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關鍵詞：河流生態需水量；基本概念；計算方法；現狀；水文學法；水力學法；生態

中圖分類號：TV213 文獻標識碼：A 文章編號：1672-1683（2012）01-0112-04

Review of Research on River Ecological Water Demand

SUN Jia-lan1,2,LEI Xiao-hui2,JIANG Yun-zhong2,WANG Hao2

(1.School of Civil Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,China;

2.China Institute of Water Resources and Hydropower Research,Beijing 100038，China)

Abstract: In recent years,the development and utilization of water resources may result in the destruction of water ecological system,thus protecting the water ecological system with sustainable development has received more and more attention.In order to coordinate the relationship between the development and utilization of water resources and the protection of the ecological environment,the river ecological water demand has become a hot spot.This paper introduces the basic concepts,the calculation methods,and the current research status of river ecological water demand,and discusses the applicability of several common calculation methods such as the Tennant method,the Texas method,the habitat simulation method,and the overall analysis method.Due to the variety of different calculation methods,the results obtained from these methods need the evaluation standards to assess their validities.Furthermore,this paper proposes the future research aspects on river ecological water demand based on the reasonable water resources optimal allocation in China.

Key words:river ecological water demand;basic concepts;calculation methods;current status;hydrologic method;hydraulic method;ecology

隨著可持續發展觀念的不斷深入，合理開發利用水資源的同時注重水生態環境的保護成為新的研究熱點，“生態水利”越來越受到廣泛的認同和重視，河流生態需水量的計算方法及應用研究逐漸開展起來。

1 基本概念

國外對河流生態需水量的研究比較早，美國漁業與野生動物保護組織在20世紀40年代就規定河流需保持其最小的生態流量，其目的主要是為了避免河流生態系統退化。隨后轉變成對河流最小可接受流量(Minimum Acceptable Flows(MAFs))的研究，其目的是為了滿足排水納污的需求［1］。MAFs研究大多從水生生物，如魚類、無脊椎動物等對生長環境的最低需求出發，確定出河流的最小流量。Petts等［2］認為在河流管理中，應該將生態對流量的需要與河流流量變化特征聯系起來，實現水量的平衡分配。

國內對河流生態需水的研究起步比較晚，但近幾年發展迅速。湯奇成在1989年首次提出了“生態環境用水”的概念，他認為保護綠洲生態環境的用水為生態環境用水，包括綠洲周圍植樹造林種草所需的水量和保持一定的湖泊水面所需的水量［3］。許新宜等［4］認為盡管生態需水與環境需水兩者之間存在著交叉和重合的部分，但從概念上來講是兩個不同的概念，應該區別對待。生態需水的出發點主要以生物為主體，側重能夠維持其自身發展并能對生物多樣性起到保護作用，環境需水則主要從改善環境的角度考慮需水量。

隨著對生態需水概念的不斷認識和總結，倪晉仁等［5］指出面對不同的系統和不同的功能需求，生態需水量可以不同的形式出現。譬如流域生態需水量、河流生態需水量、濕地生態需水量、河口海灣和三角洲生態需水量等。并給出河流生態需水量的定義，即在特定的時間和空間為滿足特定服務目標的變量，是能夠在給定目標下滿足河流系統各類功能所需的水量總稱。李麗娟等［6］通過對海灤河流域河流的生態需水量的計算，并針對我國北方流域開發利用程度高這一問題指出河流生態需水量需要應至少是能維持河流生態系統基本功能的那部分水量。嚴登華等［7］認為河流系統生態環境需水應該包括對水質和水量兩個方面的要求，或者說是在一定水質要求下的合理水量，根據河流系統的空間結構，又可分為維持河流物理構造需水、水面蒸發需水以及洪泛地生態需水。

綜上，河流生態需水量的概念是在生態需水量的基礎上根據研究對象的側重不同而有所不同，由于眾多學者研究的出發點不同其概念和內涵也就沒有得到統一。廣義上講，河流生態需水量不僅包括滿足水生生物需要的最小水量還包含維持環境現狀所需的一定水質的水量。狹義上，河流生態需水量指河流最小或適宜的生態需水量。無論是廣義還是狹義，研究河流生態需水量的目的就是針對具體的某一條河流提出保護其可持續發展所需的水量或一定水質的水量要求。

2 計算方法

國外對河流生態需水計算的方法有很多，從類型上看主要有：水文學法；水力學法；生境模擬法；整體分析法。

2.1 水文學法

水文學法主要包括Tennant法、枯水頻率法（7Q10）、Texas法、流量歷時曲線等。

Tennant［8］法是美國中西部為了保護河流的健康環境而規定的最小流量方法，該方法將年天然徑流量的百分比流量作為河流生態環境需水量，不同的百分比代表可以達到不同的河道生態系統狀態，如在美國維吉尼亞地區，10%的年平均流量表示退化或貧瘠的棲息地狀態；20%的年平均流量可以適當保護水生生物棲息地；30%的年平均流量在小河流中才可以接近最佳生物棲息地標準。通常在研究優先度不高的河段流量時使用，由于它是超脫于特定用途的綜合型算法所以經常作為其它方法的一種檢驗。

7Q10法［9］是美國考慮水質因素確定的河道內生態環境需水的方法，它從控制污染源的角度出發，采用90%保證率最枯連續7 d的平均水量作為河道生態需水最小流量值。

Texas法［10］是在Tennant法的基礎上進一步考慮了水文季節變化因素，通過對各月的流量頻率曲線進行計算后，取50%保證率的月流量的特定百分率作為河道生態所需最小流量。其定百分率的設定以研究區典型植物以及魚類的水量需求為依據。但該法具有地域性，比較適用于流量變化主要受融雪影響的河流。

流量歷時曲線法是在了解各月流量歷時曲線的基礎上，以某個保證率相應的流量作為河道內生態需水流量。這種方法需要至少20 d的日流量數據,并且每個月都有一個推薦流量［11］。

2.2 水力學法

水力學法主要包括濕周法、R2CROSS法。

濕周法［12］的假設是：保護好臨界區域的水生物棲息地的濕周，同時也對非臨界區域的棲息地提供足夠的保護。該方法需要在臨界的棲息地區域現場搜集河道的幾何尺寸和流量數據，并以臨界的棲息地類型作為河流其余部分的棲息地指標。該方法適用于寬淺型河流，河道的形狀是影響其分析結果的因素。

R2CROSS法［13］基于曼寧公式，根據棲息地要求的水深、河寬和流速等計算出河流生態環境需水量，其中計算參數需要通過實地調查，適用于一般淺灘式的河流棲息地類型。

2.3 生境模擬法(棲息地法)

生境模擬法(棲息地法)主要包括IFIM /PHABSIM法和CASIMIR模型。

IFIM法［14］是應用比較廣泛的生態環境需水量計算方法，它根據水深、河流基質類型、流速等現場資料，采用PHABSIM( Physical Habitat Simulation)模型模擬流速變化和棲息地類型的關系,通過水力學資料和生物學信息的結合,判定一定流量條件下的水生生物種類及棲息地分布。CASIMIR 法［15］是通過建立水力學模型、流量變化與被選定的生物類型之間的關系估測河流所需水量,同樣需要實測資料。

2.4 整體分析法

整體分析法是從研究區生態環境整體出發，將河流作為一個綜合的系統來考慮。該方法考慮包括發源地、河道、河岸地帶、洪積平原、地下水、沼澤和河口在內的各類需水量。最有代表性的是南非的BBM法［16］。在整體分析法中，河流的天然特征用逐月流量來描述。河道內流量的重要成分包括枯季流量、泛濫流量和中小洪水。整體分析法克服了棲息地法只針對一兩種生物的缺點，從生態系統整體出發，根據專家意見綜合研究流量、泥沙運輸、河床形狀與河岸帶群落之間的關系，使推薦的河道流量能夠同時滿足生物保護、棲息地功能維持、泥沙不沉積、污染控制和景觀維護等不同功能。

國內研究對國外計算方法借鑒的較少,大多依賴于河流的水文數據和水質數據,偏重于宏觀尺度的描述,很多計算方法具有一定的局限性［17］。國內關于河流生態環境需水量的計算方法主要有以下幾種方法。

① 10年最枯月平均流量法［18］,即采用近10年最枯月平均流量或90%保證率河流最枯月平均流量作為河流環境用水，在7Q10法的基礎上經過改進后重點用于計算污染物允許排放量；

② 河流基本生態環境需水量計算法,即以河流最小月平均實測徑流量的多年平均值作為河流的基本生態環境需水量，其計算公式為：

wb=Tn∑ni=1Qimin

式中：Wb-河流基本生態需水量(108m3)；Qimin-第i年實測最小月平均流量(m3/s)；T-換算系數,其值為31536×10-2；n-統計年數。

③ 逐月頻率計算法［19］，在考慮生態系統對水量要求的同時，還考慮了不同時期生態環境的不同要求，將河流生態環境需水量看作一個與自然徑流過程相適應的有豐有枯的年內變化過程。首先對天然月徑流量長系列進行頻率計算，然后根據實際情況對各個季節取不同保證率的月徑流量值作為河流的生態環境需水量。此方法把河流的生態需水量看成一個動態的過程，比較符合實際情況，因此較其它方法更為合理。

④ 以水質目標為約束的生態環境需水量計算方法,它主要計算污染水質稀釋自凈的需水量,作為滿足環境質量目標約束的城市河段最小流量；用于河流水面蒸發和滲漏需求的水量補充法、河流輸沙水量計算法；環境功能設定法；計算湖泊生態環境需水量的功能法,以及基于水量平衡原理計算濕地生態環境需水量的計算及公式。

3 應用現狀

美國、法國、澳大利亞等國家都相繼開展了許多關于魚類生長繁殖和產量與河流流量關系的研究。此外，許多國家在研究過程中采用立法的形式來加強對河流生態需水量的保護：法國1992 年頒布的水法中規定10%的實測徑流量作為保證河道內最小生物基流的底限。在加拿大的大西洋四省( Atlantic Canada,包括新伯倫瑞克、新斯科細亞、紐芬蘭和愛德華王子島),25%的平均流量作為保護水生生物的最小流量。1998年南非也頒布了新的《水法》并指出為了保證未來水資源的可持續利用，對于河流要確保其生態功能的河流生態需水量［20］，隨后南非的學者開始積極的用水文學法或其他方法開展河流生態需水量的計算研究，BBM法就是在此過程中產生的。近年來，澳大利亞開始研究濕地、地球植被等以地下水為依賴的系統的生態需水量，主要是以控制地下水水位降低的范圍作為確定生態需水量的依據［21］。

國內近幾年對河流需水量的量化研究有了很大進展，其中水文學法是最廣泛應用的。許多學者還采用水文學法、水力學法等多種方法進行對比計算研究，一般選用Tennant法進行驗證。

呂文麗，張旭［22］針對南方河流面臨的水資源緊缺與水環境惡化問題,在漢江中下游分別建立了基于水文學與水力學的河流生態需水量計算模型,提出了水文-水力學耦合的生態需水量計算方法，得出了該河流分段生態控制流量。

石維等［23］，針對海河流域不同類型河流特點和生態目標，分別用植被需水定額法、75％保證率最枯月平均流量法、生物空間最小需求法和槽蓄法計算了河流生態需水量。

王偉等［24］為量化水庫下游河道生態修復所需水量,以灤河下游潘家口水庫―灤河口為研究樣區,采用逐月頻率法和生態水力學法估算河道生態需水量,在應用水文學方法的同時考慮了生物學特性，強調了水文-生態的聯系。

吳春華等［25］采用水文學和水力學方法,分析計算了西線調水工程的河道生態需水量,并考慮了兩岸主要保護的植被及河道內的水生生物,有目的性的分析與計算了河流生態需水量。

然而河流生態需水量往往不是一個固定的值，隨著時間、河段的不同而變化，但也會在一定的范圍內，即存在一個最?。ɑ蜃畲螅┑呐R界值，在閾值范圍內，生態系統可以維持自身的現狀。因此一些學者也從河流最小生態流量、適宜生態流量等出發計算河流生態需水量。

康玲等［26］針對漢江中下游的主要生態問題，采用水文學方法分析計算了漢江的最小生態流量、適宜生態流量并以丹江口為例建立了基于河流生態需水量的水庫生態調度模型。

馮夏清等［27］ 以太子河為例，實地調查研究了太子河的有關參數，采用月保證率法和魚類生境法估算了河道內生態需水量，確定了太子河各段最小、適宜和理想等級的河流生態需水量，選用Tennant法對計算結果進行驗證。結果表明,2種方法計算結果是合理的。

蔡濤,李瓊芳［28］為以淮河上游為例，分別采用不同時期不同保證率下的流量作為淮河上游適宜生態徑流的確定方法,并運用Tennant 法進行評價。結果表明,最小生態徑流在很大程度上有損于河流生態系統穩定與健康。

