生態(tài)流量五個(gè)關(guān)鍵問題辨析

彭文啟

（中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，100038，北京）

習(xí)近平總書記在2018 年全國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)大會(huì)上提出“還給老百姓清水綠岸、魚翔淺底的景象”，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要前提是持續(xù)保障與河湖生態(tài)保護(hù)要求相適應(yīng)的水文條件，全面做好河湖生態(tài)流量確定與保障。

我國(guó)對(duì)生態(tài)流量的認(rèn)識(shí)和實(shí)踐可以分為三個(gè)階段：第一階段（20 世紀(jì)70 年代—2000 年） 是環(huán)境流量概念引入及生態(tài)內(nèi)涵逐步深化的階段，期間西北缺水區(qū)生態(tài)用水保障、黃河斷流等事件使得生態(tài)環(huán)境需水概念逐漸被社會(huì)認(rèn)識(shí)和接受； 第二階段（2000—2015 年） 是生態(tài)流量或環(huán)境流量概念進(jìn)一步深化，并逐漸進(jìn)入水資源及環(huán)境保護(hù)管理領(lǐng)域的階段，期間水利部門提出生態(tài)環(huán)境需水量、河湖生態(tài)需水等概念及計(jì)算規(guī)范，環(huán)保部門針對(duì)水利水電工程提出了“最小生態(tài)流量”的概念及計(jì)算導(dǎo)則；第三階段（2015 年至今）以國(guó)務(wù)院頒布《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》要求“科學(xué)確定生態(tài)流量”為起點(diǎn)，對(duì)生態(tài)流量概念內(nèi)涵進(jìn)行重新認(rèn)識(shí)與系統(tǒng)研究，以2020 年水利部頒布《水利部關(guān)于做好河湖生態(tài)流量確定和保障工作的指導(dǎo)意見》（以下簡(jiǎn)稱《指導(dǎo)意見》）為標(biāo)志，生態(tài)流量成為水資源管理與河湖生態(tài)保護(hù)治理的重要內(nèi)容。

面向我國(guó)新時(shí)期全面推進(jìn)生態(tài)流量管理的需求，結(jié)合生態(tài)流量研究與實(shí)踐中仍然存在的一些模糊認(rèn)識(shí)，梳理了五個(gè)關(guān)鍵問題，提出一些思考與認(rèn)識(shí)，以期為系統(tǒng)推進(jìn)生態(tài)流量管理提供參考。

一、生態(tài)流量及其表達(dá)形式

在開展專題調(diào)查、 專項(xiàng)研究及廣泛專家咨詢基礎(chǔ)上，《指導(dǎo)意見》給出了生態(tài)流量的定義，即河湖生態(tài)流量是指為了維系河流、湖泊等水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，需要保留在河湖內(nèi)符合水質(zhì)要求的流量（水量、水位）及其過程。該定義賦予生態(tài)流量包括流量、 水量與水位及其過程的不同表達(dá)形式。

美國(guó)在20世紀(jì)40 年代首次提出了與生態(tài)流量相關(guān)的概念，此后表達(dá)形式不斷演變。早期生態(tài)流量概念并未考慮生物需求，重點(diǎn)關(guān)注維持河流正常通航功能所需要的流量。 60 年代，生態(tài)流量主要定義為維持航運(yùn)和漁業(yè)發(fā)展所需的流量，其后出現(xiàn)了與景觀娛樂、美學(xué)和環(huán)境保護(hù)相關(guān)的最小流量（minimum flows）、最低理想流量 （minimum desirable streamflow）、河道內(nèi)流量（instream flows），以 及 面向流域水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能保護(hù)的環(huán)境水量（environmental water或water for the environment）、環(huán)境流量（environmental flows）及生態(tài)流量（ecological flows）等概念表述。2017 年在澳大利亞布里斯班舉行的第20 屆國(guó)際河流研討會(huì)和環(huán)境流量會(huì)議重新審議2007 年環(huán)境流量術(shù)語，因環(huán)境水量可覆蓋地下水系統(tǒng)、湖泊水庫等靜水生態(tài)系統(tǒng)，成為替代環(huán)境流量的一個(gè)選項(xiàng)。 歐盟等采用的生態(tài)流量表述，因能夠清晰表述生態(tài)良好目標(biāo)與水文狀態(tài)之間的關(guān)系， 受到專家推崇。 最后之所以仍然選擇環(huán)境流量的表述，是考慮到停止使用環(huán)境流量一詞可能會(huì)將2018 年宣言與2007 年宣言以及2007 年前后出版的大量環(huán)境流量知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分離開來。 基于生態(tài)流量或環(huán)境流量研究與認(rèn)識(shí)發(fā)展，鑒于兩者在概念內(nèi)涵等方面已基本趨同，不同國(guó)家或地區(qū)根據(jù)其管理需求采用相對(duì)應(yīng)的術(shù)語，因此本文在后續(xù)分析中，不再刻意區(qū)分“生態(tài)流量”與“環(huán)境流量”的表述方式。不同階段出現(xiàn)的不同表述是為了解決相應(yīng)階段關(guān)注的生態(tài)問題與制定水資源管理對(duì)策。 在這一過程中， 生態(tài)流量逐步成為水權(quán)分配、水資源配置與水資源調(diào)度等需要考慮的重要指標(biāo)，對(duì)應(yīng)于流域或區(qū)域水資源規(guī)劃與特定水體的水資源管理，其表達(dá)形式也有差異。 就水權(quán)分配或水資源配置而言，著眼于生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，從河湖生態(tài)需水保障角度適宜用生態(tài)水量表達(dá)。 對(duì)于特定水體的水資源管理，因其水文水動(dòng)力學(xué)特征及生態(tài)系統(tǒng)存在差異，生態(tài)流量呈現(xiàn)出不同的表達(dá)形式。 其中河流等動(dòng)水生態(tài)系統(tǒng)，以流量及其過程為重點(diǎn)；湖泊等靜水生態(tài)系統(tǒng)及濕地等，以水位及其季節(jié)性變化節(jié)律為重點(diǎn)； 地下水及其關(guān)聯(lián)的生態(tài)系統(tǒng)，以保護(hù)與地下水相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)的適宜水位或地下水埋深等為重點(diǎn)。 但無論是生態(tài)水量，還是生態(tài)水位，與生態(tài)流量一樣均有其過程要求。 即使在水權(quán)分配或水資源配置中，生態(tài)水量也要依據(jù)水生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)保護(hù)對(duì)象的季節(jié)性生態(tài)用水需求確定。

