汉江上游流域水环境承载力研究

摘要：我国在加快经济发展的同时，对河流的干扰程度大大超过了世界上同类自 然条件的其他国家和地区，许多河流面临水体污染、断流、生态系统恶化等严重 的水问题，为衡量人类经济社会与河流生态环境的协调程度，提出了河流水环境 承载力的概念。

河流水环境承载力是河流流域持续发展过程中各种自然资源承载 力的重要组成部分;研究水环境的承载能力，对于优化水环境、水资源的配置；
协调区域生态建设、人民生活、工农业生产与水资源、水环境的关系，实现区域 可持续发展，具有十分重要的意义。

本文以水环境与经济协调发展为目标，对汉江上游(陕西段)流域的水环境
承载力进行了研究。

首先将水环境承载力与河流的生态环境需水量、水环境容量 相结合，建立了河流水环境承载力研究的理论体系；其次从河流水环境承载力的 承载媒介(水资源量和水体质量)入手，以河流水环境承载力的承载对象(人口、
污染物质、人类活动等)为基础建立了河流水环境承载力指标体系；最后以系统
动力学为手段，建立了流域水环境承载力量化模型，并以汉江上游流域为实例研 究了河流水环境承载力。

本研究取得的主要成果如下：
(1)对河流水环境的关键影响因子进行分析，建立河流水环境承载力概念
体系，进而建立水环境承载力评价指标体系，包括工业、农业、人口、水资源、 水生态、水污染6个子系统，共I 4个指标，采用G l法确定了各个指标及子系统 的权重。

(2)根据需水的空间位置及流域河流系统，将河流的生态环境需水量分成
河道内生态环境需水量和河道外生态环境需水量两部分来计算。

前者包括河流蒸 发损失量、河流渗漏损失量、河流的主流需水量。

后者包括园地、林地、牧草地、 苇地需水量等。

(3)建立了河流水环境承载力系统动力学模型，综合考虑了经济发展、人
口增长、污染物环境容量、生态环境需水量、水污染控制措施、水环境保护规划 等诸多方面的因素，对水环境承载力指标体系中的指标进行模拟。

水环境承载力 系统动力学的建立与模型模拟能够对水环境控制措施进行量化，对改善汉江上游 流域的生态与人类生存环境具有实际的指导意义。

(4)结合水环境承载力研究体系建立了调水优化模型，针对不同策略进行模 拟，研究了不同水文条件下的最大调水量，对维持汉江上游流域良好的生态环境 具有理论指导意义。

关键词：水环境承载力 生态环境需水量 水环境容量 系统动力学
THE STUDY OF WATER ENVIRONMENT CARRYING
CAPACITY ON UPSTREAM OF HANJIANG BASIN
Subject: Environmental engineering
Author: Zhao Qingsong Signature: Advisor: Professor Zhou Xiaode Signature:
Date:
Abstract：Wi t h t h e r a p i d e c o n o mi c a l d e v e l o p me n t i n o u r c o u n t r y,m a n y r i v e r s h a v e f a c e d s e r i o u s p r o b l e ms s u c h a s p o l l u t i o n,d r y r i v e r,a n d d e t e r i o r a t e e c o l o g i c a l s y s t e m.T h e s e p r o b l e m s a r e mo r e s e r i o u s i n o u r c o u n t r y t h a n o t h e r s.F o r w e i g h i n g t h e h a r mo n y d e g r e e b e t w e e n h u ma n e c o n o m y s o c i e t y a n d e c o l o g i c a l e n v i r o n me n t o f r i v e r，t h e c o n c e p t o f w a t e r e n v i r o n me n t c a r r y i n g c a p a c i t y(s i m p l i f i e d a s W E C C)o f r i v e r i s p u t f o r w a r d。

