确定生态需水的步骤的介绍

河流生态需水可以按以下九个步骤确定，并逐渐修正优化。需要指出的是，河流生态需水的计算是基于对河流生态系统的不完整认识和统计意义上的水文学、水力学、生态学条件得出的，可能与生态系统的实质需求不相符；在河流生态调度实践中，生态需水牵扯多个河道外用水利益方，生态需水的落实情况也可能与预期目标有差异；生态调度意味着水量及其过程与天然背景值不同，生态系统适应这种变化需要一定时间，可能是一个缓慢的过程。因此，生态需水应该随时间、随监测结果逐步修正。

确定河流生态需水的九个步骤如下。

1.确定工作范围和研究范围

工作任务来源于业主委托，因此要与业主协商确定工作对象和工作范围，是整条河流还是某个河段。工作范围决定了搜集资料的大致范围以及工作的约束边界。要初步分析对象的水文及生态特征，与之密切相关的部分要纳入工作范围，例如对干旱区和半干旱区的河道，应包括依靠其补给生存的非地带性植被区域。由于河流生态系统受各种复杂因素的影响，有时需要自行扩大工作范围，以便分析某些影响因素，扩大后的范围可以称之为研究范围。

2.现状调查与评价

要对河流系统的现状进行调查，调查的主要内容包括水文条件、水资源条件、河流地形地质条件、河流生态条件、河流水质条件。水文条件、水资源条件要调查现状基准年及历史系列资料，河流地形地质、河流生态和水质条件主要调查现状基准年的资料。水文资料主要包括流域面积、气象特征、洪水、泥沙、水文测站分布、水期划分等。水资源资料主要包括水资源类型、数量、分布、开发利用和供需状况，重要水利水电工程位置、调度运行方式，城镇饮用水水源地、取水口位置等。水生态资料主要包括重要水生生物的种类、数量、分布、生境、习性，河滩、河岸及湿地植被，生态功能区划，与水有关的国家级和省级自然保护区、风景名胜区，水产种质资源保护区，鱼类产卵场、索饵场及越冬场等。河道地形地质资料包括河段平面及断面形态、土壤、地下水等。河流水质资料包括水功能区划、地表水水质、地下水水质、点面污染源、主要污染物成分、入河排污口位置、河流底质状况、中水入河排放现状、雨水入河排放现状、水污染事件等。应检查资料来源的权威性，检验资料的可靠性、代表性和一致性，剔除错误资料。

要对河流生态系统的现状进行评价，主要包括水质评价、生态需水满足程度评价、水生态状况评价。水质评价依据监测控制断面分析出的水质代表值，评价水质类别是否达到水功能区管理的水质目标，营养状态是否达到水功能区管理的营养状态目标。生态需水满足程度评价可以用年内河道实测日均流量大于等于生态基流目标的天数比例来表征，敏感生态需水用敏感期内实际流入生态敏感区内的平均水量与敏感生态需水量的比值来表征。水生态状况可以用生物多样性指数、珍稀水生物的数量、鱼类的IBI指数等进行表征。

要分析并找出干扰河流生态系统和阻碍河流生态服务价值实现的主要因素是哪些。例如，是水质污染？是修建大坝引起的水温变化？是上游农灌引水过量导致生态水量剧烈减少？是发电调度不当引起水文过程的过度均一化？是人类开垦河流湿地为耕地？

3.划分河段，确定控制断面

河流从源头至河口的水文特征和生态特征是逐渐变化的，人类施加干扰的活动位置一般是在局部河段，影响则会扩散到下游一定范围河段。所以，一般分河段进行生态现状评价和生态需水计算。在河段之间布设控制断面，用控制断面计算河道生态基流和敏感生态需水。

控制断面常设在：①支流汇入或者取水导致水量发生较大变化处；②水文测站断面处，以便获取水文资料；③水库坝址、闸址下游附近，以便获得控制下游河段的下泄流量、过程、水温资料；④河流湿地及河谷林的上游附近，以便控制湿地与河谷林的进水水位和流量；⑤重要水生生物栖息地，如渔场等区域上游边界处；⑥行政边界处，以便于水量水质管理，划分管理责任。