4 展望

通過廣泛查閱文獻發現，河流生態環境需水量的量化研究已經形成了比較成熟的體系，尤其是在水文學法和水力學法的應用研究上，計算出的河流生態需水量已經開始為水利工程實施和管理過程提供依據。但仍存在一些問題:沒有成熟的理論體系規范研究內容，國內學者在量化研究河流生態需水量時往往根據研究的側重不同而縮小概念進而導致計算結果偏小。這使得河流生態需水量的數據在一定程度上得不到廣泛的認可；國內的諸多研究與生物學、生態學等學科結合的仍不夠緊密，局限于地區資料的不足；由于區域和生態系統類型的不同，缺少一個初步的區域評價體系和評價方法來管理河流生態需水的研究；對于河流生態系統的監測手段還需加強，以便于及時反饋研究數據的可靠性、合理性，這樣也可為今后全國范圍的“生態用水安全”工作提供科學的依據和支撐。

隨著現代科技的不斷進步，在今后的河流需水量計算研究中可以考慮利用3S等技術提高計算結果的精度，改進已有的計算方法。此外，河流生態需水量的研究應與“生態水利”緊密結合，不僅在生態學領域，更要在水資源優化配置領域發揮作用，使得水資源真正成為一種清潔能源；對于大江大河的水質、水量聯合調度問題，河流生態需水量也應作為目標函數約束條件的一部分從而擴展約束條件的范圍，在枯水期適當進行調度滿足河流生態需水量的要求，研究基于生態需水的人工-自然復雜系統的水資源優化配置與調度的準則、模式。

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篇（2）

中圖分類號：X143 文獻標識碼：A 文章編號：0439－8114（2012）15－3204-08

The Research System and Calculation of Ecological Water Requirement of River Basin

WANG Zhi-rong，ZHANG Xiao-xiao，TIAN Yan-jie

（College of Environment Science and Safety Engineering，Tianjin University of Technology，Tianjin 300384，China）

Abstract： The research of ecological water requirement（EWR） of river basin is an important prerequisite for the scientific management of water resources， and has been the research focus home and abroad in recent years． Based on the conception of EWR of river basin and review of the research of EWR， the four grades research system of EWR was proposed． The calculation methods of EWR between aquatic ecosystems， dryland ecosystems and groundwater ecosystems were compared from the aspect of basin． It was considered that meaning and content of EWR， spatial and temporal scale effects， the change of surface water－ground water－soil water， calculation methods， applications of nontraditional water resources and ＂3S＂ technology in EWR should be paid attention to in future research． And the theory and technology system of EWR would be improved based on the development of river basin management of water resources．

Key words： ecological water requirement of river basin； research system； calculations； river basin management

篇（3）

中圖分類號：O647.3；X783 文獻標識碼：A 文章編號：1672-1683（2017）02-0109-07

流量作為河流最重要的因子之一，是保證河流環境功能和生態功能正常發揮的必備條件。世界自然保護聯盟將環境流量定義為“在用水矛盾突出、且用水量可以進行調度的河流、濕地和沿海區域，為維持其正常生態系統及功能所擁有的水量”。國外其他學者針對環境流量也進行了定義，也為維持河流生態健康所需的流量。近10年來，我國學者結合我國河流面臨流量短缺和水質污染的雙重威脅的實際情況，界定了適用于我國河流的h境流量內涵及組成。其中王西琴等對環境流量的概念界定的較早，其認為環境流量具有更廣的內涵：如滿足白凈功能需求的水量一環境需水，滿足河道水沙平衡的水量―輸沙需水，滿足生態系統最低需求的水量―基本生態需水等。圍繞環境流量的計算，近年來也有許多研究成果，主要分為兩大類別，一類是基于水質水量平衡模型計算為改善河流水質所需的環境流量，一類是生態需水量相關計算研究。水質水量平衡模型主要通過模型的構建，可定量評價生態補水或不同調水情景對水質的變化。國內生態需水量計算常采用方法有水文學法（如改進Tennant法、月保證率法）、水力學法（濕周法和生態水力學法）、棲息地模擬法、整體法等。不同河流環境流量需求不同其適合的計算方法也不同。

本文在分析北方河流環境流量概念和內涵的基礎上，探討不同功能目標下環境流量的組成；結合北方河流缺水的特征，充分考慮二元水循環條件下，建立水質水量平衡模型，開展為改善河流水質所需環境流量的計算；同時以清溟河為例，采用不同計算方法計算河流生態系統所需環境流量，初步確定清溟河環境流量閾值。

1環境流量概念與組成界定

1.1環境流量概念與內涵

國內外目前對于環境流量概念與內涵沒有統一認知，國外主要是指為維持河流生態系統健康所需的流量，而國內存在水質污染嚴重與生態系統亟需恢復的雙重問題，多指維持河流生態環境功能正常發揮的流量。

本文認為環境流量是指在特定的區域、流域內，在相應的生態保護、恢復或建設目標下，某一時段能夠滿足河流系統生態環境功能所需流量。一方面，河流環境流量可以隨時間和空間變化，表現出動態變化的特征；另一方面，河流環境流量具有協調河流各項基本功能的內涵，表現出在特定時空單元內最大限度地滿足河流主要功能的優先選擇性。

1.2環境流量組成界定

環境流量組成界定需以河流功能分析為基礎，其中水環境功能區劃和水功能區劃中均涉及對河流功能的界定。水環境功能區劃管理目標中只考慮了水質標準，并以水質標準來界定該水質控制區的水域功能，與河流實際使用功能存在一定偏差，而水功能區劃是按相應水域的主導功能來劃定，并考慮了水資源的合理開發和有效保護，因此本文以河南省轄河流為對象，主要依據《河南省水環境功能區劃》和《河南省水功能區劃》來分析河流功能。

結合河流功能界定結果及廣義環境流量的概念及內涵，不考慮河流社會功能所對應的水利流量，河南省轄河流環境流量主要由維持水生生物棲息、稀釋自凈、景觀娛樂、防止泥沙淤積、地下水位和蒸發6項流量組成。

2環境流量計算模型構建

2.1水質水量平衡模型的構建

基于二元水循環的思想，將工業/生活排水等回歸水作為河道內流量一部分的前提下，建立了測算環境流量的水質水量平衡模型。

（1）模型具體構建思路。

水箱模型：在研究河段入河節點的實測徑流的基礎上，統計分析該河流或河段的降雨徑流、排水、取水和調水等水量的輸入、輸出，建立水量平衡；

一維水質模型：在水量平衡基礎上，考慮輸入、輸出污染物的衰減與降解，并采用一維水質模型模擬計算污染源變化引起的水質變化結果，并建立污染物通量平衡。

根據河流或河段不同階段水質目標要求，基于通過。建立水量水質平衡模型，測算分析保障河流水質達標所需的水量。河段水質水量平衡模型示意圖見圖1。

其中圖1中Q為輸入輸出水量，P為輸入輸出污染物總量。

（2）模型計算參數的確定。

主要針對該模型中的降雨徑流Q6和自凈削減量P凈中的綜合衰減系數k進行說明。其他參數可根據掌握的2014年的流量及水質數據進行確定。

降雨徑流Q6

河道徑流量的計算方法主要有等值線圖法、水位比擬法、徑流系數法、水文勘察法和經驗公式法本文中河段內的徑流量的推算采用徑流系數法。

徑流系數法是指當小流域或附近有年降雨量資料時，且降雨與徑流產生密切關系時，可利用多年平均降雨量與徑流量之間的關系計算徑流量即利用年降雨量的平均值與徑流系數推求多年平均徑流量，計算公式為：

W=1000×C×P×F （1）式中：W為年徑流量（m3）；C為該地區徑流系數，與研究區域植被、地形、地質、主河道長度等因素有關，可通過公式C=R/P計算徑流系數；P為多年平均降雨量（1982年-2012水文站點數據）（mm）；R為多年平均徑流深（1982年-2012水文站點數據）（mm）；F為控制河段流域面積（km2）。

綜合削減系數k

針對區段內水量不平衡，需要首先進行水量平筑在水量平衡中以斷面實測值為準可增加平衡水量（Q），其值等于上斷面流量與區段內匯入水量和下斷面流量之差。因此，本文確定的k值的綜合削減系數為計算公式為：

（2）

2.2Tennant法計算模型

Tennant法屬于水文學方法的一種，其所需數據為某斷面在人工干擾較少時期，自然狀態下近40年左右的逐月實測流量數據。特殊情況下，若河道長期人工干擾嚴重，自然狀態下的流量數據年份不足，此時可采用自然狀態下近10年左右的流量數據。

根據我國的北方河流的實際需水特點，對于Tennant方法的水期劃分要進行改進。在我國北方內陸河流中4月-6月為河流魚類產卵和各類植物復蘇生長的高峰期；7月-10月為傳統意義上的雨季，降水豐沛，河道水量明顯增加，流量變大；11月一次年3月降水較少，河道水量較小，受溫度影響，有些河段甚至出現結冰現象，河流的水生動植物進入冬眠期，生態需水量相對較小。因此，將河流生態需水按季節劃分為三個時段能更好地反映河流實際的來水過程。依據Tennant法的環境流量標準確定三個用水期的環境流量標準見表1。

2.3濕周法計算模型

濕周法是以濕周作為衡量棲息地質量的指標，來估算河道內流量最小值的方法。它根據河道的水力特性參數，如濕周、水力半徑、平均水深等，由實測的河道斷面濕周與斷面流量之間的對應關系，繪制濕周流量關系曲線，該曲線上的突變點對應的流量值即為河道最小生態流量。本文采用濕周法中的斜率法對清溟河環境流量進行計算。

（1）建立濕周-流量關系。

依據典型性、穩定性和實用性的原則選擇河道斷面，結合斷面的形態依據表2來建立濕周-流量關系，并進行曲線擬合。

（2）確定臨界點。

取濕周-流量關系曲線上斜率為1的點為臨界點，對函數p（q）求導，使dp/dp=1成立，即可算出最小生態流量q。

3清溟河環境流量計算結果分析

清溟河屬淮河流域沙潁河水系，發源于新鄭市，流經長葛市、許昌縣、魏都區（許昌市區）、臨潁縣、鄢陵等縣（市、區），至鄢陵縣陶城閘下匯入潁河，全長149 km，流域面積2 362 km2。流域水系圖見圖2。

3.1基于水質水量平衡模型計算結果分析

清溟河省控臨潁高村橋斷面的“十二五”省政府責任目標、消除劣V類水體目標和水環境功能區劃水質目標具體目標值見表3。

結合上述水質目標要求，以2014年水質及流量數據為基準，不同的水質要求設定不同的計算條件，開展環境流量計算，具體計算條件如下：

（1）“十二五”省政府責任目標測算條件：考慮2014年流域規劃、碧水工程計劃中相關治污工程已建成、碧水工程計劃中相關治污工程已建成，上述工程2015年正常運行。

（21消除劣V類水體目標：入河工業點源、集中污水處理廠有地方流域標準的按標準要求的排放濃度達標排放計算，無流域標準的工業點源按《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）一級標準（COD≤100mg/L、氨氮≤15 mg/L）達標排放計算，集中污水處理廠按《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級A標準（COD≤50 mg/L、氨氮≤5mg/L、生活污水處理率≥85%）達標排放計算。

（3）水環境功能區劃水質目標：入河工業點源執行COD≤50 mg/L、氨氮≤5 mg/L，集中污水處理廠執行COD≤40 mg，L、氨氮≤3 mg/L。

依據上述計算條件，2014年清溟河現狀年平均流量為2 03 m3/s，為實現不同水質目標，清溟河高村橋斷面處所需新增環境流量見表4。

由于實現三種水質目標所需環境流量的計算條件與目標值均不同，所以計算結果不能相互比較，但可以看出通過工業點源和集中污水處理廠的進一步提標，可以減少為實現水質目標所需的新增流量。

3.2基于Tennant模型計算結果分析

依據清溟河三里橋水文站1958年-1970年的流量數據，采用Tennant法計算清溟河生態系統所需的環境流量見表5。

Tennant法計算所得清溟河生態系統所需的環境流量適宜范圍采用“好”級別的流量范圍，為0.16-1.67 m3/s，其中豐水期適宜流量范圍為0.75-1.67 m3/s、平水期0.16～0.37 m3/s、枯水期0.16-0.49 m3/s。適宜的流量過程見圖3，從枯水期到豐水期所需的流量有呈驟然增加的變化趨勢，平水期和枯水期則變化不大。

3.3基于濕周模型計算結果分析

（1）典型年的選取。

根據清溟河三里橋站1958年-1970年歷年流量數據進行水文頻率計算，選取頻率P=25%、P=50%和P=75%所對應的年份作為豐水年、平水年和枯水年的典型年。三里橋站水文頻率和典型年計算結果見表6。

（2）斷面特征。

因清溟河三里橋水文站o實測斷面資料，使用2009年清溟河河道治理工程設計斷面圖作為研究斷面（圖4），斷面為梯形的硬質化河道，底寬6=15m，邊坡系數m=0.833。

