氣候變化對(duì)黃河流域生態(tài)環(huán)境影響及生態(tài)需水研究

雷 雨

(新疆水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)管理局，烏魯木齊 830000)

黃河流域西起巴顏喀拉山，東臨渤海，南至秦嶺，北抵陰山，流域面積79.5×104km2，干流全長(zhǎng)5 400 km，流域內(nèi)以大陸性季風(fēng)氣候?yàn)橹鳎邓杏?～9月份，徑流年際變化大。流域多年平均天然徑流量為535×108m3，河川徑流量?jī)H占全國(guó)河川徑流的2.1%，但是耕地面積占全國(guó)耕地面積的12.5%，多年平均輸沙量12.47×108t，是世界上輸沙量最大的河流，這些都加劇了黃河流域內(nèi)的水資源供需矛盾。蘭州以上水量占黃河的62%，是主要產(chǎn)流區(qū)；河口鎮(zhèn)至龍門區(qū)間水量占9%，但產(chǎn)沙量約為54%，是黃河主要產(chǎn)沙區(qū)。由于水沙的不協(xié)調(diào)，黃河下游淤積嚴(yán)重，成為“地上懸河”。黃河流域的這些基本特點(diǎn)決定了其對(duì)氣候變化和人類活動(dòng)影響的敏感性和脆弱性[1]。

IPCC(Intergovermental Panel on Climate Change)研究報(bào)告指出，近百年來(lái)全球氣候呈現(xiàn)以變暖為主要特征的顯著變化，并且未來(lái)氣溫將繼續(xù)上升。根據(jù)王云璋等[2]、劉吉峰等[3]、何霄嘉等[4]研究，黃河流域近20年也呈現(xiàn)氣溫升高、氣候變暖，氣候變暖使得蒸發(fā)增強(qiáng)，導(dǎo)致干旱加劇。在流域水資源逐漸減少下，農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水和城市生活用水增加導(dǎo)致維持流域生態(tài)需水顯著減少，特別是進(jìn)入20世紀(jì)90年代后黃河下游斷流次數(shù)與斷流時(shí)間顯著增加，對(duì)流域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不可逆影響，流域中上游旱地植被退化，濕地萎縮。因此，研究氣候變化對(duì)黃河流域水資源的影響，厘清水資源變化對(duì)黃河流域生態(tài)環(huán)境的改變，保障流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水，成為治理黃河流域生態(tài)問(wèn)題的關(guān)鍵。

1 黃河流域氣候變化

1.1 黃河流域氣溫和降雨變化

黃河流域氣溫變化與全球變暖相一致，表1是黃河流域內(nèi)氣溫在年際間的變化。可以看出，平均氣溫升高0.6℃在1961～2000年之間，冬季升溫趨勢(shì)明顯強(qiáng)于夏季。以20世紀(jì)90年代為分界，之前以偏暖為主，之后以持續(xù)偏暖為主；在進(jìn)入20世紀(jì)后，溫度升高趨勢(shì)更加明顯。分析全流域溫度變化趨勢(shì)，在河源區(qū)溫度升高幅度最大，從1960年以來(lái)，溫度升高0.32℃；在唐乃亥以上地區(qū)，進(jìn)入20世紀(jì)90年代后相比多年平均氣溫升高0.5℃；對(duì)于澤庫(kù)一帶，升溫幅度最大為0.58℃。

表1 黃河流域年氣溫年代際變化 /℃

黃河流域降雨分布特征為從東南向西北逐漸減少，在整個(gè)流域內(nèi)降雨量的年際變化較大，但總體上呈現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢(shì)。在1956～2010年間，平均降雨量為446.3 mm；20世紀(jì)90年代后與氣溫的逐漸升高相反，降雨則逐漸減少，僅為425.3 mm；但進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，降雨則略有增加。表2為黃河流域不同年份間的變化。

