嘉兴市生态环境需水量的初步探讨

嘉兴市生态环境需水量的初步探讨何晓壮陈杭（嘉兴市水文站）摘要：通过对目前国内外在生态需水量研究方面取得的成果的分析和探讨，根据嘉兴市水文特点，来确定嘉兴市生态需水量的概念、类型及计算方法。

通过简单的分析初步估算嘉兴市可利用水资源量和生态环境需水量。

关键词：生态环境需水量概念确定方法嘉兴市当前世界随着人类社会的发展对水资源的开发利用率急剧上升，同时对水资源的破坏也日趋严重。

河流断流或干涸、湖泊萎缩、环境严重污染等，造成生态环境恶化。

如何进行水资源的优化配置，使生态、资源、环境能够协调发展，并逐步恢复生态系统等问题越来越受到国际社会的广泛关注和重视，于是生态环境需水问题逐渐被重视，对其研究也顺应开展起来。

嘉兴市地处长江三角洲南翼，属杭嘉湖平原经济发达地区。

随着社会的快速发展出现的环境问题，特别是水污染和地面沉降严重困扰着每一位嘉兴人。

市委市政府根据形势提出了建设生态嘉兴的目标。

其中建设生态嘉兴的核心内容就是——水的研究。

如何来摸清嘉兴市水资源的家底，如何来实现水资源的合理分配，如何在最大程度满足社会经济可持续发展的要求下，实现最大程度的保护水资源。

这是建设生态嘉兴需要解决的根本问题。

如果我们清楚了保证合理的生态环境所需的最小水量，我们也就知道了所能开发利用的最大水量。

本文就对嘉兴市生态环境需水量进行初步探讨。

1、概念的确定关于生态环境需水量（Water Required for Ecology and Environment）至今还没有一个统一公认的概念。

其理论研究，国外始于二十世纪40年代，由美国渔业和野生动物保护组织为避免河流生态系统退化，规定需保持河流最小生态流量，也是最早生态环境需水流量的概念。

英国、澳大利亚等国80年代起接受河流生态流量的概念，并广泛开展研究；亚洲、南美洲等国家目前逐步接受或尚未接受这一概念。

国内对生态环境需水问题是近几年刚刚开始关注和研究的课题。

水资源问题专家在《21世纪中国可持续发展水资源战略研究》中，将广义生态环境用水定义为“维持全球生物地理生态系统水分平衡所需用的水，包括水热平衡、水沙平衡、水盐平衡等，都是生态环境用水”，狭义的生态环境用水定义“为维护生态环境不再恶化并逐渐改善所需要消耗的水资源总量”。

目前我国生态环境需水量的研究主要在西北干旱和半干旱地区，平原河网地区研究则很少。

针对嘉兴市目前水污染较为严重的现状，对生态环境需水的研究中一个必须要考虑的问题是对研究区域的生态环境建设目标合理性分析。

由于目前嘉兴市生态环境破坏较为严重，需要通过分阶段分步骤定目标来恢复。

也就是说对已经破坏的环境要不要恢复、恢复到什么程度？已经降低的地下水位是否需要回补？回补多少？要回答这些问题，就要做好特定区域生态环境建设目标的合理性分析。

否则只能说明生态环境用水现状，但不能回答改善和恢复生态环境还需要增加多少水量。

综合国内外的研究成果，再结合嘉兴市的现状，其生态环境需水的研究方向确定为：防治河流水质污染，满足生活、工业、农业等集中取水供水的水质要求；保持河流具有一定的流量和水环境质量，保持地下水具有一定的水位，满足社会发展和人民生活水平提高对“亲水”环境的需求；按目标逐步恢复生态环境。

如此一来嘉兴市生态环境需水量的概念可表达为：生态环境需水量指为维护生态环境不再进一步恶化并逐渐改善所需要消耗的地表水和地下水资源总量。

2、嘉兴市水文水资源特征2.1降水和蒸发嘉兴市域降水的年际变化一般在1100～1260毫米之间，降水量的年内分配呈双峰型，其特征为6～7月上、中旬的梅汛期，全年的降水有50％～70％集中在这一时期，经过7月下旬～8月相对高温干旱期后进入台汛期，此后进入枯水期至次年的2月份。

嘉兴市的年平均蒸发量为910毫米，年际变化不大，最大蒸发量1054毫米，最小蒸发量739毫米，蒸发量的年内分配7、8月份为最大，约占29.7％，5、6、9、10月份四个月次之约占38.8％，冬季蒸发量最小。