（3）計算結果。

根據梯形斷面流量和濕周關系公式（表2），計算各典型年各月平均流量對應的濕周，并進行曲線擬合，不同水平年的流量濕周關系曲線見圖5。

采用斜率法確定臨界點，得出各典型年環境流量為：Q（P=25%）=q，Qm=1.05 m3/s，Q（P=25%）=0.03 m3/s，Q（P=25%）=0.01 m3/s。為了驗證該方法計算結果是否符合實際情況，將濕周法計算結果與Tennant法計算結果進行對比分析，見表7。

由表7可知，濕周法計算清溟河三里橋斷面P=25%豐水年河道內環境流量超出Tennant法所設定魚類產卵育幼期和一般用水期中適宜環境流量，而P=50%平水年和P=75%枯水年環境流量遠遠小于Tennant法所設定魚類產卵育幼期和一般用水期中最小環境流量，其中S水年（1963年）生態水力學法計算環境流量結果為Tennant法設定的魚類產卵育幼期適宜環境流量的129.6%，得到了Tennant法的驗證，而平水年和枯水年的環境流量計算結果不能采用。造成這一結果的原因可能為清溟河三里橋水文站流量數據序列只有14年，且其中枯水年比例較高，導致經驗頻率計算結果不能很好地反映三里橋站真實的水文頻率。本文采用豐水年計算結果即環境流量為1.05m3/s。

3.4環境流量計算結果整體分析

（1）河道應保障的常態環境流量。

濕周法計算得出的結果為1.05 m3/s，是全年的平均流量，沒有分不同水期和月份計算，而Ten-nant法計算所得為每個月份的較適宜的流量，由Tennant法計算的“好”級別的流量值可以看出，只有7月、8月的流量大于濕周法所計算流量，其他月份均小于濕周法計算流量。為最大程度地保障河流生態系統所需流量，7月、8月份采用Tennant法計算值，其他月份均采用濕周法計算值，則清溟河河道應保障的常態環境流量計算結果見表8。

（2）河道改善水質所需應急補水。

根據實現不同水質目標所需環境流量計算結果，實現“十二五”省政府責任目標是最為迫切的，需新增環境流量為1.5 m3/s；而消除劣V類水體目標和水環境功能區劃水質目標是假設進一步提標排污條件下，遠期才能實現。因此，近期清溟河河道改善水質所需的環境流量為1.5 m3/s。

4結論

（1）環境流量是能夠滿足河流系統生態環境功能所需流量，應結合河流功能特點界定環境流量的組成并選擇適用的計算方法。

篇（4）

1、生態水文學的發展

水文學(hydrology)是地球科學的一個重要分支，它研究地球上水的起源、存在、分布、循環和運動等變化規律，并運用這些規律為人類服務的知識體系[1]。自從科學界公認水圈、巖石圈和大氣圈都從地圈中分離出來，并作為地球的獨立圈存在后，水文科學的形成就有了其基礎和地位[23]。

人類進入20世紀末，由于社會經濟發展，人與自然的沖突加大，生態環境問題愈來愈突出，如濕地的退化、河道斷流、入海水量減少、水體污染加劇等等。近20年來，生態學家們愈來愈意識到水文過程對生態系統功能的重要影響。但是，缺乏了解水文過程與生態系統植物群落變化與相互制約的內在聯系。同樣，過去水文學家關心最多的是洪水與干旱的成因、工程水文的實際的設計應用等。但是，隨著生態與環境問題的重視與提出，愈來愈多的水文學家開始關注與水相關的生態問題，例如流速如何影響河道內的植物生長？河川徑流的情勢與濱岸生境生態過程之間是如何相互作用與聯系的？由于水文循環聯系地球系統地圈~生物圈~大氣圈的紐帶作用，水文循環過程的變化與其相關的生態環境的變化交叉研究與社會需求，產生了新的學科生長點，即生態水文學(eco-hydrology)。

生態水文學是20世紀80年代以后逐步發展的一門新興交叉學科[1-20]。它重點研究陸地表層系統生態格局與生態過程變化的水文學機理，揭示陸生環境和水生環境植物與水的相互作用關系，回答與水循環過程相關的生態環境變化的成因與調控。利用生態水文學原理可以積極地用來保護和改善自然景觀，正確指導生態環境脆弱地區的生態環境建設與水資源管理。

生態水文學的提出與發展大致在20世紀70年代以后。早期的生態水文學主要定義在生態濕地系統范疇。例如，1996年wassen等學者專門撰文[44]，認為“生態水文學是一門應用性的交叉學科，旨在更好地了解水文因素如何決定濕地生態系統的自然發育，特別在自然保護和更新方面有重要價值”。

1971年，聯合國教科文組織（unesco）正式啟動人類生物圈（mab）計劃，水生生態系統研究成為該計劃中的一個重要項目。第一階段的會議于1986年在法國圖盧茲召開，主要討論了土地利用對水生生態系統的影響。會議期間，確定了一個具有決定性意義的主題：陸地生態系統和水生生態系統之間的過渡帶，對生物化學循環和景觀鑲嵌體具有重要的調控作用。因此，過渡帶的研究被推薦為unesco未來生態系統工作的重點。它是生態水文學發展的雛形階段。

1988年，unesco組織了過渡帶研究的國際專題研討會。期間，國際應用系統分析協會和匈牙利科學研究院籌劃了水陸過渡帶功能方面的合作研究項目，試圖通過對生態過程的充分理解，確定過渡帶恢復或重建的管理思想。

1996年9月在法國召開了“小流域生態水文學過程”研討會。會議共收到30篇論文，研究集中在小尺度上，內容主要包括土壤和大氣相互作用的模擬，徑流產生過程和水流路徑、水量和水文生物地球化學行為等。在這次會議中，還討論了分區和尺度的影響問題，分析了氣候變化對水文行為和數量的影響。1997聯合國教科文組織出版了“小流域生態水文學過程”會議文集。

聯合國教科文組織（unesco）國際水文計劃（ihp）是由世界各個國家政府組織參加、在國際上有重要影響的水科學及其相關的水資源和環境科學的大型國際研究計劃。從1965-1974聯合國科教文組織實施國際水文十年（ihd）計劃后，ihp已經執行了五個階段，其中：第一階段（ihp-i，1976-1980）著重人類活動影響，水資源與自然環境之間關系的研究；第二階段（ihp-ii，1981-1985）著重于把研究領域擴大到各個特定的地理、氣候區域，并向著綜合利用水資源的水問題方向發展；第三階段（ihp-iii，1986-1990）定名為“為經濟、社會發展合理管理水資源的水文學和科學基礎”，除繼續把水文科學作為重點外，把計劃內容擴大到合理管理水資源；第四階段（ihp-iv，1991-1995）研究計劃重點是“大氣-土壤-植被”之間的水循環關系，全球氣候變化對陸地水文過程的影響。

ihp第五階段（ihp-v，1996-2001）方向是“脆弱環境中的水文水資源開發”，由三個模塊、八個主題和31個計劃項目組成。模塊1的資源過程與管理研究中主題2是“地表生態過程”。生態水文學是ihp計劃的核心內容[14-19]。之后，生態水文學得到了迅速發展。從1996年到2002年，聯合國教科文組織國際水文計劃召開了一系列生態水文學研討會。

1997年國際水文計劃出版了專集：生態水文學—水生資源可持續利用的新范例。文集指出生態水文學主要是為了研究水循環過程、機制與生物、非生物之間的相互關系。水生環境的水量、水質和某些過程，不僅受氣候因素的控制，而且在很大程度上受生物因素的影響。因此，生態學和水文學知識的綜合，被認為是一個研究水和生物關系的合適的新工具。這本書首次提出了新的、具有挑戰性的概念——生態水文學，建立淡水資源可持續發展的基礎。圖1表明了生態水文學與以往生態學和水文學思維的不同方式：

1998年5月在波蘭召開了unescoihp-v2.3-2.4工作組會議。同年，出版了會議文集，主要包括以下4個方面的內容：1）介紹了生態水文學的框架和研究領域；2）提出了當前存在的缺點和未來發展路線；3）宣傳生態水文學的概念，認為河流生態系統是受水文過程控制的“超有機體”。確定生態水文學研究的目標為：（a）比較和評價現有的水文和生態過程相互關系的信息；（b）評論預測的潛力、確定未來研究最重要的方向；（c）識別與水文過程相關聯的環境問題層次；（d）定量生物因素、非生物因素之間的聯系以及它們在水中的沉積物質、營養物質和污染物質運輸、轉化中的作用，以確定從區域到流域尺度上的轉移路徑；（e）以可持續發展為目標，建立可操作性的程序交互平臺以及科學家、政策制定者和決策者之間新的思維方式。這一出版物為生態水文學的研究提供了指導作用。

1999年9月8日至22日，ihp-v組織了生態水文學研究進展方面的會議，在不同科學團體之間交流了生態水文學的研究成果。會議為來自24國家的不同領域的年輕科學家提供了辯論的機會。在生態水文學和水資源管理方面，科學家交換了基礎性研究和應用研究的最新觀點?；谘芯窟^程中得到的數據和知識，科學家討論和提議了生態水文解決環境問題的潛在辦法。2000年出版了生態水文學研究進展文集。

需要指出，ihp-v中生態水文計劃的核心目標旨在從流域觀點、從河流系統與自然社會經濟的聯系中，理解生物和物理過程的整體性，以提高水資源的管理水平。專家們認為，當今世界范圍的水資源問題已經受到來自全球氣候變化和人類自身經濟開發活動的巨大影響與挑戰。在面對不斷變化環境的水資源管理中，生態水文學的研究方法和思想將是最好的、可持續的方法。這一范例認為，流域就好像一個超有機體，它具有反抗壓力的抗性和彈性特征，是面對變化環境下水資源可持續管理的最有效的一個工具。

1999年，為倡導生態水文學方面的科學研究，國際知名的英國水文研究所正式改名為“生態水文學研究中心”。

同年，英國謝菲爾德大學（sheffielduniversity）自然地理系andrewj．baird博士和德比大學（derbyuniversity）自然地理系高級講師、美國國家大氣研究中心項目科學家robertl．wilby博士共同編著出版了《生態水文學》。它是綜述有關陸生環境和水生環境植物與水分關系問題方面的第一本書，闡述和探討了各種環境植物與水分相互作用問題。該書對于水文學家、生態學家、自然保護學家以及研究生態系統、植物生活和水文過程的其他學者有很大的參考價值。中國科學院寒區旱區環境工程研究所趙文智和王根緒博士翻譯出版了該書的中文全文[44]。

目前，在生態水文學或水文生態學的研究領域，活躍著一大批科學團體，使得這一領域的研究有了很大的發展。在聯合國教科文組織國際水文計劃（unescoihp）-v(2.3/2.4)的支持下，由maciejzalewski組織出版了一系列“生態水文學”專集，是一個里程碑。以后“生態工程雜志（eej）”雜志、“水文科學雜志（hsj）”都出版了“生態水文學”?？Ｒ詚alewski為特約主編致力于生態水文學研究的新期刊。國際水文科學協會（iahs）也專門由acreman博士主編了“水文生態學”有關專集。

進入21世紀后，國際水文計劃（ihp）實施2002-2007年新的第六階段計劃，方向確定為“水的相互作用：來自風險和社會挑戰的體系”。主要的不同點是需要考慮下面若干方面新的研究與挑戰的問題，即：地表水與地下水、水文循環的大氣與陸地部分、淡水與咸水、全球化的流域與河流尺度、質與量、水體和生態系統、科學與政治、水與文化。它由五個主題組成：主題1、全球變化與水資源；主題2、流域地表水與地下水動力學集成；主題3、陸地生境水文學；主題4、水與社會；主題5、水教育與培訓。其中主題3的陸地生境水文學仍然是生態水文學核心內容。

總之，生態水文學是現代水文科學與生態科學交叉中發展的一個亮點，它以生態過程和生態格局的水文學機制為研究核心，以植物與水分關系為基礎理論，將尺度問題貫穿于整個研究之中，研究對象涉及旱地、濕地、森林、草地、山地、湖泊、河流等。因此，生態水文學的發展對我國生態環境建設，將會有重要的促進和推動作用。

2.國內外生態需水研究的問題

生態需水（ecologicalwaterrequirements）是生態水文學中的一個重要的研究課題。凡是聯系到與水相關的生態系統自然發育、氣候變化和人類活動干預下的生態系統退化等問題，都需要回答維系生態系統所需求的水或者河川徑流等問題。在國際上提出生態需水的概念與研究生態需水的理論與方法，已經有了一段歷史。在我國，生態水文學的研究剛剛起步，生態需水理論與方法還有待于發展與完善。

早在20世紀四十年代，隨著水庫的建設和水資源開發利用程度的提高，美國的資源管理部門開始注意和關心漁場的減少問題。美國魚類和野生動物保護協會對河道內流量與魚類生長繁殖、產量的進行了許多研究，提出了河流最小環境(或生物)流量的概念，已有學者撰文強調了河川徑流作為生態因子的重要性。