表2 黃河流域年降水量年代際變化 /mm

1.2 黃河流域氣候變化對(duì)蒸發(fā)影響

很多學(xué)者[5-7]對(duì)黃河流域近40年蒸發(fā)皿蒸發(fā)進(jìn)行了研究?？傮w上蒸發(fā)皿蒸發(fā)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，相比于冬季和秋季，春夏下降最為明顯。在整個(gè)流域上呈現(xiàn)出不同的的變化趨勢(shì)，上游和下游蒸發(fā)皿蒸發(fā)呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，但是中游則持平并略有上升。蒸發(fā)量與氣象條件中輻射有密切關(guān)系，根據(jù)研究近年來(lái)全球輻射持續(xù)下降。與蒸發(fā)皿蒸發(fā)所不同，流域內(nèi)實(shí)際蒸發(fā)則呈現(xiàn)出持續(xù)升高趨勢(shì)，這主要與黃河流域內(nèi)日照時(shí)數(shù)、氣溫、飽和差增加相關(guān)。并且實(shí)際蒸發(fā)與下墊面的條件有很大關(guān)系，如干旱所致灌溉后，充分供水條件造成更大蒸發(fā)。

1.3 黃河流域氣候變化對(duì)徑流影響

表3為黃河干流主要水文站實(shí)測(cè)徑流。從表3可以看出，近年來(lái)黃河流域地表徑流量有明顯的減少趨勢(shì)，徑流減少主要由于人為因素和氣候因素造成。在黃河干流12個(gè)主要水文站實(shí)測(cè)徑流中可以看出，20世紀(jì)60年代黃河干支流徑流量較多，70年代以后徑流量有不同程度的減少，以90年代減少最多，干流利津站、汾河河津站、沁河武陟站減少的比例都在70%以上。干流從上到下實(shí)測(cè)徑流的減幅呈沿程增大的趨勢(shì)。

2 氣候變化對(duì)黃河流域生態(tài)環(huán)境的影響

2.1 氣候變化對(duì)水環(huán)境的影響

氣候變化下，黃河流域內(nèi)水環(huán)境的變化主要表現(xiàn)為地表水和地下水水質(zhì)的惡化。在全球氣候變暖的背景下，湖泊和河流水溫上升，對(duì)水熱力結(jié)構(gòu)和水質(zhì)產(chǎn)生影響；加之河川徑流量減少，使水中化學(xué)成分濃度增加，在水溫升高和徑流減少的雙重影響下，河流水質(zhì)受到嚴(yán)重影響。氣候的變化對(duì)水文的影響主要集中在對(duì)水量的影響，而基本沒(méi)有涉及對(duì)河流水質(zhì)及生態(tài)環(huán)境的影響。氣候變暖后，一些地區(qū)由于蒸發(fā)量加大，河道流量趨于減少，將加重河道原有的污染程度，特別是枯水季節(jié)。同時(shí)，河水溫度升高，也會(huì)促進(jìn)河流污染物的沉積、廢棄物的分解，進(jìn)而使水質(zhì)下降。黃河水環(huán)境問(wèn)題突出表現(xiàn)為水質(zhì)污染，主要是由于人類活動(dòng)產(chǎn)生的工業(yè)廢污水排放以及實(shí)測(cè)徑流量減少導(dǎo)致，但氣候變化一定程度上加劇了水質(zhì)污染。根據(jù)《2016年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》的數(shù)據(jù)，黃河水系總體為輕度污染，主要污染指標(biāo)為化學(xué)需氧量、氨氮和五日生化需氧量。137個(gè)國(guó)考斷面中，Ⅰ類占2.2%，Ⅱ類占32.1%，Ⅲ類占24.8%，Ⅳ類占20.4%，Ⅴ類占6.6%，劣Ⅴ類占13.9%。假設(shè)未來(lái)取水和排污情況不變情境下，氣溫升高將加大水面蒸發(fā)，削弱或抵消降雨增加形成的徑流，甚至導(dǎo)致黃河徑流減少。徑流減少相對(duì)提高了河水污染濃度，超標(biāo)項(xiàng)目的數(shù)量增加，斷流期間部分河段的污染物還會(huì)發(fā)生積累，這會(huì)削弱河流海洋的自凈能力、加重污染程度，使水質(zhì)更加惡化。地下水水質(zhì)的惡化主要是由于對(duì)地下水開(kāi)采超限，造成地下水位的降低，使得地表水補(bǔ)充地下水，污染地下水水質(zhì)。水溫和水質(zhì)的變化使湖泊中藻類和浮游動(dòng)物增加，河流中魚(yú)類的分布發(fā)生變化并提早遷移。也會(huì)對(duì)其他生物造成影響[1]。

