最小生态需水：河湖生态理论与实践

5.2.5.1 湖区最小生态需水

湖区最小生态需水量数学表达式如下：

其中　　　　　　F（t）≥Femin

南四湖渗漏量相对于蒸发量很小，因此，忽略不计。净蒸发量计算时段为月，采用典型年法，水文年为7月～次年6月[5]。因此，式（5.2）简化为式（5.3）。

式（5.2）、式（5.3）中：W2m为湖区年最小生态需水量，m3；i为水文年的月份，i=7月～次年6月；E（i）为第i月湖面蒸发量，m；F（i）为第i月水面面积，m2；P（i）为第i月湖面降水量，m；Femin为最低生态水位相应的湖面面积，m2。

为简化计算令：

式中：K（i）为第i月F（i）和Femin之间的换算系数；其他符号与以前相同。则式（5.3）简化为式（5.5）。

式中：K 2m为Femin与F（i）的换算系数；J（i）为第i月水面蒸发量和第i月湖面蒸发量之间的折减系数；E0（i）为第i月水面蒸发量，m。

由于湖面有植物，其蒸发量和水面蒸发量存在差异。水面蒸发量有大量的观测资料，而湖面蒸发量资料较少。所以，用水面蒸发量和折减系数计算湖面蒸发量。(www.xing528.com)

生态需水的年总量是随机变量。最小生态需水的年总量作为生态需水年总量中的一个，有频率。国外对生态需水频率的研究很少，国内没有发现的相关文献。参考中国水资源综合规划中使用的频率，估计最小生态需水的频率。在水资源综合规划中，对频率20％、50％、75％、95％的水资源进行评价，频率95％代表特枯年。最小生态需水是生态需水中的最小值，因此，初步认为最小生态需水的频率为95％。用频率95％的年降水量和相应的水面蒸发量计算净蒸发量。根据分析计算，K 2m取1.3。计算结果表明，湖区最小生态耗水为6.31亿m3。

5.2.5.2 出湖最小生态需水

在天然条件下，湖泊和其下游河道是一个天然连续体。这种连续体的连续性表现在径流的连续分布、水质的连续分布和生物在上下游有规律的分布，从而造成生态需水在上下游的连续性。在长期的生态演化过程中，上下游的生物已经适应了这种连续性，流出湖泊的最小水量在满足自身生态需求的同时，一定能够满足距离湖泊很近的没有支流加入的下游河道生态系统对水的需求。因此，在天然条件下，当距离湖泊很近的下游河道的最小生态需水得到满足时，湖泊出湖最小生态需水也得到满足。为此，以湖泊出口河道最小生态需水作为湖泊出湖最小生态需水的估算值。出湖最小生态需水用下式表达：

式中：WW3（t）为t时段内湖泊出湖最小生态需水，m3；W3（t）为t时刻出湖最小生态需水，m3/s；Remin（t）为t时刻湖泊出口河道最小生态需水，m3/s。

据估算，南四湖出口河道最小生态需水为4.6亿m3/a。由于河道生态需水概念、理论和方法均有待完善，本书计算的出口河道最小生态需水粗略估算值。

5.2.5.3 最小生态需水结论

建议的最低生态水位上级湖为30.00m，下级湖为31.38m。湖区最小生态耗水量为6.31亿m3/a，出湖最小生态需水为4.6亿m3/a。南四湖最小生态需水等于湖区最小生态耗水量和出湖最小生态需水之和，为10.9亿m3/a。湖泊最小生态需水需要入湖水量补充和湖容的调节。