T h e W E C C o f r i v e r i s t h e i m p o r t a n t p a r t o f n a t u r a l r e s o u r c e s c a r r y i n g c a p a c i t y d u r i n g t h e d e v e l o p m e n t p r o c e d u r e i n r i v e r b a s i n.T h r o u g h s t u d y i n g t h e W E C C o f r i v e r,w e c a n o p t i mi z e a r r a n g e me n t o f w a t e r e n v i r o n me n t a n d w a t e r r e s o u r c e,a n d h a r mo n i z e t h e r e l a t i o n s h i p a m o n g e c o l o g i c a l c o n s t r u c t i o n, p e o p l e’s l i f e a n d w a t e r r e s o u r c e e n v i r o n me n t.I t i s v e r y i m p o r t a n t me a n i n g f o r s u s t a i n a b l e d e v e l o p me n t d i s t r i c t.
T h i s p a p e r s t u d i e s t h e W E C C o f H a n j i a n g U p r i v e r i n o r d e r t o a s s o r t w i t h t h e d e v e l o p me n t o f e n v i r o n me n t a n d e c o n o my.F i r s t l y t h i s p a p e r c o mb i n e s t h e W E C C o f r i v e r w i t h t h e e c o l o g i c a l a n d e n v i r o n me n t a l w a t e r d e ma n d,t h e w a t e r e n v i r o n me n t c a p a c i t y,a n d b u i l d s s o me b a s i c t h e o r y s y s t e m o f W E C C o f r i v e r.S e c o n d l y i t b u i l d s t h e i n d e x s y s t e m o f W E C C b y me a n s o f t h e c a r r y i n g o b j e c t(s u c h a s p o p u l a t i o n, p o l l u t a n t s,h u ma n a c t i v i t i e s),s t a r t i n g f r o m t h e c a r r y i n g me d i a o f W E C C（w a t e r r e s o u r c e s q u a n t i t y a n d w a t e r q u a l i t y）.F i n a l l y i t b u i l d s t h e W E C C mo d e l b y s y s t e m d y n a mi c s,t a k i n g H a n j i a n g U p r i v e r a s a n e x a mp l e t o s t u d y t h e W E C C o f r i v e r.T h e ma i n a c h i e v e me n t s o b t a i n e d a r e a s f o l l o w s：
（1）T h i s p a p e r b u i l d s t h e c o n c e p t mo d e l o f W E C C o f r i v e r,a n a l y z i n g t h e c r i t i c a l e ff e c t f a c t o r s o f W E C C o f r i v e r.I t b u i l d s t h e e v a l u a t i o n i n d e x s y s t e m o f W E C C o f r i v e r.T h e i n d e x s y s t e m i n c l u d e s f i v e s u b s y s t e ms o f i n d u s t r y,a g r i c u l t u r e, p o p u l a t i o n,w a t e r r e s o u r c e s,w a t e r e c o l o g y,a n d w a t e r p o l l u t i o n a l t o g e t h e r f o u r t e e n
III
i n d e x e s.I t d e c i d e s t h e w e i g h t o f e a c h i n d e x a n d s u b s y s t e m b y t h e me t h o d G1.
（2）A c c o r d i n g t o p o s i t i o n a n d r i v e r s y s t e m,t h e e c o-e n v i r o n m e n t a l w a t e r d e m a n d i s d i v i d e d i n t o o u t s i d e a n d i n s i d e r i v e r w a t e r d e m a n d,t h e f o r m e r i n c l u d e s e v a p o r a t i o n l o s t,l e a k a g e l o s t a n d m a i n f l o w w a t e r d e m a n d;t h e l a t e r i n c l u d e s w a t e r d e m a n d o f t r e e s,g r a s s a n d o t h e r p l a n t s.
（3）T h i s p a p e r b u i l d s t h e W E C C s y s t e m d y n a m i c s m o d e l o f r i v e r, c o m p r e h e n s i v e l y c o n s i d e r i n g m a n y f a c t o r s i n c l u d i n g e c o n o m i c d e v e l o p m e n t, p o p u l a t i o n g r o w t h,e n v i r o n m e n t a l c a p a c i t y o f p o l l u t a n t,t h e r i v e r e c o l o g i c a l a n d e n v i r o n m e n t a l w a t e r d e m a n d,t h e c o n t r o l m e a s u r e s o f w a t e r p o l l u t i o n a n d t h e p r o t e c t i v e p l a n o f w a t e r e n v i r o n m e n t,s i m u l a t i n g t h e i n d e x e s i n W E C C i n d e x s y s t e m.T h e s e t u p a n d s i m u l a t i o n o f s y s t e m d y n a m i c s m o d e l o f W E C C c a n q u a n t i f y t h e c o n t r o l m e a s u r e o f w a t e r e n v i r o n m e n t p r o t e c t i o n,w h i c h h a s p r a c t i c a l s i g n i f i c a n c e f o r i m p r o v i n g t h e e c o l o g i c a l a n d h u m a n s u r v i v a l e n v i r o n m e n t o f t h e R i v e r.
（4）C o m b i n e d w i t h t h e W E C C i n d e x e s,T h i s p a p e r b u i l d s w a t e r t r a n s f e r o p t i m i z e m o d e.T h i s m o d e l c a n q u a n t i f y t h e c o n t r o l m e a s u r e o f w a t e r e n v i r o n m e n t p r o t e c t i o n o f d i f f e r e n t c o n d i t i o n s，w h i c h h a s t h e o r e t i c a l s i g n i f i c a n c e f o r m a i n t a i n i n g w e l l e c o l o g i c a l e n v i r o n m e n t o f t h e R i v e r。

