改進生態水利半徑法可有效計算河流生態需水

青海湖是中國面積最大的內陸咸水湖泊，其整個流域是維護青藏高原東北部生態安全的重要屏障。近年來，由于氣溫升高、引水灌溉、挖沙修路等自然和人為因素的共同影響，流域內河流斷流加劇、河岸植被衰退，并嚴重影響青海湖中唯一經濟魚類青海湖裸鯉的保護。生態缺水成為導致自然環境質量下降的主要原因。為了促進生態系統良性循環，在水資源規劃和配置時必須充分考慮生態系統對水的需求。保障生態需水是實現水資源可持續利用的重要基礎。

生態需水是維系河流健康的重要保障，對于河流生態系統結構、功能、形態的維護具有重要意義。河流生態需水是由多元變量組成的一個有機整體，包括防止河道斷流所需要的河道基流量、維持河流輸沙平衡的河道輸沙需水、下滲與蒸發需水、凈化需水、河濱帶濕地需水、生態景觀需水等各個結構功能需水量。國外對于河流生態需水的計算，主要基于保護河道魚類的目的，目前采用的研究方法主要包括水文學方法、水力學方法、生境模擬法、綜合分析法等，在此基礎上國內學者還提出了生態水力模擬法、水文指數法、生態水力半徑法等。總體而言，已有各種方法中同時考慮水生生物信息和生態需水年際差異的研究較少，導致計算結果相對單一，無法體現不同水平年的河流生態需水差異。

2007年，劉昌明院士等提出了生態水力半徑法，這是一種同時考慮河道信息（水力半徑、糙率、水力坡度）和維持某一生態功能所需河流流速的水力學方法。最近，北京師范大學地表過程與資源生態國家重點實驗室的馬育軍博士改進了生態水力半徑法，并在青海湖流域以青海湖裸鯉為指示生物進行應用實驗。研究綜合考慮了河流水深的約束和生態需水的年際差異，并研究了青海湖流域主要河流的生態需水規律，發現河流生態需水量呈現與天然徑流量基本一致的變化趨勢，體現了不同水平年生態徑流的豐枯差異，但前者的變化幅度明顯小于后者。研究還發現每年4—5月是河流生態需水供需矛盾最為突出的關鍵時期，并對不同月份的生態缺水量和可引水量進行了估算，為流域水資源的優化配置提供了重要參考。研究結果發表在《科技導報》2011年第17期上。