生态需水研究的发展与实践

1.2.1.1 国外生态需水研究的发展过程

20世纪40年代，随着水库的建设和水资源开发利用程度的提高，美国的资源管理部门开始注意和关心渔场的减少问题。美国鱼类和野生动物保护协会对河道流量进行了许多研究，主要是关于鱼类生长繁殖和产量与河流流量关系，从而提出了河流最小环境（或生物）流量的概念。以后，随着人们对景观旅游业和生物多样性保护的重视，又提出了景观河流流量和湿地环境用水以及河流入海口生态需水的概念。

20世纪70年代以来，欧洲、澳大利亚和南非等国家都开展了许多关于鱼类生长繁殖、产量与河流流量关系的研究，产生了许多计算和评价方法[2]。20世纪50～60年代期间出现了关于河流生态流量的定量研究和基于过程的研究。一些早期的研究建立了流量和流速、鲑鱼、大型无脊椎动物、大型水生植物的联系。在此期间，河流生态学家将注意力集中在能量流、碳通量和大型无脊椎动物生活史方面[3]。

1960～1970年，生物对水流改变的响应研究取得了相当进展。水流和生态相联系的代表作是《河流生态与人》一书。然而，那时，河流管理是一门艺术而不是科学。Fraser举例说明：“建议的河流流量常常更多地基于生物学家和工程师的猜测，而不是基于流量和河流生态、审美学等的定量评价。”

在20世纪70年代后期，河道流量增加法（IFIM）的出现，使得河道流量分配方法趋于客观。该法成为在北美洲广泛应用的方法，用来评估流量变化对鲑鱼栖息地等的影响[4]。

早期的环境流量评估方法集中在最敏感或者说是在经济和生态上重要的用户上。Hooper和Ottey（1982年）调查了枯水流量和丰水流量的大波动对海底生物群落的影响。Singh（1983年）建议用专用库容来满足鱼类对枯季流量的需求。Tsai Wiley（1983年）把他们的注意力集中在鱼类种群的多样性和组成上[1]。Williams和Mc Kellar（1984年）举例说明在水能和水生系统生产力之间的权衡问题。一些研究者报道了确定生态重要性的枯水流量指数方面的研究。(www.xing528.com)

单一目标（例如：为满足鱼类需求）的河流管理不再被看成是完全有效的方法。现在，河流被看作平衡的生态系统，要求建议的河道流量能满足鱼类通道、水温、各种栖息地的维持、泥沙控制、娱乐等多方面的要求。Narayanan等（1983年）建议用河道某段时间内的多方面需求来评估河道流量。将某段时间内的各种流量需求的最大值定为河道流量需水量，并且必须考虑城市用水和农业用水的竞争。

最近几年引起注意和被接受的一个研究趋势是枯水流量管理的经济问题。一些学者研究了保持一定枯水流量的效益；回顾了保证河流枯水流量在某一水平的经济成本和环境效益的权衡技术[5]。

1.2.1.2 国内生态需水研究的发展过程

在我国，汤奇成等人于20世纪80年代末期在分析新疆塔里木盆地水资源与绿洲建设问题时提出了“生态用水”问题。在进行全国水资源利用前景分析时，考虑干旱区绿洲的生态用水[6]，估算的外流河河道生态需水量为水资源总量的40％。之后，提出了我国21世纪水资源供需的“生态水利”问题[7]。20世纪90年代中后期，在国家“九五”科技攻关中，对干旱区生态需水进行了系统研究，提出了针对干旱区特点的生态需水研究计算方法，基于河流系统与干旱平原区植被生态系统的演变机理，研究植被生长需水的区域分布规律，采用遥感和地理信息系统技术实现生态的空间分区，以生态分区和流域水平衡为基础量化生态需水；基于可持续发展的生态模式，确定生态保护目标和生态建设规模，并预测生态需水[8]。针对黄河、华北地区河流生态需水进行了研究，产生了相应的方法。国内河流计算方法主要采用最枯年天然径流估算法和年最小月均流量的多年平均值作为河流的基本生态需水量[9]。针对黄河流域的水土流失问题，研究了水土保持需水量。其需水量的计算主要是依据实测水文资料和水土保持资料，应用水文循环原理和水量平衡原理，计算水土保持对流域产水量的影响[10]。“十五”国家攻关项目——中国分区域生态用水标准研究对生态需水进行了历时3年的全面研究。该项研究，提出了水循环尺度生态效应及其作用和转化理论，建立了全国分区域生态需水理论和计算方法体系；构建了生态用水标准技术分析体系，研究了生态用水分析机制，开发了系列区域生态需水计算关键技术；提出了北方半湿润半干旱区四大流域生态需水特征值和不同发展阶段生态用水控制性指标，开展了内陆河生态圈层结构实验实证分析。