改進(jìn)生態(tài)水利半徑法可有效計(jì)算河流生態(tài)需水

青海湖是中國(guó)面積最大的內(nèi)陸咸水湖泊，其整個(gè)流域是維護(hù)青藏高原東北部生態(tài)安全的重要屏障。近年來(lái)，由于氣溫升高、引水灌溉、挖沙修路等自然和人為因素的共同影響，流域內(nèi)河流斷流加劇、河岸植被衰退，并嚴(yán)重影響青海湖中唯一經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)青海湖裸鯉的保護(hù)。生態(tài)缺水成為導(dǎo)致自然環(huán)境質(zhì)量下降的主要原因。為了促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，在水資源規(guī)劃和配置時(shí)必須充分考慮生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水的需求。保障生態(tài)需水是實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的重要基礎(chǔ)。

生態(tài)需水是維系河流健康的重要保障，對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、形態(tài)的維護(hù)具有重要意義。河流生態(tài)需水是由多元變量組成的一個(gè)有機(jī)整體，包括防止河道斷流所需要的河道基流量、維持河流輸沙平衡的河道輸沙需水、下滲與蒸發(fā)需水、凈化需水、河濱帶濕地需水、生態(tài)景觀(guān)需水等各個(gè)結(jié)構(gòu)功能需水量。國(guó)外對(duì)于河流生態(tài)需水的計(jì)算，主要基于保護(hù)河道魚(yú)類(lèi)的目的，目前采用的研究方法主要包括水文學(xué)方法、水力學(xué)方法、生境模擬法、綜合分析法等，在此基礎(chǔ)上國(guó)內(nèi)學(xué)者還提出了生態(tài)水力模擬法、水文指數(shù)法、生態(tài)水力半徑法等。總體而言，已有各種方法中同時(shí)考慮水生生物信息和生態(tài)需水年際差異的研究較少，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果相對(duì)單一，無(wú)法體現(xiàn)不同水平年的河流生態(tài)需水差異。

2007年，劉昌明院士等提出了生態(tài)水力半徑法，這是一種同時(shí)考慮河道信息（水力半徑、糙率、水力坡度）和維持某一生態(tài)功能所需河流流速的水力學(xué)方法。最近，北京師范大學(xué)地表過(guò)程與資源生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的馬育軍博士改進(jìn)了生態(tài)水力半徑法，并在青海湖流域以青海湖裸鯉為指示生物進(jìn)行應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。研究綜合考慮了河流水深的約束和生態(tài)需水的年際差異，并研究了青海湖流域主要河流的生態(tài)需水規(guī)律，發(fā)現(xiàn)河流生態(tài)需水量呈現(xiàn)與天然徑流量基本一致的變化趨勢(shì)，體現(xiàn)了不同水平年生態(tài)徑流的豐枯差異，但前者的變化幅度明顯小于后者。研究還發(fā)現(xiàn)每年4—5月是河流生態(tài)需水供需矛盾最為突出的關(guān)鍵時(shí)期，并對(duì)不同月份的生態(tài)缺水量和可引水量進(jìn)行了估算，為流域水資源的優(yōu)化配置提供了重要參考。研究結(jié)果發(fā)表在《科技導(dǎo)報(bào)》2011年第17期上。