河流生态需水的研究现状和趋势.pdfVIP

400 第三届黄河国际论坛论文集 河流生态需水岣研究现状及趋势 李强坤1 孙 娟1 丁宪宝2 胡亚伟1 (1．黄河水利科学研究院；2．黄委会三门峡库区水文水资源局) 摘要：基于当前河流生态需水的研究现状，从生态系统需水的内在机理出发，探讨了河流生态 需水的内涵；针对当前常用河流生态需水的估算方法，从物理意义、适用条件、适用范围等不 同的角度进行了评述分析；结合当前生态水文学的发展需求，展望了今后河流生态需水研究 的发展趋势。 关键词：河流生态需水生态水文学 自20世纪80年代可持续发展思想形成以来，可持续发展的评价理论和方 法不断发展、完善。20世纪90年代，全球性的水资源短缺和水环境危机促使人 们更加关注水的可持续利用问题，尤其是水资源短缺和水环境危机造成的生物 多样性的减少，甚至物种的灭绝举世瞩目。因此，水资源和生态环境的相关性研 究，特别是关于河流生态用水的研究已成为当前的热点之一。结合当前研究现 状，本文就此作以下探讨。 1河流生态用水的内涵 生态系统是生态学中的一个概念，是生物群落与其生境相互联系、相互作 用、彼此间不断地进行着物质循环、能量流动和信息联系的统一体。它是由生物 群落及其生存环境共同组成的一个动态平衡系统，包括4大组分：生产者(主要 是绿色植物)、消费者(包括食草动物、食肉动物、杂食动物、寄生动物、腐食动物 等)、分解者(主要是细菌和真菌)、非生物环境(是生物赖以生存的物质和能量 的源泉及活动的场所，即生存环境，包括生物的栖息地、繁殖地和迁徙地)。生 态系统的核心组分是包括生产者、消费者和分解者在内的生物群落。 河流生态系统属淡水生态系统的一种，是一个包括陆地河岸生态系统、水生 生态系统、相关湿地及沼泽生态系统等在内的一个复合生态系统。河流生态系 统主要具有以下特点： 40l (1)具有纵向成带现象，但物种的纵向替换并不是均匀的连续变化，特殊种 群可以在整个河流中再现。 (2)生物大多具有适应急流生境的特殊形态结构。 (3)与其他生态系统相互制约关系复杂。一方面表现为气候、植被以及人 为干扰强度等对河流生态系统都有较大影响；另一方面表现为河流生态系统明 显影响沿海(尤其河口、海湾)生态系统的形成和演化，例如为了阻止海水进入 河段，有些沿岸河段设置障碍，阻断海水与河水的交换，河口附近生态条件可能 发生不同程度的变化，河流与海洋之间生物的回流受到限制，而由于河流中营养 物质无法输出，河口区生态环境发生变化，可能导致沿海鱼、虾、贝类的减少。 (4)自净能力强，受干扰后恢复速度较快。 河流生态用水是指为维护河流生态系统具有一定的生态功能而必需的水 量，也就是为维持河流中生物群落及其生存环境所组成生态系统的平衡而需要 的那一部分水量。河流生态用水包括两层涵义：一是维持河流生态系统中核心 组成部分生产者、消费者和分解者的生命，属于生命用水；二是保护生物群落所 处的生存环境不被破坏，属于环境用水(区别于一般的环境用水)。在河流生态 系统中这两部分用水不是孤立的，河流生态用水也不是二者的简单相加，相反， 大多数情况下，这两部分用水是叠合的，或者说有相当一部分是叠合的。 2河流生态用水的计算方法 综合国内外对河流生态用水的计算方法可归为如下几类： (1)标准流量法：一是7Q10法。该法采用90％保证率、连续7天最枯的平 均水量作为河流的最小流量设计值；二是Tennant法。以预先确定的年平均流 量的百分数为基础，通常作为在优先度不高的河段研究时使用，或作为其他方法 的一种检验。 (2)水力学法：一是R2CROSS法。以曼宁公式为基础，在计算河道流量值 时，对河流几何形态决定的水深、河宽、流速等因素加以考虑。二是湿周法。利 用湿周作为生物群落栖息地的质量指标来估算河道内的流量值，通过在临界的 栖息地区域(通常大部分是浅滩)现场搜集河道的几何尺寸和流量数据，并以临 界的栖息地类型作为河流其余部分的栖息地指标。 (3)栖息地法：一是河道内流量增加法(IFIM)。根据现场数据，如水深、河 流基质类型、流速等，采用PHABSIM模型模拟流速变化和栖息地类型的关系， 通过水力学数据和生物学信息的结合