二、自然水文過程與生態(tài)流量

1.自然水文過程是理想的選擇

自20 世紀(jì)70 年代后期以來，關(guān)于河流自然水流狀態(tài)（the natural flow regimes）變化生態(tài)效應(yīng)的大量研究表明，水文過程決定并影響河流生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量過程、物理?xiàng)⒌貭顩r和生物相互作用等，河湖水文過程或水流狀態(tài)對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的影響發(fā)揮主導(dǎo)作用。 自然水流狀態(tài)的五個(gè)要素 （流量大小、頻率、發(fā)生時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、變化率）通常被認(rèn)為是維持與保護(hù)水生生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性與生態(tài)功能的核心。

河湖水生態(tài)退化往往是多種因素綜合作用導(dǎo)致的。 大量研究表明，水文狀態(tài)改變或流量減少是其中一個(gè)重要方面。 自然生態(tài)系統(tǒng)中存在一定程度的擾動(dòng)， 這些擾動(dòng)若超出一定范圍， 則會(huì)改變基本的生態(tài)環(huán)境過程并可能導(dǎo)致水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能退化，偏離天然過程的變化程度越大，對(duì)生態(tài)越不利。基于這些認(rèn)識(shí)，河流生態(tài)保護(hù)與修復(fù)應(yīng)將自然水流狀態(tài)作為一種參照系統(tǒng)， 以恢復(fù)或維持河流自然水流狀態(tài)的關(guān)鍵過程。 自然或近自然水文過程是保護(hù)河流生態(tài)系統(tǒng)的最理想選擇， 作為一種確定生態(tài)流量的基本范式， 已成為大量河湖生態(tài)流量管理政策與實(shí)踐的基本遵循。

2.非自然河流需要與之相適應(yīng)的基本水文要求

自然水流狀態(tài)理論一直是生態(tài)流量管理的重要基礎(chǔ)支撐。 鑒于自然水流狀態(tài)反映了河流長(zhǎng)期的流量變化模式且河流生態(tài)系統(tǒng)已較好地適應(yīng)這種變化模式，繼續(xù)維持這種變化模式可以維護(hù)河湖生態(tài)系統(tǒng)的完整性，因此可作為生態(tài)流量參考條件的假設(shè)。 但在氣候變化、持續(xù)高強(qiáng)度人類活動(dòng)導(dǎo)致的河湖物理形態(tài)改變等影響下，大量河湖生態(tài)系統(tǒng)已演變?yōu)樾碌纳鷳B(tài)系統(tǒng)，這種情況在我國(guó)尤其普遍，這類河湖水體若再以自然水流狀態(tài)為參考條件則難以成立，也難以有可操作性。

目前地球大部分可利用的陸地表面均已不同程度地刻上了人工改造與調(diào)控的痕跡。 尤其工業(yè)革命以來，人類活動(dòng)對(duì)整個(gè)地球產(chǎn)生了深刻影響。 因此，必須承認(rèn)的事實(shí)是，大部分河湖自然水流已被改變，而且一系列變化還將繼續(xù)，歷史自然條件通常已經(jīng)無法恢復(fù)。 適用于自然和半自然河流的自然水流狀態(tài)理論，在指導(dǎo)經(jīng)過改造和調(diào)控的河流，或所謂的徑流調(diào)節(jié)水流時(shí)受到挑戰(zhàn)。 因此確定生態(tài)流量時(shí)必須對(duì)二者加以區(qū)分。

