汛期径流:首先是要确定汛期第1场洪水,它向河流供应溶解的和颗粒状的有机物和营养物质,并冲走残骸、藻类和细淤泥,可能提供与生命周期和迁移同步的生物条件.该径流对河口的冲刷可能是明显的.其次,是要确定中等洪水,它可能是每年发生一到两次的洪水,人们认为是它维持了生物栖息地的多样性(它引起局部扰动,冲走外来的植被,并且淹没河滨植被、洪泛平原、湿地来维持生物栖息地的多样性).第三,是要确定汛期径流的差异性.河流生态系统的年需水量是枯季流量、汛期径流量和洪水的总和,此外还需考虑附加流量(如冲刷流量等).这样,整个系统的需水量依据下列因素来确定:月或者更短时段的流量分配,最大和最小月流量,希望的流量变化水平及发生时间,洪水的范围和持续时间,冲刷流量.2.2 河道内生态需水计算方法存在的问题水流影响水生生态系统6项参数的大部分:食物,栖息地,温度,水质,水流状况和生物间的相互作用,所以联系水文和生态是一门复杂的科学.由此可知流量影响生物区和生物间的相互作用的途径很多,现有的研究还达不到把一种流量或水流状态同物种组成及丰富程度联系起来的水平.作为替代,在评价中用流量、湿周或栖息地作为生物反应的替代指标.现在的所有方法都没有将这6项参数全部考虑进去.由于缺乏对食物、生物间的相互作用等因素的机理研究,建立考虑上述6项参数的确定性模型在现阶段是难以实现的.从这个意义上讲,现在的计算方法还是粗略的.2.3 河口生态需水国内外对河流入海口的生态需水研究较少.计算河口的生态需水相当复杂,有人建议用含盐量指标变化作为计算依据,有人建议用温度指标变化作为计算依据,还有人建议用饵料质量指标变化作为计算依据,但至今尚未见到比较公认的方法或标准.南非制订了河口生态需水的标准,确定了河口生态需水计算的步骤,但是尚不清楚其计算生态需水的具体方法[18].河口生态需水项目包括生物多样性、水质、泥沙冲淤平衡及旅游娱乐,水质包括含盐量、溶解氧、pH 值、悬移质、硝酸盐、有毒物质、微生物指标.具体的河口需水量主要包括控制含盐量需水量、航运需水量、生物多7第32卷第1期徐志侠,等 河流生态需水计算方法评述8河海大学学报(自然科学版)2004年1月样性需水量、冲刷淤积需水量及河口湿地需水量等.在南非,1986年第1次评估了河口淡水需求.评估分两部分:淹没需求和蒸发需求.第1部分考虑打开临时关闭的河口拦门沙、淹没湿地和冲刷淤积所必须的水量;后者计算蒸发量,由此,防止河口超量盐度的出现[19].3 国内河流生态用水计算方法研究3.1 河流生态用水量计算a.枯年天然径流估算法:以最枯年天然径流进行估算.b.将河流年最小月均流量的多年平均值作为河流的基本生态环境需水量.这两种河流生态用水量计算方法属于历史流量法的范围,具有与历史流量法相同的优点和不足.3.2 防治河流水质污染的计算方法a.10a最枯月平均流量法.7Q10法采用90%保证率最枯连续7d的平均水量作为河流最小流量设计值.该法在20世纪70年代传入我国,主要用于计算污染物允许排放量,在许多大型水利工程建设的环境影响评价中得到应用.由于该标准要求比较高,鉴于我国的经济发展水平比较落后、南北方水资源情况差别较大,我国在(G B3839—83)《制订地方水污染物排放标准的技术原则和方法》中规定:一般河流采用近10a最枯月平均流量或90%保证率最枯月平均流量[20].b.以水质目标为约束的生态环境需水量计算.为达到水质目标所需要的水量,依据环境水利学有关水质污染稀释自净需水量计算方法进行计算[21].3.3 河口生态需水尚未发现河口生态需水量计算方法.总之,国内对环境用水的研究方法还处在起步阶段,理论和方法研究都处在探索阶段.4 结 语生态环境用水量计算方法的研究取得了一定的进展,为水资源合理利用提供了基础性的依据.但是,由于水和生态的关系非常复杂,生态需水研究尚处在初级阶段,理论研究处在探索之中,计算方法还不能全面、真实地反映实际情况,计算结果可能存在较大风险.对此,在使用这些方法时应该牢记在心.生态需水与气候、水文、地理、地质、社会经济等密切相关,因此,这些源自国外的生态环境用水量计算方法不一定适合中国的情况.在使用这些方法时,一是要弄清它的适用条件,二是要对方法在我国的适用性进行检验.由于我国缺乏生态资料,因此,目前河流生态需水量计算主要应该使用历史流量法和水力定额法.由于河口生态系统非常复杂,加之人们对河口生态需水的研究较少,所以河口生态需水量的计算还没有较为成熟的方法.参考文献:[1]PETTS G E.Water allocation to protect river ecosystems[J].Regulated Rivers:Research&Management,1996,12:353—365.[2]RESH V H.Periodical citations in aquatic entom ology and freshwater benthic biology[J].Freshwater Biology,1985,15:757—766.[3]OG LES BY R T.River ecology and man[M].New Y ork:Academic Press,1972.10—30.