關于水資源論證中河道內生態需水的探討

董楠楠 吳向東 康 有

（1.安徽淮河水資源科技有限公司 蚌埠 233001 2.河海大學水文水資源學院 南京 210098）

關于水資源論證中河道內生態需水的探討

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（1.安徽淮河水資源科技有限公司 蚌埠 233001 2.河海大學水文水資源學院 南京 210098）

在水資源論證中，合理分析計算河道內生態需水量，為河流水資源的可持續利用提供重要的保障。本文在綜合分析國內生態需水研究進展的基礎上，闡述生態需水的概念，對河流生態需水不同計算方法進行比較，闡明其優缺點及適用范圍，并對水資源論證項目中計算生態需水時存在的問題進行探討，結合實例進一步突出存在的問題。

水資源論證 生態需水 計算方法 問題

隨著社會經濟的快速發展，人類對于水資源的開發利用量不斷增加，致使人類對流域以及生態系統的干擾程度不斷增加，甚至超出了環境的承載能力，進而衍生出一系列環境與生態問題。2002年5月1日頒布實施的《建設項目水資源論證管理辦法》中雖沒有明確規定必須在水資源論證中考慮生態需水問題，但從重視生態環境，協調生活、生產、生態用水等方面考慮，在建設項目水資源論證中必須考慮生態需水問題，如何合理考慮和計算生態需水，是建設項目水資源論證中面臨的迫切問題。本文通過對河道內生態需水的基本概念、計算方法及工作中存在問題的探討，希望能對推動水資源論證中生態需水的應用性研究有所裨益。

1 生態需水的基本概念

1.1我國生態需水研究的發展狀況

方子云在1988年的《水資源保護工作手冊》提及流域生態用水的內容；湯奇成等人在分析塔里木盆地水資源與綠洲時提出了生態環境用水概念，率先開展了生態環境需水研究；20世紀90年代后期，生態環境需水進入了較全面的研究階段，劉呂明根據水資源與生態用水的關系，提出了水熱平衡、水鹽平衡、水沙平衡與水量平衡原理，探討了生活、生產與生態用水之間的共享性。由于干旱、半干旱和季節性干旱的半濕潤區，水資源供需矛盾突出及生態環境相對脆弱等問題嚴重，因此，目前國內的研究目標多集中在這些地區且以河流生態系統需水作為主要研究對象。國家“十五”科技攻關項目“中國分區域用水標準研究”從基礎理論、應用技術、管理決策三個層面，提出一系列相互關聯的關鍵技術，形成符合我國實際生態需水理論與計算方法體系，提出了水循環生態效應理論，建立了區域生態需水類型劃分的三大準則，為區域生態需水計算奠定理論基礎。

1.2生態需水的定義

對于生態需水的研究有不同途徑與觀點，沒有形成一個系統、科學的理論體系，國內學者們對生態需水概念還沒達成一致。王西琴等認為：生態需水是指維持生態系統中具有生命的生物物體水分平衡所需要的水量，主要包括維護天然植被所需水量、水土保持及水保范圍之外的林草植被建設所需水量和保護水生生物所需水量；胡順軍認為：生態需水是指生態系統在特定條件下需求多少水，并把生態需水與環境需水統稱為生態環境需水；馬鐵民認為：生態需水量是生態系統達到某種生態水平或維持某種生態系統平衡所需水量，或是發揮期望的生態功能所需水量；生態環境需水量是指維持一個特定區域內生態環境不再惡化并逐步改善所需要消耗的水資源總量，并不是單指生物體的需水量；趙西寧等人為：生態需水是從生態系統本身角度出發，維持或恢復良好穩定狀態所需水量；崔樹彬認為生態需水量不能單指生物體的需水量等。筆者認為生態需水是為了維護生態系統的穩定和保護生態環境質量所需的水資源量，生態需水是以保證環境內的生物需水為主要目標，實際上這個目標達到了，生物所生活的環境需水也就得到滿足，可以說生態需水同時兼顧維持生物存在和環境保護的功能，則可理解為生態需水強調的是生態，兼顧的是環境。

2 河道內生態需水的計算方法

目前關于生態需水計算的方法很多，由于生態系統的復雜性和對生態系統認識的局限性，沒有一種適宜于所有計算的通用方法。河道內生態需水計算方法已經初步形成體系，大體分為歷史流量法、水力定額法、棲息地法和整體分析法4類。

歷史流量法是利用已有的歷史流量資料來推導生態需水量。該類方法的優點是比較簡單，容易操作，對于數據要求不高，徑流數據可與生態數據相聯系，容易將計算結果與水資源規劃相結合。但由于簡化了區域的實際情況，沒有直接考慮生物的需求和生物間的相互影響，只能在優先度不高區域使用，或者作為其他方法的一種粗略檢驗。