事實(shí)上，基于自然水流狀態(tài)的生態(tài)流量確定范式盡管強(qiáng)調(diào)對(duì)于自然水流狀態(tài)最大可能的模仿，但并不強(qiáng)求對(duì)自然水流過程的全部復(fù)制。 其中有一個(gè)基本判斷，即盡管水流流態(tài)的所有要素均會(huì)對(duì)河湖生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，但維持河湖生態(tài)系統(tǒng)并不需要完整的自然流量過程線，某些要素可以在一定范圍內(nèi)改變，甚至“忽略”，在流量過程難以恢復(fù)天然狀況時(shí)，維持關(guān)鍵水文參數(shù)，也可實(shí)現(xiàn)水體生態(tài)功能的適度保護(hù)。

在受到人工改造與管控的河湖系統(tǒng)中， 水流流態(tài)的變化難以避免，回歸“自然水流”的可能性很低，水流流態(tài)目標(biāo)只局限于試圖恢復(fù)歷史自然條件已經(jīng)不現(xiàn)實(shí)，甚至維持關(guān)鍵水文參數(shù)的要求也難以實(shí)現(xiàn)，妥協(xié)可能是合理選擇。 如何妥協(xié)？ 如果目標(biāo)是保護(hù)自然河湖生態(tài)系統(tǒng)，則維持自然或近自然的水流狀態(tài)是可行的，也是應(yīng)該的；如果目標(biāo)是特定條件下特定的生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)或特定的服務(wù)功能，那么就可能需要適度放棄對(duì)自然水流流態(tài)的固守， 按照支持人類文化、經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展和福祉要求，針對(duì)新的水資源與環(huán)境條件，合理確定面向維持新型河湖生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的水文狀態(tài)。 如歐盟制定的生態(tài)流量指南中給出生態(tài)流量的定義：在水框架指令中，生態(tài)流量指天然地表水體中的能夠?qū)崿F(xiàn)水框架指令生態(tài)目標(biāo)的水文狀態(tài)。 該定義強(qiáng)調(diào)生態(tài)流量適用于天然地表水體，而對(duì)于人類活動(dòng)導(dǎo)致水體特性出現(xiàn)實(shí)質(zhì)性改變的水體，不納入自然或近自然水體的生態(tài)流量定義中，可根據(jù)技術(shù)可行性或成本方面的考慮，確定并實(shí)施與之相適用的水文管理要求。

三、生態(tài)流量及其確定架構(gòu)體系

生態(tài)流量理論實(shí)際上是期求給出“河流到底需要多少水”或者“河流到底需要什么樣的水流”這些問題的答案，但是確定每條河流需要多少水以及用于什么目的，是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作。 每條河流各有不同，且隨著時(shí)間推移， 其需求也可能會(huì)發(fā)生變化。 因此，以生態(tài)保護(hù)對(duì)象及其生態(tài)水文需求為基礎(chǔ)的生態(tài)流量確定需要有一套科學(xué)體系。

1.生態(tài)保護(hù)對(duì)象及其水文條件需求決定了生態(tài)流量的組分結(jié)構(gòu)

生態(tài)保護(hù)對(duì)象是確定生態(tài)流量的核心依據(jù)。 不同的保護(hù)對(duì)象，生態(tài)水文要求不一樣。 早期與生態(tài)流量相關(guān)的流量管理面向有重要價(jià)值的指示物種，即假設(shè)如果能夠維持適合河湖生態(tài)系統(tǒng)中對(duì)水文過程最敏感的物種，則其他物種以及整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)將得到合理保護(hù)。 此后隨著對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能復(fù)雜性認(rèn)識(shí)的不斷深化， 對(duì)河湖生態(tài)系統(tǒng)過程及功能的水文需求受到越來越多的關(guān)注。如依據(jù)歐盟水框架指令中的生態(tài)流量，生態(tài)保護(hù)目標(biāo)主要包括3 個(gè)方面：①現(xiàn)有狀況不惡化；②在天然地表水體中實(shí)現(xiàn)良好的生態(tài)狀況；③符合保護(hù)區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)與目標(biāo)。

設(shè)定生態(tài)保護(hù)目標(biāo)是諸多生態(tài)流量導(dǎo)則與指南的重要內(nèi)容。在2018年水利部組織的河湖生態(tài)水量 （流量）專項(xiàng)研究工作中，我們提出了生態(tài)保護(hù)對(duì)象識(shí)別原則，并從物種保護(hù)對(duì)象與功能保護(hù)對(duì)象兩個(gè)層面建立了生態(tài)保護(hù)對(duì)象分類體系 （表1），在物種保護(hù)方面以魚類為代表，在功能保護(hù)方面以河流生態(tài)廊道功能為總領(lǐng)。 上述保護(hù)對(duì)象遴選的重要依據(jù)是我國(guó)相關(guān)法律法規(guī)明確需要優(yōu)先保護(hù)的生態(tài)目標(biāo)。 這是一種基于生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的分類體系，便于明晰生態(tài)保護(hù)對(duì)象與生態(tài)流量組分之間的關(guān)系。 《指導(dǎo)意見》將生態(tài)保護(hù)對(duì)象分為基本保護(hù)對(duì)象與特殊保護(hù)對(duì)象，這是一種面向管理的分類體系。 二者涉及的生態(tài)保護(hù)對(duì)象范圍基本一致。