Key words：Wa t e r e n v i r o n m e n t c a r r y i n g c a p a c i t y;e c o-e n v i r o n m e n t a l w a t e r d e m a n d,w a t e r e n v i r o n m e n t c a p a c i t y,s y s t e m-d y n a m i c s
IV
目 录
目 录
1绪论 (1)
1.1研究背景和意义 (1)
1.2国内外研究动态 (2)
1.2.1水环境承载力的定义 (2)
1.2.2量化方法 (3)
1.2.3评判方法 (3)
1.3河流生态环境需水量的研究进展 (4)
1.3.1国内外研究进展 (4)
1.3.2国内外的主要研究方法 (5)
2.水环境承载力理论基础 (7)
2.1水环境承载力的概念 (7)
2.2水环境承载力的特性及影响因素 (7)
2.2.1水环境承载力的特性 (7)
2.2.2水环境承载力的影响因素 (8)
2.3水环境承载力的研究目的和内容 (9)
2.3.1水环境承载力的研究目的 (9)
2.3.2水环境承载力的研究内容 (10)
2.4水环境承载力的研究步骤 (10)
2.4.1构建水环境承载力概念体系 (10)
2.4.2建立水环境承载力评价的指标体系 (11)
2.4.3指标体系权重的确定 (12)
2.4.4量化模型 (13)
2.4.5评判方法 (13)
2.5本章小结 (14)
3.汉江上游流域概况 (16)
3.1自然状况 (16)
3.2社会经济状况 (16)
3.3水资源状况 (17)
3.3.1水资源分布特点 (17)
3.3.2水资源开发利用现状 (17)
3.4水环境状况 (18)
3.4.1污染排放情况 (18)
3.4.2汉江上游流域水质现状 (18)
3.5本章小结 (19)
4 汉江上游流域生态环境需水量 (20)
4.1生态环境需水量的研究内容 (20)
4.2生态环境需水量的计算方法 (20)
4.4.1河道内生态环境需水量的计算方法 (20)
i
目录
ii
4.4.2河道外生态环境需水量的计算方法 (23)
4.3汉江上游流域生态环境需水量的计算 (24)
4.3.1汉江上游河道内生态环境需水量的计算 (24)
4.3.2汉江上游河道外生态环境需水量的计算 (38)
4.3.3汉江上游生态环境需水量的计算 (45)
4.3.4结果分析 (46)
4.4本章小结 (47)
5汉江上游水环境容量 (48)
5.1一维水流—水质模型 (48)
5.1.1水质预测模型的建立 (48)
5.1.2模型的求解 (49)
5.1.3模型的验证及污染物各组分衰减系数的确定 (49)
5.1.4结果分析 (49)
5.2水环境容量研究 (52)
5.2.1水环境功能区段划分及水质目标选取 (52)
5.2.2水环境容量模型的建立 (54)
5.2.3 结果分析 (55)
5.3本章小结 (56)
6汉江上游流域水环境保护策略模拟与分析 (57)
6.1构建汉江上游水环境承载力指标体系 (57)
6.2计算指标体系的权重 (57)
6.3系统动力学模拟模型的建立 (58)
6.4模型检验 (63)
6.5模型模拟 (63)
6.5.1模拟条件 (63)
6.5.2水环境保护策略分析 (63)
6.5.3模拟结果分析 (64)
6.6 灵敏度分析 (65)
6.6.1 限制工业发展对水环境承载力的影响 (65)
6.6.2 增加治理率对水环境承载力的影响 (66)
6.7本章小结 (66)
7“引汉济渭”调水优化计算 (68)
7.1调水优化模型的建立 (68)
7.2模拟条件 (68)
7.3模拟方案 (68)
7.4结果分析 (68)
7.5本章小结 (70)
8结论与展望 (71)
8.1结论 (71)
8.2展望 (71)
致 谢 (72)
参考文献 (73)
附 录........................................................７６
iii
1绪论
1.1研究背景和意义
人口、资源、环境与发展是当今世界普遍关注的焦点问题，随着人口急剧增长和工业化进程的不断加快，当今人类社会所面临的资源短缺、环境污染与生态环境持续恶化等问题已成为严重阻碍社会经济可持续发展的绊脚石。

