關(guān)于水資源論證中河道內(nèi)生態(tài)需水的探討

董楠楠 吳向東 康 有

（1.安徽淮河水資源科技有限公司 蚌埠 233001 2.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院 南京 210098）

關(guān)于水資源論證中河道內(nèi)生態(tài)需水的探討

董楠楠1.2吳向東1康 有1.2

（1.安徽淮河水資源科技有限公司 蚌埠 233001 2.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院 南京 210098）

在水資源論證中，合理分析計算河道內(nèi)生態(tài)需水量，為河流水資源的可持續(xù)利用提供重要的保障。本文在綜合分析國內(nèi)生態(tài)需水研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，闡述生態(tài)需水的概念，對河流生態(tài)需水不同計算方法進(jìn)行比較，闡明其優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，并對水資源論證項目中計算生態(tài)需水時存在的問題進(jìn)行探討，結(jié)合實例進(jìn)一步突出存在的問題。

水資源論證 生態(tài)需水 計算方法 問題

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類對于水資源的開發(fā)利用量不斷增加，致使人類對流域以及生態(tài)系統(tǒng)的干擾程度不斷增加，甚至超出了環(huán)境的承載能力，進(jìn)而衍生出一系列環(huán)境與生態(tài)問題。2002年5月1日頒布實施的《建設(shè)項目水資源論證管理辦法》中雖沒有明確規(guī)定必須在水資源論證中考慮生態(tài)需水問題，但從重視生態(tài)環(huán)境，協(xié)調(diào)生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水等方面考慮，在建設(shè)項目水資源論證中必須考慮生態(tài)需水問題，如何合理考慮和計算生態(tài)需水，是建設(shè)項目水資源論證中面臨的迫切問題。本文通過對河道內(nèi)生態(tài)需水的基本概念、計算方法及工作中存在問題的探討，希望能對推動水資源論證中生態(tài)需水的應(yīng)用性研究有所裨益。

1 生態(tài)需水的基本概念

1.1我國生態(tài)需水研究的發(fā)展?fàn)顩r

方子云在1988年的《水資源保護(hù)工作手冊》提及流域生態(tài)用水的內(nèi)容；湯奇成等人在分析塔里木盆地水資源與綠洲時提出了生態(tài)環(huán)境用水概念，率先開展了生態(tài)環(huán)境需水研究；20世紀(jì)90年代后期，生態(tài)環(huán)境需水進(jìn)入了較全面的研究階段，劉呂明根據(jù)水資源與生態(tài)用水的關(guān)系，提出了水熱平衡、水鹽平衡、水沙平衡與水量平衡原理，探討了生活、生產(chǎn)與生態(tài)用水之間的共享性。由于干旱、半干旱和季節(jié)性干旱的半濕潤區(qū)，水資源供需矛盾突出及生態(tài)環(huán)境相對脆弱等問題嚴(yán)重，因此，目前國內(nèi)的研究目標(biāo)多集中在這些地區(qū)且以河流生態(tài)系統(tǒng)需水作為主要研究對象。國家“十五”科技攻關(guān)項目“中國分區(qū)域用水標(biāo)準(zhǔn)研究”從基礎(chǔ)理論、應(yīng)用技術(shù)、管理決策三個層面，提出一系列相互關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵技術(shù)，形成符合我國實際生態(tài)需水理論與計算方法體系，提出了水循環(huán)生態(tài)效應(yīng)理論，建立了區(qū)域生態(tài)需水類型劃分的三大準(zhǔn)則，為區(qū)域生態(tài)需水計算奠定理論基礎(chǔ)。