表1 生態(tài)保護(hù)對(duì)象分類體系表

圖1 生態(tài)保護(hù)對(duì)象與生態(tài)流量組分結(jié)構(gòu)概念圖

在此基礎(chǔ)上，基于不同生態(tài)保護(hù)對(duì)象所需要的基本水文條件（包括水量及其過程）不同的原則，建立相應(yīng)的生態(tài)流量組分結(jié)構(gòu)（圖1）：①生態(tài)基流及敏感期生態(tài)流量是滿足生態(tài)保護(hù)對(duì)象基本水文需求最關(guān)鍵的流量過程，應(yīng)該得到最大限度的滿足；②生態(tài)流量是生態(tài)基流與敏感期生態(tài)流量所組合形成的全年流量過程；③生態(tài)基流是維持保護(hù)生物存活及河流基本生態(tài)廊道功能不喪失的最低流量要求，對(duì)于常流水河流而言，生態(tài)基流占天然流量的比例越低，對(duì)河流生態(tài)保護(hù)對(duì)象的影響越大，河流生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況越差；④敏感期生態(tài)流量是滿足保護(hù)物種生命史過程關(guān)鍵期特有需求的適宜流量過程，如滿足魚類繁殖期需要與刺激水流相對(duì)應(yīng)的1 年N 次的脈沖流量過程；河谷林草或濕地等，需要干濕交替水文節(jié)律，即N 年1 次的脈沖洪水過程。

建立河湖生態(tài)系統(tǒng)及其重要的生態(tài)保護(hù)對(duì)象對(duì)水文過程的響應(yīng)關(guān)系，是確定不同生態(tài)流量組分控制標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵。 但因河湖生態(tài)系統(tǒng)的多樣性與復(fù)雜性，以及可反映水文變化影響的生態(tài)數(shù)據(jù)的稀缺性，建立這種定量關(guān)系仍然是一件十分艱難的工作。水文變化生態(tài)極限框架（ELOHA）提供了一種建立區(qū)域水文-生態(tài)響應(yīng)關(guān)系的對(duì)策， 被認(rèn)為是最全面的區(qū)域環(huán)境流量管理框架。 為指導(dǎo)流域及國(guó)家范圍內(nèi)的生態(tài)流量標(biāo)準(zhǔn)制定，ELOHA采用位于相同生態(tài)分區(qū)及類型相同的河流對(duì)流量變化呈現(xiàn)相似生態(tài)響應(yīng)的假設(shè)， 形成面向生態(tài)分區(qū)內(nèi)各河流統(tǒng)一確定水文-生態(tài)響應(yīng)關(guān)系的框架與流程。美國(guó)西部州是采用ELOHA 框架或原則較普遍的區(qū)域， 極大促進(jìn)了該區(qū)域的生態(tài)流量制定與水資源管理。

2.分區(qū)水文變化規(guī)律影響生態(tài)流量保證率的確定

我國(guó)地域廣闊，不同區(qū)域自然地理?xiàng)l件、水文特征差異明顯。 采用全國(guó)約440 個(gè)水文站1956—2000 年天然水文系列徑流數(shù)據(jù)，對(duì)10 個(gè)水資源一級(jí)區(qū)進(jìn)行徑流水文指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析，得到天然徑流的多年平均流量MAF、最小月平均流量以及Q95、Q90、Q85、Q80、Q75 及Q50 等保證率對(duì)應(yīng)月份的月均流量，并計(jì)算了各指標(biāo)與多年平均流量的比值，分析了多年平均流量的10%及30%與不同保證率流量水平的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)不同區(qū)域及不同大小的河流存在明顯差異。 如松花江水資源一級(jí)區(qū)，與多年平均流量10%相近的保證率僅為75%， 也就是說，在天然條件下， 每年約1/4 的月份難以滿足根據(jù)多年平均流量的10%確定生態(tài)基流控制閾值要求，說明一刀切地采用多年平均流量的10%作為生態(tài)基流控制標(biāo)準(zhǔn)，至少在松花江流域并不適宜。 當(dāng)然，有些水資源一級(jí)區(qū)，如西南諸河以及黃河區(qū)，枯水期天然徑流量占多年平均徑流量的比例相對(duì)較高，采用10%的控制標(biāo)準(zhǔn)，可能失之寬松。因此，不同區(qū)域的生態(tài)流量閾值確定顯然需要根據(jù)其分區(qū)天然水文特征進(jìn)行合理確定。

