生態(tài)需水研究進(jìn)展及估算方法探索論文
1國內生態(tài)需水研究進(jìn)展
國內生態(tài)需水研究尚處于起步階段，歸結起來(lái)大致可分為3個(gè)階段：（1）20世紀70年代末為初步認識階段。先是探討河流最小流量問(wèn)題，主要集中在河流最小流量確定方法的研究方面。以長(cháng)江水資源保護科學(xué)研究所的《環(huán)境用水初步探討》為代表。（2）20世紀80年代為探索階段。針對水污染日益嚴重的問(wèn)題，國家環(huán)境保護委員會(huì )在《關(guān)于防治水污染技術(shù)政策的規定》中指出：在水資源規劃中要保證為改善水質(zhì)所需的環(huán)境用水，主要集中在宏觀(guān)戰略方面的研究，對如何具體實(shí)施和管理仍處于探索階段。4（3）20世紀90年代后期~21世紀初期為蓬勃發(fā)展階段。在國家“九五”科技攻關(guān)項目“西北地區水資源保護與合理利用”和1999年中國工程院項目“中國可持續發(fā)展水資源戰略研究”等的推動(dòng)下，真正揭開(kāi)了我國生態(tài)用水研究的序幕，有關(guān)生態(tài)需水研究的迅速開(kāi)展起來(lái)，研究對象也從河流生態(tài)系統逐漸拓展到植被、湖泊、濕地、城市等各種生態(tài)系統。如倪晉仁[13]針對黃河河流系統的主要功能目標，利用1950年以來(lái)的觀(guān)測資料，分析了黃河下游河流各類(lèi)最小生態(tài)環(huán)境需水量；趙文智[14]在評述干旱區生態(tài)水文過(guò)程研究進(jìn)展的基礎上，提出了生態(tài)需水量的概念及相關(guān)確定方法，并從恢復生態(tài)學(xué)和生態(tài)水文學(xué)的角度，確定干旱區適宜人工植被的種類(lèi)組成和格局；崔保山[15]從生態(tài)水文學(xué)原理出發(fā)，對湖泊最小生態(tài)需水量的概念進(jìn)行了探討，并提出了計算最小生態(tài)需水量的3種方法（1.曲線(xiàn)相關(guān)法；2.功能法；3.最低生態(tài)水位法）；李九一[16]提出了沼澤濕地生態(tài)儲水量的概念與內涵，界定了其與生態(tài)需水量的區別與聯(lián)系，探討了兩者的計算依據與方法，并以扎龍濕地為實(shí)例進(jìn)行了計算；楊志峰[17]從降水量概念和水資源量概念兩個(gè)角度界定了城市生態(tài)環(huán)境需水量的概念與內涵，分析其類(lèi)型和屬性特征，建立了城市生態(tài)環(huán)境需水量的方法體系。（4）21世紀初期以來(lái)的實(shí)證研究階段。主要從水循環(huán)角度研究具體河流的河道生態(tài)需水，如渭河、黃河、海灤河、塔里木河等，研究重點(diǎn)也轉向河道生態(tài)需水在實(shí)踐中如何配置的`問(wèn)題，另有學(xué)者從水量和水質(zhì)相結合的角度重新認識生態(tài)需水[18]。綜上分析，我國生態(tài)需水研究是在巨大的人口壓力導致生態(tài)環(huán)境嚴重惡化的背景下提出的，多從河流地貌學(xué)、水文和水資源角度研究，主要集中在干旱、半干旱地區和半濕潤地區，其內涵和外延均較國外大，涵蓋面較廣。
2生態(tài)需水的分類(lèi)及估算方法
生態(tài)需水估算方法歸納起來(lái)主要涵蓋兩個(gè)方面：一是河流生態(tài)需水即河道內生態(tài)需水；二是陸地生態(tài)需水即河道外生態(tài)需水。生態(tài)需水估算應根據各種生態(tài)類(lèi)型的需水特點(diǎn)，考慮不同保證率下的生態(tài)需水狀況。
2.1河流生態(tài)需水
已有的常見(jiàn)各類(lèi)方法的代表模型、優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍見(jiàn)表1。以上各大類(lèi)中都包含許多具體方法，而每種具體方法又有其不同的適用條件和范圍。在實(shí)際應用中，關(guān)鍵是能夠根據已有資料和研究目的，從這些方法中選取一種或幾種適合自身研究的簡(jiǎn)單易行且滿(mǎn)足河流生態(tài)系統保護要求的方法。
2.2陸地生態(tài)需水
陸地生態(tài)需水即河道外生態(tài)需水，主要是植被生態(tài)需水。對于干旱與半干旱地區而言，植被生態(tài)需水量是保證植物正常、健康生長(cháng)，同時(shí)能夠抑制土地沙化、堿化，乃至荒漠化發(fā)展所需的最小水資源量。其主要計算方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件見(jiàn)表2。
3存在問(wèn)題及展望
