建設(shè)項(xiàng)目水資源論證中生態(tài)環(huán)境需水量的分析與計(jì)算

萬曉東 張寒露

【摘要】生態(tài)環(huán)境需水量是指為維持生態(tài)與環(huán)境功能和進(jìn)行生態(tài)環(huán)境建設(shè)所必需的最小需水量，對經(jīng)濟(jì)社會(huì)和環(huán)境的和諧發(fā)展具有重要意義。本文結(jié)合《許昌市東區(qū)水系治理及補(bǔ)源工程建設(shè)項(xiàng)目水資源論證報(bào)告》，闡述了生態(tài)環(huán)境需水量的分類及其計(jì)算方法簡介，說明了從維護(hù)水生態(tài)環(huán)境的天然結(jié)構(gòu)與功能的目標(biāo)出發(fā)，在建設(shè)項(xiàng)目水資源論證中要重視對生態(tài)環(huán)境需水量的分析計(jì)算。

【關(guān)健詞】建設(shè)項(xiàng)目；生態(tài)需水；水資源論證；計(jì)算方法

建設(shè)項(xiàng)目水資源論證，主要是從取水、用水、退水及其影響等方面，對建設(shè)項(xiàng)目取用水全過程進(jìn)行分析計(jì)算，對建設(shè)項(xiàng)目用水的可行性、合理性以及對周圍環(huán)境的作用、對其他用水戶的影響等諸多因素進(jìn)行分析，最終提出建設(shè)項(xiàng)目用水的水量、水質(zhì)、工藝流程、排污等一系列方案，作為取水（預(yù)）許可申請的技術(shù)依據(jù)。本文將根據(jù)國內(nèi)外的有關(guān)理論方法，結(jié)合水資源論證實(shí)踐，對生態(tài)環(huán)境需水量的分析和計(jì)算進(jìn)行初步探討。

1、生態(tài)環(huán)境需水的基本概念

對于生態(tài)環(huán)境需水的研究有不同的途徑與觀點(diǎn)，目前還沒有形成一個(gè)系統(tǒng)、科學(xué)的理論體系，學(xué)者們對于生態(tài)環(huán)境需水的概念還不能達(dá)成一致。從總體上來看，多數(shù)人認(rèn)為生態(tài)需水是水資源短缺地區(qū)為了維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和保持生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的最小水資源需求量。筆者認(rèn)為生態(tài)環(huán)境需水是指為維持生態(tài)與環(huán)境功能和進(jìn)行生態(tài)環(huán)境建設(shè)所必需的最小需水量。生態(tài)環(huán)境需水量是一個(gè)具有生態(tài)、環(huán)境和自然屬性的概念，既反映了水生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性、水環(huán)境系統(tǒng)承受和恢復(fù)能力，又反映了水生態(tài)系統(tǒng)能維持社會(huì)發(fā)展的能力，其數(shù)量值是動(dòng)態(tài)的，取決于自然水體功能、水資源數(shù)量、質(zhì)量和時(shí)空分布特征及開發(fā)利用深度、排污、社會(huì)發(fā)展和技術(shù)水平、人類認(rèn)識水平和社會(huì)文明進(jìn)步等諸多因素。

2、生態(tài)環(huán)境需水量的計(jì)算方法

2.1河道內(nèi)生態(tài)需水量

主要分析計(jì)算方法有：

1）、標(biāo)準(zhǔn)流量設(shè)定法：常用方法有Tennant法、90%保證率最枯月平均流量法（也稱7Q10法）等。在《許昌市東區(qū)水系治理及補(bǔ)源工程建設(shè)項(xiàng)目水資源論證報(bào)告》北汝河生態(tài)需水量的計(jì)算就采用90%保證率最枯月平均流量法。

2）、水生生物棲息地法：最為典型的核算方法是美國的河道濕周法和R2CROSS法，以及20世紀(jì)70年代末和80年代初出現(xiàn)的河道內(nèi)流量增加法、CASIMIR法。