生態(tài)流量保障率的確定，除水文要素豐枯變化和差異性外，流域內(nèi)的工程調(diào)控能力也是重要方面。 為維護(hù)河湖生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，需要結(jié)合不同水文年來水變化，按照“豐增枯減”進(jìn)行不同用水之間的協(xié)調(diào)優(yōu)化。 對(duì)于水資源利用程度較高且具有重要生態(tài)保護(hù)價(jià)值的河流，需要制定合理的枯水控制計(jì)劃， 按照生態(tài)優(yōu)先原則，禁止非生活性用水取水，提高生態(tài)流量的保證率。 為發(fā)揮水工程在改善生態(tài)流量方面的作用， 對(duì)水資源豐富、調(diào)度工程完備的河流，需要形成提高生態(tài)基流保障程度的工程調(diào)控管理制度，在出現(xiàn)不利枯水情況時(shí)，可結(jié)合工程調(diào)控能力，實(shí)施生態(tài)流量工程供給保障，補(bǔ)齊生態(tài)基流出現(xiàn)的不足。

四、生態(tài)流量與水資源開發(fā)利用程度控制與管理

在流域水資源規(guī)劃與水資源開發(fā)利用管理中，科學(xué)合理設(shè)置生態(tài)流量與流域水資源開發(fā)利用程度控制閾值，是強(qiáng)化水資源剛性約束的重要基礎(chǔ)。

1.國(guó)際公認(rèn)的水資源開發(fā)利用率40%是怎么來的？

我國(guó)在生態(tài)流量概念發(fā)展過程中，一些中文文獻(xiàn)有這樣的表述：“國(guó)際公認(rèn)的水資源利用率極限是40%，合理上限是30%”或“國(guó)際公認(rèn)的地表水合理開發(fā)利用程度是30%，極限開發(fā)利用程度是40%”。 然而十分遺憾，在大量原始中文文獻(xiàn)及國(guó)內(nèi)相關(guān)研究成果中，無法找到其所依據(jù)的外文文獻(xiàn)出處。 同時(shí)國(guó)外在流域水資源開發(fā)利用規(guī)劃與管理時(shí)也鮮見類似表述。 因此，所謂國(guó)際公認(rèn)的河流水資源開發(fā)利用率40%到底是怎么來的似乎是個(gè)懸案。

外文文獻(xiàn)雖未直接出現(xiàn)水資源利用極限為40%的表述，但40%倒也并非完全沒有依據(jù)。 Raskin 等將水資源開發(fā)利用程度定義為年取用的淡水資源量占可獲得淡水資源總量的百分比， 即水資源脆弱性指數(shù)(Water Resources Vulnerability Index, WRVI)。世界糧農(nóng)組織、 聯(lián)合國(guó)教科文衛(wèi)組織、聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展委員會(huì)等很多機(jī)構(gòu)都選用這一指標(biāo)作為反映水資源稀缺程度的指標(biāo)：當(dāng)WRVI 小于10%時(shí)為低水資源壓力（low water stress）；當(dāng)水資源開發(fā)利用程度在10%～20%時(shí)為中低水資源壓力（moderatewaterstress）；當(dāng)水資源開發(fā)利用程度達(dá)20%～40%時(shí)為中高水資源壓力（medium-high water stress）；當(dāng)水資源開發(fā)利用程度大于40%時(shí)為高水資源壓力（high water stress）。

強(qiáng)調(diào)水資源開發(fā)利用率極限，主要是為了維持及恢復(fù)河湖水生態(tài)系統(tǒng)完整性。 因此，如果要討論水資源開發(fā)利用率控制要求，則基于河湖生態(tài)系統(tǒng)水文需求的環(huán)境流量或生態(tài)流量的研究成果及其實(shí)踐是最好的依據(jù)。 事實(shí)上，國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)論述水資源開發(fā)利用率極限時(shí)，或多或少采用了20 個(gè)世紀(jì)70 年代Tennant 在美國(guó)中西部地區(qū)11 條河流的生態(tài)水文調(diào)查成果。 Tennant 形成的生態(tài)水文認(rèn)識(shí)主要包括3 方面：①多年平均流量的10%可以維持大多數(shù)魚類的短期生存需求；②如果期望維持良好的生存棲境，枯水期30%（豐水期50%）的多年平均流量已經(jīng)足夠；③無論是枯水期還是豐水期（或敏感期），達(dá)到多年平均流量的60%均可以提供優(yōu)良的水生生境棲息條件。

Tennant 提出河流不同水期的基本水流條件閾值，并換算到與多年平均流量的比例。 分析與水資源以多年平均流量為參照的40%極限利用率的相關(guān)中文文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)， 可能是將特定水期的流量控制要求轉(zhuǎn)換為以年為單位的用水指標(biāo)，或者是將Tennant關(guān)于可提供優(yōu)良水生棲境條件的60%作為水資源利用率極限值40%的依據(jù)。 因?yàn)樵谙嚓P(guān)原始文獻(xiàn)中沒有看到完整的文獻(xiàn)鏈條與完備的推演過程，以上分析可能并不確切。