國內學(xué)者雖對生態(tài)需水進(jìn)行了大量研究，但至今為止在諸如生態(tài)需水概念、術(shù)語(yǔ)使用等方面還未達成共識，產(chǎn)生如下分歧：
1）同一術(shù)語(yǔ)認識不同。如中國人大王西琴[18]教授認為河流生態(tài)環(huán)境需水是指為維護地表水體特定的生態(tài)環(huán)境功能，天然水體必須儲存和消耗的最小水量，其水量應從水質(zhì)和水量?jì)蓚�(gè)方面考慮；西北大學(xué)宋進(jìn)喜[20]教授認為河流生態(tài)環(huán)境需水是由生物自身生存所需水量和生物體賴(lài)以生存的環(huán)境需水量?jì)刹糠纸M成的，其實(shí)質(zhì)是指為了維持生態(tài)系統生物群落和棲息環(huán)境的動(dòng)態(tài)穩定，在天然生態(tài)系統保護和生態(tài)建設中所需要的水資源總量。
2）不同術(shù)語(yǔ)混用或相互替代。如有定義生態(tài)需水[21-24]，有定義生態(tài)用水[25-27]，有定義生態(tài)耗水[23]，有定義環(huán)境需（用）水[28]，有定義生態(tài)環(huán)境需水[29-33]，有定義生態(tài)基流[34]，也有將生態(tài)需水與環(huán)境需水進(jìn)行了區分[22，24，33]。而大多數學(xué)者并沒(méi)有加以區分，而視上述概念為等同。
3）定量研究方面突破甚少。據統計全球約有207種計算生態(tài)需水的定量方法，可分為水文學(xué)方法、水力學(xué)方法、生物棲息地法、整體法及綜合法及其它方法。從檢索國內主要期刊文獻來(lái)看，雖然研究對象從河流生態(tài)系統已逐漸拓展到植被、湖泊、濕地、城市等各種生態(tài)系統，但在計算各自生態(tài)需水量時(shí)，并沒(méi)有因為研究對象的變化而選取相關(guān)的特色指標，直接套用公式居多，致使計算結果的準確度降低，很難有實(shí)質(zhì)性的指導意義。
4）計算方法缺少對比研究，實(shí)際應用困難。國內生態(tài)需水研究缺少大量的現場(chǎng)觀(guān)測數據，各種算法之間對比研究很少，因此很難確定哪種方法的計算結果更加準確。此外，由于各個(gè)學(xué)者學(xué)術(shù)背景的差異，導致認識水平和思維方式的差異，進(jìn)而選用不同的方法去計算生態(tài)需水量，結論眾多，也無(wú)從判斷研究成果的實(shí)際價(jià)值。生態(tài)需水研究是水資源優(yōu)化配置中的基礎性工作。然而，由于我國相關(guān)研究起步較晚，盡管成果較多，但眾家紛紜，實(shí)踐應用中不易取舍。因此有必要根據研究目的和需要從眾多方法中選取一種或幾種適合自身研究的簡(jiǎn)單易行且滿(mǎn)足河流生態(tài)系統保護要求的方法。
除此之外，今后還需要將更多的關(guān)注點(diǎn)集中在以下幾個(gè)方面：
1）目前國內關(guān)于河流生態(tài)需水研究的最大障礙就是缺乏長(cháng)時(shí)間系列的河道實(shí)測生態(tài)資料（如水生生物生活習性數據），因此，今后要加強河道生態(tài)資料的監測和收集，建立以生態(tài)學(xué)信息為基礎的物理實(shí)驗模型，為今后定量研究河道生態(tài)流量提供有力支撐。
2）盡快建立具有中國特色、國際上有可比性又能夠相互區別的生態(tài)需水的一套概念體系，在研究時(shí)根據具體情況來(lái)選擇恰當的術(shù)語(yǔ)。
3）繼續加強生態(tài)需水基礎理論研究，諸如明確生態(tài)需水目標、建立生態(tài)需水評價(jià)指標體系、研究不同類(lèi)型生態(tài)需水形成機理及時(shí)空分布規律等，為準確計算生態(tài)需水提供可靠的理論依據。
4）生態(tài)需水研究涉及生態(tài)學(xué)、水文學(xué)、環(huán)境學(xué)、氣候學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域，所以要加強相關(guān)學(xué)科之間的合作與交流，共同豐富和發(fā)展生態(tài)需水的理論與實(shí)踐。
5）生態(tài)需水研究并不是生態(tài)脆弱地區的“專(zhuān)利”，其他地區也可進(jìn)行適當的生態(tài)需水估算，以做到預防為主，防治結合。
6）在水資源短缺條件下，生態(tài)需水經(jīng)常為經(jīng)濟需水所擠占，因此在可持續的水資源系統中如何實(shí)現生態(tài)需水與經(jīng)濟需水的協(xié)調，即水資源的優(yōu)化配置模式，也將成為今后研究的重點(diǎn)。
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