生態(tài)流量與河流生態(tài)適應(yīng)性管理研究

連 煜

（生態(tài)環(huán)境部黃河流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)督管理局，450004，鄭州）

一、水與生態(tài)環(huán)境

水是地球生物多樣性維系與發(fā)育的基礎(chǔ)，也是生態(tài)環(huán)境的控制要素。

隨著工業(yè)化時(shí)代人類控制自然能力的快速提升，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展過程中的環(huán)境污染和生態(tài)損害問題快速凸顯。 1972 年，聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展會(huì)議首次將生態(tài)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展列為全球的重大問題并寫入《內(nèi)羅畢宣言》。1975 年，黃河和長江水源保護(hù)機(jī)構(gòu)建立，由此奠定了中國江河水質(zhì)保護(hù)和水污染治理工作基點(diǎn)。20 世紀(jì)80 年代以后，河流污染防治、環(huán)境保護(hù)成為河流環(huán)境管理的優(yōu)先工作。

隨著20 世紀(jì)后期水資源過度開發(fā)及其導(dǎo)致的河流生態(tài)失衡問題尖銳化，河流生態(tài)系統(tǒng)破壞逐步成為我國河流保護(hù)面臨的重大問題，特別是黃河下游干流斷流和生態(tài)脆弱河流生態(tài)流量保障問題成為各界關(guān)注的焦點(diǎn)， 生態(tài)流量與生態(tài)修復(fù)的概念、理論、方法、標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用，日漸成為生態(tài)環(huán)境研究的熱點(diǎn)內(nèi)容。 隨著生態(tài)問題的持續(xù)發(fā)展，生態(tài)流量的研究對(duì)象從狹義的水環(huán)境擴(kuò)展到河流生態(tài)系統(tǒng)，研究范圍從水利水電工程拓展到流域?qū)用娴乃Y源保護(hù)規(guī)劃。

二、生態(tài)流量的提出與內(nèi)涵變化

1.環(huán)境流量與河流水環(huán)境保護(hù)

20 世紀(jì)初以來，河流開發(fā)程度提高特別是受水庫工程建設(shè)影響，人類對(duì)地表水資源的開發(fā)和利用量快速增加，由此產(chǎn)生的用水污染、河湖流量減少和水流規(guī)律改變問題也不斷出現(xiàn)并持續(xù)發(fā)展。 自20 世紀(jì)40 年代起，美國環(huán)境機(jī)構(gòu)和魚類保護(hù)協(xié)會(huì)針對(duì)漁場減少、河湖環(huán)境污染、生態(tài)系統(tǒng)損害問題， 相繼開展了河湖污染控制和魚類生態(tài)影響的研究工作， 提出基于河流水環(huán)境與生態(tài)保護(hù)的環(huán)境流量概念。 我國環(huán)境保護(hù)始于針對(duì)“三廢”控制的污染防治工作。 水污染控制和水域納污能力研究需求有效推進(jìn)了以河流環(huán)境自凈與稀釋水量為代表的環(huán)境流量研究。 而同期提出的生態(tài)流量概念則主要關(guān)注了河湖洪漫濕地與魚類產(chǎn)卵育幼等水量指標(biāo)。

2.生態(tài)流量與河流生態(tài)保護(hù)

我國近20 年在河流生態(tài)系統(tǒng)需水及生態(tài)流量方面開展了較多研究工作，研究層面主要分為流域?qū)用嫔鷳B(tài)流量和河流棲息地生態(tài)流量。

流域?qū)用嫔鷳B(tài)流量的研究采用的方法多是歷史水文資料推算，相關(guān)河流指標(biāo)的確定雖考慮了水文數(shù)據(jù)的整體和系統(tǒng)性，但相關(guān)成果在生態(tài)學(xué)支撐方面還比較缺乏。

在河流棲息地生態(tài)流量研究方面， 結(jié)合棲息地生境塑造和保護(hù)，在河流空間、生物結(jié)構(gòu)、遺傳基因生態(tài)流量的耦合方面， 針對(duì)河流沉積物、有機(jī)物、光熱資源、營養(yǎng)鹽、植物和動(dòng)物群落間的相互作用，開展了多目標(biāo)調(diào)控的生態(tài)流量研究，開展了多生態(tài)要素及不同流域尺度下水流連續(xù)脈沖規(guī)律的生態(tài)影響研究，但在河流系統(tǒng)保護(hù)、水文水資源與生態(tài)累積影響方面還缺少整體與深入的研究。

3.生態(tài)流量及多目標(biāo)用水管理

河流廣義生態(tài)流量泛指河道內(nèi)應(yīng)保留的足夠水量和水流過程，以保證下游地區(qū)乃至近海區(qū)域的環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)利益，這個(gè)概念上的生態(tài)流量實(shí)際涵蓋了河流功能維持的系統(tǒng)水量過程。 國內(nèi)外調(diào)查研究成果表明，河流開發(fā)若保留65%～95%的天然徑流量，一般河流尚能夠維持自然或近自然流態(tài)。

