生態(tài)需水研究進(jìn)展及估算方法探索論文
1國(guó)內(nèi)生態(tài)需水研究進(jìn)展
國(guó)內(nèi)生態(tài)需水研究尚處于起步階段，歸結(jié)起來(lái)大致可分為3個(gè)階段：（1）20世紀(jì)70年代末為初步認(rèn)識(shí)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(zhǎng)江水資源保護(hù)科學(xué)研究所的《環(huán)境用水初步探討》為代表。（2）20世紀(jì)80年代為探索階段。針對(duì)水污染日益嚴(yán)重的問(wèn)題，國(guó)家環(huán)境保護(hù)委員會(huì)在《關(guān)于防治水污染技術(shù)政策的規(guī)定》中指出：在水資源規(guī)劃中要保證為改善水質(zhì)所需的環(huán)境用水，主要集中在宏觀戰(zhàn)略方面的研究，對(duì)如何具體實(shí)施和管理仍處于探索階段。4（3）20世紀(jì)90年代后期~21世紀(jì)初期為蓬勃發(fā)展階段。在國(guó)家“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“西北地區(qū)水資源保護(hù)與合理利用”和1999年中國(guó)工程院項(xiàng)目“中國(guó)可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究”等的推動(dòng)下，真正揭開了我國(guó)生態(tài)用水研究的序幕，有關(guān)生態(tài)需水研究的迅速開展起來(lái)，研究對(duì)象也從河流生態(tài)系統(tǒng)逐漸拓展到植被、湖泊、濕地、城市等各種生態(tài)系統(tǒng)。如倪晉仁[13]針對(duì)黃河河流系統(tǒng)的主要功能目標(biāo)，利用1950年以來(lái)的觀測(cè)資料，分析了黃河下游河流各類最小生態(tài)環(huán)境需水量；趙文智[14]在評(píng)述干旱區(qū)生態(tài)水文過(guò)程研究進(jìn)展的基礎(chǔ)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(fù)生態(tài)學(xué)和生態(tài)水文學(xué)的角度，確定干旱區(qū)適宜人工植被的種類組成和格局；崔保山[15]從生態(tài)水文學(xué)原理出發(fā)，對(duì)湖泊最小生態(tài)需水量的概念進(jìn)行了探討，并提出了計(jì)算最小生態(tài)需水量的3種方法（1.曲線相關(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(chǔ)水量的概念與內(nèi)涵，界定了其與生態(tài)需水量的區(qū)別與聯(lián)系，探討了兩者的計(jì)算依據(jù)與方法，并以扎龍濕地為實(shí)例進(jìn)行了計(jì)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(nèi)涵，分析其類型和屬性特征，建立了城市生態(tài)環(huán)境需水量的方法體系。（4）21世紀(jì)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(zhuǎn)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(jié)合的角度重新認(rèn)識(shí)生態(tài)需水[18]。綜上分析，我國(guó)生態(tài)需水研究是在巨大的人口壓力導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境嚴(yán)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(qū)和半濕潤(rùn)地區(qū)，其內(nèi)涵和外延均較國(guó)外大，涵蓋面較廣。
2生態(tài)需水的分類及估算方法
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(nèi)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(yīng)根據(jù)各種生態(tài)類型的需水特點(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
已有的常見各類方法的代表模型、優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍見表1。以上各大類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(yīng)用中，關(guān)鍵是能夠根據(jù)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)單易行且滿足河流生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)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(duì)于干旱與半干旱地區(qū)而言，植被生態(tài)需水量是保證植物正常、健康生長(zhǎng)，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(jì)算方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件見表2。
3存在問(wèn)題及展望
國(guó)內(nèi)學(xué)者雖對(duì)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(dá)成共識(shí)，產(chǎn)生如下分歧：
1）同一術(shù)語(yǔ)認(rèn)識(shí)不同。如中國(guó)人大王西琴[18]教授認(rèn)為河流生態(tài)環(huán)境需水是指為維護(hù)地表水體特定的生態(tài)環(huán)境功能，天然水體必須儲(chǔ)存和消耗的最小水量，其水量應(yīng)從水質(zhì)和水量?jī)蓚�(gè)方面考慮；西北大學(xué)宋進(jìn)喜[20]教授認(rèn)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以生存的環(huán)境需水量?jī)刹糠纸M成的，其實(shí)質(zhì)是指為了維持生態(tài)系統(tǒng)生物群落和棲息環(huán)境的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，在天然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和生態(tài)建設(shè)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(qū)分[22，24，33]。而大多數(shù)學(xué)者并沒(méi)有加以區(qū)分，而視上述概念為等同。
3）定量研究方面突破甚少。據(jù)統(tǒng)計(jì)全球約有207種計(jì)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(guó)內(nèi)主要期刊文獻(xiàn)來(lái)看，雖然研究對(duì)象從河流生態(tài)系統(tǒng)已逐漸拓展到植被、湖泊、濕地、城市等各種生態(tài)系統(tǒng)，但在計(jì)算各自生態(tài)需水量時(shí)，并沒(méi)有因?yàn)檠芯繉?duì)象的變化而選取相關(guān)的特色指標(biāo)，直接套用公式居多，致使計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度降低，很難有實(shí)質(zhì)性的指導(dǎo)意義。
4）計(jì)算方法缺少對(duì)比研究，實(shí)際應(yīng)用困難。國(guó)內(nèi)生態(tài)需水研究缺少大量的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)，各種算法之間對(duì)比研究很少，因此很難確定哪種方法的計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確。此外，由于各個(gè)學(xué)者學(xué)術(shù)背景的差異，導(dǎo)致認(rèn)識(shí)水平和思維方式的差異，進(jìn)而選用不同的方法去計(jì)算生態(tài)需水量，結(jié)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(chǔ)性工作。然而，由于我國(guó)相關(guān)研究起步較晚，盡管成果較多，但眾家紛紜，實(shí)踐應(yīng)用中不易取舍。因此有必要根據(jù)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)單易行且滿足河流生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)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(guó)內(nèi)關(guān)于河流生態(tài)需水研究的最大障礙就是缺乏長(zhǎng)時(shí)間系列的河道實(shí)測(cè)生態(tài)資料（如水生生物生活習(xí)性數(shù)據(jù)），因此，今后要加強(qiáng)河道生態(tài)資料的監(jiān)測(cè)和收集，建立以生態(tài)學(xué)信息為基礎(chǔ)的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ�，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(guó)特色、國(guó)際上有可比性又能夠相互區(qū)別的生態(tài)需水的一套概念體系，在研究時(shí)根據(jù)具體情況來(lái)選擇恰當(dāng)?shù)男g(shù)語(yǔ)。
3）繼續(xù)加強(qiáng)生態(tài)需水基礎(chǔ)理論研究，諸如明確生態(tài)需水目標(biāo)、建立生態(tài)需水評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、研究不同類型生態(tài)需水形成機(jī)理及時(shí)空分布規(guī)律等，為準(zhǔn)確計(jì)算生態(tài)需水提供可靠的理論依據(jù)。
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?qū)W等多學(xué)科領(lǐng)域，所以要加強(qiáng)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(qū)的“專利”，其他地區(qū)也可進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳鷳B(tài)需水估算，以做到預(yù)防為主，防治結(jié)合。
6）在水資源短缺條件下，生態(tài)需水經(jīng)常為經(jīng)濟(jì)需水所擠占，因此在可持續(xù)的水資源系統(tǒng)中如何實(shí)現(xiàn)生態(tài)需水與經(jīng)濟(jì)需水的協(xié)調(diào)，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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