2.基于生態(tài)流量目標(biāo)需求的水資源開發(fā)利用率應(yīng)該是多少？

Tennant 確定的基本生態(tài)流量10%和30%閾值要求，得到后續(xù)研究與管理實(shí)踐的繼承與發(fā)展，提出了與本區(qū)域特點(diǎn)更加適用的改進(jìn)，如比較常見的Tessman 法、月流量變動(dòng)法（VMF 法）、Texas 法、Lyon 法等，主要根據(jù)水期特點(diǎn)確定生態(tài)流量的計(jì)算原則，設(shè)定不同的生態(tài)流量閾值，即規(guī)定30%～80%的月均流量（或月均中位值流量）以及多年平均流量作為生態(tài)流量。 如Tessman 法（改進(jìn)的蒙大拿法）確定生態(tài)流量的計(jì)算原則為：枯水月份（月均流量≤40%年均流量），月均流量；豐水月份（月均流量＞年均流量），40%月均流量；平水月份（40%年均流量＜月均流量≤年均流量），40%年均流量。月流量變動(dòng)法（VMF 法）：枯水月份（月均流量≤40%年均流量），60%月均流量；豐水月份（月均流量＞80%年均流量），30%月均流量；平水月份（40%年均流量＜月均流量≤80%年均流量），45%月均流量。 Lyon 法：10 月—次年2 月，40%月均流量中位值；3—9 月，60%月均流量中位值；所有月份，不低于7Q2（保護(hù)水質(zhì)的最低流量閾值）。 基于這些方法確定不同月份或水期的生態(tài)水量， 換算到年度生態(tài)流量總量與水資源開發(fā)利用率， 則明顯難以支持極限開發(fā)利用程度40%的推斷。

此外，大量國(guó)際研究案例與水資源管理實(shí)踐也不支持。 南非河流環(huán)境流量研究案例中， 應(yīng)用Tennant 確定的基本生態(tài)流量閾值要求進(jìn)行年總量計(jì)算，發(fā)現(xiàn)馬里特河年總環(huán)境流量占年徑流量的37.3%～45.7%， 姆拉圖澤河占30.2%。 美國(guó)加利福尼亞州水資源規(guī)劃建議2020 年環(huán)境流量需求占總需水量的32%～46%。美國(guó)阿肯色州水資源相對(duì)盈余，根據(jù)不同月份最低流量標(biāo)準(zhǔn)推算其允許水資源開發(fā)利用率理論上也超過30%，甚至可能超過40%。 Pastor 等認(rèn)為將多年平均流量的30%作為環(huán)境流量需求已經(jīng)被廣泛接受，其采用5 種水文學(xué)方法對(duì)全球11 條河流進(jìn)行的環(huán)境流量評(píng)價(jià)成果表明，環(huán)境流量需求占多年平均流量的37%，在枯水期或低流量期占枯水期多年平均徑流量比例為46%～71%，在豐水期或高流量期占豐水期多年平均流量的17%～45%。在日本，其河流環(huán)境流域閾值甚至更低：①Q(mào)97（365 天中有355 天超過了該徑流量；日本年平均流量為284 mm，約為年平均流量的25%）；②95 mm/a（約為年平均流量的8%）， 水電站下游河流；③218 mm/a（約為年平均流量的18%），其余河流。

通過上述研究可以看出，年生態(tài)水量與年徑流量的比例大致為30%～50%。如果為方便，暫時(shí)不考慮將敏感流量納入河流生態(tài)環(huán)境用水總量的計(jì)算，則對(duì)應(yīng)的水資源開發(fā)利用率閾值范圍為50%～70%。 我們利用全國(guó)約440 個(gè)水文站1956—2000 年天然水文系列徑流數(shù)據(jù)，采用月流量變動(dòng)法（VMF 法）及Tennant 法的水期確定方法與控制閾值參數(shù)對(duì)各站進(jìn)行生態(tài)流量計(jì)算，以此得出生態(tài)水量占當(dāng)年徑流量的比例，全國(guó)平均生態(tài)水量占天然徑流總量的25%～35%左右，則對(duì)應(yīng)的水資源開發(fā)利用率閾值范圍為60%～75%。

3.建議按照河流分類進(jìn)行生態(tài)流量確定與水資源開發(fā)利用管理

生態(tài)流量目標(biāo)的設(shè)定方式可分為三類：一是所有河流設(shè)定一個(gè)統(tǒng)一目標(biāo)；二是按照河流分類設(shè)定與之相適應(yīng)的生態(tài)流量目標(biāo)要求；三是每條河流設(shè)立各自的目標(biāo)要求。 相對(duì)而言，對(duì)于地域廣闊、河流類型差異明顯的區(qū)域， 按照河流分類進(jìn)行生態(tài)流量管理是最佳策略。 因?yàn)楹恿鞣诸愒谏鷳B(tài)流量確定與管理中有其特殊意義：一是同一類河流， 其水生態(tài)保護(hù)目標(biāo)的生態(tài)流量需求基本相似， 因此在一條河流中獲得的生態(tài)水文響應(yīng)關(guān)系及實(shí)施生態(tài)流量管理所積累的經(jīng)驗(yàn)，可擴(kuò)展到屬于同一類型的其他河流，為生態(tài)流量確定與管理提供參考； 二是同一類型的河流可以實(shí)施相似的水資源管理對(duì)策與措施。