表3 黃河干支流主要水文站實(shí)測(cè)徑流統(tǒng)計(jì) /108 m3

2.2 氣候變化下黃河斷流趨勢(shì)增加

據(jù)黃河干流水文站觀測(cè)記錄資料，源頭斷流始于1960年，且連續(xù)3次出現(xiàn)跨年度斷流，斷流現(xiàn)象多發(fā)生在源區(qū)最寒冷的12月份～翌年2月份，斷流多發(fā)年份多為枯水年份與干旱年份，黃河源區(qū)的斷流使得入湖水量減少，“兩湖”萎縮，因此改變了局部小氣候環(huán)境和環(huán)湖生態(tài)環(huán)境。另外，氣候變化使得黃河上游來(lái)水、產(chǎn)水量減少，限制了中下游工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民生活用水，河道沖淤用水減少，嚴(yán)重影響黃河流域的生態(tài)環(huán)境。20世紀(jì)90年代，源頭地區(qū)降雨、氣溫、蒸發(fā)量均有緩慢上升趨勢(shì)，而地表積雪量有下降的趨勢(shì)，但緩慢增多的降水也基本被大氣蒸發(fā)消耗。20世紀(jì)90年代中期至今，降水嚴(yán)重不足，地表水虧缺越來(lái)越大，導(dǎo)致河水干涸、雪線上升、冰川萎縮、濕地和湖泊面積減少、土壤疏松，使得冬春季的大風(fēng)和沙塵天氣逐步抬頭，環(huán)境狀況極其惡劣，人們的生存環(huán)境受到挑戰(zhàn)。黃河中游不僅地區(qū)性水資源稀缺，而且嚴(yán)重的水土流失也是當(dāng)前生態(tài)環(huán)境惡化和下游河槽淤積的重要根源之一。變化環(huán)境下的黃河中游水文情勢(shì)將對(duì)整個(gè)黃河流域的水資源供需、中游的生態(tài)環(huán)境和下游的河勢(shì)變化具有重大影響。由于降水少、蒸發(fā)強(qiáng)度大，中游水資源匱乏，天然年徑流量約為120×108m3，占比不到黃河天然年徑流量的1/4。20世紀(jì)90年代后期，黃河連年出現(xiàn)枯水。1999～2003年，黃河主要來(lái)水區(qū)年均來(lái)水量比多年同期偏枯40%以上。同時(shí)，黃河干流主要水庫(kù)蓄水量嚴(yán)重不足。

降雨量的減少和時(shí)空分布不均是導(dǎo)致黃河斷流的一個(gè)基本原因。20世紀(jì)90年代的年均降水量?jī)H為70年代的88.7%，天然徑流量?jī)H為其84.6%，而實(shí)測(cè)徑流量?jī)H為其74.5%[9]。20世紀(jì)90年代以來(lái)山東省降雨持續(xù)偏少，利津站斷流始于1972年，1972～1999年的28年間，下流有82次斷流，且首次斷流的時(shí)間提前、斷流時(shí)間和距離不斷延長(zhǎng)[10]。國(guó)家計(jì)委、水利部頒布實(shí)施《黃河可供水量年度分配及干流水量調(diào)度方案》和《黃河水量調(diào)度管理辦法》之后，2000年以來(lái)黃河未曾斷流。當(dāng)然黃河斷流的原因是多方面的。由于上中游區(qū)降水量及來(lái)水量的明顯減少，對(duì)下游斷流的影響是非常突出的。同時(shí)，氣候的暖干化發(fā)展，導(dǎo)致生活生產(chǎn)用水量增加，使人為引水量更多，加劇了黃河水資源的緊張形勢(shì)，增加了下游斷流的機(jī)會(huì)[8]。徑流量隨降雨增多而增加，但隨氣溫的升高而減少。根據(jù)全球氣候模式和排放方案預(yù)測(cè)，2010～2030年期間，預(yù)計(jì)流域平均氣溫將增加1.8℃，2010～2020年平均呈現(xiàn)平水現(xiàn)象，2020～2030年呈現(xiàn)平偏豐現(xiàn)象，2030～2040年呈現(xiàn)平偏枯現(xiàn)象。在GCM(Global Climate Model)氣候情景下，蘭州以上黃河流域汛期徑流量約減16×108m3，全年徑流量減少19.5×108m3。因此，在未來(lái)黃河流域斷流風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)增加。

