长江流域生态环境需水计算方法

由于长江流域面积很大，流域内情况千差万别，不同地区的河流具有不同的水资源特征和生态环境问题，应该根据不同地区采用不同的计算方法，如对于缺乏资料的地区，可以采用计算过程较为简单的Tennant法，对于河流季节变化较大的河流，可以采用Q90法，对于情况较为复杂的湿地与河口地区可以采用水文—生物分析法。

1.各方法的优缺点和生态学意义

河流生态环境的计算方法各有其优缺点。Q90法来源于美国为水质保护设定的河流最小流量设计值，其更多的是考虑水质因素，而对生态因素考虑不够，且计算结果较小；其优点是其计算结果考虑了河流径流过程的年内分布，特别是在最枯时段的流量特征。湿周法则是考虑河流生态系统的要求；湿周法的缺点是计算结果会受河道断面形状的影响，如果断面的选择不合适，就会影响计算结果的合理性。Tennant法是一种统计意义上的方法，在其设定标准的过程就已经考虑了河流生态系统的要求，同时也考虑了季节性的要求；其缺点是其结果为统计意义上的结果，与河流的具体特征的结合不够紧密；Tennant法往往作为其他方法的一种检验。

以上3种计算生态环境需水量的方法都有其明确的生物学基础，各有其实际意义。美国第二次全国水资源评价中，在估计每一个水资源分区内鱼类及野生生物用水量时，以分区河流出流点的月流量状况作为判断，提出了下列评判标准：

（1）河道内径流为多年平均流量的百分之六十（即40%为河道外耗水），这是为大多数水生动物在主要生长期提供优良的栖息条件所推荐的基本径流量。在这一流量下，水生生物在河宽、水深及流速等方面将得到优良的生长环境。大部分河道，包括许多急流浅滩区将被淹没。通常可输水的边槽也出现水流。只有少数卵石和沙坝将露出水面，大部分江中岛将成为野生动物建立窝、穴，进行繁殖和庇护的场所。大部分河岸滩地为鱼类所能游及的地带，也将为野生动物提供安全的穴居区。大部分旋涡、急流和浅滩将适中地没于水中，能够为鱼类提供优良的繁殖和生长环境。岸边植物将有充裕的水量。在任何浅滩区，鱼类的洄游将不成问题。在任何河段中水温不再是约束鱼类活动的条件。无脊椎动物种类繁多，数量丰富。

（2）河道内径流为多年平均值的百分之三十（即70%为河道外耗水），这是保持大多数水生动物有较好的栖息条件所推荐的基本径流量。在此条件下，河宽、水深及流速一般是令人满意的。除极宽的浅滩区外，大部分河道将没于水中。大部分边槽将有水流，卵石、沙坝将部分淹于水中。许多河中岛将提供野生动物建立窝、穴、繁殖及庇护的场所。许多河岸成为鱼类的活动区，也为野生动物提供穴居的场所。许多急流和大部分旋涡区的深度将足以作为鱼类的活动场所。大鱼可通过急流浅滩区。在大部分的河段，水温预计不会成为鱼类活动的约束条件。无脊椎动物将有所减少但不会成为鱼类数量减少的控制因素。

（3）河道内流量为多年平均流量的百分之十（90%为河道外耗水），这是保持大多数水生动物短时间生存条件所推荐的最低瞬时流量。在此条件下，河宽、水深和流速将显著减少，水生生态环境恶化。河道或正常湿周近一半露出水面；宽浅滩露出部分将会更多。边槽将大部或全部干涸，卵石、沙坝也基本上干涸无水，岸边植物将会缺水。河中岛将不能作为野生动物建立窝、穴繁殖和庇护的场所。作为鱼类及皮毛动物的岸边许多穴居场所将消失。许多正常的湿润区水深将变浅以至于鱼类不能在此活动而一般只能集中于最深的水坑中。大鱼在向上游回游过程中遇到浅滩处将有困难。水温常常是一个约束因素，尤其是在七、八月的下游河段，无脊椎动物将大大减少。当然对大部分河流来说，都会有出现径流低于平均径流百分之十的时候，因此即便出现上述的低流量（即多年平均流量的10%），有时也会对天然水流状态提供一些改善条件。

从计算结果看，Q90法计算得到的流量占其多年平均流量的比例一般在10%～20%之间，在这一流量条件下，河道内的水生物能够生存，但是长期处于这一流量将会对水生生物和生态系统产生一定的影响，因此Q90法计算得到的流量可以认为是维持河道内水生生物和生态系统基本条件的极限流量。Tennant法是从大量研究统计所得到的平均规律，按照Tennant法（以良好，即全年30%，汛期40%，非汛期20%的标准），河道内的水生物和生态系统能够处于一种良好的状态，是保持河道内的水生物和生态系统良好状态的基本流量。而湿周法是从保护水生生物栖息地的角度考虑确定的临界流量，其计算结果与按照Tennant法计算的结果比较接近，但是随断面形状的变化不太稳定，按照湿周法计算得到的流量是保护水生生物栖息地所需要的最低流量。(www.xing528.com)

除了上述3种生态环境需水量计算方法外，其他的一些方法，包括水文—生物分析法、生境模拟法和整体分析法，本身就都具有明确的生态学含义，且考虑的因素较多，其计算结果也更为可靠。但是，这些方法由于考虑的因素较多，所需要的基础资料和工作量也要大很多，与常用的3种方法相比，其计算过程更为复杂，且在很多情况下无法找到必须的基础资料，在实际中很难用于生产实践。因此，在实际工作中，上述3种方法最为常用。

2.长江流域生态环境需水计算方法的选择

长江流域巨大，其支流众多，各支流的大小相差悬殊。生态环境需水的计算需要根据不同河流的特点具体分析，采用不同的计算方法。

对于一些小流域，由于来水较小，河流季节变化较大，对于这些河流，生态环境需水可以采用诸如Q90法等水文学、水力学方法进行计算，甚至对一些资料相对缺乏的河流可以考虑采用计算过程较为简单的Tennant法；但是对于一些重要河段，如有水生生物自然保护区的河流，其生态环境需水则需要结合水生生物的生活特性和生境要求，采用水文—生物分析法和生境模拟法等方法进行模拟计算，以保证水生生物的生存。

对于像长江干流和汉江、嘉陵江这样的大支流，其生态环境需水的计算除了要采用上述3种方法进行计算外，还需要考虑水质污染和泥沙问题的需水，并结合人类生产生活用水的需求综合考虑。此外，在河口地区的生态环境用水还应该考虑为防止盐水入侵所需要的水量。

基于上述分析，本书将长江流域的河流分为3种类型：中小河流、干流和主要支流、河口。针对不同的河流类型，采用不同的计算方法对河道生态环境需水量进行计算。

由于生态环境需水的确定是生态环境需水满足程度计算的基础，二者的计算过程是一个连续的过程，长江流域生态环境需水的具体计算将在生态环境需水满足程度的计算过程中进行。