1.2生態(tài)需水的定義

對于生態(tài)需水的研究有不同途徑與觀點(diǎn)，沒有形成一個系統(tǒng)、科學(xué)的理論體系，國內(nèi)學(xué)者們對生態(tài)需水概念還沒達(dá)成一致。王西琴等認(rèn)為：生態(tài)需水是指維持生態(tài)系統(tǒng)中具有生命的生物物體水分平衡所需要的水量，主要包括維護(hù)天然植被所需水量、水土保持及水保范圍之外的林草植被建設(shè)所需水量和保護(hù)水生生物所需水量；胡順軍認(rèn)為：生態(tài)需水是指生態(tài)系統(tǒng)在特定條件下需求多少水，并把生態(tài)需水與環(huán)境需水統(tǒng)稱為生態(tài)環(huán)境需水；馬鐵民認(rèn)為：生態(tài)需水量是生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到某種生態(tài)水平或維持某種生態(tài)系統(tǒng)平衡所需水量，或是發(fā)揮期望的生態(tài)功能所需水量；生態(tài)環(huán)境需水量是指維持一個特定區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境不再惡化并逐步改善所需要消耗的水資源總量，并不是單指生物體的需水量；趙西寧等人為：生態(tài)需水是從生態(tài)系統(tǒng)本身角度出發(fā)，維持或恢復(fù)良好穩(wěn)定狀態(tài)所需水量；崔樹彬認(rèn)為生態(tài)需水量不能單指生物體的需水量等。筆者認(rèn)為生態(tài)需水是為了維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和保護(hù)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量所需的水資源量，生態(tài)需水是以保證環(huán)境內(nèi)的生物需水為主要目標(biāo)，實際上這個目標(biāo)達(dá)到了，生物所生活的環(huán)境需水也就得到滿足，可以說生態(tài)需水同時兼顧維持生物存在和環(huán)境保護(hù)的功能，則可理解為生態(tài)需水強(qiáng)調(diào)的是生態(tài)，兼顧的是環(huán)境。

2 河道內(nèi)生態(tài)需水的計算方法

目前關(guān)于生態(tài)需水計算的方法很多，由于生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性和對生態(tài)系統(tǒng)認(rèn)識的局限性，沒有一種適宜于所有計算的通用方法。河道內(nèi)生態(tài)需水計算方法已經(jīng)初步形成體系，大體分為歷史流量法、水力定額法、棲息地法和整體分析法4類。

歷史流量法是利用已有的歷史流量資料來推導(dǎo)生態(tài)需水量。該類方法的優(yōu)點(diǎn)是比較簡單，容易操作，對于數(shù)據(jù)要求不高，徑流數(shù)據(jù)可與生態(tài)數(shù)據(jù)相聯(lián)系，容易將計算結(jié)果與水資源規(guī)劃相結(jié)合。但由于簡化了區(qū)域的實際情況，沒有直接考慮生物的需求和生物間的相互影響，只能在優(yōu)先度不高區(qū)域使用，或者作為其他方法的一種粗略檢驗。

水力定額法應(yīng)用水力學(xué)現(xiàn)場數(shù)據(jù)。考慮河道內(nèi)生態(tài)需水，需確定河流流量與魚類棲息地指示因子的關(guān)系，考慮參數(shù)有濕周、水面寬度、流速、水深、橫斷面面積等。與歷史流量法相比，水力定額法包含更多具體的河流信息。然而這種方法忽略水流流速變化，未考慮具體生物或生命階段的需求。同時該類方法假定河道在時間尺度上是穩(wěn)定，并且所選橫截面能夠確切地表征整個河道特征，實際上并非如此。

棲息地定額法用水力學(xué)模型計算不同流量相應(yīng)的河段水深、流速、水質(zhì)等棲息地參數(shù)，從而確定棲息地與流量的關(guān)系，該方法的生物學(xué)基礎(chǔ)是棲息地適宜度曲線。由于此方法是定量且基于生態(tài)原理，相對來說更為合理和可靠。

整體分析法建立在盡量維持河流生態(tài)系統(tǒng)原始功能的原則之上，對整個區(qū)域的水源發(fā)源地、河道、河岸地帶、洪積平原、地下水、河口和沼澤等均需評價。

在水資源論證中具體計算生態(tài)需水時可根據(jù)計算區(qū)的實際情況選用合適的方法。在現(xiàn)有階段，由于我國普遍缺乏生態(tài)資料，棲息地法一般無法使用，整體分析法也難以在我國普遍應(yīng)用，水力定額法需要野外現(xiàn)場資料，從使用角度講，我國現(xiàn)階段一般具備歷史流量法的應(yīng)用條件，則該方法應(yīng)用較多。