在20世紀70年代后，澳大利亞、南非、法國和加拿大等國家針對河流生態系統，比較系統都開展了關于魚類生長繁殖、產量與河流流量關系的研究。以大馬哈魚的河流生境（habitat）需水為例，加拿大哥倫比亞大學（ubc）有關學者通過大量的實地調查，分別獲得了維系大馬哈魚到淡水河流繁衍所必需的河流生境的基本生態需水基本數據，其中包括適宜的流速和水深等。進一步，他們繪制了大馬哈魚繁衍所必需的河流生境質量的高低與基本生態需水（流速和水深）之間的曲線關系。

為了保護水生生物或生境，通常是基于河流物理形態、魚類和無脊椎動物確定最小或最佳的生態需水流量。但是，這一流量僅僅考慮了漁業的流量需求或者濕地對水的需求，并沒有體現生態系統的完整性。國外學者g.e.,petts認為，在河流管理中生態的需要與河流流量變化特征相聯系應該至少考慮3個方面，即：（1）縱向的連接；（2）洪泛平原的流量；（3）維持河道的流量，包括最小的和最適宜的流量。基流流量的自然頻率和持續時間也應加以考慮，無論何時，都要盡可能地保持生態可接受的流量變化。

gleick提出了基本生態需水量的概念（basicecologicalwaterrequirement），其概念實質是生態建設（恢復）用水[10]。falkenmark區分了綠色水（greenwater）和藍色水的概念，指出從“藍色”水的社會利用部門轉向利用“綠色”水的生態系統中來，這種“綠色”水儲存在土壤中用于蒸發或合成植物有機體。事實上，“綠色”水就是生態需水的概念，這種“綠色”水的概念適用于水生生態系統和陸地生態系統。

直到20世紀90年代，隨著國際水文計劃等大的項目推進，研究的對象開始打破過去局限于所關心的物種（如魚類）或某一單一目標的情景，人們才開始考慮維持河流系統完整性的生態流量需求，提高對河流生態系統保護的有效性。但是，由于在西方發達國家，并沒有中國西部如此生態問題的多樣性和復雜性，因此，他們對生態需水的研究主要集中在維系自然生態系統平衡的方面，比較少考慮高強度人類活動大量擠占生態需水的現實問題。

中國是一個降水時間空間分布非常不均勻、人口壓力大的發展中國家。人口、資源與環境的矛盾比較突出。就中國西部地區而論，20世紀90年代以前的水資源規劃與配置管理中，很少涉及生態環境建設與生態需水問題。水資源可持續利用與合理配置是從國家“九五”攻關項目開始，提出的“生態需水”是一個新生事物。在中國，由于生態水文學基礎研究起步比較晚，大家對于“生態需水”概念的理解也不盡相同。許多國內文獻書籍、研究報告出現有“生態需水”、“生態用水”和“生態耗水”多個名詞。有人認為它們的概念與涵義是不同的，但是有人認為它們都是指一回事（見文獻[22]、[26-46]）。

1989年，中國科學院地理研究所湯奇成較早提出生態用水問題[45]。他認為“為了保證塔里木盆地各綠洲的存在和發展，必須要保護各綠洲的生態環境，而生態環境的保護也離不開水，這部分水可統稱為生態用水”。1995年[46]，他認為“對生態環境用水很少或根本沒有安排，這種情況必須徹底加以改變，否則干旱區綠洲外的環境將日益惡化；應該在水資源總量中專門劃出一部分作為生態環境用水，另一部分為國民經濟各部門的用水，包括工、農業及城市生活用水等”。以后許多專家學者對生態需水、生態用水和生態耗水等，提出不同的觀點、定義和研討，豐富了生態需水的理論與學術研究。

2001年，由錢正英、張光斗主編正式出版了的中國工程院重大咨詢項目研究成果“中國可持續發展水資源戰略研究”[27]。提出我國水資源的總戰略必須以水資源的可持續利用支持經濟的可持續發展；建議從防洪減災、農業用水、城市和工業用水、生態環境建設等8個方面實行戰略性改變，在中國大地上真正展開一場提高用水效率的革命。在該報告中，對生態用水做的定義是：“從廣義上說，維持全球生物地理生態系統水分平衡所需用的水，包括水熱平衡、水沙平衡、水鹽平衡等，都是生態環境用水；狹義的生態環境用水是指為維護生態環境不再惡化并逐步改善所需要消耗的水資源總量?！?。

在學術研討方面，潘啟民等把生態用水理解為生態需水量（狀態值）和生態耗水量（動態概念）兩個概念[47]。嚴登華等把河流水可劃分為生態水、資源水和災害水[30]。王芳等通過她的博士論文研究探討了生態需水理論問題[38-39]，將生態需水概念界定為：為維護生態系統穩定，天然生態保護與人工生態建設所消耗的水量。將生態需水劃分為可控（非地帶性）與不可控（地帶性）生態需水和天然與人工生態需水。劉昌明強調要在研究水循環和水量轉化規律的基礎上確定生態需水的理論內涵，提出陸地系統中的水可分解為資源水、災害水、生態水和環境水。生態需水研究面臨許多新的挑戰。

筆者們參加了中國工程院重大咨詢項目“西北地區水資源配置、生態環境建設和可持續發展戰略研究”。有幾個不同的觀點：（1）我們理解的國際水文計劃（ihp）研究意義上的生態需水，是指以水文循環為紐帶、從維系生態系統自身生存和生態功能角度，相對一定生態環境品質目標下客觀需求的水。例如，為了維系河流某魚類的生境，需要必須的基本水文特征值保證（如一定的河川基流、一定的水流速度、水深要求等），生態系統對水資源需求的大小需要通過科學實驗與觀察獲得，并不是人們主觀要給出什么樣的水資源配置。水的配置是針對水資源管理、不同水的用戶即用水而言。因此，就應該有生態耗水和用水的概念，它們與生態需水有區別也有聯系。（2）中國工程院重大咨詢項目中所指的“生態需水”不同之處，在于為水資源的合理配置服務、為生態建設（林草，河道生態功能要求）服務的生態需水。所以，國際上提出的生態需水概念需要討論與擴展。通過討論，有比較一致的看法是：

生態需水是指維系一定環境功能狀況或目標（現狀、恢復或發展）下客觀需求的水資源量。進一步，對中國西部生態環境建設研究工作的目標，生態需水可以理解為維系一定生態功能的環境目標（例如維系現狀生態系統不再退化、恢復某個時期的生態景觀、或者具體目標如黑河水必須要到東居延海等）下科學意義下生態系統需求的水資源。它是生態環境建設重要的科學依據。

生態耗水是指現狀多個水資源用戶（生產、生活和生態）或者未來水資源配置（生產、生活和生態）后，生態系統實際消耗的水量。它需要通過該區域社會經濟與生態耗水的平衡計算確定。生產、生活耗水過大，必然擠占生態耗水。

因此，生態需水與生態耗水是有不同的含義，既有聯系又有區別。例如，在黃河上游地區，自然降水條件下一般能夠滿足天然植被蒸散發對水的需求（降水p大于蒸散發e），因此，生態需水估計的數量比較小。但是，由于人的行為通過水土保持等措施建設林地，耗用（減少）了輸送到河流下游的水資源量。人們往往稱這部分耗用（減少）的實際水量為生態耗水量。所以，在黃河上游地區生態需水量與生態耗水量是有不同的。

相比之下，在西北內陸地區河流的下游，由于內陸地區河流的下游降水非常少，為維系胡楊林生態系統生存，估計的生態需水將完全占用河川徑流量。維系胡楊林生態系統的生態環境用水也完全取決與能夠提供給下游的河川徑流量。在某種意義下，維系胡楊林生態系統的生態需水量也就是生態耗水量。

因此，生態需水與生態耗水的概念在西部地區既有聯系又有區別。通過生態需水的估算，能夠提供維系一定的生態系統與環境功能所不應該被人所擠占的水資源量基本的信息，它是西部地區水資源可持續利用與生態環境建設的基礎，它也是估計在一定的目的、生態環境建設目標或配置條件下，生態環境耗水大小的基礎。通過對生態需水和生態耗水的估計，能夠分析人對生態需水擠占的程度，決策生態環境建設對生態環境用水的合理配置。

3.中國西部地區生態需水研究的挑戰

水是干旱區的關鍵生態因子,植被的組成和結構由水密切控制,同時在各種尺度上對水產生重要的反饋作用。因此，在干旱區，研究生態學和水文學的相互關系，研究生態需水問題，對干旱區生態建設的模式和生態恢復至關重要。一方面，干旱區水文過程對植被生理特征和格局成因產生影響，同時植被對水土流失具有控制作用。

生態需水的實質是生態系統結構、功能和水分之間相互關系問題。生態需水是生態水文學研究的重要內容之一，只有建立在流域水循環基礎上通過生態水文學理論的指導，生態需水量的確定才會更合理。目前在生態需水估算方面，面臨許多挑戰的問題。主要有：

3.1干旱區植被對缺水的適應機制研究

研究表明，干旱區的某些植物具有水分補償能力，即利用冬季（低強度）降水補償夏季干旱用水，冬季干旱就以夏季降水來補償，這大概是灌木在這種環境中得以與一年生植物競爭的一種手段。另外，在干旱區，植物為了適應荒漠環境，具有許多生理結構上的變化。國外學者ewenari把荒漠植物分為兩類：一類是隨水變植物，這類植物對極端干旱具有許多生理上的適應性；但大多數植物屬于恒水植物，這些植物對干旱有許多適應機制。不同植物的水分利用效率的、對水分虧缺的生理響應機制等研究，將為植被建設和恢復提供理論支持。

3.2植被格局成因的控制性因素研究

干旱區植被最顯著的特點就是低覆蓋度。研究表明，如果干燥度系列從p/etp>1（降水量與潛在蒸發量的比值）降到<0.3，就會發現潛在植被從全面覆蓋而經一系列破碎的植被冠層到植被處于斑塊狀分布狀態。近期研究表明，在黑河下游，隨著上游來水的減少，不同景觀類型的面積、數目和優勢植被發生了很大的變化。在干旱區，胡楊、檉柳的空間分布普遍呈緊縮分布現象，當干旱程度有所減緩時，植被在空間上的分布相對較為分散。在防止土壤侵蝕的人工植被建設方面，由于只考慮植被蓋度和高度，忽視了斑塊格局及其配置方式。所以出現了北方人工植被土壤旱化、穩定性低的問題。以上說明了水分動態影響植被的分布格局，但這種分布格局如何響應水文過程的變化，它的生態學意義何在？植被的這種自然分布格局能否指導干旱區植被恢復等均有待研究。在今后的研究中，應加強植被類型、格局的生態水文學和生態需水研究。

3.3植被格局對水土流失、土壤侵蝕的定量化研究

在干旱地區，植被多呈斑塊狀分布，這種分布對改變水分徑流的路徑、減緩水蝕，提高斑塊內的土壤水分含量等都具有重要意義。盡管對植被斑塊的叢生狀況有所認識，近來理論方面的研究和模擬方面的研究也有助于了解這一過程，但對這種現象的生態機制卻知之甚少。這種綴塊分布格局如何影響徑流？這種格局的生態學意義何在，都是值得探討的問題。另外，應加強大時空尺度上的植被格局和水文過程的關系研究。

分析干旱植物在水分脅迫下的群落組成結構、分布格局與演變過程，始終是干旱區生態水文科學研究的重要領域，迄今為止，關于這方面的研究未能取得突破性進展，尤其是群落演變的生態機理仍然處于未知階段。近年來，關于干旱區植物分布如何影響徑流和水分分布，以及如何調節干旱區侵蝕等問題的研究受到廣泛重視，同時，大尺度“土壤—植被—大氣”傳輸相互作用以及干旱區植被隨氣候變化的演化也是目前生態學家和水文學家共同感興趣的話題。

3.14區域生態需水估算方法研究

我國的生態水文學基礎研究剛剛起步。盡管在一些方面已經取得令人鼓舞的成果，如陳亞寧在新疆塔里木下游生態需水方面新的研究等，但總的看，目前處在初期發展階段，沒有比較成熟的估算方法，還存在這樣或那樣的問題，需要多途徑比較與發展。

現行的區域生態需水估算方法主要思路是：依據不同氣候帶與降水等條件，開展自然生態系統分區，確定生態需水計算的不同類別的生態-水文參數；利用遙感提供中國西部區域土地利用信息，確定生態需水計算的不同類別的范圍；通過不同植被類型的蒸散發計算、流域降水-徑流計算確定河道外生態需水（地帶性和非地帶性的生態需水）以及河道內生態需水；最后利用水資源分區的水量收支平衡控制，估算生態需水或生態耗水總量。

由于對于生態需水概念理解的不同，實際中生態需水估算的方法就有不同或者差異。例如，按維護現狀生態系統不再退化的理解，就會有一套基于2000年的遙感圖，依生態分區，分類以及用總水量平衡核算的核算方法。按生態建設目標（過去，現狀和未來），又有不同數量的估算方法。