2.3 氣候變化下黃河源區(qū)多年凍土不斷退化

1991～1998年，黃河源區(qū)河湖附近多年凍土區(qū)范圍存在大幅度的退化現(xiàn)象，局部多年凍土厚度減薄乃至消失，貫通性融區(qū)范圍大幅度擴(kuò)大；多年凍土下界海拔上升，且垂直上升幅度大于50 m；多年凍土上限海拔亦上升，季節(jié)性融化層厚度增大。多年凍土退化將削弱凍土的生態(tài)環(huán)境地質(zhì)功能，引起黃河源區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化。凍土退化后，形成的地下水流系統(tǒng)新格局對(duì)源區(qū)黃河斷流起控制作用。當(dāng)凍土上限下移，季節(jié)融化層深度增加，而補(bǔ)給減少時(shí)，一方面引起區(qū)域地下水位下降，另一方面使退化區(qū)地下水流系統(tǒng)由凍結(jié)層上水流系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為非凍結(jié)區(qū)地下水系統(tǒng)，使對(duì)生態(tài)環(huán)境起制約作用的凍結(jié)層上水水流系統(tǒng)消失，地下水位下降，地表水與地下水的補(bǔ)排關(guān)系發(fā)生倒置。當(dāng)?shù)叵滤坏陀诤铀粫r(shí)，河水補(bǔ)給地下水，從而引起黃河徑流的減少。另外，凍土退化導(dǎo)致植被覆蓋度降低，“黑土灘擴(kuò)大”，荒漠化加劇。

2.4 氣候變化下黃河流域濕地不斷萎縮

氣溫升高、降水變化和海平面上升是影響濕地分布和功能的主要?dú)夂蜃兓蛩豙11]。濕地面積的損失是濕地退化的直接表征之一。濕地面積損失導(dǎo)致濕地容量減小，會(huì)使得生態(tài)環(huán)境條件發(fā)生變化。景觀結(jié)構(gòu)的變化也使得生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化。氣候變暖、水面蒸發(fā)量加大、凍土融化，而降水量減少或保持穩(wěn)定，使地表旱化、植被退化、湖泊退縮，成為驅(qū)動(dòng)濕地退化的主要原因。同時(shí)，高寒沼澤草甸逐步演變?yōu)楦吆莸椴輬?chǎng)，并造成植被覆蓋度降低，裸地不斷擴(kuò)展，嚴(yán)重地段已荒漠化。在近幾十年，黃河源區(qū)湖泊出現(xiàn)明顯的萎縮、堿化、鹽湖化等現(xiàn)象。主要表現(xiàn)為湖水位持續(xù)下降、礦化度和pH增高，小型湖泊、水塘干涸。例如，阿涌貢瑪錯(cuò)湖水位從1998年開(kāi)始一直下降，到2001年已下降61.5 cm。據(jù)瑪多縣統(tǒng)計(jì)，境內(nèi)原有4 077個(gè)大小湖泊，到2000年已有一半干涸[12]?；贗PCC氣候情景，預(yù)計(jì)未來(lái)20年黃河源區(qū)氣溫升高0.85℃～0.91℃，降水變化0.02～0.05 mm/d。降水的增加將一定程度上補(bǔ)給濕地用水，對(duì)維持和恢復(fù)濕地具有積極作用，但是氣溫的升高又會(huì)抵消這部分作用。黃河下游河道濕地是黃河河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，黃河下游頻繁斷流對(duì)河道濕地的破壞性較大。來(lái)水量減少，加之過(guò)高的開(kāi)發(fā)利用率使黃河下游斷流頻繁，斷流減少了河水維護(hù)河道的自然能力，導(dǎo)致河道萎縮、惡化。一般而言，河流流量越大，河道淤積量減少，泥沙的淤積造成漫灘懸差一般為3～5 m，最大達(dá)10 m以上。河流斷流直接導(dǎo)致三角洲地區(qū)淡水資源的缺乏，濕地逐漸向干旱化發(fā)展。沙源減少導(dǎo)致海岸蝕退，陸地及淺海面積減少，濱海濕地范圍縮小。例如，1985-2004年，東營(yíng)濱海濕地所占土地面積的比重由最初45.1%降低到36.9%。海平面上升導(dǎo)致咸水侵入淡水河地下水，研究表明如果海平面上升48 cm，黃河三角洲大約40%的土地將被淹沒(méi)，大片濕地將消失。