[4]C ONDER A L,ANNE AR T C.T est of weighted usable area estimates derived from a PH ABSI M m odel for instream flow studies on troutstreams[J].N orth American Journal of Fisheries 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calculation methods for river ecological w ater demandXU Zhi 2xia 1,CHEN Min 2jian 2,DONG Z eng 2chuan 1(1.College o f Water Resources and Environment ,Hohai Univ.,Nanjing 210098,China ;2.Department o f Water Resources ,China Institute o f Water Resources and Hydropower Research ,Beijing 100044,China )Abstract :Researches on ecological water demand at home and abroad are reviewed ,and calculation methods for ecological water demand by rivers and estuaries are introduced.The calculation methods for river ecological water demand are classified into four kinds :the historical flow method ,hydraulic rating method ,habitat rating method ,and holistic method.By analysis of the characteristics ,conditions of application ,and s ome key problems of the above methods ,s ome issues which should be paid much attention to are pointed out from the angle of their applicability in China ,s o that the methods can be correctly used.K ey w ords :ecological water demand ;calculation method ;historical flow method ;hydraulic rating method ;habitat rating method ;holistic method 9第32卷第1期徐志侠,等 河流生态需水计算方法评述。
浅丘河道生态需水量计算方法对比研究——以鄂北地区水河为例
浅丘河道生态需水量计算方法对比研究——以鄂北地区水河为例王咏铃*，王海波，邹朝望，尹耀锋（湖北省水利水电规划勘察设计院，武汉430064）摘要：适宜的生态需水量是保障河道生态系统健康的重要因素，合理地计算生态需水量对河道生态系统评估具有现实意义。
以鄂北地区典型浅丘河道—Qp 法（不同频率最枯月平均值法）、频率曲线法、最小月平均流量法、Tennant 法及生物习性法5种方法的生态流量计算结果，探讨了各方法计算结果的合理性与适用性。
结果表明：由于上下游河道水文条件差异性，上游断面采用生物习性法能较好地拟合河道水文节律变化和水质波动；同理，下游断面采用频率曲线法更加匹配下游河道水文、水质情况。
因此，在河道上、下游断面分别采用生物习性法、频率曲线法计算得到适宜生态需水量为0.21m 3/s 、2.02m 3/s 。
关键词：生态需水量；Qp 法；频率曲线法；Tennant 法；生物习性法中图分类号：X826文献标识码：A文章编号：2096-2347（2020）01-0061-07收稿日期：2019-12-29基金项目：湖北省重点科研项目（HBSLKY201716）。
作者简介：王咏铃（1993—），女，助理工程师，硕士研究生，主要从事水文、水环境等研究。
E-mail:*****************引用格式：王咏铃，王海波，邹朝望，等.浅丘河道生态需水量计算方法对比研究—[J].三峡生态环境监测，2020，5（1）：61-67.Citation format:WANG Y L,WANG H B,ZOU C W,et parative study of the calculation methods for ecological flow requirements of shallow hilly rivers:Taking Jueshui river as an example[J].Ecology and Environmental Monitoring of Three Gorges ，2020，5（1）：61-67.Comparative Study of the Calculation Methods for Ecological Flow Require-ments of Shallow Hilly Rivers:Taking Jueshui River as an ExampleWANG Yongling *,WANG Haibo,ZOU Chaowang,YIN Yaofeng（Hubei Provincial Water Resources and Hydropower Planning Survey and Design Institute,Wuhan 430064,China ）Abstract:Suitable ecological water demand is an important factor to ensure the health of river ecosystems.Reasonable calculation of ecological water demand has practical significance for river ecosystem assessment.Taking the typical Jueshui river in the north of Hubei province as an example,based on the Qp method,frequency