客觀說，基于生態水文學的研究思路是估算生態需水的基本途徑，它從成因觀點估算流域的生態需水，有比較好的理論依據。但是，由于西部地區生態環境問題的復雜性，特別是缺乏必要的生態水文過程與空間變化的資料，由點的植被蒸發擴展到面的植被耗水機理的尺度問題等，導致目前估算有一定困難與結果的差異?，F行的水量平衡方法估算生態耗水，能夠從宏觀總量上給予控制，但是生態需水的精度取決于水資源平衡中其它耗水部門估算的正確與否。因此，在區域生態需水估算方法不成熟的情況下，鼓勵多種途徑方法的相互比較和佐證，可能比一種方法為好，這也是新生事物學科發展所需要的。如何在有限水文水資源資料和生態監測資料條件下，獲得更為客觀與科學的生態需水估計，的確是一個重要的挑戰性任務與課題。

4.結語

生態水文學是一種對環境有利、經濟可行和社會可接受的有效方式。由于生態退化等問題的出現，生態水文學成為國際研究的熱點問題之一。本文回顧了生態水文學的發展歷程，討論了生態需水研究明亮的問題與挑戰。它們作為生態環境建設的基礎與學科發展，有如下幾點認識與建議：

（1）優先、重點保護原則：在西北地區，由于水資源匱乏，不可能保護所有的生態系統，只能優先保護控制性生態系統，滿足控制性生態系統對水分的需求。在此基礎上，進一步形成保護干旱區生態系統的網絡結構。干旱區流域下游荒漠綠洲是外來徑流作用的產物，綠洲景觀結構及組成類型的空間分布嚴格受河流廊道影響。因此，若把河流兩岸喬灌木林和河岸灌叢草甸視作河流廊道的構成要素，則荒漠綠洲的高級生物組成實質就是河流廊道。在干旱區河流廊道不僅具有傳輸能量與養分的功能，而且是綠洲生物流的載體和傳導源，為維持整個流域生態系統的穩定發展奠定了堅實的基礎。所以干旱區河流廊道就是控制性的生態系統，生態需水應該優先得到滿足。

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然而，一年多來，社交電商的概念很少提及了，反倒是朋友圈電商、人人電商、微店等依托微信社交生態產生的“微商”引起了社交震蕩。在朋友圈賣面膜、賣眼睫毛、賣女裝、賣佛珠還有一些做海外代購的生意越來越多，單月流水竟可達到數十萬乃至上百萬的水準，制造了一個個創富神話不說，更是釋放了大眾對于微商美好未來的全部想象。

微商陷入“傳銷化”困境

但，好景不長，最近微商陷入了“傳銷化”的輿論炮口之下。其實稱之為“傳銷”并不合適，有點輿論情緒上的排斥反感，因為傳銷是直接以發展“人頭”下限來非法獲利的，微商的內核畢竟還是商品本身，只不過是在商業模式上有所偏離，沾染了“傳銷”的味道。如果按照人人電商的概念，微商借助社交化平臺是可以大有作為的，為何如今落到被“傳銷化”的境地了，原因是微商病態化了，生存環境越來越艱難，甚至有點病入膏肓了。

一、在微信社交平臺成長初期，嘗試做微商的人比較少，貼近商業本質，整個微商生態較為良性，確實有不少微商主賺到了錢，但隨著微商創業者的魚龍混雜洶涌而入，競爭者多了，賣同一品類的微商面臨著殘酷的競爭，有不少微商主急功近利，弄虛作假，把這個微商生態搞混了。

二、一開始，社交軟件還是個比較新鮮的產物，朋友圈里出現個別做生意的個人，只要不是嚴重刷屏，大家還是有一定接受度的，而現在，微信生態成熟了，熟人圈關系基本確立了，大眾對朋友圈充斥的太多刷屏賣賣比較反感，遇到了就會自動屏蔽，很多微商主前期積累下的社交關系鏈中有效用戶占比越來越小。

三、很長一段時間，借助微信平臺做生意，微信官方的態度是睜一只眼閉一只眼，但隨著微商生態的惡化，微信迫于壓力，不得不實施一系列平臺政策進行壓制。比如：限制微信公眾賬號引導式分享，限制微信好友5000人上限，加強舉報處理等等。

種種困境之下，很多做微商做生意的邏輯發生了改變，過去還是以商品買賣為根本，現在都以擴大層級為盈利點，一個總代如果有10個一級，每個一級下面又有50到100個二級，以這樣模式來出貨，到最后，總代都不需要擔心貨有沒有真正賣到消費者手里，反正只要分發給商錢就到手了。而產品怎么樣，消費者用的怎么樣，反倒不怎么關心了，如此這般，命運真得堪憂啊。

微商離社交電商有多遠？

從形勢上來看，微商處境并不樂觀，是否意味著“社交電商”走向窮途末路了？要搞清楚這個問題，需要闡明微商跟社交電商的關系，其實微商正是借助社交紅利自然衍生出來的社交電商初級模式。成熟的社交電商生態應該是這樣的。

一、流量問題：社交平臺本身是個龐大的流量入口，用戶黏性比較高，用戶大部分碎片化的時間都消耗在社交軟件上，如果把這些流量轉化成電商流量，其商業價值不可預計，而且這些流量都是自然成圈層小生態的，一個賣面膜的，只要有1000個女性潛在客戶群體，生意就會持續做下去，相比之下傳統的電商生態本質上還是地產出租的概念，過于中心化，店家過多依賴平臺的廣告位推薦，搜索優化推薦等，流量分發存在天花板。

二、信任問題：傳統的電商生態需要依托第三方平臺做信任中介支撐，需要長時間的積累和習慣培養。而社交平臺天然具有熟人關系的基因，用戶之間容易建立信任，能夠降低交易門檻。很多微商到現在都是先付款后發貨，完全沒有第三方平臺保障，用戶的信任起主導作用。

三、傳播問題：傳統的電商生態口碑和品牌的參考標準都是消費者口碑評價，這種硬參考有效，但是可能會存在刷單和刷好評的弄虛作假行為，況且這些口碑信息還是被隱藏的，需要自主去搜索。而全新的社交電商生態口碑是在熟人間傳播，分享傳播會直接通過朋友圈平臺迅速傳開，一個好評的傳播影響是呈梯級的，很容易通過二次傳播被無限放大。微商作為社交電商的初級模式，能享受到流量、信任、傳播上的一切紅利，在發展早期一切都是失控的，而一些原本好的方面如果使用不好，很容易造成負面效應。從微商到社交電商的全面爆發，需要的是只是時間積累和沉淀，不斷有新問題爆發，然后出現新的解決辦法，趨勢是擋也擋不住的，是這樣么？

社交電商面臨的挑戰

此次微商爆發的脫離商業本質的病態化問題，算是微商向社交電商模式探索的一個比較大的障礙，跳過這個坎前景很美好，跳不過生死未卜。不過，過早的問題暴露，倒是能讓我們認識到社交電商模式可能存在的嚴峻挑戰。

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中圖分類號x171.1文獻標識碼a文章編號 1007-5739(2010)23-0254-02

1國外研究動態

早期的研究是關于河道枯水流量(low-flow)的研究[1-2],這個時期主要是為了滿足河流的航運功能對枯水流量進行研究。隨后,由于河流污染問題的出現,開始對最小可接受流量(minimum acceptable flows,mafls)進行研究[3],其最小可接受流量除了滿足航運功能外,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,河流生態系統結構和功能遭到破壞,生態可接受流量范圍(ecology acceptable flow regime,eafr)的研究逐漸展開[4],其主要是為了恢復河流生態系統功能,為滿足不同的環境要求而進行生態可接受流量范圍的研究。

目前,國際上對河流的生態環境需水量使用較為廣泛、通用的概念是枯水流量。近10年來,為了促進水文水資源研究,國際之間加強了合作,其中包括對河道枯水流量的研究[5],如frend(flow reg-imes from experimental and net data)行動計劃,第一個行動計劃由水文組織(institute of hydrology(uk))倡導,并為1985—1988年的國際水文計劃方案ⅲ(uneso international hydrological programme-ⅲ)做了部分工作[6]。這個組織包括13個歐洲國家,主要是應用國家水流量(水文)數據庫及不同的研究方法,預測河流的洪、枯水流量,分析和研究了歐洲西北部1 350條河流的的枯水流量狀況[7]。研究集中在應用水力學參數研究枯水流量與流域河床組成特性之間的關系,以及研究不同頻率不同時段年均流量(mean)與最小流量(annual minima)和枯水流量(low-flow)之間的聯系等,第1個歐洲frend行動計劃采用了西歐國家網絡提供的精確的日流量和相應的流域資料數據庫。隨后,frend行動計劃開始向橫向(包括東歐國家)和縱向(擴大到大尺度問題、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,水質等問題的研究)的研究方向發展[8-9],其研究的深度和廣度不斷擴大。

目前,frend組織很快擴展到歐洲及世界其他許多地區和國家,如西非、中非、北非、地中海地區及中亞地區,印度及南亞地區等,最近正在進行的frend行動計劃將其研究成果概括在frend報告中[10],最新成果有:北歐地區枯水流量和干旱研究;南非區域水資源和干旱評估方法研究;西非、中非地區雨量減少對枯水流量長期影響研究;枯水流量時間系列與斷流分析;地域性生態水文學理論和水資源統一管理的論述等?？傊?國際上在水資源領域的合作使得先進的研究技術和手段應用到更多的具有水文數據庫的國家和地區,特別是在流域枯水流量的研究方面,顯得更為突出。

國外河流生態環境需水量的研究內容概括為:河道流量與魚類生息環境關系的研究;河道流量、水生生物與do三者之間的關系的研究;水生生物指示物與流量之間的關系研究;水庫調度考慮生態環境、生態環境水量的優化分配的研究;生態環境用水與經濟用水關系研究等[11-13]。

國外較為通用的研究方法可分為3類[14]:一是傳統的流量計算法(標準流量法);二是基于水力學基礎的水力學法;三是基于生物學基礎的棲息地法。

(1)標準流量法。一是7q10法[15]。采用90%保證率最枯連續7d的平均水量作為設計值。二是tennant法[16]。是美國目前使用確定河道生態環境需水量的一種方法,河道流量推薦值以預先確定的年平均流量的百分數為基礎。該法通常在優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。

(2)水力學法。一是r2cross法[17]。在計算河道流量推薦值時,由河道幾何形態決定的水深、河寬、流速等因素必須加以考慮。有4項指標:濕周率、河流寬度、平均水深以及平均流速,具有2個標準,即枯水月、豐水月。r2cross法以曼寧公式為基礎,由于必須對河流的斷面進行實地調查,才能確定有關的參數,因此這種方法比標準設定法難以應用。二是濕周法[18]。該法的依據是基于以下假定:即保護好臨界區域的水生生物棲息地的濕周,也將對非臨界區域的棲息地提供足夠的保護。利用濕周(指水面以下河床橫斷面的線性長度)作為棲息地的質量指標來估算河道內流量值,通過在臨界的棲息地區域(通常大部分是淺灘)現場搜集河道的幾何尺寸、流量和數據,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。河道的形狀影響分析結果。該法需要確定濕周與流量之間的關系。這種關系可從多個河道斷面的幾何尺寸—流量關系實測數據推求,或從單一河道斷面一組幾何尺寸—流量數據中計算得出。推薦值依據濕周—流量關系曲線中的變化點的位置來確定。

(3)棲息地法。一是ifim(增加法)[19]。ifim(instream flow incremental methology)法是應用比較廣泛的計算環境需水量的方法[20],ifim根據現場數據如水深、河流基質類型等,采用phabsim(physical habitat simulation)模型模擬流速變化和棲息地類型的關系,通過水力學數據和生物學信息的結合,適合于一定流量的主要的水生生物及棲息地。orth等[21]認為由于ifim法所需要的定量化的生物資料的缺乏,使這種方法的應用受到一定的限制。king等[22]指出,傳統的ifim法將其重點放在一些河流生物物種的保護,而沒有考慮諸如河流規劃以及包括河流兩岸在內的整個生態系統,由此計算出的推薦流量范圍值并不符合整個河流的管理要求。二是casimir法[23]。casimir(computer aided simulation model for instream flow requirements in diverted stream)法是基于現場數據—流量在空間和時間上的變化,采用fst[24]建立水力模型、流量變化、被選定的生物類型之間的關系,估算主要水生生物的數量、規模,并可模擬水電站的經濟損失。

2國內研究動態

在我國,系統研究生態需水量的工作尚處于起步階段,對生態環境需水的概念、內涵與外延等沒有統一的定義,對其計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個階段:一是20世紀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。長江水資源保護科學研究所的《環境用水初步探討》是其典型代表。二是20世紀80年代,針對水污染日益嚴重的問題,國務院環境保護委員會《關于防治水污染技術政策的規定》指出:在水資源規劃時,要保證改善水質所需的環境用水。主要集中在宏觀戰略方面的研究,對如何實施、如何管理處于探索階段。三是20世紀90年代以來,針對黃河斷流、水污染嚴重等問題,水利部提出在水資源配置中應考慮生態環境用水。如在全國水功能區劃中考慮了生態與環境用水問題。劉昌明[25]提出了我國21世紀水資源供需的“生態水利”問題。與此同時,與生態、環境需水相關的研究也逐漸展開。