水力定額法應用水力學現場數據。考慮河道內生態需水，需確定河流流量與魚類棲息地指示因子的關系，考慮參數有濕周、水面寬度、流速、水深、橫斷面面積等。與歷史流量法相比，水力定額法包含更多具體的河流信息。然而這種方法忽略水流流速變化，未考慮具體生物或生命階段的需求。同時該類方法假定河道在時間尺度上是穩定，并且所選橫截面能夠確切地表征整個河道特征，實際上并非如此。

棲息地定額法用水力學模型計算不同流量相應的河段水深、流速、水質等棲息地參數，從而確定棲息地與流量的關系，該方法的生物學基礎是棲息地適宜度曲線。由于此方法是定量且基于生態原理，相對來說更為合理和可靠。

整體分析法建立在盡量維持河流生態系統原始功能的原則之上，對整個區域的水源發源地、河道、河岸地帶、洪積平原、地下水、河口和沼澤等均需評價。

在水資源論證中具體計算生態需水時可根據計算區的實際情況選用合適的方法。在現有階段，由于我國普遍缺乏生態資料，棲息地法一般無法使用，整體分析法也難以在我國普遍應用，水力定額法需要野外現場資料，從使用角度講，我國現階段一般具備歷史流量法的應用條件，則該方法應用較多。

3 在水資源論證中計算河道內生態需水存在的問題

在水資源論證中，如何合理考慮河道內生態需水是焦點和難點，存在如下問題：

（1）只有少部分建設項目水資源論證考慮生態需水，即使考慮了生態需水，但計算方法過于簡單，不能反映項目所在區域的真實情況；

（2）沒有掌握各種計算方法的內涵和適用性，對具體河流生態環境分析不合理，就任意照搬國外的計算方法；

表1 蚌埠、小柳巷控制斷面分時段最小生態流量成果表單位：m3/s

（3）由于項目經費不足和時間有限，工作人員不能對論證范圍內的生態系統做詳細的調查和勘測；

（4）不同區域和不同部門在生態系統服務價值上認識不一致，使得評審專家難以下定量結論。

造成上述問題的原因是多方面的，首先是國家還沒有出臺水資源論證中生態需水的計算規范，使得論證設計單位沒有參考依據。其次是大多數設計人員對生態需水的基本理論和計算方法不熟悉；對生態需水的重要性不夠重視。

最重要一點是當前國內對生態需水研究仍顯不足。在概念上還存在許多分歧；我國區域生態環境狀況復雜多樣，不同區域背景不同，再加上不同部門間、不同學術專業領域間對生態保護和管理目標的認識也有很大的差別；現有生態需水量化方法，存在不同程度的缺陷；另外計算方法研究側重于單項研究，在區域生態需水總量研究中，經常采用各項簡單相加減的方法，對各分項之間內涵上的交叉重復考慮不足；目前，關于生態需水量的計算結果，往往僅限于理論上的討論，無法滿足水資源科學配置的實際需要，究其根本原因是生態需水保護目標的不統一。

4 實例

本文以淮河流域五河泵站水資源論證為實例，五河泵站位于安徽省五河縣郜湖洼地內，距離蚌埠閘下約67km，總裝機5000kW，為中型泵站，論證分析范圍為蚌埠至洪澤湖水資源三級區。

在取水水資源論證中，進行了取水河段水量平衡分析，在計算蚌埠閘下河段用水量時，從城鎮生活用水、工業用水、退水、農業用水和生態環境需水量5個方面考慮，此項目考慮取水河段的生態環境需水主要是指河段內生態最小需水量，即確保河道內最小水深和水量，以維持河道內生物需水、補充蒸發和滲漏損失水量。直接引用最新批復的《淮河流域綜合規劃（2012-2030年）》中“水生態系統保護與修復”的現成成果，進行簡單相加得出蚌埠閘下河道用水量。淮河干流蚌埠、小柳巷控制斷面分時段最小生態流量成果見表1。

此項目在考慮生態環境需水量時，直接引用已有成果進行簡單計算，至于得出結果是否合理未做進一步的分析和核實，這也反應了在水資源論證中考慮生態需水時，工作做得不充分。

5 結論

建設項目水資源論證中考慮生態需水問題，對管理部門和研究部門來說，是一個全新領域，有許多理論和方法問題需要進一步探討和深入研究，同時在實踐中進行驗證。建設項目水資源論證中生態需水問題不但要從計算方法上，而且還要從評價指標體系、需水閾值上進行系統研究，為管理決策提供更具有操作性的方案和準則。有關部門應該盡快出臺相關規定，規范生態需水的計算方法，確保生態需水不受侵占，支撐國民經濟的可持續發展和造福子孫后代■