人类通过审视自己的社会经济行为和走过的历程，终于认识到通过“高消耗追求经济快速增长”和“先污染后治理”的传统发展模式已不再适应当今和未来发展的要求，而必须努力寻求一条人口、经济、社会、资源和环境相互协调；既能满足当代人的需求而又不对满足后代人需求的能力构成危害的可持续发展的道路。

1992年6月，世界环发大会在巴西里约热内卢召开，通过了《21世纪议程》，讨论并确定了可持续发展作为全人类发展的新模式【1】。

可持续发展的基点就是要求人类社会和经济的发展不能超过资源环境的承载能力。

因此，可持续发展的实现不能脱离资源环境的限制，尤其是水资源。

水是自然环境的组成部分，又是一种宝贵的自然资源，也是人类社会持续发展的物质基础和支持条件之一。

除人类生活必不可缺少的生存需要外，在更大程度上它具有支持社会经济发展的潜在能力。

也就是说，水体不仅具有对人口的承载力，而且还具有对经济的承载能力。

近年来随着经济的迅猛发展，水资源的利用量逐年递增，与此同时，污水排放量也在同步增加。

由于污水处理能力与污水排放量不相匹配，加之管理没有跟上等问题，大部分污水未经处理就直接排入水体当中。

目前，我国许多河流的水体污染已经十分严重，成为了区域社会经济可持续发展的主要限制因素。

因此，结合区域社会经济发展和水资源利用情况，对其水环境的承载状况进行研究，有助于优化该区域水环境、水资源的配置；协调区域生态建设、人民生活、工农业生产与水资源、水环境的关系；为区域实现可持续发展提供理论指导【2】。

汉江是长江中游最大的支流，干流全长1567km；流域面积59115km2，多年平均径流量256亿m3。

丹江口以上为上游，干流长918km，是南水北调中线工程水源区。

目前，陕西汉江上游梯级电站开发的步伐正不断地向前迈进（石泉、安康水电站已建成并投入运行；喜河、蜀河电站正处于设计施工阶段；黄金峡、旬河、白河水电站亟待开发），按照陕西省的规划，梯级开发的益处很多，①可以优化陕西的电网结构；②可以支持“南水北调”；
③可以形成通江达海的航道；④可以减少水患危害；⑤可以获得巨大的综合利益。

但同时不可忽视的是：在汉江上游梯级电站开发的同时，该流域水量调节及水文情况也在悄然改变；土地淹没、生物多样性减少、水库移民等对生态环境的影响也比较大。

梯级电站开发以后，河流变成了多个首尾相连的水库，水流动力学条件发生了很大改变，汉江上游的水生态、水环境状况也必然会发生改变。

与此同时，汉江上游的过度开垦，乱砍滥伐，水土流失不断加重，减少了水环境对外来刺激的缓冲调节作用和净化能力。

此外，汉江上游大量未经处理的工业废水和生活污水直接排入水体。

近年环境监测表明，汉江的大部分河段
1
西安理工大学硕士学位论文
已经不同程度地受到污染，而且污染程度呈逐年上升趋势。

在这些不利因素的影响下，如何采取有效措施来维持、甚至是提高汉江上游流域良好的承载状况是一个急需考虑的问题。

与此同时，要保证“南水北调”取水水质和“引汉济渭”工程调水量，也必须对汉江上游的社会、经济、人口发展、以及排污处理等各个方面提出新的要求。

所以，及时地对汉江上游流域的水环境承载力进行科学研究，对于保证“南水北调”取水水质、促进汉江流域水资源有效开发和利用、经济可持续发展有着很重要的现实指导意义。

1.2国内外研究动态
1.2.1水环境承载力的定义
承载力一词原为物理力学中的一个物理量，指物体在不产生任何破坏时的最大(极限)负荷，最初被生态学引用，指“在某一特定环境条件下(主要指生存空间、营养物质、阳光等生态因子的配合)，某种生物个体存在数量的最高极限。