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的生態環境需水研究。如20世紀80年代趙業安、錢意穎總結了黃河三門峽水庫運行對下游河道的影響規律,同時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行了深入研究,通過回歸分析建立了水庫調蓄與下游河道沖淤的相關關系[26-27]。二是對恢復濕地、城市河湖用水及地下水回補等生態和生態環境需水量的研究[28]。三是對西北干旱、半干旱地區生態環境需水量及河道環境的討論與宏觀定量研究[29-30]。四是劉昌明根據水資源開發利用與生態用水量的關系,提出了“四大平衡”的原理[25],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利用的內涵。五是錢正英等[31]從保護和恢復內陸河下游的天然植被及生態環境、水土保持和水保范圍之外的林草植被建設、維持河流水沙平衡及濕地水域等生態環境的基礎流量、回補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用水。

截至目前,國內生態環境需水研究方法主要集中在陸地和河流2個方面,而陸地生態需水主要指“保護和恢復內陸河流下游的天然植被及生態環境、水土保持及水保范圍之外的林草植被建設[31]所需水量。其研究方法主要針對西北干旱地區進行,綜合分析這些研究,不論是天然系統還是人工系統,不論是林地還是草地,計算方法大多為“面積定額法”或“植株定額法”[32],計算方法為傳統的水平衡計算理論,因此計算方法比較成熟,一般不存在爭議。從大的方面看,河流生態環境需水量主要包括3個方面:河道基本生態、環境需水、輸沙需水量和入海量。與之對應的研究方法主要集中在第1個研究方面,如:為達到水環境保護目標,滿足河流納污功能的環境功能設定法;為滿足河流基本生態功能,保證不斷流的河流基本生態環境需水量計算法、最枯月平均流量法及假設法;為滿足河流水量蒸發和滲漏要求的水量補充法等。輸沙需水量的計算方法雖然較多,但主要是針對黃河,且大多是從水力學的角度出發進行研究,不便于操作和應用。實現水沙平衡需用的水量究竟如何計算,至今尚未見到令人滿意的計算方法或計算結果。入海水量的計算方法基本上是宏觀估算,沒有定量計算方法。

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1、前言

生態環境需水量是指一個特定區域內的生態系統的需水量，近年來對其重視程度逐漸提高，對其計算方式也在逐漸的進行探討和分析。生態環境需水量的若干問題的探討成為環境可持續發展的關鍵。

2、生態環境需水量的概念

我國與國外對生態環境用水的概念有一定的區別，在美國，環境用水系指服務于魚類和野生動物、娛樂及其他美學價值類的水資源需求。其中包括聯邦和州確定的自然和景觀河流的基本流量，河道內用水，濕地需水，海灣和三角洲的流量等。至今為止，對生態需水量仍沒有準確的定義，嚴格來說，它應該屬于一個工程學的概念。它不但與生態區的生物群體結構等有關系，更重要的它還與生態區的氣候、土壤、地質、水文條件等都有關系。從上文的分析中，不難看出，

“生態需水量”與“生態環境需水量”的含義及其計算方法是一致的。計算生態需水量，實質上就是要計算維持生態保護區生物群落穩定和可再生維持的棲息地的環境需水量，也即“生態環境需水量”，而不是指生物群落機體的“耗水量”。

3、河道內生態環境需水量計算

河道內生態環境需水量的計算顯得尤為重要，在世界上近40％的人生活在兩個以上的國家所共有的河水流域，為了爭奪進行戰爭的情況頻頻發生，至今出臺了多種調停方案，至今為止，仍然缺乏河道內生態環境需水量的計算原則和方法。近年來，人們按照不同的方式進行河道內環境需水量的計算。

3.1保護水生物棲息地的計算方法和標準

該方法是建立在保護水生生物的基礎上的，該方法的理論認為生物所需的水量是與保護整個生態環境所需的水量相同的。目前，在世界上最為典型的是美國的“濕周法”、“R2CROSS法”、河道內流量增加法。

3.1.1河道濕周法

該方法依據的是一種假設，即保護好臨界區域的水生物棲息地的濕周，也將對非臨界區域的棲息地提供足夠的保護。該方法利用濕周作為棲息地的質量指標來估算期望的河道內流量值。該方法首先要確定濕周與流量之間的關系。其結果相對而言較為準確，但是會受到河道的形狀影響。

3.1.2以曼寧公式為基礎的計算方法

該方法也稱R2CROSS法。主要針對的是一般的淺灘式河流棲息地，它的應用是建立在淺灘是最臨界的河流棲息地類型，比如水塘和水道。首先要確定河道的平均數值，目的是保持這些水質因子保持在一定的范圍內即可保證水生生物的生長。

3.1.3河道內流量增加法

該方法相對以上兩種方法，需要結合水生生物在不同成長階段的生物學信息，再結合大量的水文現場，進行流量增加的變化對棲息地影響的評價?？紤]的主要指標有水的流速、最小水深、底質情況、水溫度、溶解氧、總堿度、濁度、透光度等。該方法的結果通常用來評價水資源開發建設項目對下游水生棲息地的影響。

3.2脫離特定用途的綜合型計算方法和標準

該法也叫Montana法，是非現場測定類型的標準設定法。河流流量推薦值是以預先確定的年平均流量的百分數為基礎。該方法相對于現場測量的方法可能缺乏一定的精準性，但是在一些特殊地區不失為一種好方法，該方法的部分數據從歷史數據中即可獲得，也可以通過水文計算獲取數據，簡便快捷。主要適用于優先度不高的河段，也可以作為其他實驗方法的檢驗。

3.3景觀和水上娛樂環境需水量

在世界上部分河流是被劃分為風景河流的，其計算方法與其他河流的計算方法有很大的不同，該類河流一般是禁止開發的，要出臺一定的文件進行維護。在我國，一些城市的景觀環境需水量，在規劃時往往用人均水面面積指標衡量。

3.4水沙平衡和河口海域生態環境需水量

近年來，河流斷流的現象日趨增多，河流徑流日趨減少，尤其是北方河流，該類現象極為嚴重，但是同時出現的還有洪水的危害不斷地加劇。面度此類情形，相關專家指出：要避免這種趨勢的進一步惡化，必須增加人海水量，維持河道水沙平衡。

4、陸地和濕地生態需水量計算

相較于河道內的生態需水量的計算，陸地，濕地的水量計算相當的成熟，發展也較為迅速。

4.1陸地生態需水量

實現環境的可持續發展一直是我國發展的目標，也是社會發展的關鍵，陸地生態環境需水量主要是指“保護和恢復內陸河流下游的天然植被及生態環境；水土保持及水保范圍之外的林草植被建設”需水量。對陸地生態需水量的計算一般采取的是“面積定額法”，該類方法目前在我國的發展已相當的純熟。

4.2濕地生態需水量

目前，世界上的濕地分為海岸濕地、河口海灣濕地、河流濕地、湖泊濕地、沼澤和草甸濕地等共五大類。濕地主要是保護，部分濕地并不具備生態需求量計算的意義，對于河流濕地的生態需水量的計算要高度重視水位的漲落限制；封閉或半封閉的低洼、沼澤等類型的濕地，在對其水文循環進行一定時段的觀察、調查、量測之后，可以依據水平衡的基本原理進行計算。

4.3水土保持需水量

該類需水量的計算較為重要，是環境可持續發展的重點，水土保持中的生物措施主要系指種草、種樹等增加植被覆蓋度的措施。在其計算的過程中，要充分考慮其消耗的水量，關于其是否作為獨立的需水量計算目前仍未有一個定論。

5、結語

水是萬物的生命之源，我們對生態環境需水量的計算不論是出于何種目的，都要做到環境協調發展，隨著社會的進步和發展，未來的生態環境的需求量是不斷變化，對其計算方式的創新應該引起我們足夠的重視，不止如此，還應該充分考慮到環境的可持續發展，經濟的進步等因素，使其達到一個平衡，這仍是短期內我國社會發展的必然態勢。

篇（8）

關鍵詞：水庫生態；生態調度：生態系統

一、引言

大型水利工程譬如水庫的建設，使人們能夠對水資源進行更加有效的管理和利用，興利除弊，造福人類，同時水庫建設對生物群落和生態系統造成了不可避免的影響。并由此引出了水庫的“生態調度”概念。

二、水庫建設和現行調度方式對河流生態的影響

水庫建設影響千萬人的生命和財產，具有防洪、航運、供水、發電、控制水質和改善水景觀等綜合用途，帶來了巨大的社會經濟效益；另一方面，密集的水庫建設會對河流生態環境產生一系列的影響。眾多研究認為，水庫建設運行改變河流天然情勢，影響河流泥沙、水質，造成河流生態系統多樣性的下降。

現行的水庫調度方式主要有兩大類，即防洪調度和興利調度?，F行水庫調度方式的主要缺陷是，只注重發揮水庫的社會經濟功能，力求經濟利益的最大化，但是忽視對于水庫下游及庫區的生態系統需求。主要表現在以下方面。

(一)水庫下泄流量

以發電為主要功能的水庫，在進行發電和擔負調峰調度運行時，發電效益優先，往往忽視下游河流廊道的生態需求，下泄流量無法滿足最低生態需水量要求。另外，在我國北方，水庫的興建為發展灌溉事業和供水提供了巨大機會。但是，通過水庫和閘壩大量引水，導致下游河道斷流、干涸。河流生態系統受到嚴重破壞。

(二)水文情勢變化對于生物的影響

水文情勢指水文周期過程和來水時間。在數以幾十萬年甚至數百萬年的河流生態系統演變過程中，河流年內徑流的水文過程是河流水生動植物的生長繁殖的基本條件之一。

河流建設大壩以后，水庫按照社會經濟效益原則和既定的調度方案實施調度，改變河流水量的時空分布。無論是發電、供水還是灌溉等用途，都趨于使水文過程均一化。改變了自然水文情勢的年內豐枯周期變化規律，這些變化嚴重影響了生態過程。

(三)水庫水溫分層影響

多數水庫都有垂向水溫分層現象。水庫水體的水溫分層現象對于魚類和其他水生生物都有不同程度的影響。以三峽工程為例，據測算，三峽蓄水后水體出現溫度分層現象。由于下泄水量的水溫低于建壩前的狀況，使壩下游的“四大家魚”的產卵期推遲20d。

(四)泥沙分配問題

水庫的調蓄作用改變了天然河流的年徑流分配和泥沙的時空分布，汛期洪峰削減，枯季流量增大，大量泥沙在庫區淤積，嚴重影響水庫壽命和工程效益的發揮，同時還引起庫區生態與環境的復雜問題。

另外，由于水庫的攔沙作用，泥沙在水庫中淤積，造成水庫下泄水流含沙量降低，可能使海岸線向陸地蝕退，造成河口萎縮。

(五)庫區及下游水質

水庫建成蓄水后，原來河流的水域面積擴大，形成淹沒后的庫區，河流的邊界條件改變，原來對河流水環境造成威脅的污染源成份發生明顯變化。隨著庫水位的升高，庫區流速迅速下降。其結果是減少了對污染物的擴散輸移能力和生化降解速率，導致污染物濃度增大。另外，下游河道水量減少，會使水體污染加重。

三、水庫生態調度

生態調度是伴隨水利工程隊河流生態系統健康如何補償而出現的一個新概念。它的提出有助于改變人類對強加于河流的影響，是對筑壩河流的一種生態補償。生態調度的核心內容是指將生態因素納入到現行的水利工程調度中去，并將其提到應有的高度，根據具體的工程特點制定相應的生態調度方案。生態調度是水庫調度發展的最新階段，并自始至終貫穿著生態與環境問題，以滿足流域水資源優化調度和河流生態健康為目標。

四、水庫生態調度的內容

(一)水量調度

水庫通過其調蓄作用改變了河流的水量時空分布，影響了河流的天然徑流模式，使下游河道短期的和長期的流量減少，甚至斷流，嚴重威脅河流的生態健康。另外，水庫的調洪作用使自然洪水脈沖式周期被人為平均化，使得物質循環的減弱甚至中斷，影響水生生物的產卵和生長。

因此以盡量維持河流的自然水文特征為目的的水量生態調度要達到以下2個目標，一是保證最小生態徑流量，二是營造接近自然態的水文情勢(洪水過程)。前者在汛期與非汛期都應保證，后者應該在防洪和維持河流生態系統健康之間尋求一平衡點。

1、保證最低生態需水量

最低生態需水量是指在受人類活動影響的情況下，河流為保證生態穩定所需要的水量。生態調度要滿足河流一定的生態需水要求，維持河流生態平衡，不允許時段下泄的徑流量小雨最低生態需水量。

河流生態需水量的確定應根據河流所在區域的生態功能要求，即生物體自身的需水量和生物體賴以生存的環境需水量確定。河流生態需水量不但與河流生態系統中生物群體結構有關，而且還應與區域氣候、土壤、地質和其他環境條件有關。

