河道与湖泊生态需水-方法原理与实践

（1）关键物种选择。河道水生态系统有多种生物，主要包括藻类、浮游植物、浮游动物、大型水生植物、底栖动物和鱼类等。将河道生态系统所有生物对生存空间的最小需求确定后，取其最大值即为河道生态系统中生物对生存空间的最小需求，表示为：

式中：Ωemin为河道生态系统中生物对生存空间的最小需求；Ωemini 为第i种生物所需的最小生存空间；n为河道生态系统生物种类。

现阶段无法确定每类生物所需最小空间。因此，选择河道生态系统的关键物种。鱼类和其他类群相比在水生态系统中的位置独特。一般情况下，鱼类是水生态系统中的顶级群落，是大多数情况下的渔获对象。作为顶级群落，鱼类对其他类群的存在和丰度有着重要作用。鱼类对河流生态系统具有特殊作用，加之鱼类对生存空间最为敏感，故将鱼类作为关键物种和指示生物。认为鱼类的生存空间得到满足，其他生物的最小生存空间也得到满足。这样，式（3.15）简化为

式中：Ωemin鱼为鱼类所需的最小生态空间。

（2）鱼类生存空间要素选择及最小空间要素取值。描述鱼类生存空间的要素有水面宽、平均水深、最大水深、横断面面积、横断面形状等。水面宽率为水面宽和多年平均天然流量相应的水面宽的比值，是河流生态系统食物产出水平的指标。维持其在一定的水平，即为保护生物提供了一定的标准。平均水深是整个断面上的平均深度，代表生物在整个断面上的生存空间情况。最大水深是鱼类通道指标。要求断面的最大水深达到一定值，以保证鱼类通道的畅通。因此，选择水面宽率、平均水深和最大水深作为鱼类生存空间指标。

将河段分为两种类型：①水流自由流动的河段。②水流受海洋、湖泊、河流交汇口等天然阻水影响和人工建筑物阻水影响的河段。由于缺乏受阻水影响的河段资料，本书研究水流自由流动的河段情况。

水面宽率、平均水深和最大水深的取值还没有统一的标准。能够参考的资料有R2CROSS法中的数据和田纳特（Tennant，D.L）野外试验统计数据。

美国科罗拉多州对该州自由流动的河流进行了大量调查研究，提出了不同尺度河流的最小生态流量相应的水力参数，见表3.3。表3.3提供了参考：对于自由流动的大中型河流，最小生态流量平均水深应不小于0.3m，湿周率应该大于等于70％。

表3.3　R2CROSS单断面法确定最小生态流量的标准(www.xing528.com)

田纳特（Tennant，D.L）野外试验统计分析表明：最小生态流量——10％的平均流量对应的平均水深是0.3m，湿周率为60％。

综合两种研究成果，对中型河流，最小生态流量对应的平均水深约为0.3m，水面宽率约为60％～70％（适用于非分汊河流）。

为满足鱼类通道要求，河道断面最大水深必须达到一定值。国内外对鱼道的研究表明，鱼道所需的最小深度约是鱼类身高的3倍。由于缺乏鱼类身高的资料，对鱼类对最大水深的需求进行粗估，中型河鱼类所需的最大水深的下限为0.2m乘以3等于0.6m，中上游较小河流鱼类所需的最大水深的下限为0.15m乘以3等于0.45m。

结论：对自由流动的河流，鱼类需求的最小生存空间参数见表3.4。必须说明，因为表3.4所依据的资料代表性有限，所以，推算的最小生态流量是粗估的。

表3.4　鱼类需求的最小生存空间参数

可以利用水文站断面资料，依据表3.4粗略估算最小生态流量。

河道可以分为顺直段和弯道段。河道大部分为顺直段。由于弯道处河床水深大于顺直段，在枯季时，对生物来说，弯道比顺直河道更安全。由于水文站位于顺直河道上，因此，用水文站断面资料推求的最小生态流量对生物是安全的。