生态需水研究进展及估算方法探索论文

　　1国内生态需水研究进展
　　国内生态需水研究尚处于起步阶段，归结起来大致可分为3个阶段：（1）20世纪70年代末为初步认识阶段。先是探讨河流最小流量问题，主要集中在河流最小流量确定方法的研究方面。以长江水资源保护科学研究所的《环境用水初步探讨》为代表。（2）20世纪80年代为探索阶段。针对水污染日益严重的问题，国家环境保护委员会在《关于防治水污染技术政策的规定》中指出：在水资源规划中要保证为改善水质所需的环境用水，主要集中在宏观战略方面的研究，对如何具体实施和管理仍处于探索阶段。4（3）20世纪90年代后期~21世纪初期为蓬勃发展阶段。在国家＂九五＂科技攻关项目＂西北地区水资源保护与合理利用＂和1999年中国工程院项目＂中国可持续发展水资源战略研究＂等的推动下，真正揭开了我国生态用水研究的序幕，有关生态需水研究的迅速开展起来，研究对象也从河流生态系统逐渐拓展到植被、湖泊、湿地、城市等各种生态系统。如倪晋仁[13]针对黄河河流系统的主要功能目标，利用1950年以来的观测资料，分析了黄河下游河流各类最小生态环境需水量；赵文智[14]在评述干旱区生态水文过程研究进展的基础上，提出了生态需水量的概念及相关确定方法，并从恢复生态学和生态水文学的角度，确定干旱区适宜人工植被的种类组成和格局；崔保山[15]从生态水文学原理出发，对湖泊最小生态需水量的`概念进行了探讨，并提出了计算最小生态需水量的3种方法（1.曲线相关法；2.功能法；3.最低生态水位法）；李九一[16]提出了沼泽湿地生态储水量的概念与内涵，界定了其与生态需水量的区别与联系，探讨了两者的计算依据与方法，并以扎龙湿地为实例进行了计算；杨志峰[17]从降水量概念和水资源量概念两个角度界定了城市生态环境需水量的概念与内涵，分析其类型和属性特征，建立了城市生态环境需水量的方法体系。（4）21世纪初期以来的实证研究阶段。主要从水循环角度研究具体河流的河道生态需水，如渭河、黄河、海滦河、塔里木河等，研究重点也转向河道生态需水在实践中如何配置的问题，另有学者从水量和水质相结合的角度重新认识生态需水[18]。综上分析，我国生态需水研究是在巨大的人口压力导致生态环境严重恶化的背景下提出的，多从河流地貌学、水文和水资源角度研究，主要集中在干旱、半干旱地区和半湿润地区，其内涵和外延均较国外大，涵盖面较广。
　　2生态需水的分类及估算方法
　　生态需水估算方法归纳起来主要涵盖两个方面：一是河流生态需水即河道内生态需水；二是陆地生态需水即河道外生态需水。生态需水估算应根据各种生态类型的需水特点，考虑不同保证率下的生态需水状况。
　　2.1河流生态需水
　　已有的常见各类方法的代表模型、优缺点及适用范围见表1。以上各大类中都包含许多具体方法，而每种具体方法又有其不同的适用条件和范围。在实际应用中，关键是能够根据已有资料和研究目的，从这些方法中选取一种或几种适合自身研究的简单易行且满足河流生态系统保护要求的方法。
　　2.2陆地生态需水
　　陆地生态需水即河道外生态需水，主要是植被生态需水。对于干旱与半干旱地区而言，植被生态需水量是保证植物正常、健康生长，同时能够抑制土地沙化、碱化，乃至荒漠化发展所需的最小水资源量。其主要计算方法的优缺点及适用条件见表2。
　　3存在问题及展望
　　国内学者虽对生态需水进行了大量研究，但至今为止在诸如生态需水概念、术语使用等方面还未达成共识，产生如下分歧：
　　1）同一术语认识不同。如中国人大王西琴[18]教授认为河流生态环境需水是指为维护地表水体特定的生态环境功能，天然水体必须储存和消耗的最小水量，其水量应从水质和水量两个方面考虑；西北大学宋进喜[20]教授认为河流生态环境需水是由生物自身生存所需水量和生物体赖以生存的环境需水量两部分组成的，其实质是指为了维持生态系统生物群落和栖息环境的动态稳定，在天然生态系统保护和生态建设中所需要的水资源总量。
　　2）不同术语混用或相互替代。如有定义生态需水[21-24]，有定义生态用水[25-27]，有定义生态耗水[23]，有定义环境需（用）水[28]，有定义生态环境需水[29-33]，有定义生态基流[34]，也有将生态需水与环境需水进行了区分[22，24，33]。而大多数学者并没有加以区分，而视上述概念为等同。
　　3）定量研究方面突破甚少。据统计全球约有207种计算生态需水的定量方法，可分为水文学方法、水力学方法、生物栖息地法、整体法及综合法及其它方法。从检索国内主要期刊文献来看，虽然研究对象从河流生态系统已逐渐拓展到植被、湖泊、湿地、城市等各种生态系统，但在计算各自生态需水量时，并没有因为研究对象的变化而选取相关的特色指标，直接套用公式居多，致使计算结果的准确度降低，很难有实质性的指导意义。
　　4）计算方法缺少对比研究，实际应用困难。国内生态需水研究缺少大量的现场观测数据，各种算法之间对比研究很少，因此很难确定哪种方法的计算结果更加准确。此外，由于各个学者学术背景的差异，导致认识水平和思维方式的差异，进而选用不同的方法去计算生态需水量，结论众多，也无从判断研究成果的实际价值。生态需水研究是水资源优化配置中的基础性工作。然而，由于我国相关研究起步较晚，尽管成果较多，但众家纷纭，实践应用中不易取舍。因此有必要根据研究目的和需要从众多方法中选取一种或几种适合自身研究的简单易行且满足河流生态系统保护要求的方法。
　　除此之外，今后还需要将更多的关注点集中在以下几个方面：
　　1）目前国内关于河流生态需水研究的最大障碍就是缺乏长时间系列的河道实测生态资料（如水生生物生活习性数据），因此，今后要加强河道生态资料的监测和收集，建立以生态学信息为基础的物理实验模型，为今后定量研究河道生态流量提供有力支撑。
　　2）尽快建立具有中国特色、国际上有可比性又能够相互区别的生态需水的一套概念体系，在研究时根据具体情况来选择恰当的术语。
　　3）继续加强生态需水基础理论研究，诸如明确生态需水目标、建立生态需水评价指标体系、研究不同类型生态需水形成机理及时空分布规律等，为准确计算生态需水提供可靠的理论依据。
　　4）生态需水研究涉及生态学、水文学、环境学、气候学等多学科领域，所以要加强相关学科之间的合作与交流，共同丰富和发展生态需水的理论与实践。
　　5）生态需水研究并不是生态脆弱地区的＂专利＂，其他地区也可进行适当的生态需水估算，以做到预防为主，防治结合。
　　6）在水资源短缺条件下，生态需水经常为经济需水所挤占，因此在可持续的水资源系统中如何实现生态需水与经济需水的协调，即水资源的优化配置模式，也将成为今后研究的重点。