3 黃河流域生態(tài)環(huán)境需水的保障

對(duì)于生態(tài)用水的保障是應(yīng)對(duì)黃河流域近年來(lái)生態(tài)環(huán)境的破壞有效方式。生態(tài)需水研究是合理配置水資源、實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的基礎(chǔ)，在最早的研究中，主要是針對(duì)河流生態(tài)需水的研究，一直到20世紀(jì)80年代，應(yīng)對(duì)河流斷流和污染等問(wèn)題，國(guó)內(nèi)專家提出應(yīng)在水資源配置中考慮生態(tài)需水。劉昌明[13]根據(jù)流域水資源開(kāi)發(fā)與利用關(guān)系提出了生態(tài)水利的“四大平衡”原理(水熱平衡、水鹽平衡、水沙平衡、水量平衡)。司源等[14]對(duì)黃河下游生態(tài)需水進(jìn)行研究，揭示了對(duì)于生態(tài)需水仍存在很多問(wèn)題，例如水文過(guò)程與生態(tài)系統(tǒng)作用關(guān)系尚未厘清，生態(tài)流量與水庫(kù)調(diào)度尺度存在差異。也有很多研究指明黃河具體生態(tài)流量，例如，胡鞍鋼等[15]指出，黃河現(xiàn)狀生態(tài)環(huán)境底限需水量為190×108m3/a。石偉等[16]基于平灘流量時(shí)輸沙用水量最小的設(shè)想，估算值為80×108～120×108m3/a。楊志峰等[17]主要考慮河道基本生態(tài)環(huán)境需水量、輸沙量及入海量，認(rèn)為黃河下游河道最小生態(tài)需水量為189.2×108m3/a?？梢钥闯鲞@些研究多是對(duì)生態(tài)需水的“量”進(jìn)行探討，未考慮不同水平年情景，并且多采用經(jīng)驗(yàn)或者半經(jīng)驗(yàn)公式，并未建立水文-生態(tài)的聯(lián)系和響應(yīng)關(guān)系。

對(duì)于黃河流域生態(tài)需水研究必須建立在流域尺度，雖然流域生態(tài)系統(tǒng)具有特殊和復(fù)雜的等級(jí)結(jié)構(gòu)，但是按照楊志峰等[18]研究，可以根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)將整個(gè)流域需水概括成3個(gè)主要部分(河口生態(tài)需水、濕地生態(tài)需水和旱地生態(tài)系統(tǒng)需水)，以這3個(gè)主體部分對(duì)黃河流域生態(tài)需水進(jìn)行估算。另外，流域內(nèi)水資源的分布和分配受到氣候變化的影響，同樣的氣候變化也顯著的改變著流域內(nèi)的生態(tài)需水，因此考慮氣候變化下生態(tài)需水的時(shí)空演變關(guān)系對(duì)于整個(gè)流域內(nèi)水資源管理十分必要。不僅能夠以氣候變化為基礎(chǔ)預(yù)測(cè)整個(gè)流域內(nèi)水資源變化趨勢(shì)，還能更加準(zhǔn)確評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)需水演變，更加合理準(zhǔn)確地進(jìn)行整個(gè)流域內(nèi)的水資源調(diào)配，保證黃河生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。