curve method,minimum monthly mean flow method,Tennantand life habit method,the rationality and applicability of the calculation results were discussed.Due to the difference in hydrologi⁃cal conditions between the upstream and downstream rivers,the life habit method was better to fit the hydrological rhythm of the river and the fluctuation of water quality in the upstream section.while the frequency curve method was better to match those of the downstream river.The appropriate ecological water requirement was calculated by the two methods for the upper and lower sec⁃tions was 0.21m 3/s and 2.02m 3/s,respectively.Key words:ecological water requirement;Qp method ；frequency curve method;Tennant method ；life habit method三峡生态环境监测Ecology and Environmental Monitoring of Three Gorges2020年3月Mar.2020第5卷第1期V ol.5No.1DOI ：10.19478/ki.2096-2347.2020.01.09□水资源变化与影响分析三峡生态环境监测/第5卷62随着我国经济实力的增强和人民环境保护意识的提升，有关生态环境的研究越来越受重视。
对于生态环境需水量多种计算方法的探讨
对于生态环境需水量多种计算方法的探讨朱国1何林峰21、2、四川省岷江水文水资源勘测局四川眉山620010摘要：为合理分配水资源,使水资源利用效率最大化，科学地计算生态环境需水量，对不同类型的生态环境需水量计算模型进行探讨与选择。
笔者重点对四川省峨边彝族自治县官料河流域的生态环境需水的内容、生态环境特征进行了分析，选取了相应的计算方法。
关键词：生态环境需水量；计算方法；河流Abstract:for reasonable distribution of water resources,the utilization of water resources to maximize efficiency,scientific computing the water ecological environment,to different types of ecological environment water calculation model to explore and choice.The author key in sichuan province,the yi autonomous county ebian material river basin of the eco-environment water requirement of the content,analyzing the characteristics of the ecological environment, the selection of the corresponding calculation method.Key words:water ecological environment;Calculation;river中图分类号：F323.22文献标识码：A文章编号：1引言生态需水量一般指改善生态环境质量或维护环境质量所需的水量。
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对于生态环境需水量多种计算方法的探讨
朱国1何林峰2
1、2、四川省岷江水文水资源勘测局四川眉山620010
摘要：为合理分配水资源,使水资源利用效率最大化，科学地计算生态环境需水量，对不同类型的生态环境需水量计算模型进行探讨与选择。
笔者重点对四川省峨边彝族自治县官料河流域的生态环境需水的内容、生态环境特征进行了分析，选取了相应的计算方法。
关键词：生态环境需水量；计算方法；河流
Abstract:for reasonable distribution of water resources,the utilization of water resources to maximize efficiency,scientific computing the water ecological environment,to different types of ecological environment water calculation model to explore and choice.The author key in sichuan province,the yi autonomous county ebian material river basin of the eco-environment water requirement of the content,analyzing the characteristics of the ecological environment, the selection of the corresponding calculation method.