美國(guó)西部州是實(shí)施與生態(tài)流量相關(guān)的河流水流保護(hù)較早的區(qū)域，河流分類體系在大部分州的生態(tài)流量管理體系中發(fā)揮了良好支撐作用。 美國(guó)密歇根州為了量化取水對(duì)河流生態(tài)資源的影響， 限制允許的取水總量，維持河流自然水文過程多樣性以及由此形成的水生生態(tài)系統(tǒng)類型，根據(jù)影響溪流魚類種群的主要變量大小和水溫，將其河流分為11 種類型，并對(duì)每種河流類型采用魚類響應(yīng)曲線，設(shè)置水資源生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理要求。

美國(guó)康涅狄格州采用地下水抽取規(guī)模與位置、 未來取水規(guī)模與位置、蓄水工程規(guī)模與位置、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀與規(guī)劃、水文過程敏感水生生物狀況、水文站位置、設(shè)定的保護(hù)區(qū)范圍、物理生境恢復(fù)可能性等分類指標(biāo)，將河流分為4 類，針對(duì)4 類河流分別制定不同的生態(tài)流量標(biāo)準(zhǔn)與水資源管理要求。 第1 類河流包括尚未進(jìn)行水資源開發(fā)的區(qū)域與生態(tài)保護(hù)區(qū)，呈現(xiàn)支持敏感水生生物的自然水流狀態(tài)， 以優(yōu)先保護(hù)生態(tài)健康為目標(biāo)。第4 類河流是以往的開發(fā)利用活動(dòng)導(dǎo)致水流特征與自然水流狀況偏離極大的水域，不再具備支持健康水生態(tài)系統(tǒng)的能力，如高度城市化區(qū)域的河流， 在蓄水工程控制的下游河段，引水導(dǎo)致脫水問題嚴(yán)重的河段等，將水流狀態(tài)恢復(fù)到自然或近自然狀態(tài)基本難以實(shí)現(xiàn)，以人類用水支持最為重要。 第2 類河流與第1 類河流有許多共同特點(diǎn)，但允許相對(duì)1 類河流有更大程度的人類擾動(dòng)，在可提供更多人類用水的同時(shí)，繼續(xù)維持健康的水生態(tài)系統(tǒng)，亦可接納滿足水質(zhì)要求的廢污水以增大徑流量。 第3 類河流有時(shí)被稱為“工作河流”，水資源開發(fā)利用可能對(duì)水流狀態(tài)產(chǎn)生重大影響，因?yàn)楫?dāng)前用水導(dǎo)致河道內(nèi)流量無法支持生態(tài)系統(tǒng)健康或者其流量由水庫泄水控制， 與自然水文過程比較，流量日過程特征變化明顯。 對(duì)于這類水域，需要改變當(dāng)前的水資源利用模式以恢復(fù)相應(yīng)的流量標(biāo)準(zhǔn)。 與第1 類、第4 類河流比較，第2 類和第3 類河流更需要合理平衡生態(tài)用水和經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水。

結(jié)合我國(guó)河流類型特點(diǎn)，在2018年水利部組織的河湖生態(tài)水量 （流量）專項(xiàng)研究工作中，我們提出河流分類的框架體系：首先，根據(jù)河流天然水文特征分為季節(jié)性河流與常流水河流，即天然狀況下特枯年（95%）常年流水的河流為常流水河流，否則為季節(jié)性河流；其次，根據(jù)河流大小、工程影響（蓄水工程、引水工程）的差異性特點(diǎn)劃分河流類型。 對(duì)于常流水河流，分類對(duì)應(yīng)生態(tài)保護(hù)對(duì)象以確定生態(tài)流量組分及其要求；季節(jié)性河流設(shè)定不人為加劇斷流程度的要求，且認(rèn)為可以暫不考慮生態(tài)流量目標(biāo)確定問題。 結(jié)合分區(qū)特點(diǎn)及河流分類特點(diǎn)，對(duì)不同類型河流的生態(tài)流量管理提出以下原則要求：

①人類活動(dòng)影響較小，沒有工程調(diào)節(jié)能力的河流： 根據(jù)天然來水情況，按照維持河流的自然徑流過程等較高標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行保護(hù)。

②豐水地區(qū)、開發(fā)程度較低及具有調(diào)控能力的河湖：結(jié)合生態(tài)保護(hù)目標(biāo)要求、河湖水文變化規(guī)律以及工程調(diào)控能力等，按照維護(hù)河湖生態(tài)系統(tǒng)完整、健康、穩(wěn)定的要求，適度從高標(biāo)準(zhǔn)確定生態(tài)流量。