3.1 氣候變化對(duì)旱地生態(tài)系統(tǒng)需水

將整個(gè)旱地生態(tài)系統(tǒng)作為一個(gè)有機(jī)的整體計(jì)算需水量，這樣能夠更加準(zhǔn)確計(jì)算生態(tài)需水，避免重疊計(jì)算。旱地生態(tài)環(huán)境需水考慮降雨蓄滲過(guò)程及坡面匯流過(guò)程中旱地生態(tài)系統(tǒng)蒸散發(fā)及下滲消耗的水量，這部分水量一方面是自然界水分循環(huán)過(guò)程中降水轉(zhuǎn)變?yōu)閺搅鬟^(guò)程中的主要損失；另一方面也是旱地生態(tài)環(huán)境需水的主要類型。因此，旱地生態(tài)環(huán)境需水主要由降雨自然補(bǔ)給。另外，旱地生態(tài)環(huán)境需水受到土壤類型、光照條件、植被類型以及植物生長(zhǎng)期的影響。流域內(nèi)氣候變化改變了氣溫、降雨和蒸發(fā)，由此顯著地影響旱地生態(tài)系統(tǒng)需水量，建立黃河流域內(nèi)旱地生態(tài)系統(tǒng)在氣候變化下的時(shí)空演變規(guī)律，根據(jù)史超等[19]對(duì)漢江上游植被生態(tài)需水在氣候變化下的時(shí)空演變研究發(fā)現(xiàn)，這部分生態(tài)需水整體上呈現(xiàn)非顯著增加趨勢(shì)。劉昌明等[13]認(rèn)為弄清楚缺水和需水規(guī)律是解決該區(qū)缺水危機(jī)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)合理配置的依據(jù)。因此，考慮氣候變化下降雨、植被蒸散發(fā)以及土壤水分含量變化，才能更加準(zhǔn)確地揭示流域內(nèi)旱地生態(tài)系統(tǒng)需水規(guī)律的演變。目前，利用3S技術(shù)可以建立大尺度生態(tài)系統(tǒng)需水量的時(shí)空演變規(guī)律，這樣才能合理高效地進(jìn)行流域管理與生態(tài)建設(shè)。

3.2 氣候變化對(duì)濕地生態(tài)環(huán)境需水

流域內(nèi)濕地生態(tài)形態(tài)主要位于流域水循環(huán)匯流過(guò)程中，對(duì)于濕地生態(tài)系統(tǒng)中植被與土壤需水與旱地生態(tài)系統(tǒng)類似。濕地生態(tài)系統(tǒng)中，水生生物對(duì)棲息地質(zhì)量的要求使得保持濕地水體規(guī)模、質(zhì)量及其隨時(shí)間的變化成為濕地生態(tài)環(huán)境需水的重點(diǎn)。另外，還需考慮下游生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水量的輸入要求。對(duì)于流域中湖沼濕地，由于其交替周期長(zhǎng)、流動(dòng)緩慢，因此其需水主要受到其中生物種群類型和生物量大小以及其對(duì)棲息地要求的影響。對(duì)于河流濕地，其水體流動(dòng)性為主要特征，為水生生物提供棲息、遷徙通道。對(duì)于河流濕度需水量的計(jì)算主要受到泥沙輸運(yùn)以及魚(yú)類棲息、繁殖等不同生長(zhǎng)期對(duì)水流流速、河道水深的影響。對(duì)于濕地生態(tài)系統(tǒng)關(guān)于生態(tài)需水的研究較多，胡鞍鋼[15]、石偉[16]、楊志峰[17]等都對(duì)黃河下游生態(tài)需水進(jìn)行研究，主要考慮要素為輸沙用水、水污染防治用水、沿岸濕地補(bǔ)水、魚(yú)類生存用水，并得出黃河下游生態(tài)需水大致在200×108m3左右。根據(jù)近年來(lái)黃河流域徑流統(tǒng)計(jì)資料，在氣候逐漸變暖的情況下，流域內(nèi)氣溫、降雨、蒸發(fā)和徑流發(fā)生改變，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)公式(7Q10和Tennant法)并不能揭示實(shí)際流域耗水，在水資源短缺情況下并不能保證基本的生態(tài)環(huán)境需水，造成黃河流域湖泊、濕地出現(xiàn)不同程度退化，生物多樣性面臨巨大挑戰(zhàn)。目前，河流、湖泊生態(tài)需水計(jì)算已有大量的資料。根據(jù)這些計(jì)算方法，考慮氣候變化下時(shí)間分布，建立濕地系統(tǒng)生態(tài)基流、自凈需水、輸沙蒸發(fā)滲漏等需水因素時(shí)空演變模型，明確氣象因子對(duì)生態(tài)需水的敏感程度，科學(xué)評(píng)價(jià)氣候變化下濕地生態(tài)系統(tǒng)的需水時(shí)空規(guī)律，才能在整個(gè)流域尺度對(duì)水資源進(jìn)行管理利用，同時(shí)保證生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