基于生態(tài)學(xué)概念的河流生態(tài)流量，則是特指維持河流生態(tài)系統(tǒng)功能或生態(tài)服務(wù)功能的近自然流態(tài)與水流過程。 受人口、經(jīng)濟(jì)和水資源稟賦等條件影響，我國多數(shù)江河實(shí)際開發(fā)程度較高，北方河流一般難以保持自然或近自然的生態(tài)流量過程。 綜合考慮水資源稟賦條件和 “生態(tài)優(yōu)先”要求，提出河流生態(tài)系統(tǒng)及生態(tài)服務(wù)功能維持定位下的生態(tài)流量指標(biāo)，推進(jìn)河流生態(tài)流量與多目標(biāo)用水間的協(xié)調(diào)與協(xié)同管理，是實(shí)施河流綜合管理和推進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)創(chuàng)新的全新與重大問題。

三、生態(tài)流量計(jì)算方法適宜性

河流生態(tài)流量工作開展困難，主要原因除涉及水文、生態(tài)、社會(huì)等多學(xué)科專業(yè)外，系統(tǒng)性專業(yè)觀測資料缺乏和河流水系水文特征與生態(tài)多樣性差異化也導(dǎo)致了計(jì)算邊界和參數(shù)確定的復(fù)雜與不確定性。 在流域和棲息地不同尺度的生態(tài)流量研究與管理時(shí)，既要重視研究工作的基礎(chǔ)投入和注意采用方法的科學(xué)適宜性，更要遵循生態(tài)流量指標(biāo)系統(tǒng)特征和流量過程規(guī)律的保護(hù)，尤其是要強(qiáng)化生態(tài)流量的生態(tài)功能指向和開展生態(tài)適宜性評(píng)估， 規(guī)范生態(tài)流量概念和管理，防止實(shí)踐中出現(xiàn)以基流、極限小流量或長時(shí)段平均流量等概念代替生態(tài)流量與過程的錯(cuò)誤。

1.查表法

Q95 計(jì)算和Tennant 指標(biāo)是以河流水文學(xué)為計(jì)算基礎(chǔ)，構(gòu)建自然狀態(tài)下（開發(fā)河段非實(shí)測流量）各典型流量級(jí)的低流量指標(biāo)分析方法，該方法常被用來在流域規(guī)劃中開展河流一般性環(huán)境流量指標(biāo)的計(jì)算和確定，實(shí)際應(yīng)用中較適用于水量時(shí)空變化較小和河流各利益相關(guān)方對(duì)生態(tài)流量不存在顯著爭議的河流。 方法缺陷是難以對(duì)不同敏感河段生態(tài)流量與生物多樣性保護(hù)提出具體和差異化的準(zhǔn)確描述， 研究成果對(duì)生態(tài)保護(hù)作用的體現(xiàn)不足, 計(jì)算得到的河流生態(tài)流量成果的歷史生態(tài)狀況重現(xiàn)性及保護(hù)效果有較大不確定性。 對(duì)于豐枯流量差異顯著的江河, 所推算的流量成果難以較好和系統(tǒng)滿足生態(tài)保護(hù)要求。

同類方法還有七日連續(xù)枯水流量法和90%保證率最枯月流量法，分別針對(duì)的是生物極限生存流量和河流環(huán)境稀釋流量，兩方法不適用于河流綜合生態(tài)流量的計(jì)算與管理。

2.資料分析法

水力計(jì)算法屬于該類計(jì)算分析的典型方法，主要適用于觀測資料較為豐富的特定生境保護(hù)需水計(jì)算。 河流下游或平原河流濕地需水及以濕周邊界為控制的生態(tài)流量計(jì)算，可采用此類方法。

該方法主要是利用河道水文、河流形態(tài)和魚類及無脊椎動(dòng)物等觀測數(shù)據(jù)， 在確定河流系統(tǒng)物理與生物等構(gòu)成要素前提下， 通過分析河流動(dòng)力條件、流量過程、頻率變幅、持續(xù)時(shí)間、時(shí)空狀況等， 統(tǒng)計(jì)和模擬提出生態(tài)流量需求的日流量過程、 分組細(xì)化指標(biāo)和年內(nèi)變化范圍， 推算生態(tài)流量及變化過程。 該方法不足之處是流量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和結(jié)果與生態(tài)系統(tǒng)影響趨變的水量擾動(dòng)因素間難以構(gòu)建具體聯(lián)系。