③少水地區(qū)、開發(fā)程度較高及水文節(jié)律變幅大的河流：在滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源合理需求基礎(chǔ)上，根據(jù)水源條件，平衡經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水和生態(tài)環(huán)境用水要求，按照保持河流水體連續(xù)性以及重要敏感保護(hù)對(duì)象用水要求，合理適度確定生態(tài)流量。

④因水資源開發(fā)利用過度造成常年斷流（干涸）的河流：結(jié)合流域區(qū)域水資源調(diào)配工程實(shí)施情況及水源條件， 確定分階段生態(tài)修復(fù)治理目標(biāo)；對(duì)不具備水源條件的河流，近期可不提生態(tài)流量目標(biāo)要求。

五、“三生”用水協(xié)調(diào)與生態(tài)流量保障

1.生態(tài)流量的管理涉及利益調(diào)整

生態(tài)流量管理實(shí)質(zhì)上是利益調(diào)整問題，既是社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益之間的權(quán)衡，也是流域之間、流域內(nèi)不同地域、不同行業(yè)之間圍繞水資源分配而產(chǎn)生的利益格局的調(diào)整。 因此，在生態(tài)流量確定時(shí)提出的“河流到底需要多少水？ ”，就水資源管理而言，則轉(zhuǎn)變?yōu)椤八Y源開發(fā)影響到底多大是太大了？”。這個(gè)問題僅依靠科學(xué)是難以回答的， 是需要通過立法與管理、 協(xié)調(diào)各利益相關(guān)者取得共識(shí)才能解決的社會(huì)問題。因此，生態(tài)流量是一種水資源管理工具， 也是一種社會(huì)選擇。

2.水資源短缺流域區(qū)域尤其應(yīng)重視“三生”用水協(xié)調(diào)

生態(tài)流量政策的制定，既要確保河流水流以維持或恢復(fù)河湖生態(tài)，也要促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展。 如何形成合理可操作的生態(tài)流量管理目標(biāo)，需要從流域?qū)用娼⒕C合分析模型。國(guó)家水專項(xiàng)課題“重點(diǎn)流域環(huán)境流量保障與容量總量控制管理關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用示范課題” 研發(fā)了基于Mike-Basin 的流域環(huán)境流量整體模型，建立了流域尺度內(nèi)包括徑流、 蒸發(fā)、各業(yè)需水、生態(tài)需水、各業(yè)用水、生態(tài)流量及水源工程調(diào)度特征的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，通過模擬運(yùn)算得到各種情景下的水資源配置結(jié)果，綜合權(quán)衡生態(tài)恢復(fù)需求與社會(huì)經(jīng)濟(jì)可承受度， 制定“三生”用水協(xié)調(diào)規(guī)則。 同時(shí)以遼河流域?yàn)榘咐?，通過調(diào)整工農(nóng)業(yè)用水的保證率和破壞深度要求，分析了生態(tài)流量調(diào)控機(jī)制，提出生態(tài)流量保障管理方案，其中“三生”用水協(xié)調(diào)的技術(shù)體系為回答“多大是太大了”這一管理問題提供多類情景分析結(jié)果。

六、結(jié) 語

河湖水文情勢(shì)變化及其影響日趨嚴(yán)重，成為全球水資源與生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域備受關(guān)注的問題，生態(tài)流量的提出是對(duì)這一類問題的響應(yīng)。 盡管生態(tài)流量的研究與大量管理實(shí)踐已在全世界范圍內(nèi)推行快30 年， 但關(guān)于河流水文變化的生態(tài)響應(yīng)以及實(shí)施最佳生態(tài)流量評(píng)估實(shí)踐等所獲得的科學(xué)認(rèn)識(shí)，目前僅集中在少數(shù)國(guó)家和地區(qū)。 我國(guó)在這方面的研究與實(shí)踐所積累的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、生態(tài)水文響應(yīng)認(rèn)知與管理經(jīng)驗(yàn)十分欠缺，諸多生態(tài)流量方案的制定，確定方法與參數(shù)的適宜性或本地化不足，這也是今后需要下功夫解決的問題。本文對(duì)生態(tài)流量的一些問題進(jìn)行了討論，但涉及生態(tài)流量的問題還有很多，包括如何建立不同生態(tài)保護(hù)對(duì)象的水文生態(tài)響應(yīng)關(guān)系， 物理形態(tài)或水文水資源條件發(fā)生重大變化的非自然河流如何結(jié)合生態(tài)修復(fù)目標(biāo)合理確定生態(tài)流量，如何在具體案例中科學(xué)選取生態(tài)流量確定方法，如何在傳統(tǒng)水文監(jiān)測(cè)體系基礎(chǔ)上建立生態(tài)流量監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)體系，如何結(jié)合先進(jìn)的信息與生態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)施生態(tài)流量成效監(jiān)測(cè)評(píng)估，如何將面向河湖健康保障的生態(tài)流量管理融入水資源影響論證制度或水影響評(píng)價(jià)，是否有必要及如何建立符合我國(guó)水情的河流分類體系及其相應(yīng)的水資源管控政策等，還有待繼續(xù)研究與探討。