Key words:water ecological environment;Calculation;river
中图分类号：F323.22文献标识码：A文章编号：
1引言
生态需水量一般指改善生态环境质量或维护环境质量所需的水量。
从广义上来讲，维持全球生物地球化学平衡诸如水热平衡、源汇库动态平衡、生物平衡、水沙平衡、水盐平衡所需的最低水分消耗都是生态需水，用于河流水质保护和鱼类回游等所需的最低水量也属生态需水的范畴。
对于生态环境脆弱区，生态需水应当指维护生态环境不再进一步恶化并逐渐改善所需地表水和地下水资源总量。
河流生态需水研究是在河流系统中，需要考虑的生态需水问题有：防止河道断流、湖库萎缩所需要的河道基流量；维持江河水沙平衡的最小流动水量；防止海水入侵所需的河口最小流量；改善江河水环境质量的最小稀释净化水量；维持生态系统稳定所需的河流流量；维持地下水水位动态平衡的最小补给水量。
2.官料河流域生态环境需水量计算
2.1官料河流域概况
官料河又名西溪河，系大渡河下游右侧一级支流。
发源于峨边、甘洛、美姑三县交界处的阿米都洛几至椅子垭口一带山岭，由南向北流经勒乌、西河、金岩、大堡、杨村、红花，在峨边县城上游5km的斑鸠嘴汇入大渡河。
官料河流域属亚
热带湿润气候区。
冬季受西风带气流影响，寒冷少雨，夏季受东南暖湿气流控制，温湿多雨。
在季节上具春迟、夏短、秋早、冬长特点，并多低温、秋雨绵绵天气。
据峨边县气象站历年资料统计，多年平均气温16.1℃，极端最高35.7℃，极端最低-3.2℃。
多年平均降水量1227.1mm，年最大降水量1543.3mm，年最小降水量518.6mm，多年平均相对湿度76%。
多年平均风速2.2m/s，历年最大风速17.3m/s。
官料河流域处于青藏高原向四川盆地和云贵高原之间的过渡地带，属横断山脉东侧，地势南高北低。
洪水常发生在6-9月，洪水成因为暴雨产流。
属山区性河流，山高坡陡，汇流时间短，洪水涨落急剧。
2.2生态水量计算方法
根据实际资料，本文采用10a最枯月平均流量以及不考虑特定用途的Montana 法等来综合计算官料河流域的河道生态需水量，由于红旗水文站为官料河流域控制水文站，因此计算时可直接采用红旗水文站的资料。
2.2.110a最枯月平均流量计算
对1958—2006年的红旗水文站进行分析，计算出官料河流域河道保证率为P=90%最枯月平均流量值为8.2m3/s。
2.2.2Montana法
不需要现场测量。
河流流量推荐值以预先确定的年平均流量的百分数为基础。
在有水文站点的河流，年平均年流量的估算可以从历史资料获得，在没有水文站点的河流，通过可以接受的水文技术来获得。
根据《保护生态等有关环境资源的河川流量标准》规范。
按照Montana法计算官料河1958—2006年共48年枯水期多年平均流量和丰水期多年平均流量（表1）
表1官料河典型流量
河流名称
枯水期多年平均流量
(m3/s)丰水期多年平均流量
(m3/s)
多年平均流量(m3/s)
官料河28.377.951.0
根据规范的标准，在枯水期选择枯水期多年平均流量的20%最为枯水期的生态需水量，而在丰水期选择丰水期多年平均流量的30%作为丰水期的生态需水量。
2.2.3根据《水利水电建设项目水资源论证导则(SL525-2011)》中关于生态水量的计算。
《水利水电建设项目水资源论证导则(SL525-2011)》文中说明，对于河道生态需水量的确定，原则上按照多年平均流量的10%～20%确定；水网区、湖泊、水库、闸坝等蓄水工程，可以最小水深控制；季节性河流或干旱地区，需在保持现状生态用水量的基础上适度增加，即把保持这些地区的生态环境现状作为最低要求。