4.确定生态保护对象和管理目标

根据河流生态系统特性，提出生态保护的对象，例如河槽形态、河漫滩、间歇性湿地、核心湿地、特定植物、特定鱼类、河流生物群落等。

分析收集到的水生态资料，判断河段范围内是否存在生态需水敏感区以及生态需水敏感区的类型和敏感期。河流生态敏感区类型主要包括具有重要保护意义的河流湿地和河谷林、河口和重要水生生物（土著、特有、珍稀濒危或者重要经济鱼类）的产卵场、索饵场、越冬场和洄游通道。

敏感期重点考虑重要植物的水分临界期，珍稀特有鱼类的繁殖期以及水-盐平衡、水-沙平衡的控制期等。对于河流湿地和河谷林，敏感期是丰水期；对重要水生生物，敏感期是繁殖期。对于河口区域生物，敏感期取全年。

通过对生态保护对象的历史和现状分析，提出河流管理目标，例如维持河流生物多样性，维持生物栖息地面积，维持河道形态，维持自然景观，恢复某生物种群数量到某一水平等。管理目标是一个妥协的目标，即不可能恢复到历史上未受干扰的状态，而是修复到当下人们可以接受的状态。这个管理目标也是需要未来予以定期调整的。

管理目标的具体指标可以是控制断面的生态基流量、敏感生态需水量，以及它们的过程，也可以将流量换算为控制断面的水位及其时间过程表示。河道生态基流一般分为汛期生态基流和非汛期生态基流，要分别提出相应的控制要求。汛期水量大，河道生态基流一般能够得到满足，非汛期生态基流需要重点给予保障。河流敏感生态需水主要考虑敏感区内生态保护对象在敏感期的生态需水。对于敏感区内的非敏感期，一般只需要考虑生态基流。

生态需水量一般在控制断面上设定，可以采用以下几方面的参数：①水量及其变化范围；②季节洪水，汛期洪水，非汛期洪水；③洪峰流量；④洪水持续时间；⑤洪水频次；⑥洪水涨落速率；⑦干涸期的持续时间以及频次。(www.xing528.com)

5.建立生态要素与水文、水力学要素的相关关系

对治理河段，要关注在整条河流中的位置，是上游山区，中游丘陵区，还是下游冲积平原区；关注其所处的气候类型（温带季风气候、亚热带季风气候、热带季风气候、温带大陆性气候、高原高山气候）和水分条件区（湿润区半湿润区、半干旱区、干旱区），以及由它们决定的河流基本水文特性和河槽地貌特征。对生态保护对象，要分析生物生长、发育、繁殖习性以及与水文条件、水力学条件之间的关系，这种相关关系是生态需水计算的基础。不但要关注最小生态流量，也要关注流量的季节变化、年际变化，同时关注不同水位条件下的河流纵向、横向连通性，关注水文学、水力学条件差异性对生物的影响。一般建立河宽、水深、流速、持续时间、频次与生物物种或生物群落之间的关系。

6.选择计算方法并开展计算

根据生态保护对象确定生态需水类型，继而选定生态需水计算方法。鉴于生态系统的复杂性和认识的片面性，生态需水宜根据可用的资料，选择适用于本地区河流特征、比较成熟的计算方法。当有多种适用的生态需水计算方法时，宜采用多种方法计算，互相验证。当不同计算方法得出的结果差异很大时，应分析检查计算过程的正确性，计算方法的适用性。

生态需水的计算方法有很多，一般分为水文学方法、水力学方法、栖息地模拟法、整体分析法等四大类。水文学方法有Tennant法、90%保证率法、流量历时曲线法、Texas法、RVA法、假设法、最小月平均实测径流法等；水力学方法有湿周法、R2-Cross法等；栖息地模拟法有IFIM法、鱼类生境法、水生生物量法、生物空间最小需求法等；整体分析法有BBM法、HEA法、DRIFT法等。

