河流健康所需水量:重要因素

河流中最重要的物质是水。缺了水，水生态系统的健康无从谈起（图4-9）。在过去相当长的一段时间里，人类以经济增长为中心，开发利用水资源，忽视了维护水生态系统本身的健康，忽视了维护河流自然服务功能所需要的水。面对人水和谐可持续发展的重大挑战，河流的水量及过程变化对水生态系统的影响如何评价？维系河流的健康究竟需要多少水？

图4-9　干裂的河滩（崔巍 摄）

20世纪50年代，美国掀起了建设的热潮，每年建成的大坝约200座，把西部城市从干旱的束缚中解脱出来。河流中大量消耗的水，给水生生物带来了毁灭性的灾难。Tennant是最早尝试确定河流水生态系统需水量的科学家之一，从1958—1975年，他系统收集了美国诸多河流的生物监测数据和水文数据，建立了水文条件与生物特征间的关系，提出 “Tennant法”。若要维持“最优”的生物生存条件，河流平均流量的60%～100%需要得到保护；若要为生物提供一个“极好”的生境条件，则需要30%～60%的河流平均流量。这种方法简单易行，已被超过25个国家采用。然而在河流管理中，评估流量的减少对于重要鱼类栖息地的影响，该方法无能无力。

20世纪70年代，为美国鱼类与野生动物保护局工作的一组专家提出了一种确定最小流量的方法，在自然生境模拟领域得到广泛应用。 “自然生境模拟模型”（或称为PHABSIM）能够对生物物种（鱼类）在不同水位条件所需要的生境条件进行定量化，不同物种对生境条件的偏好可以用一系列的变量来描述。在该模型预测的基础上，鱼类生物学家确定了目标鱼类在不同生命阶段所需要的栖息地面积及相对应的流量水平，使管理者能够综合各种需求信息，作出一个相对平衡的决策，科学、量化地解决河流需水量问题。(www.xing528.com)

20世纪70年代、80年代，生态学家提出了新的生态需水理论，认为河流需要各种各样的水流条件才能维持河流自身的健康及乡土物种的健康，反对用单个物种以及以鱼类为中心确定河流生态系统的保护措施。他们认为，保证适当的最小流量条件固然对维持鱼类及其他水生动植物的生存十分重要，但其他水流条件也同样重要。暴雨及融雪后的中等水流重塑着河道的自然形态，为鱼类提供所需的迁移条件和食物来源，补充浅层地下水。大洪水不仅能够塑造滩地的生境条件，而且能够维持河滨带植物群体的多样性，还能使鱼类到滩区产卵。所以要兼顾河流生态系统中不同物种的复杂需求，同时又要考虑水流、水质、栖息地、物种竞争之间的复杂关系，困难重重。

20世纪90年代，澳大利亚的研究者提出了新的河流水量管理思路：不是单纯为一个或某几个生物物种而去优化水体的流态，而是使河流的水流尽量地接近河流天然流态以维持所有生物的生存。1995年澳大利亚淡水生态学家Keith Walker指出，尽管许多因素如水质、食物供给、物种之间的相互作用等在进行河流管理时都必须予以考虑，但天然水流的流态极其重要，因为它对这些因素有着相当大的影响，水流被比喻为“谱写河流形态和演变这一大型管弦乐曲的艺术大师”。其后不久，世界各地的生态学家也开始呼吁尽可能地恢复和保护河流水流的天然流态。1997年LeRoy Poff等人指出，水生态系统的完整性很大程度上依赖于河流水流的天然动态变化特征，需要共同保护和恢复自然水流的变化特征。南非和澳大利亚的学者提出了称为“整体分析”的河流水流保护方法，保护对象囊括了整个河流生态系统，并以天然水流流态的利用为行动指南。整体分析法及其衍生的多种研究方法在澳大利亚得到广泛应用，同时南非人还根据自己的需要对其进行不断修正。

南非的研究者采用了结构严密、科学可信的BBM（Building Block Methodology）法回答了健康的河流生态系统需要多少水的问题。水文学家研究河流的天然水流条件，包括每个月水量大小、水流持续的过程、洪水发生的频率等。计算机模型设计人员绘制出多种图形，显示不同来水条件下，河水可能的淹没区域。其他领域的科学家则负责收集河流中哺乳类动物、鱼、两栖类动物、水生昆虫、水生植物、河滨植物等有关的自然生境和水质等信息。依据收集到的信息和资料绘制出图形与表格，交给专题讨论会的专家，由他们决定河流到底需要多少水。河流所需的水不仅是水量，而是详细地包含了不同的水文情势条件，如中、大洪水的频率，起始时间，延续时间等。这些有关水的信息被建成“块”，叠加在一起，形成河流水流管理的目标，为确定河流开发需优先保障的水量，水库的生态调度提供了目标。

生态需水是一项新的研究领域，各类观念之间存在一定的冲突，很多方法需要继续发展并需要经过实践的检验。为了改善我国面临的生态系统恶化状况，生态需水评估工作已经在我国水资源规划、论证、建设项目环境评价工作中开展。