”后来应用于土地、资源、环境、生态等各个领域，产生了各种不同的承载力概念和相应的承载力理论。

如针对环境问题，人们提出了环境承载力的概念与理论。

水环境从字面上理解为水系统所处的环境，它不仅包括水资源的数量、质量，还包括水生生物与水资源的相互作用。

水环境的好坏，直接影响着人类的生存和发展。

20世纪60年代以后，随着人口、资源和环境问题日趋严重，人口和环境承载力得到了较多的研究和探讨，承载力成了一个探讨可持续发展问题所不可回避的概念。

水环境承载力是承载力概念与水环境领域的自然结合，目前有关研究主要集中在我国，国外专门的研究较少，一般仅在可持续发展文献中简单的涉及【3】。

近年来，我国不少学者在资源承载力、环境承载力等概念的基础上对水环境承载力的定义进行了比较深入的探讨，如：
郭怀成等认为水环境承载力是指某一地区、某一时间、某种状态下水环境对经济发展和生活需求的支持能力。

廖文根等认为水环境承载力是指水环境系统功能可持续正常发挥前提下接纳污染物的最大能力（即纳污能力）和承受其对基本要素改变的能力（即系统调节能力）。

高吉喜等认为水环境承载力是指在一定生活水平和生活质量要求下，在不超出生态系统弹性限度条件下水环境子系统所能容纳的污染物数量，以及可支撑的人口规模与相应的人口数量。

唐剑武等认为水环境承载力是指某一时刻水环境系统所能承受的人类社会、经济活动的能力阈值。

冷宝林等认为水环境承载力是指在一定的时期和一定的水域内，维持水环境结构不发生质的改变，水环境功能不朝恶性方向转变的条件下，水环境系统所能承受的人类各种社会经济活动的能力。

汪恕诚等认为水环境承载力是指在一定的水域，其水体能够被继续使用并仍保持良好生态系统时，所能容纳污水及污染物的最大能力。

从以上对水环境承载力概念的不同定义可以看出，虽然定义的形式不同，但都侧2
1绪论
重于保证水环境的继续使用和功能完善。

1.2.2量化方法
1990年后环境承载力概念在我国得以提出，在环境科学方向又独立发展起了水环境承载力这一研究方向【4-10】，国内学者对环境承载力定量化的研究很多，方法各异，但是还没有形成计算水环境承载力的公认的理论，目前仍处于摸索阶段。

主要代表有： 1995年唐剑武通过衡量环境承载率（环境承载率=环境承载量/环境承载力），来判断当地环境承载量和环境承载力的匹配程度或者说当地 环境与发展的协调程度；
同年，崔风军将水环境承载力各个指标值归一化后通过数学方法得到水环境承载力综合值；
1996年彭再德在唐剑武研究的基础上，产生了区域环境动态表征量——区域环境承载力饱和度概念及计量模型，环境承载力饱和度考虑了各个指标的关联度并对区域环境承载力进行了量化；
2001年惠泱河对于多方案的水环境承载力评价方法通过判断矩阵分析法确定水环境承载力指标的权重，按照密切值法推断最优点和最劣点之间的距离，进而对多方案下的优劣进行评价；
2001年，蒋晓辉和惠泱河针对水环境承载力的不确定性，根据水环境承载力指标体系建立多目标核心模型或系统动力学模型，通过求解得到水环境承载力对各个社会经济指标的承载力大小，然后再根据聚合模型即可求出水环境承载力综合值。

1.2.3评判方法【11-20】
a.模糊数学评判法
由于水环境承载力是一个模糊的概念，属于评价的范畴，因此，可以将模糊数学中的模糊评判方法应用于水环境承载力评价中。

b.主成分分析法
主成分分析法是研究用变量族的少数几个线性组合来解释多维变量的协方差结构，挑选最佳变量子集，简化数据，揭示变量间关系的一种多元统计分析方法。

c.层次分析法
层次分析法(AHP法)是由美国运筹学家T.L.Saaty教授20世纪70年代初期提出的，它作为一种决策方法自80年代传入我国后，在能源系统分析、城市发展规划、经济管理、研究成果评价等许多领域得到了应用。