水文学法需要长系列水文资料，操作简单，但没有直接考虑栖息地因素，宜用在对计算结果精度要求不高，并且生物资料缺乏的情况。水力学方法考虑了生物栖息地与水力要素（比如湿周、水深等）的直接关系，并认为水力要素存在某个阈值；该法需要测量河道断面，无法体现流量的季节变化因素。栖息地模拟法建立了特定物种栖息地与流量变化的关系，但该法未考虑流量之外其他因素诸如水质的影响，受限于生物资料缺乏，宜用于受人类影响较小的河流。整体分析法宜用于流域整体的生态需水评估。

在工程实践中，业主往往委托一段河流进行设计。此时要查阅流域综合规划、流域水资源规划等相关资料，了解河段生态需水要求。如果流域规划有明确要求，生态流量应该满足相关要求。如果没有，可选择就近的水文测站，搜集资料进行分析。如果仍然无法搜集到资料（对大多数小型河流，这是常见的情况），这时建议用水力学方法和栖息地模拟法进行估算。

计算结果的取值，要符合现行规范《江河流域规划环境影响评价规范》（SL 45）、《水资源保护规划编制规程》（SL 613）、《河湖生态保护与修复规划导则》（SL 709）的规定：对于我国南方河流，生态基流应不小于90%保证率最枯月平均流量和多年平均天然径流量10%两者之间的大值，也可采用Tennant法取多年平均天然径流量的20%～30%或以上。对于北方河流，生态基流应按非汛期和汛期分别确定，一般情况下，非汛期生态基流应不低于多年平均天然径流量的10%；汛期生态基流可选取多年平均天然径流量的20%～30%。在冰冻期，如天然来水不足多年平均天然径流量的10%，生态基流可以按天然来水下泄。

对于历史上每年都有一定干涸期的季节性河流，水资源量难于满足非汛期生态基流取多年平均天然径流量的10%的要求，考虑到河流生物已经适应了河流水量的季节变化，可以考虑一定时段的干涸期。

敏感生态需水过程要取外包线。当同一河段存在多种生态保护对象时，需要计算每种生态保护对象的生态需水，得到多条生态敏感需水过程线，进一步取其外包线作为河流敏感生态需水过程线。

7.根据实际情况确定生态需水调度方案

根据河流的不同生态保护对象和不同层次的管理目标，如维持河漫滩、维持输沙平衡、维持自净内力、保护湿地面积等，可以组合得到不同的生态方案和相应的生态需水过程线，此时的生态需水过程线是同时满足本方案各个目标过程线的外包线。对这些方案，需要根据流域实际情况进行合理性检查和方案比选。可以将生态需水计算结果与天然径流、现状径流进行对比分析，并要求生态需水量不应超过河川天然径流量。方案选定的依据可以是特定方案的成本-效益分析结果，水的效益包括社会效益、经济效益、生态效益。可以用水的总效益最大或者效益成本比值最大为原则，选定生态需水调度方案。

生态需水的目标是维持河流的健康，即同时满足河流的自然生态功能和社会功能。当生态需水和社会需水难以同时满足时，需要一方或者双方压缩用水量。当国情决定水资源的开发利用率不可能降下来时，可以分阶段、分步骤恢复生态，并相应提出生态需水调度方案。

8.生物与水文监测

为了跟踪和观察河流生态系统对生态管理方案的适应性，判定生态修复的效果，需要制定生物和水文监测方案。以现状基准年的监测结果作为背景值，对生态调度方案实施结果进行对比分析。监测方案内容包括布设监测断面、确定监测项目、监测频次和监测方法等。生物的监测包括对鱼类和监测和植物群落的监测。鱼类的监测可以选择当地有代表性的鱼类，监测其数量和质量的变化。植物群落可以监测其面积、多样性的变化。对水文数据也要进行监测，以便反应实际水情与计划方案的差异。

9.反馈与调整

对比分析基准年数据、历次监测数据和预期目标，发现问题，评估得失，对生态调度方案进行调整。这是一个适应性管理过程，即设计、实施、监测、评估、调整的循环过程。适应性管理由加拿大大不列颠哥伦比亚大学资源生态研究所于20世纪60年代末提出，用于评价和解决环境管理问题。由于生态系统的复杂性，调度方案基于人们对自然的片面认知，生态需水量与生态系统的响应具有不确定性，适应性管理能够较好地解决这种不确定性。