生态环境水需求概述

生态环境需水一般意义上是指与特定生态环境保护目标相联系的物理、化学、生物过程处于平衡状态时所需要的水分，涉及不同尺度的水热平衡、水循环平衡、水土平衡、水沙平衡、水盐平衡、水化学平衡等［11-13］。生态系统需水又分为天然生态需水和人工生态需水两大类：天然生态需水是指基本不受人工作用的绿色生态所需水量，包括天然水域和植被所需水量，在西北地区天然植被可分为荒漠河岸林、低地草甸、前山带河谷林、荒漠植被等；人工生态需水是指由人工直接或间接维持绿色生态所需水量，包括为生态目的种植的人工林草灌溉需水量和城市景观需水量，农业灌溉退水维持的人工生态需水量，以及水土保持中造林种草所需的水量。

河流系统是自然界最重要的生态系统之一。河流系统具有多种功能，通常受到关注的主要有输水、输沙、泄洪、防污、景观、航运、生态等功能。在不同的区域和不同的阶段，为了维持河流系统功能的健康和满足河流系统水资源开发利用的不同目的，必然会提出水资源利用的具体模式。然而为了使河流水资源能够得到可持续的利用，必须考虑生态环境用水的需求，从而也就提出了河流生态环境需水量的概念。河流生态环境需水量是在特定时间和空间为满足特定服务目标的变量，它是能够在特定水平下满足河流系统诸项功能所需水量的总称。河流生态需水主要具有以下特征：

（1）时空性。河流具有纵向、横向、垂直、时间等四维特征。在不同河段，由于河道生态特征及人类活动影响的差异，河段所发挥的生态功能不同。生态需水的空间性不仅表现在要保持总量的满足，而且还要保证在区域空间和立体空间上的合理分布，这就是生态需水的空间优化问题，这种优化实质上就是从水资源的角度进行流域景观的空间优化。(www.xing528.com)

（2）尺度多样性。河流在纵向上的连续性以及从河源到河口在物理、化学和生物方面表现出的差异性导致河流在纵向上分为离散河段，从空间尺度上看，河流从大到小可分为：河流、河区、河段、断面等，对于不同尺度的生态需水之间存在着尺度转换问题。一般情况下，以某一河段作为生态需水的计算单元，但该河段的生态需水并不代表整条河流的生态需水，下游生态需水也不能代表整条河流的生态需水，特别是对于一些大型河流，如黄河下游的生态需水仅能代表利津站下游河段需要满足的生态流量，并不是整个黄河的生态需水。因此，河流生态需水不仅具有上、中、下游各河段的差异性，而且在河流、河区、河段之间存在着尺度差异性问题。河道生态环境需水的年内变化，主要表现在汛期需水和非汛期需水的差异。在汛期和非汛期，河流的来水条件不同，所期待发挥的生态环境功能也各异，因此对流量的要求也不同。例如，鱼类的产卵和繁殖主要在4—7月，如果这个季节水量过少，会造成产卵栖息地的不足，导致鱼类数量减少。

（3）阈值性。根据自组织理论，当一个健康的生态系统受到胁迫或干扰后，通常以增加群落呼吸速率等，将系统的无序性排除出去。当新的耗散系统结构形成后，系统便进入稳定状态。如果胁迫或干扰太频繁，系统秩序发生不可逆变化，达到另一种结构稳态。水量的变化正是这种干扰之一。根据耐性定理，生物存在与繁殖，要依赖某种综合环境因子的存在，只要其中一项因子的量不足或过多，超过了某种生物的耐性限度，则该物种不能生存，甚至灭绝。该定律把最低量因子和最高量因子一并讨论，水量作为生态需水的限制性因子之一。生态系统的自组织理论和耐性定理均说明生态需水具有阈值。当在阈值范围内，则生态系统能够维持现状，但是如果水量的减少或增大超过系统能够承受的范围，系统的自组织能力和自我调整能力将丧失，系统秩序发生不可逆变化，达到另一种结构稳态，形成自组织演化过程。生态用水量与生态价值之间存在着一定的函数关系。