2、營造接近自然態的水文情勢

通過營造自然洪水過程，改變現行水庫調度中水文過程均一化的傾向，模擬自然水文情勢的水庫泄流方式，為河流重要生物繁殖、產卵和生長創造適宜的水文學和水力學條件，促進生態系統的恢復。

(二)泥沙調度

為緩解水庫淤積，水庫可按“蓄清排渾”、調整泄流方式以及控制下泄水量等方式。通過調整出庫水流的含沙量和流量過程，盡量降低下游河道沖刷強度。減少常規調度情況出庫水流對下游河道沖刷并延緩其進程，以減小不利影響。如三峽水庫通過采取“蓄清排渾”的調度運行，降低泥沙淤積，延長水庫壽命。

(三)水質調度

水質良好是河流生態健康的重要標志。為防止水庫水體的富營養化，可通過改變水庫的調度運行方式，在一定的時段降低壩前蓄水位，緩和對于庫岔、庫灣水位頂托的壓力，使緩流區的水體流速加大，破壞水體富營養化的條件。也可以考慮在一定時段內加大水庫下泄量，帶動庫區內水體的流動，達到防止水體富營養化的目的?？衫盟畮煺{度對水資源配置功能，蓄豐泄枯。增加枯水期水庫泄水量，從而顯著提高下游河道環境容量，改善水質。從而有效緩解河流水體富營養化現象，控制藍藻和“水華”的暴發。

(四)控制生態因子調度

如單項的水溫、流速、流量等生態因子調度。以水溫為例，根據水庫水溫垂直分層結構，結合下游河段水生生物的生物學特性，調整利用大壩不同高程的泄水孔口的運行規則。

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一、引言

大型水利工程譬如水庫的建設，使人們能夠對水資源進行更加有效的管理和利用，興利除弊，造福人類，同時水庫建設對生物群落和生態系統造成了不可避免的影響。并由此引出了水庫的“生態調度”概念。

二、水庫建設和現行調度方式對河流生態的影響

水庫建設影響千萬人的生命和財產，具有防洪、航運、供水、發電、控制水質和改善水景觀等綜合用途，帶來了巨大的社會經濟效益；另一方面，密集的水庫建設會對河流生態環境產生一系列的影響。眾多研究認為，水庫建設運行改變河流天然情勢，影響河流泥沙、水質，造成河流生態系統多樣性的下降。

現行的水庫調度方式主要有兩大類，即防洪調度和興利調度。現行水庫調度方式的主要缺陷是，只注重發揮水庫的社會經濟功能，力求經濟利益的最大化，但是忽視對于水庫下游及庫區的生態系統需求。主要表現在以下方面。

(一)水庫下泄流量

以發電為主要功能的水庫，在進行發電和擔負調峰調度運行時，發電效益優先，往往忽視下游河流廊道的生態需求，下泄流量無法滿足最低生態需水量要求。另外，在我國北方，水庫的興建為發展灌溉事業和供水提供了巨大機會。但是，通過水庫和閘壩大量引水，導致下游河道斷流、干涸。河流生態系統受到嚴重破壞。

(二)水文情勢變化對于生物的影響

水文情勢指水文周期過程和來水時間。在數以幾十萬年甚至數百萬年的河流生態系統演變過程中，河流年內徑流的水文過程是河流水生動植物的生長繁殖的基本條件之一。

河流建設大壩以后，水庫按照社會經濟效益原則和既定的調度方案實施調度，改變河流水量的時空分布。無論是發電、供水還是灌溉等用途，都趨于使水文過程均一化。改變了自然水文情勢的年內豐枯周期變化規律，這些變化嚴重影響了生態過程。

(三)水庫水溫分層影響

多數水庫都有垂向水溫分層現象。水庫水體的水溫分層現象對于魚類和其他水生生物都有不同程度的影響。以三峽工程為例，據測算，三峽蓄水后水體出現溫度分層現象。由于下泄水量的水溫低于建壩前的狀況，使壩下游的“四大家魚”的產卵期推遲20d。

(四)泥沙分配問題

水庫的調蓄作用改變了天然河流的年徑流分配和泥沙的時空分布，汛期洪峰削減，枯季流量增大，大量泥沙在庫區淤積，嚴重影響水庫壽命和工程效益的發揮，同時還引起庫區生態與環境的復雜問題。

另外，由于水庫的攔沙作用，泥沙在水庫中淤積，造成水庫下泄水流含沙量降低，可能使海岸線向陸地蝕退，造成河口萎縮。

(五)庫區及下游水質

水庫建成蓄水后，原來河流的水域面積擴大，形成淹沒后的庫區，河流的邊界條件改變，原來對河流水環境造成威脅的污染源成份發生明顯變化。隨著庫水位的升高，庫區流速迅速下降。其結果是減少了對污染物的擴散輸移能力和生化降解速率，導致污染物濃度增大。另外，下游河道水量減少，會使水體污染加重。

三、水庫生態調度

生態調度是伴隨水利工程隊河流生態系統健康如何補償而出現的一個新概念。它的提出有助于改變人類對強加于河流的影響，是對筑壩河流的一種生態補償。生態調度的核心內容是指將生態因素納入到現行的水利工程調度中去，并將其提到應有的高度，根據具體的工程特點制定相應的生態調度方案。生態調度是水庫調度發展的最新階段，并自始至終貫穿著生態與環境問題，以滿足流域水資源優化調度和河流生態健康為目標。

四、水庫生態調度的內容

(一)水量調度

水庫通過其調蓄作用改變了河流的水量時空分布，影響了河流的天然徑流模式，使下游河道短期的和長期的流量減少，甚至斷流，嚴重威脅河流的生態健康。另外，水庫的調洪作用使自然洪水脈沖式周期被人為平均化，使得物質循環的減弱甚至中斷，影響水生生物的產卵和生長。

因此以盡量維持河流的自然水文特征為目的的水量生態調度要達到以下2個目標，一是保證最小生態徑流量，二是營造接近自然態的水文情勢(洪水過程)。前者在汛期與非汛期都應保證，后者應該在防洪和維持河流生態系統健康之間尋求一平衡點。

1、保證最低生態需水量

最低生態需水量是指在受人類活動影響的情況下，河流為保證生態穩定所需要的水量。生態調度要滿足河流一定的生態需水要求，維持河流生態平衡，不允許時段下泄的徑流量小雨最低生態需水量。

河流生態需水量的確定應根據河流所在區域的生態功能要求，即生物體自身的需水量和生物體賴以生存的環境需水量確定。河流生態需水量不但與河流生態系統中生物群體結構有關，而且還應與區域氣候、土壤、地質和其他環境條件有關。

2、營造接近自然態的水文情勢

通過營造自然洪水過程，改變現行水庫調度中水文過程均一化的傾向，模擬自然水文情勢的水庫泄流方式，為河流重要生物繁殖、產卵和生長創造適宜的水文學和水力學條件，促進生態系統的恢復。

(二)泥沙調度

為緩解水庫淤積，水庫可按“蓄清排渾”、調整泄流方式以及控制下泄水量等方式。通過調整出庫水流的含沙量和流量過程，盡量降低下游河道沖刷強度。減少常規調度情況出庫水流對下游河道沖刷并延緩其進程，以減小不利影響。如三峽水庫通過采取“蓄清排渾”的調度運行，降低泥沙淤積，延長水庫壽命。

(三)水質調度

水質良好是河流生態健康的重要標志。為防止水庫水體的富營養化，可通過改變水庫的調度運行方式，在一定的時段降低壩前蓄水位，緩和對于庫岔、庫灣水位頂托的壓力，使緩流區的水體流速加大，破壞水體富營養化的條件。也可以考慮在一定時段內加大水庫下泄量，帶動庫區內水體的流動，達到防止水體富營養化的目的。可利用水庫調度對水資源配置功能，蓄豐泄枯。增加枯水期水庫泄水量，從而顯著提高下游河道環境容量，改善水質。從而有效緩解河流水體富營養化現象，控制藍藻和“水華”的暴發。

(四)控制生態因子調度

如單項的水溫、流速、流量等生態因子調度。以水溫為例，根據水庫水溫垂直分層結構，結合下游河段水生生物的生物學特性，調整利用大壩不同高程的泄水孔口的運行規則。

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目前，國際上對河流的生態環境需水量使用較為廣泛、通用的概念是枯水流量。近10年來，為了促進水文水資源研究，國際之間加強了合作，其中包括對河道枯水流量的研究，如FREND（FlowReg-imesfromExperimentalandNetData）行動計劃，第一個行動計劃由水文組織（instituteofHydrology（UK））倡導，并為1985-1988年的國際水文計劃方案Ⅲ（UNESOInternationalHydrologicalProgramme-Ⅲ）做了部分工作。這個組織包括13個歐洲國家，主要是應用國家水流量（水文）數據庫及不同的研究方法，預測河流的洪、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。研究集中在應用水力學參數研究枯水流量與流域河床組成特性之間的關系，以及研究不同頻率不同時段年均流量（mean）與最小流量（annualminima）和枯水流量（low-flow）之間的聯系等，第1個歐洲FREND行動計劃采用了西歐國家網絡提供的精確的日流量和相應的流域資料數據庫。隨后，FREND行動計劃開始向橫向（包括東歐國家）和縱向（擴大到大尺度問題、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，水質等問題的研究）的研究方向發展，其研究的深度和廣度不斷擴大。

目前，FREND組織很快擴展到歐洲及世界其他許多地區和國家，如西非、中非、北非、地中海地區及中亞地區，印度及南亞地區等，最近正在進行的FREND行動計劃將其研究成果概括在FREND報告中，最新成果有：北歐地區枯水流量和干旱研究；南非區域水資源和干旱評估方法研究；西非、中非地區雨量減少對枯水流量長期影響研究；枯水流量時間系列與斷流分析；地域性生態水文學理論和水資源統一管理的論述等?？傊?，國際上在水資源領域的合作使得先進的研究技術和手段應用到更多的具有水文數據庫的國家和地區，特別是在流域枯水流量的研究方面，顯得更為突出。

國外河流生態環境需水量的研究內容概括為：河道流量與魚類生息環境關系的研究；河道流量、水生生物與DO三者之間的關系的研究；水生生物指示物與流量之間的關系研究；水庫調度考慮生態環境、生態環境水量的優化分配的研究；生態環境用水與經濟用水關系研究等。

國外較為通用的研究方法可分為3類：一是傳統的流量計算法（標準流量法）；二是基于水力學基礎的水力學法；三是基于生物學基礎的棲息地法。

（1）標準流量法。一是7Q10法。采用90%保證率最枯連續7d的平均水量作為設計值。二是TENNANT法。是美國目前使用確定河道生態環境需水量的一種方法，河道流量推薦值以預先確定的年平均流量的百分數為基礎。該法通常在優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。

（2）水力學法。一是R2CROSS法。在計算河道流量推薦值時，由河道幾何形態決定的水深、河寬、流速等因素必須加以考慮。有4項指標：濕周率、河流寬度、平均水深以及平均流速，具有2個標準，即枯水月、豐水月。R2CROSS法以曼寧公式為基礎，由于必須對河流的斷面進行實地調查，才能確定有關的參數，因此這種方法比標準設定法難以應用。二是濕周法。該法的依據是基于以下假定：即保護好臨界區域的水生生物棲息地的濕周，也將對非臨界區域的棲息地提供足夠的保護。利用濕周（指水面以下河床橫斷面的線性長度）作為棲息地的質量指標來估算河道內流量值，通過在臨界的棲息地區域（通常大部分是淺灘）現場搜集河道的幾何尺寸、流量和數據，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。河道的形狀影響分析結果。該法需要確定濕周與流量之間的關系。這種關系可從多個河道斷面的幾何尺寸-流量關系實測數據推求，或從單一河道斷面一組幾何尺寸-流量數據中計算得出。推薦值依據濕周-流量關系曲線中的變化點的位置來確定。

（3）棲息地法。一是IFIM（增加法）。IFIM（InstreamFlowIncrementalMethology）法是應用比較廣泛的計算環境需水量的方法，IFIM根據現場數據如水深、河流基質類型等，采用PHABSIM（physicalHabitatSimulation）模型模擬流速變化和棲息地類型的關系，通過水力學數據和生物學信息的結合，適合于一定流量的主要的水生生物及棲息地。Orth等[21]認為由于IFIM法所需要的定量化的生物資料的缺乏，使這種方法的應用受到一定的限制。King等指出，傳統的IFIM法將其重點放在一些河流生物物種的保護，而沒有考慮諸如河流規劃以及包括河流兩岸在內的整個生態系統，由此計算出的推薦流量范圍值并不符合整個河流的管理要求。二是CASIMIR法。CASIMIR（computerAidedSimulationModelforInstreamFlowRequirementsindivertedstream）法是基于現場數據-流量在空間和時間上的變化，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系，估算主要水生生物的數量、規模，并可模擬水電站的經濟損失。