3.功能分析或棲息地模擬法

借助水文分析、水力計(jì)算、生物調(diào)查資料和生態(tài)專家評(píng)估經(jīng)驗(yàn)，分析系統(tǒng)生態(tài)功能維持諸因素間的相互關(guān)聯(lián)和相互作用，研究變化水流對(duì)河流物種、種群和保護(hù)棲息地的生態(tài)驅(qū)動(dòng)與干擾效應(yīng)。 以復(fù)合種群的適宜生境保護(hù)為主要目標(biāo)，分析不同流域和河流尺度下水流與河流景觀斑塊、廊道和基質(zhì)模式關(guān)系。 該類方法優(yōu)點(diǎn)是生態(tài)流量的研究方法和過程，可以做到精確的判定和驗(yàn)證，為特定敏感河流廊道的生態(tài)保護(hù)提供較好的支撐。缺點(diǎn)是對(duì)方法使用團(tuán)隊(duì)專家的專業(yè)水平和能力要求較高。

4.生態(tài)功能整體法

在早期單項(xiàng)物種保護(hù)和單獨(dú)生態(tài)問題解決方案基礎(chǔ)上，綜合河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、生態(tài)空間格局和生態(tài)服務(wù)功能及整體性保護(hù)原則，明確整體和分區(qū)域的河流生態(tài)系統(tǒng)，分析相關(guān)水動(dòng)力學(xué)、棲息地生態(tài)結(jié)構(gòu)、水流和河流濕地、敏感生物物種、地下水及河口生態(tài)服務(wù)功能，從河流整體保護(hù)和分區(qū)域差異化及自然變化角度，綜合提出河流自上而下的系統(tǒng)生態(tài)流量與過程要求。

生態(tài)功能整體法的優(yōu)點(diǎn)是較好地體現(xiàn)了生態(tài)綜合評(píng)估的原則，即使河流生態(tài)系統(tǒng)組分和個(gè)別功能未全部得到保護(hù)，在整體上河流生態(tài)也可得到相對(duì)完善的系統(tǒng)支撐，有效體現(xiàn)生態(tài)流量管理及對(duì)河流不同生態(tài)功能與對(duì)象的差異性保護(hù)和修復(fù)。

四、強(qiáng)化生態(tài)流量的適應(yīng)性管理

1.生態(tài)流量與過程管理

生態(tài)流量屬于河流水文學(xué)的概念范疇，同時(shí)又具有明確的生態(tài)功能指向。 河流生態(tài)流量管理包括徑流主要典型流量級(jí)與相關(guān)流量的全系統(tǒng)過程。 目前生態(tài)流量相關(guān)研究在成果的生態(tài)指向、過程應(yīng)用管理、適應(yīng)性調(diào)整方面還存在差距。 而生態(tài)流量管理的方向和任務(wù)，就是在推進(jìn)生態(tài)流量調(diào)度基礎(chǔ)上，進(jìn)一步強(qiáng)化體系指標(biāo)的生態(tài)功能指向和調(diào)度優(yōu)化適應(yīng)性管理，促進(jìn)和實(shí)現(xiàn)河流生態(tài)功能的保護(hù)與修復(fù)，這也是河流管理和生態(tài)監(jiān)督機(jī)構(gòu)應(yīng)重點(diǎn)考慮和亟待解決的問題。

統(tǒng)籌推進(jìn)生態(tài)流量的多目標(biāo)研究和應(yīng)用。 生態(tài)流量管理初期，應(yīng)注意強(qiáng)化生態(tài)功能與水資源的保護(hù)統(tǒng)籌，推進(jìn)日均最小流量和生態(tài)敏感生態(tài)流量等典型生態(tài)效果流量級(jí)的管理，并在開展生態(tài)評(píng)估和適應(yīng)性管理基礎(chǔ)上全面推動(dòng)小流量、中常流量和常遇小洪水等河流生態(tài)流量的系統(tǒng)與綜合管理，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的功能保護(hù)和全面修復(fù)。

2.生態(tài)流量適應(yīng)性管理

生態(tài)流量是河流生態(tài)功能維系的關(guān)鍵基礎(chǔ)。 在競爭性用水問題突出的流域，水的經(jīng)濟(jì)社會(huì)配置與生態(tài)流量管理存在諸多的沖突。 生態(tài)流量本身既是工程技術(shù)問題，更涉及復(fù)雜的法律、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境和公眾意愿。應(yīng)推進(jìn)生態(tài)保護(hù)優(yōu)先和水資源綜合統(tǒng)籌的江河生態(tài)流量管理， 貫徹河湖生態(tài)環(huán)境功能不降低、 最小生態(tài)流量不減少、 重要流量過程近自然的要求， 強(qiáng)化生態(tài)流量指標(biāo)優(yōu)先權(quán)與生態(tài)適應(yīng)性管理， 推進(jìn)生態(tài)流量評(píng)估體系構(gòu)建和實(shí)施指標(biāo)管理效果的反饋調(diào)整，推進(jìn)生態(tài)流量與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展用水的協(xié)同協(xié)調(diào)管理。