层次分析法作为一种决策过程，提供了一种表示决策因素测度的基本方法。

这种方法采用相对标度的形式，充分利用了人的经验和判断能力。

对同一层次有关因素的相对重要性进行两两比较，并按层次从上到下合成方案对于决策目标的测度，它不仅可以作为决策的依据，而且也是解决许多社会经济系统问题的重要手段。

d.多指标综合评价法
通常评价指标有“效益型”和“成本型”两类，应分别对这两类指标进行无量纲
3
西安理工大学硕士学位论文
化处理，多指标评价因子权重的确定是整个评价过程中的关键一环，权重的确定方法有DELPHI法、AHP法、主成分分析法、均方差法等等。

e.投影寻踪法
投影寻踪是一种处理多因素复杂问题的统计方法，其思路是将高维数据向低维空间投影，通过低维投影数据的散布结构来研究高维数据特征。

王顺九利用投影寻踪技术对全国30个省、市、区的水资源承载力进行综合评价。

该方法无需给定权重，避免一定的人为性，为水环境承载力的综合评价提供了新的途径。

f.模糊综合评价方法
模糊综合评价法是将水环境承载力的评价视为一个模糊综合评价过程,其模型为:设给定两个有限论域U=|u1,u2,…,un|和V=|v1,v2,…,vm|，其中U代表评价因素(即评价指标)集合；V代表评语集合，则模糊综合评价为下面的模糊变换:B=A·R，其中A为模糊权向量,即各评价因素(指标)的相对重要程度，B为V上的模糊子集，表示评价对象对于特定评语的总隶属度，R为由各评价因素un对评语V的隶属度Vij构成的模糊关系矩阵，其中的第i行第j列元素rij表示某个被评价对象从因素ui来看对vj等级模糊子集的隶属度。

通过上面的合成运算，可得出评价对象从整体上来看对于各评语等级的隶属度。

再对上面的隶属度向量B的元素取大或取小，就可确定评价对象的最终评语。

1.3河流生态环境需水量的研究进展
1.3.1国内外研究进展
20世纪40年代美国鱼类和野生动物保护协会开始对河道内流量进行研究，并于1971年出台河道内流量法确定自然和景观河流的基本流量以来，在此期间（20世纪60年代至70年代）开始的按照系统理论对历史上著名的印度、孟加拉的布拉马普特拉河流域（1960），巴基斯坦的印度河流域（1968），埃及尼罗河工程（1972）等重新评价和规划以来，一直到20世纪80年代初期美国全面调整对流域的开发和管理目标，可以说是生态和环境需水分配研究的雏形，特别是在河道内流量方面已形成了较为完善的计算方法，但那时并没有明确提出生态需水量和环境需水量。

英国、澳大利亚、新西兰等国在80年代便开始了对河流生态环境需水量的研究。

直到90年代以来，水资源和生态环境的相关研究，特别是生态系统需水量研究才正式成为全球关注的焦点。

在河流生态环境需水领域，国际上早期的研究是关于河道低流量(low flow)研究【21】。

随后，由于河流污染问题的出现，开始对最小可接受流量（minimum acceptable flows, MAFs）的研究【22-23】。

随着河流受人为因素影响和控制的加强，河流生态系统结构和功能遭到破坏，生态可接受流量范围的研究逐渐展开【24】。

近10年来，为了促进水文水资源研究，国际之间加强了合作，其中包括河流生态环境需水量的研究，其中最主要的是由国际间共同努力而建立起来的FRIEND（Flow Regimes from International Experimental and Network Data）组织所倡导的行动计划【14、25】。

目前，FRIEND组织很
1绪论
快扩展到欧洲、西非、中非、北非、地中海地区、中亚、印度及南亚等地区和国家【26-28】为这些地区和国家的生态环境需水做了大量研究工作。

这种通过国际的合作研究，使得大流域的河流生态环境需水量研究不受国家边界的限制，从而对流域生态环境需水量的研究起到了显著的推动作用。

1.3.2国内外的主要研究方法
到目前为止，国外有关河道生态环境需水量的研究内容和方法可以概括为以下几个方面：河道流量与鱼类生息环境关系的研究【21】；河流流量、水生生物、溶解氧三者之间的关系研究【24】、【29】、【30】；水生生物指示物与流量之间的关系研究；水库调度考虑生态环境需水量的优化分配研究；环境生态用水与经济用水关系的研究等【22】、【23】、【31】。

