浅谈生态环境需水量的研究动态.docx

浅谈生态环境需水量的研究动态摘要根据国内外不同学者对生态环境需水量的研究资料,归纳分析了国内和国外对生态环境需水量概念的认识和计算方法。关键词生态环境需水量;计算;研究1国外研究动态早期的研究是关于河道枯水流量(Low-flow)的研究[1-2],这个时期主要是为了满足河流的航运功能对枯水流量进行研究。随后,由于河流污染问题的出现,开始对最小可接受流量(minimumacceptableflows,MAFLs)进行研究[3],其最小可接受流量除了满足航运功能外,还要满足排水纳污功能。随着河流受人为因素影响和控制的加强,河流生态系统结构和功能遭到破坏,生态可接受流量范围(ecologyacceptableflowregime,EAFR)的研究逐渐展开[4],其主要是为了恢复河流生态系统功能,为满足不同的环境要求而进行生态可接受流量范围的研究。目前,国际上对河流的生态环境需水量使用较为广泛、通用的概念是枯水流量。近10年来,为了促进水文水资源研究,国际之间加强了合作,其中包括对河道枯水流量的研究[5],如FREND(FlowReg-imesfromExperimentalandNetData)行动计划,第一个行动计划由水文组织(instituteofHydrology(UK))倡导,并为1985—1988年的国际水文计划方案Ⅲ(UNESOInternationalHydrologicalProgramme-Ⅲ)做了部分工作[6]。这个组织包括13个欧洲国家,主要是应用国家水流量(水文)数据库及不同的研究方法,预测河流的洪、枯水流量,分析和研究了欧洲西北部1350条河流的的枯水流量状况[7]。研究集中在应用水力学参数研究枯水流量与流域河床组成特性之间的关系,以及研究不同频率不同时段年均流量(mean)与最小流量(annualminima)和枯水流量(low-flow)之间的联系等,第1个欧洲FREND行动计划采用了西欧国家网络提供的精确的日流量和相应的流域资料数据库。随后,FREND行动计划开始向横向(包括东欧国家)和纵向(扩大到大尺度问题、方法问题、枯水流量和洪水流量条件下流域土地利用的变化,水质等问题的研究)的研究方向发展[8-9],其研究的深度和广度不断扩大。目前,FREND组织很快扩展到欧洲及世界其他许多地区和国家,如西非、中非、北非、地中海地区及中亚地区,印度及南亚地区等,最近正在进行的FREND行动计划将其研究成果概括在FREND报告中[10],最新成果有:北欧地区枯水流量和干旱研究;南非区域水资源和干旱评估方法研究;西非、中非地区雨量减少对枯水流量长期影响研究;枯水流量时间系列与断流分析;地域性生态水文学理论和水资源统一管理的论述等。总之,国际上在水资源领域的合作使得先进的研究技术和手段应用到更多的具有水文数据库的国家和地区,特别是在流域枯水流量的研究方面,显得更为突出。国外河流生态环境需水量的研究内容概括为:河道流量与鱼类生息环境关系的研究;河道流量、水生生物与DO三者之间的关系的研究;水生生物指示物与流量之间的关系研究;水库调度考虑生态环境、生态环境水量的优化分配的研究;生态环境用水与经济用水关系研究等[11-13]。国外较为通用的研究方法可分为3类[14]:一是传统的流量计算法(标准流量法);二是基于水力学基础的水力学法;三是基于生物学基础的栖息地法。(1)标准流量法。一是7Q10法[15]。采用90%保证率最枯连续7d的平均水量作为设计值。二是TENNANT法[16]。是美国目前使用确定河道生态环境需水量的一种方法,河道流量推荐值以预先确定的年平均流量的百分数为基础。该法通常在优先度不高的河段研究中作为河道流量推荐值使用,或作为其他方法的一种检验。(2)水力学法。一是R2CROSS法[17]。在计算河道流量推荐值时,由河道几何形态决定的水深、河宽、流速等因素必须加以考虑。有4项指标:湿周率、河流宽度、平均水深以及平均流速,具有2个标准,即枯水月、丰水月。R2CROSS法以曼宁公式为基础,由于必须对河流的断面进行实地调查,才能确定有关的参数,因此这种方法比标准设定法难以应用。二是湿周法[18]。该法的依据是基于以下假定:即保护好临界区域的水生生物栖息地的湿周,也将对非临界区域的栖息地提供足够的保护。利用湿周(指水面以下河床横断面的线性长度)作为栖息地的质量指标来估算河道内流量值,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、流量和数据,并以临界的栖息地类型作为河流的其余部分的栖息地指标。河道的形状影响分析结果。该法需要确定湿周与流量之间的关系。这种关系可从多个河道断面的几何尺寸—流量关系实测数据推求,或从单一河道断面一组几何尺寸—流量数据中计算得出。推荐值依据湿周—流量关系曲线中的变化点的位置