3.3 氣候變化對(duì)河口生態(tài)環(huán)境需水

河口生態(tài)系統(tǒng)位于流域淡水系統(tǒng)與海洋咸水生態(tài)系統(tǒng)的交界處。其不僅具有為近海生態(tài)系統(tǒng)輸入淡水的功能，同時(shí)還受到海洋生態(tài)系統(tǒng)的強(qiáng)烈影響，對(duì)于這部分需水強(qiáng)調(diào)保持陸海交互作用下不同生態(tài)要素的平衡。對(duì)于河口生態(tài)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，經(jīng)常將其與河口三角洲相等同。趙欣勝等[20]利用生態(tài)水文學(xué)方法計(jì)算了河口濕地的最小、適宜和理想需水量。孫濤和楊志峰等[21]在分析了河口生態(tài)環(huán)境需水類型的基礎(chǔ)上采用了水文學(xué)、生物學(xué)和水力學(xué)方法，考慮了生態(tài)系統(tǒng)水循環(huán)、生物循環(huán)消耗水量和生物棲息需水量，得到了河口生態(tài)環(huán)境需水年度總量。在氣候變化下，水循環(huán)、生物循環(huán)、棲息地需水都會(huì)呈現(xiàn)出明顯的時(shí)空演變。在以往的研究中，僅僅根據(jù)歷年統(tǒng)計(jì)資料，給出一個(gè)最小、適宜和理想3種情境下的需水量計(jì)算，并不能深入揭示河口生態(tài)需水，因?yàn)樗h(huán)、生物循環(huán)和棲息地都在氣候變化下受到深刻的影響。因此，對(duì)于生態(tài)需水的計(jì)算必須將氣候變化作為其中計(jì)算的一個(gè)因子，這樣才能科學(xué)深刻揭示生態(tài)系統(tǒng)需水規(guī)律。

4 結(jié) 語(yǔ)

近年來(lái)伴隨全球氣候變化，加之我國(guó)近40年以來(lái)經(jīng)濟(jì)社會(huì)深刻變化，黃河流域產(chǎn)生一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，如黃河水質(zhì)惡化、旱地植被退化、多年凍土減少、河流斷流、濕地萎縮等。對(duì)流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境治理與保護(hù)成為當(dāng)今黃河流域管理的主要內(nèi)容，生態(tài)問(wèn)題的產(chǎn)生并不全部是人為因素造成，流域內(nèi)氣候變化也對(duì)環(huán)境造成影響。氣候變化下，總體水資源減少與生態(tài)需水增加之間的矛盾使這些生態(tài)問(wèn)題日益凸顯。通過(guò)對(duì)旱地生態(tài)系統(tǒng)、濕地生態(tài)系統(tǒng)和河口生態(tài)系統(tǒng)在氣候變化下生態(tài)需水的研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于生態(tài)需水必須從全流域角度和氣候變化下角度計(jì)算；明確各個(gè)系統(tǒng)生態(tài)需水量，從而實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)一體化管理；加強(qiáng)工程和非工程措施的建設(shè)，科學(xué)對(duì)水庫(kù)群和攔河閘壩群的調(diào)度，高效科學(xué)利用水資源，保證生態(tài)用水量。