其研究方法主要有：
（1）7Q10法采用90%保证率下最枯连续7天的平均水量作为河流最小流量设计值。

该方法于20世纪70年代传入我国，主要用于计算污染物允许排放量，在许多大型水利工程建设的环境影响评价中得到广泛应用。

（2）Tennant法也叫Montana法，是非现场测定类型的标准设定法。

河流流量推荐以预先确定的年平均流量的百分数为基础。

该方法通常在研究优先不高的河段中作为河流流量推荐值时使用，或作为其他方法的一种检验。

该法在美国16个州已经例行使用。

（3）河道湿周法的根据是基于这样的一种假设，既保护好临界区域的水生生物的湿周，也要对非临界的栖息地提供足够的保护。

该方法利用湿周（指水面以下河床的线性长度）作为栖息地的质量指标来估算期望的河道内流量值。

通过在临界的栖息地区域（如浅滩）现场搜集渠道的几何尺寸和流量数据，并以临界的栖息地类型作为河流其余部分的栖息地指标。

（4）河道内流量增加法（IFIM）是应用比较广泛的计算生态环境需水量的方法。

IFIM根据现场数据如水深、河流基质类型、流速等，采用PHABSIM模型模拟流速变化和栖息地类型的关系，通过水力学数据和生物学信息的结合，决定适合于一定流量的主要的水生生物及栖息地。

该法在美国24个州例行使用。

（5）R2CROSS法适用于一般浅滩式的河流栖息地类型。

该方法的河流流量推荐值是基于这样的假设，即浅滩是临界的河流栖息地类型，而保护浅滩栖息地也将保护其他的水生栖息地，如水塘和水道。

（6）CASIMIR法是基于现场数据—流量在空间和时间上的变化，建立水力学模型、流量变化、被选定的生物类型之间的关系，估算主要水生生物的数量、规模，并可模拟水电站的经济损失。

在我国生态环境需水量的研究处于起步阶段，对生态环境需水量的概念、内涵与外延等没有统一的定义，对其研究方法也并不深入和完善，多以定性分析和宏观定量
西安理工大学硕士学位论文
相结合的方法为主。

汤奇成【32】计算了新疆地区绿洲的生态用水，即绿洲生态环境维系所需水量，其中包括天然生态系统和人工生态系统。

90年代后期，生态需水在中国得到了进一步研究，主要表现为生态用水方面的研究，取得一些研究成果。

贾宝全等【33】、【34】以新疆为例探讨了生态用水的概念和分类，根据这个概念和分类，对新疆生态用水进行了初步估算。

在柴达木盆地研究中，贺东辰【35】则根据河流径流的25%留给生态用水来计算柴达木盆地多年平均生态需水量。

Zhang 和Shen 【36】则根据景观生态学原理研究了柴达木盆地的生态用水。

其生态用水的分类基础是景观类别，但每个景观区生态用水的计算方法与贾宝全的方法相同。

李丽娟等【37】以海滦河为例研究了河道生态环境需水，认为河道生态环境需水包括河流天然和人工植被耗水量、维持水生生物栖息地、维持河流地区生态平衡、维持河流水沙平衡的输沙入海、维持河流水盐平衡、保持河流稀释净化能力、美化景观、调节气候以及地下水入渗补给量。

文章综合计算了河流基本生态环境需水量、河流输沙排盐需水量和湖泊洼地生态环境需水量。

海河流域水资源管理局也计算了海河流域生态环境用水。

刘昌明和何希吾【38】、刘昌明【39】提出了“四大平衡”[水热（能）平衡、水盐平衡、水沙平衡、水量平衡与供需平衡]与生态需水之间的共享性。

王西琴等【40】、【41】从水污染问题出发，探讨了河道环境需水的内涵，指出河道最小环境需水量是维持河流的最基本环境功能不受破坏，必须在河道内常年流动的最小水量。

并以渭河为例，概算了4个断面及其干流现状年及不同水文年的河道最小环境需水量。

总之，国内尽管在生态环境需水量研究方面起步较晚，但研究进展较快，包括从水量平衡角度和生态系统角度等都有不同程度的进展，特别从生态系统整体性角度出发，针对不同类型系统进行需水量计算，按照生态系统的功能分类，包括生态功能、环境功能的设定等，采用的计算方法有直接计算法、间接推求法等。

综上所述，从国内外研究的概况来看，流域生态环境需水的研究对社会经济的可持续发展具有重要的战略意义。