3）、功能設(shè)定法：可分為污染物稀釋凈化需水量，根據(jù)不同水文年設(shè)定保證率的時(shí)段平均流量和入河污水排放量確定，適于各種河流；輸沙、入海水量從河流多年流量與泥沙系列中選擇實(shí)測大斷面與相應(yīng)的流量、泥沙進(jìn)行定量，主要適用于大江大河等。

4）、水量補(bǔ)充法：包括根據(jù)蒸發(fā)、滲漏及水質(zhì)要求計(jì)算河道補(bǔ)充水量等。

5）、曲線相關(guān)法：包括流量變化曲線法，適用于平均流量季節(jié)變化明顯的河流，其方法有TWL法和UT法河道水流蒸發(fā)量；污染物與流量關(guān)系曲線法等。

2.2河道外生態(tài)需水

河道外生態(tài)需水主要是指除農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之外的生態(tài)植被需水，包括天然植被和人工植被。河道外生態(tài)需水由植被騰發(fā)需水量、植被生長制造有機(jī)物需水量和植被最小土壤含水定額組成。

1）、植被騰發(fā)需水量

植被騰發(fā)量mp可以通過下式進(jìn)行計(jì)算：

式中：Kc為作物系數(shù)，隨植物種類、同一種植物所處的生長發(fā)育階段、生長季節(jié)不同而具有不同的數(shù)值，一般是通過試驗(yàn)取得，全生育期平均為0.6-1.2，裸地為0.4-0.6；ETo為參考植被需水量，可以利用公式進(jìn)行計(jì)算。植被需水量還可以通過植被蒸騰與潛水位之間的關(guān)系模型進(jìn)行計(jì)算。

2）、植被生長制造有機(jī)物需水量

根據(jù)植被的耗水機(jī)理，植被自身的含水量和植被蒸散量的比例大致為1：99，故植被生長制造有機(jī)物需水量Wu：

3）.植被土壤需水量

植被土壤需水量Ws為能夠維持植被目標(biāo)生存和生長狀況所需要的最小土壤含水量，可以利用式（4）進(jìn)行計(jì)算。

2.3環(huán)境景觀需水量

環(huán)境景觀需水量主要包括景觀需水、綠地需水、河湖補(bǔ)水等。

1）、綠地需水：可采用綠化灌溉需水或綠地植被蒸散發(fā)需水量等途徑來計(jì)算。前者由城市綠地平均需水定額與綠地總面積得到總需水量，該法應(yīng)用較普遍，在《許昌市東區(qū)水系治理及補(bǔ)源工程建設(shè)項(xiàng)目水資源論證報(bào)告》中就采用該法計(jì)算城市綠地需水量。后者采用人均綠地定額法或城市綠化覆蓋率法得到。

2）、河湖補(bǔ)水：可采用水面蒸發(fā)需水量法、換水需水量法、河道輸水損失量法、滲漏需水量法、水體自身存在的需水量法、河道基流量法等，這幾種方法可參考文獻(xiàn)1根據(jù)情況分別選用，在《許昌市東區(qū)水系治理及補(bǔ)源工程建設(shè)項(xiàng)目水資源論證報(bào)告》中就根據(jù)城市換水次數(shù)，分別采用了分別采用了水面蒸發(fā)需水量法、換水需水量法、河道輸水損失量法、滲漏需水量法、河道基流量法等。

3）、景觀需水：休閑娛樂、旅游等需水量，重點(diǎn)計(jì)算特殊濕地區(qū)用于該項(xiàng)的需水量。其計(jì)算模型可表示為：

式中：QT為娛樂休閑需水量，Q為時(shí)間t生物棲息地需水量，常計(jì)算濕地水體水量，與野生生物棲息地需水量一致。

3、結(jié)論

建設(shè)項(xiàng)目水資源論證中生態(tài)需水問題不但要從計(jì)算方法上，而且還要從評價(jià)指標(biāo)體系上、需水閾值上進(jìn)行系統(tǒng)化研究，為管理決策提供具有操作性的方案和準(zhǔn)則。當(dāng)然，應(yīng)該在保障自然生態(tài)功能和人與自然和諧的前提下，最大程度地降低生態(tài)環(huán)境需水量，增加可利用水量的途徑和措施。