生態需水量

生態環境需水正逐漸成為水資源及相關領域的研究熱點，研究涉及到河流、湖泊、濕地等多種生態系統類型，由於人類活動對河流需水的影響最為直接，因此在河流方面的研究開始相對較早，也最為活躍。河道生態需水量的研究大致可以分為3個階段。

1、20世紀60年代之前屬於河道生態需水理論的萌芽階段，主要針對滿足河流的航運功能進行研究，缺乏成熟的理論和方法。

2、20世紀70年代至80年代末期，此階段河道生態需水及其相關概念得到人們的普遍認同，開始從不同角度對其進行系統研究。最初根據水文歷史資料進行河流流量分析。提出了一些基於水文學分析的方法，如Tennant法，後來水力學家根據河道斷面參數判斷河流所需流量，形成了基於水力學分析的方法，如科羅拉多州水利局專家提出的R2一CROSS法。

3、20世紀90年代之後，隨著河流連續統籌思想的提出，河道生態需水理論開始完善，原有的研究方法不斷得到改進，同時出現了一些新的研究方法，其中最為突出的是南非BBM法和澳大利亞的整體研究法，特點是注重對河流生態系統整體的考慮。此外，還出現了一些其他方法，如從流量與生物的直接關係人手進行研究的方法，從滿足河流稀釋、自凈環境功能出發的研究方法。

生態需水量是指一個特定區域內的生態系統的需水量，並不是指單單的生物體的需水量或者耗水量。它是一個工程學的概念，它的含義及解決的途徑，重在生物體所在環境的整體需水量(當然包含生物體自身的消耗水量)。它不僅與生態區的生物群體結構有關，還與生態區的氣候、土壤、地質、水文條件及水質等關係更為密切。因而，“生態需(用)水量”與“生態環境需(用)水量”的含義及其計算方法應當是一致的。計算生態需(用)水量，實質上就是要計算維持生態保護區生物群落穩定和可再生維持的棲息地的環境需水量，也即“生態環境需水量”，而不是指生物群落機體的“耗水量”。對於水生生態系統生態需水量的確定，不能只考慮所需水量的多少，還應考慮在此水量下水質的好與壞。生態需水量的確定，首先，要滿足水生生態系統對水量的需要；其次，在此水量的基礎上，要使水質能保證水生生態系統處於健康狀態。生態需水量是一個臨界值，當現實水生生態系統的水量、水質處於這一臨界值時，生態系統維持現狀，生態系統基本穩定健康；當水量大於這一臨界值，且水質好於這一臨界值時，生態系統則向更穩定的方向演替，處於良性循環的狀態；反之，低於這一臨界值時，水生生態系統將走向衰敗乾涸，甚至導致沙漠化。

生態需(用)水量包括以下幾個方面：

1、保護水生生物棲息地的生態需水量。河流中的各類生物，特別是稀有物種和瀕危物種是河流中的珍貴資源，保護這些水生生物健康棲息條件的生態需水量是至關重要的。需要根據代表性魚類或水生植物的水量要求，確定一個上包線，設定不同時期不同河段的生態環境需水量。

2、維持水體自凈能力的需水量。河流水質被污染，將使河流的生態環境功能受到直接的破壞，因此，河道內必須留有一定的水量維持水體的自凈功能。

3、水面蒸發的生態需水量。當水面蒸發量高於降水量時，為維持河流系統的正常生態功能，必須從河道水面系統以外的水體進行彌補。根據水面面積、降水量、水面蒸發量，可求得相應各月的蒸發生態需水量。

4、維持河流水沙平衡的需水量。對於多泥沙河流，為了輸沙排沙，維持沖刷與侵蝕的動態平衡，需要一定的水量與之匹配。在一定輸沙總量的要求下，輸沙水量取決於水流含沙量的大小，對於北方河流系統而言，汛期的輸沙量約佔全年輸沙總量的80%以上。因此，可忽略非汛期較小的輸沙水量。

5、維持河流水鹽平衡的生態需水量。對於沿海地區河流，一方面由於枯水期海水透過海堤滲入地下水層，或者海水從河口沿河道上溯深入陸地；另一方面地表徑流彙集了農田來水，使得河流中鹽分濃度較高，可能滿足不了灌溉用水的水質要求，甚至影響到水生生物的生存。因此，必須通過水資源的合理配置補充一定的淡水資源，以保證河流中具有一定的基流量或水體來維持水鹽平衡。

綜上所述，無論是正常年份徑流量還是枯水年份徑流量，都要確保生態需水量。為了滿足這種要求，需要統籌灌溉用水、城市用水和生態用水，確保河流的最低流量，用以滿足生態的需求。在滿足生態需水量的前提下，可就當地剩餘的水資源(地表水、地下水的總和中除去生態需水量的部分)再對農業、工業和城鎮生活用水進行合理的分配。同時，按已規定的生態需水水質標準，限制排污總量和排污的水質標準。

1、生態系統現狀及修復目標分析。這是生態需水研究的基礎和關鍵。生態系統是一個複雜的系統，它包括生物及其周圍的環境，由於基礎數據、相關理論支持等方面的限制因素，需要通過分析生態系統的現狀，找出主要的生態問題，確定生態系統修復的目標和重點，為生態需水研究工作指明方向。

2、生態系統關鍵生態因子的選擇。表徵生態系統狀況的因子很多，如存在珍貴動物的河流，就以該珍貴動物的數量作為生態系統狀況的關鍵生態因子。為了便於後期計算，需要該因子除了要能夠反映生態系統的主要生態問題，還可以定量描述，與水建立數量關係。

3、生態需水關鍵因子的選擇。生態需水的關鍵因子主要分為水質和水量兩類，表徵水量的因子有流速、流量、水文周期等；表徵水質的因子有pH值、COD、BOD、NH、重金屬濃度等。在研究中不可能涉及所有的生態的因子，只能根據對生態系統主要生態問題影響程度的大小，選擇生態需水的關鍵因子。

4、生態需水量計算。建立生態因子和需水因子之間的定量關係。關鍵生態因子和生態需水關鍵因子都是從眾多的因素中選擇的最具代表性的因素，其他非關鍵的因子對於生態因子和需水因子之間的關係有重要的影響，本文稱之為背景參數，如河流的縱向形狀、河床材料、橫斷面形狀、地下水的水位等，選擇背景參數作為計算的條件，分析生態因子和需水因子之間的定量關係。