水资源年内丰枯变化较大，且实测最小流量小于工程控制断面多年平均流量的10%的河流，经现场查勘和综合分析，可以工程控制断面实测最小流量作为最小生态需水量控制。
表2官料河生态流量（根据<导则>计算）
河流名称多年平均流量(m3/s)
多年平均流量
10%(m3/s)多年平均流量20%(m3/s)
官料河51.0 5.110.2
2.4河流输沙用水
官料河流域植被条件良好，土质多为森林土，土壤侵蚀微弱，多年平均含沙量较小，因此在计算中部单独进行河流输沙用水的计算。
2.5官料河河道生态需水量的确定
由于相关资料获得比较困难，本文计算中不专门考虑保护生物栖息地和娱乐景观用水，综合以上方法确定的结果，结合官料河河道生态需水量以逐步恢复流域的健全生态系统为目标，不可能一下解决生态需水的问题，同时还应该考虑其他用水部门的用水要求，官料河生态需水流量和需水量如表3所示。
表3官料河各段最小生态流量和最小生态需水量河流名称最小生态流量(m3/s)最小生态需水量(m3/s)
官料河
枯水期丰水期枯水期丰水期
5.6623.370.89 3.7
2.6计算结果比较
10a最枯月平均流量的统计值为8.2m3/s，多年平均径流量的1/10为5.1m3/s，多年平均径流量的1/5为10.2m3/s，根据Montana法确定的枯水期按照枯水期多年平均流量的20%为5.66m3/s，丰水期按照丰水期多年平均流量的30%为23.37
m3/s，按照枯水期对生态环境需水的要求更为突出的原则，在枯水期的最小生态环境流量的选取中选取较大的值，由此确定官料河的最小生态环境流量为枯水期8.2m3/s，丰水期23.37m3/s。
3结论
官料河流域生态环境需水量的计算结果表明，官料河流域河道生态环境需水量枯水期为8.2m3/s，丰水期为23.37m3/s，径流总量为4.59×108m3，占流域多年平均地标径流量总量16.08×108m3的28.5%，从计算结果来看，河道生态需水量约为流域地表径流量的1/4—1/3之间，官料河水资源系统完全可以满足自身生态用水的需求，为缓解目前的状况，在计算过程中,作者收集了大量的河道水文资料，并对资料根据计算要求作了详细的统计分析。
在计算结果的认定上，作者认为枯水期是生态环境问题最为严重的时间段，在取值时尽量取较大值,这样能够尽可能保证枯水期的生态环境用水。
因此本文的结果在理论上是合理的，在实际上是可行的。
国际上公认的地表水合理开发利用程度是30%，极限开发利用程度是40%。
从本文生态环境需水量的计算结果也可以得知，地表水的开发利用存在一个合理的临界值，而官料河流域的水资源开发利用程度比较高，这种水资源的高度开发，使官料河流域偶尔出现了严重的河道低水位现象，使河流生物资源大为减少，甚至完全消失，给社会经济和人民生活带来了很大影响。
因此,在进行全流域的水资源优化配置规划时，应充分考虑维持河流系统生态平衡的重要性，保证河流系统的生态环境需水量。
参考文献：
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对于生态环境需水量多种计算方法的探讨
作者：朱国， 何林峰
作者单位：四川省岷江水文水资源勘测局
刊名：
城市建设理论研究（电子版）
英文刊名：ChengShi Jianshe LiLun Yan Jiu
年，卷(期)：2012(17)
本文链接：/Periodical_csjsllyj2012171820.aspx。