2國內研究動態

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2002年，水利部和國家發展與改革委員會頒發了<關于開展全國水資源綜合規劃編制工作的通知>，隨后又陸續了指導水資源綜合規劃的若干技術文件。這些文件對于指導水資源綜合規劃的順利開展具有重要意義。由于新時期國家治水思路和理念的改變，文件中出現了部分新名詞術語，部分原有名詞術語(或計算方法)也賦予了新的內涵。在水資源綜合規劃的技術文件中，有一部分名詞術語比較模糊。本文根據國內專家、學者的最新研究成果和水資源綜合規劃技術文件的規定，對他們的內涵進行分析，對現行的確定方法提出個人看法，對需要深入研究的問題提出建議。

一、水資源

到目前為止，什么是水資源還沒有一個公認的非常嚴謹的文字描述。<大不列顛百科全書>中水資源定義為：自然界一切形態(液態固態和氣態)的水都算水資源。直到1963年英國國會通過的<水資源法>中，改寫為“具有足夠數量的可用資源”。即自然界中水的特定部分。1988年聯合國教科文組織(IINEScO)和世界氣象組織(WMO)定義水資源是“作為資源的水應當是可供利用或可能被利用。具有足夠數量和可用質量，并且可適合對某地為水資源需求而能長期供應的水源”。

在我國，對水資源的理解也不盡相同。1991年<水科學進展>編輯部組織了一次筆談，就水資源的定義和內涵進行了討論。最后認為：水資源是水體中的特有部分，即由大氣降水補給，具有一定數量和可供人類生產、生活直接利用，且年復一年的循環再生的淡水。

從上述文字表述可以看出水資源具有如下特征：水資源包含在水體之中，并且是水體的一部分；而水體中的其他部分，在特定的條件下還可以轉化為水資源；水資源如果保護不好也可能轉化為無法利用的水體，而危及社會的安全。根據自然資源的定義及綜合以上各家的觀點，水資源是能夠被人類開發利用并給人類帶來福利、舒適或價值的各種形態的天然水體。

因此，不是所有降水都是水資源，只有其中能夠被人類開發利用的部分才稱之為水資源。對于特定區域而言，降水總量是可以獲得的，但是這些天然降水中到底有多少是人類可以利用的——即該地區到底有多少水資源值得深入探討和研究。

二、水資源可利用量

關于水資源可利用量有很多種定義和解釋，下面介紹幾種：

<全國水資源綜合規劃技術細則>中規定水資源可利用量l2是指在可以預見的時期內，在統籌考慮生活、生產和生態環境用水的基礎上，通過經濟合理、技術可行的措施在當地水資源中可資一次性利用的最大水量。雷志棟等認為，水資源可利用量是指經濟合理，技術可行和生態環境允許的前提下。通過各種措施所能控制引用的不重復的一次性水量。

胡振鵬等認為，水資源可利用量是指針對不同設計水平年，在一定的來水頻率下，考慮對水量、水質的需求，天然儲水體和水利工程設施可以為人類生活、社會經濟活動提供的水量。翁文斌等認為]，水資源可利用量是指在流域水循環過程中的水文條件不發生明顯改變的前提下，從流域地表或地下允許開發的一次性水資源量。夏自強等認為，水資源可利用量是從可持續發展的原則出發，在扣除維持生態環境用水和水資源總量中部分不能或難以控制的水資源量后，人類可以利用的最大水量。

分析上述定義，理論上比較清晰完善，但實際分析計算時很難操作。水資源可利用量確定要考慮的條件有生態與環境需水量、技術上論證可行、經濟上分析可行。從這3個方面來分析，內涵和外延都很大，很難具體操作。

同時，水資源可利用量的影響因素有經濟社會發展水平、科學技術進步情況、水污染狀況、生態與環境狀況、天然來水狀況、以及技術經濟因素等。由于這些因素是動態的，隨時間變化的，導致水資源可利用量也是動態的；同時這些因素如何影響水資源的可利用量，尤其是水與生態環境系統的關系，受認識水平限制，現階段較難量化。

三、水資源和水環境承載力

承載力是一個起源于古希臘時代的古老概念，在生態學中一般被定義為“某一生境所能支持的某一物種的最大數量”，它包含著極限思想，并有2個層次的含義：第一是所承受的力來自于某一生境以外的某一物種；第二是某一生境自身不遭受破壞，因為生境一旦破壞，再重新修復是不可能的。

關于水資源承載力和水環境承載力研究成果較多，目前普遍接受的定義如下：

水資源承載能力是指在一定的時期和技術水平下，當水管理和社會經濟達到優化時，區域水生態系統自身所能承載的最大可持續人均綜合效用水平或最大可持續發展水平。水環境承載力是指某一區域、某一時期、某種狀態下的水環境條件對該區域經濟發展和生活需求的支持閾值。

從上述概念出發，水資源承載能力、水環境承載能力的承載體可以是人口總量，生物總量，也可以是經濟總量。這個概念有4個層次的內涵。一是生態內涵，它表現為這些承載力具有極限含義，它所承載的綜合效用具有生態上的極限，對其開發利用應以不超過這個極限為前提。二是技術內涵，這些承載力并非一個純粹客觀的概念，而是與人類作用有關，具有主觀性的一面。它與特定的技術水平有關，隨著不同時期總體技術與生產力水平的提高，這些承載力具有跳躍性，表現為時間上的技術動態性。三是社會經濟內涵，通過社會經濟系統結構的優化，社會經濟容量或規模會有所不同，從而提高水資源和水環境的承載力。四是時空內涵，表現為水資源承載的綜合效用及其約束因素具有區域性；不同的時空尺度，相同水資源和環境條件的承載力是不同的。

水資源綜合規劃技術細則中提到了水資源承載力和水環境承載力這2個專業術語，但是關于這2個參數如何確定沒有提出相應的方法，因此該參數的確定方法值得研究探討。

四、生活和生產需水的預測方法

目前用于需水預測方法較多，如定額法、趨勢法、彈性系數法、人均綜合用水量法等。分析這些方法，各有特點。

定額法需要確定每一行業不同水平年的用水定額、發展規模、以及水的利用系數。要在需水預測之前先要預測這些參數，由于這些變量較多，其影響因素更多，這些參數的預測比需水的預測更復雜，從而導致預測結果誤差較大。我國以前若干個五年計劃的需水預測成果已經證明了這一點。趨勢法、彈性系數法需要較多的歷史資料，受歷史資料的可收集性限制，這些方法應用起來有一定難度。另外發達國家用水的經驗表明：用水量與人口、發展規模之間的關系不是單一的遞增或遞減關系，不同國家或地區之間有所差別，不同發展階段有所差別，不同產業結構有所差別。因此利用這些方法進行需水預測也有一定困難。

人均綜合用水量法主要應用于城市需水量的預測。由于城市的產業結構十分復雜，要想弄清楚每一個行業的用水定額及其發展規模難度較大，因此為簡化計算，采用人均綜合用水量法來進行需水預測。但是這一方法也有其局限性，因為人口不是區域消耗水資源的唯一指標，尤其是現在隨著現代化程度的提高，經濟社會發展對水資源的需求越來越多，而對人力資源的需求越來越少。因此到底用哪一種方法進行需水預測能夠得出一個可以接受、誤差較小的成果是一個值得研究和探索的問題。

五、生態環境需水量

生態環境需水是指為維持生態和環境功能和進行生態環境建設所需要的最小需水量。實際上，生態需水與環境需水兩者之間存在著交叉和重合的部分，生態需水主要側重在生物維持其自身發展及保護生物多樣性方面，環境需水則主要體現在環境改善方面。

楊愛民、鄭紅星、王浩、劉昌明等認為“：生態需水應該包括環境需水，所以也稱為生態環境需水。生態需水是指在一定的生態保護、恢復或建設目標下，在特定的時空范圍內，其生態系統維持良好的穩定狀態時所需要的水量(包括：地表水、地下水和土壤水)。鑒于現在對生態環境認識的不斷深入，前述界定中的“在一定的生態保護、恢復或建設目標下”的“建設”二字應該去掉。生態環境需水量是目前國內外研究的重點，基本理論和方法也較多，其中大多建立在多學科交叉研究的基礎上，現階段可操作方法主要是基于水文學基礎的幾個方法，如最枯10月法、Tennant法等。最枯10月法：我國在《制定地方水污染排放標準的技術原則和方法》(GB3839--83)中規定：一般河流采用近10a最枯月平均流量或90％保證率最枯月平均流量作為設計水文條件。該方法原來用于計算污染物允許排放量，而現階段把它作為生態環境需水量。實際操作上該方法有其局限性，主要表現為部分季節性河流、現階段斷流河道的生態與環境需水量為零，其允許污染物排放量為零(設計水文條件為零)。

Tennant法似：是以預先確定的年平均流量的百分數作為生態環境需水量。Tennant提出，以年平均流量的10％作為水生生物生長低限，以年平均流量的30％作為水生生物生長的滿意流量。Montana以年平均流量的10％作為最小生態需水量，最佳范圍為年平均流量的60％一100％。該方法適合于大江大河等較大流域，而沒有考慮河流流量的年內變化和年際變化，因而有其局限性。此外還有日均流量法、Texas法、N6PRP法、Basiclfow法、月年保證率法、最小月年徑流法、ABF法、FDCA法、40％準則等。這些方法計算方便，基本上是經驗值，各有其實用性。

因此，分析總結前人的成果，提出適應不同對象的水文、生態、環境等條件的生態環境需水量估算方法具有重要意義。

六、水資源短缺

水資源短缺是一個貌似簡單但又存在許多異議的概念。目前國際上通用的判別標準是以人均水資源量進行缺水程度劃分。

但是這個劃分標準下面隱藏著許多問題。首先人口不是區域消耗水資源的唯一指標，尤其是現在隨著現代化程度的提高，經濟社會發展對水資源的需求越來越多，而對人力資源的需求越來越少。其次生態需水與人口沒有直接關系，用人口作為評價標準也不合適。因此，對于水資源短缺的辨識采用單一的標準或指標是很難概括的。

實際上，水資源短缺是一個相對的概念，具體對于一定區域來說，它所描述的是一定經濟技術條件下，區域可供水資源量和水質的時空分布不能滿足現實標準下的區域人口、社會經濟、生態與環境等系統對水資源需求時的狀態。因此對缺水的界定應當拓展到水資源系統承載的主客體兩個方面同時考察。

在水資源系統承載主體方面，人類社會已經從最早的逐水而居，發展到現在的資源水利、可持續水利等理性思索，水資源系統的外延不斷被拓展，內涵不斷被豐富。同時人們對水資源開發利用的范圍應由最初單一的地表水系統拓展到地下水、大氣水、海水、劣質水(包括污水、微咸水和咸水)等多個系統，水資源系統承載主體多元化特征日益突出。

水資源系統承載的客體是隨著社會的發展而更替改變，在無人類活動干擾作用下，天然水資源系統在其循環過程中滋養了豐富多樣的天然生態系統。自從人類社會行為作用于水資源系統伊始，水資源系統承載客體的純自然屬性便開始發生改變，水循環系統的社會驅動力持續加大，農業和工業經濟系統的需水量和取水量不斷上升，水資源系統承載的客體逐漸演繹成生態環境系統和社會經濟系統

其社會經濟功能得到充分體現。由于水資源系統承載客的多元化，水資源利用過程中就存在著競爭與分配的問題從水資源系統承載的主體和客體的關系來分析，不簡單地將水資源供需平衡的認為不缺水、不平衡的認為水。且不說水資源系統與生態環境系統的關系目前尚未清楚，就是科學合理地確定一定社會經濟系統需水量及其節水潛力也存在一定的難度，更有社會經濟系統的產結構問題。

因此，對于特定的區域和范圍，如何科學合理地界定其水資源是否短缺值得研究和探討。

七、水資源合理配置

配置是指配備、安排。資源配置是指生產性資產在不同用途之間的分配；資源分配之所以成為問題，一方面是由于社會的資源供應有限，而人類欲望通常又無限，另方面是由于既定資源具有多種不同可供選擇的用途。

水資源合理配置是指在流域或特定的區域范圍內遵循高效、公平和可持續性原則，通過各種工程與非工程措施，考慮市場經濟規律和資源配置準則，通過合理抑制需求、有效增加供水、積極保護生態環境等手段和措施對多種可利用的水源在區域間和各用水部門間進行的調配。

通過以上概念界定可以看出，水資源配置問題提出的前提是水資源有限性而導致的供需不平衡矛盾以及不同用途之間的分配矛盾，關注的重點是多種水源在區域間和各用水部門間的分配。實際上，水資源區別于其他自然資源的重要特征之一是它的時程上分布的不均勻性，因此水資源合理配置不僅體現在空間上，同時也體現在時間上；不僅體現在某一水源上，同時也以現在多種水資源的聯合配置上。

因此，研究和探討水資源合理配置的技術和方法，對于緩解水資源供需矛盾、科學高效地利用水資源具有重要意義。

八、水資源配置的一般原則

前面已經敘及水資源配置問題提出的前提是水資源的相對短缺，即資源有限而需求持續增加導致的供需失衡。當水資源有限，不能滿足所有用戶的用水需求時就存在著分配水量的優先順序問題。