3 在水資源論證中計算河道內(nèi)生態(tài)需水存在的問題

在水資源論證中，如何合理考慮河道內(nèi)生態(tài)需水是焦點(diǎn)和難點(diǎn)，存在如下問題：

（1）只有少部分建設(shè)項目水資源論證考慮生態(tài)需水，即使考慮了生態(tài)需水，但計算方法過于簡單，不能反映項目所在區(qū)域的真實情況；

（2）沒有掌握各種計算方法的內(nèi)涵和適用性，對具體河流生態(tài)環(huán)境分析不合理，就任意照搬國外的計算方法；

表1 蚌埠、小柳巷控制斷面分時段最小生態(tài)流量成果表單位：m3/s

（3）由于項目經(jīng)費(fèi)不足和時間有限，工作人員不能對論證范圍內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)做詳細(xì)的調(diào)查和勘測；

（4）不同區(qū)域和不同部門在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值上認(rèn)識不一致，使得評審專家難以下定量結(jié)論。

造成上述問題的原因是多方面的，首先是國家還沒有出臺水資源論證中生態(tài)需水的計算規(guī)范，使得論證設(shè)計單位沒有參考依據(jù)。其次是大多數(shù)設(shè)計人員對生態(tài)需水的基本理論和計算方法不熟悉；對生態(tài)需水的重要性不夠重視。

最重要一點(diǎn)是當(dāng)前國內(nèi)對生態(tài)需水研究仍顯不足。在概念上還存在許多分歧；我國區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況復(fù)雜多樣，不同區(qū)域背景不同，再加上不同部門間、不同學(xué)術(shù)專業(yè)領(lǐng)域間對生態(tài)保護(hù)和管理目標(biāo)的認(rèn)識也有很大的差別；現(xiàn)有生態(tài)需水量化方法，存在不同程度的缺陷；另外計算方法研究側(cè)重于單項研究，在區(qū)域生態(tài)需水總量研究中，經(jīng)常采用各項簡單相加減的方法，對各分項之間內(nèi)涵上的交叉重復(fù)考慮不足；目前，關(guān)于生態(tài)需水量的計算結(jié)果，往往僅限于理論上的討論，無法滿足水資源科學(xué)配置的實際需要，究其根本原因是生態(tài)需水保護(hù)目標(biāo)的不統(tǒng)一。

4 實例

本文以淮河流域五河泵站水資源論證為實例，五河泵站位于安徽省五河縣郜湖洼地內(nèi)，距離蚌埠閘下約67km，總裝機(jī)5000kW，為中型泵站，論證分析范圍為蚌埠至洪澤湖水資源三級區(qū)。

在取水水資源論證中，進(jìn)行了取水河段水量平衡分析，在計算蚌埠閘下河段用水量時，從城鎮(zhèn)生活用水、工業(yè)用水、退水、農(nóng)業(yè)用水和生態(tài)環(huán)境需水量5個方面考慮，此項目考慮取水河段的生態(tài)環(huán)境需水主要是指河段內(nèi)生態(tài)最小需水量，即確保河道內(nèi)最小水深和水量，以維持河道內(nèi)生物需水、補(bǔ)充蒸發(fā)和滲漏損失水量。直接引用最新批復(fù)的《淮河流域綜合規(guī)劃（2012-2030年）》中“水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)”的現(xiàn)成成果，進(jìn)行簡單相加得出蚌埠閘下河道用水量?；春痈闪靼霾骸⑿×锟刂茢嗝娣謺r段最小生態(tài)流量成果見表1。

此項目在考慮生態(tài)環(huán)境需水量時，直接引用已有成果進(jìn)行簡單計算，至于得出結(jié)果是否合理未做進(jìn)一步的分析和核實，這也反應(yīng)了在水資源論證中考慮生態(tài)需水時，工作做得不充分。

5 結(jié)論

建設(shè)項目水資源論證中考慮生態(tài)需水問題，對管理部門和研究部門來說，是一個全新領(lǐng)域，有許多理論和方法問題需要進(jìn)一步探討和深入研究，同時在實踐中進(jìn)行驗證。建設(shè)項目水資源論證中生態(tài)需水問題不但要從計算方法上，而且還要從評價指標(biāo)體系、需水閾值上進(jìn)行系統(tǒng)研究，為管理決策提供更具有操作性的方案和準(zhǔn)則。有關(guān)部門應(yīng)該盡快出臺相關(guān)規(guī)定，規(guī)范生態(tài)需水的計算方法，確保生態(tài)需水不受侵占，支撐國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和造福子孫后代■