河道生态环境水需求与国内外研究进展

作为河流健康评价的指标之一，河道生态环境需水满足程度的研究是与河流健康研究结合在一起的。对于河流健康的含义，专家学者们理解不一，存在不同的说法。关于河道生态环境需水量满足程度的具体含义，也存在着很多种不同的说法和定义。根据长江委《维护健康长江促进人水和谐实施意见》，河道生态需水量满足程度被定义为：天然最小流量与维持河流水沙平衡、污染物稀释自净、水生生物生存和河口生态所需要的最小流量之比。河道生态需水量满足程度反映河道内水资源量满足生态保护要求的状况，60%被作为河流健康的参考值。珠江委在进行河流健康评价时将生态用水保障程度定义为在控制断面径流序列中，达到维持河流水生生物生存环境和河口生态所需流量的序列长度占总长度的比例。杨文慧将最小流量保障程度定义为：河流实测年平均流量值和基准流量的比值。基准流量值的确定基于河流的生态环境功能。高永胜认为，河流生态流量包括河道基流量、平滩流量和河流生态需水量，每个指标以实际流量与理论值的比值，河流生态需水保证率被定义为上述3个比值的最小值。陈平等认为河流健康的水量指标主要指基本生态需水量，包括植被生态需水量、河道与湿地生态需水量、维持景观与娱乐需水量，该指标被定义为最小流量占50%保证率河道流量的百分数。谈昌莉等采用Tennant法计算作为灌溉水源的拉洛水库坝址下游河道内的生态需水量，并分析了不同频率水文年拉洛水库下泄生态流量满足生态需水的比值，即满足程度。

综合以上定义，关于河道生态环境需水满足程度的含义存在三种主要说法。第一种是以实际的年径流量与生态环境需水量的比值作为河道生态环境需水量满足程度的定义；第二种长江委则以实际的最小流量与生态环境需水流量的比值作为定义；第三种珠江委则以实际流量大于生态流量的历时占序列总历时的比值作为定义。

第一种说法从全年整体考虑，用年径流量表示河道生态环境需水量满足的程度。这种说法在北方干旱缺水且水资源开发利用程度较大的地区是比较适用的，由于水资源缺乏而用水量较大，水资源开发利用程度较高，人类对水资源的调控能力较强，其全年的缺水量（包括生态环境缺水量）就反映了全年不同时期缺水的平均程度。但是在长江流域，水资源较为丰富，全年水量较大，水资源的开发利用程度相对不高，人类对水资源的调控能力相对较弱；且由于地处亚热带季风气候区，水资源的时间分布却又极不均匀，在夏季汛期来水量大，洪涝灾害严重，由于水利工程的蓄水量有限，大量的水流进入海洋，到了枯季来水量减少而用水量较大时就出现缺水。在长江流域用全年的水量来表示河道生态环境需水量的缺水情况和满足程度则不太合适，这种方法不能反映年内不同时段的缺水情况，完全可能会出现全年的径流量大于生态环境需水量但是又出现生态缺水的情况。

第二种定义则考虑了长江流域水资源时间分布不均的特点，考虑了年内不同时期缺水的可能性，以最小流量这一极端情况来表示河道生态环境需水满足的程度。这种定义比第一种更能反映长江流域水资源的特点，因此被长江水利委员会所采用。但是第二种定义也存在一定的局限性，以长江流域下游最后一个控制性水文站大通站为例，根据《长江流域水资源综合规划报告》，大通站的生态环境需水流量为10000m3/s，但是大通站的最小瞬时流量为4620m3/s。根据上述定义其河道生态环境需水量满足程度为46.2%，本指标的河流健康评价为不健康，或者说河流生态环境状况很差。客观上讲，长江流域除局部的个别区域或河段存在一定的生态环境问题外，整体而言，整个长江流域的生态环境还是较为良好的，处于较为健康的状态。此外，第二种定义仅考虑了最小流量这一极端条件下的状态，对于河流的生态系统而言，短时间的缺水对河流水生生态系统具有一定的影响，但是生态系统由于具有自我修复能力，如果缺水的持续时间很短，除非出现断流等极端的恶劣事件，一旦流量增加会很快恢复到正常的健康状态。所以对于水生生态系统，除了瞬时的缺水流量外，缺水历时也是一个需要着重考虑的问题。

第三种珠江委的定义从保证率的角度考虑了历时，但没有考虑缺水时的深度，在缺水时，缺水90%和10%对河流生态系统的影响程度是不一样的。

因此，本章在上述三种定义的基础上，重新提出一个新的定义。设河流生态环境需水流量过程为E（t），河流来水的径流过程为Q（t），河流的生态环境需水量为（全年）：

假定出现了N个生态环境缺水时段T1、T2、…、TN，河流的来水流量Q（t）小于河流生态环境需水流量E（t），定义生态环境缺水量为：(www.xing528.com)

则河道生态环境需水量满足程度定义为：

图10-1　河道生态环境缺水量示意图

上述定义以生态环境缺水量与生态环境需水量的比值来评价河流生态环境需水满足程度。由于缺水量是一个积分的概念，即考虑了生态环境缺水的深度，又考虑了缺水的持续时间，对于河流水生生态系统的影响进行了较为全面的考虑。与前述三种定义相比，本定义内涵更为全面，较适合于长江流域水资源及其生态环境特征，缺点则是计算过程复杂，本定义需要利用来水径流过程长序列进行计算，而前两种定义则仅需来水径流的一个或几个参数就可以进行计算。本文将采用公式（10.3）作为河道生态环境需水满足程度的定义，图10-1为定义的示意图。