2.2 径流与水位变化嘉兴市多年平均径流量为15.849亿立方米，年地下径流量6.5亿立方米，产水系数在0.38～0.45之间。

除当地产水形成径流外，因嘉兴市地处苕溪流域下游平原区，西部下泄和北部的太湖来水是我市的客水主要来源，入境水量在50～80亿立方米。

市域多年平均水位2.7～3.03米（吴淞）。

以嘉兴站为例多年平均水位2.8米，历史最高水位4.37米，历史最低水位1.59米。

2.3 水资源及水质嘉兴市水资源总量多年平均为19.24亿立方米（不包括入境水量），其中地下水3.34亿立方米。

产水系数0.52，产水模数73.54万立方米/平方千米。

人均水资源占有量722.2立方米，约为省内人均水资源占有量的1/3。

嘉兴市另外利用的水资源还包括少量海水利用约4亿立方米/年（不计入水资源开发利用），西部、北部的入境水量几年平均约为53亿立方米，深层地下水的利用量约1亿立方米/年。

由于经济的发展与生态环境存在U型关系，经济快速发展的初级阶段使生态环境遭到了破坏，加上工业和生活污水大量排放，虽经处理，但污染还是相当严重，目前全市河网水体水质绝大部分劣于Ⅲ类。

因此可以认为嘉兴市河道内生态环境的破坏主要来自水质污染。

3、嘉兴市生态环境需水量的类型3.1河道外生态环境需水（1）天然和人工生态保护植被、林木的耗水量，包括植被所直接消耗降水和植被通过水利供水工程直接或间接所消耗的径流量；（2）深层地下水采补平衡和根据合理目标逐步回补的水量；（3）结合建设生态嘉兴的分段目标所需要的水量。

3.2河道内生态环境需水按照浙江省水功能区的划分，嘉兴市水功能区可分为：饮用水源区；景观娱乐用水区；工业用水区；农业用水区；渔业用水区；浙沪缓冲区以及同时具有几个功能的多功能区。

因为嘉兴是沿海河网平原地区，河网密布、受上游来水、下游潮汐等诸多因素影响，所以根据主功能优先原则用饮用水源区的生态环境需水量来估算整个嘉兴河网的生态环境需水量，再结合具体情况根据多功能协调原则确定各河段的生态环境需水量。

基于这个标准嘉兴市河道生态环境需水量有以下几部分组成：（1）维持水生生物栖息地生态平衡及逐步恢复生态环境所需的水量；（2）维持合理的地下水位，实现采补平衡（主要指深层地下水），恢复合理的地下水位所需的水量。

（3）在经济快速发展时，使河流系统保证在最大排污量情况下能稀释和自净的最小流量。

（4）保持水体调节气候、美化景观等功能而损耗的蒸发量。

4、嘉兴市生态环境需水量的确定方法4.1河道外生态环境需水量的确定依据《21世纪中国可持续发展水资源战略研究》界定的狭义的生态环境需水量所包含的内容，河道外生态环境需水量主要指保护和恢复天然植被、林木及生态环境；水土保持及水保范围之外的林草植被建设需水量；有关这方面的课题，自80年代以来，已经有许多学者进行了研究。

综合分析这些研究，不论是林地的还是草地的，天然的还是人工的，其计算方法大多为“面积定额法”或者是“植株定额法”，计算原理为已经成熟的和传统的水平衡理论。

4.2河道内生态环境需水量的确定嘉兴市水文属于沿海河网平原地区，北部受潮汐影响很大，当潮水上涨时，河道流速减小、倒流。

每天有两次涨落潮，给水文部门流量计算带来了很大困难。

根据这个特点本文建议北部地区利用绝对值平均流量来代替环境流量。

河道内生态环境需水量的研究因为涉及到因素较多，计算方法也是多种多样。

目前全世界使用较多也较成熟的主要有：河道湿周法、R2CROSS法、河道内流量增加法（IFIM）、美国的7Q10法、中国的10年最枯月平均流量法、蒙大拿法（Montana）等。

根据嘉兴市生态破坏主要来自水质污染的情况较为适方法的主要有：4.2.1河道内流量增加法河道内流量增加法主要有IFIM法。

IFIM把大量的水文水化学现场数据与选定的水生生物种在不同生长阶段的生物学信息相结合，进行流量增加的变化对栖息地影响的评价。

考虑的主要指标有水的流速，最小水深、底质情况、水温度、溶解氧、总碱度、浊度、透光度等。

河道内流量增量法并不产生特定的河道内流量目标值，除非栖息地保护的标准能被确定。

4.2.2美国的7Q10法和中国的10年最枯月平均流量法水质污染稀释自净需水量，也即为改善水质需要的环境水量。

对于河流而言，也就是最小环境流量。

依据《中国水利百科全书》环境用水词条的解释，最小环境水量（流量）的确定，需要城市或区域的水污染综合防治规划考虑，并通过水质模型的具体计算确定。

美国采用90%保证率最枯连续7天的平均水量作为河流最小流量设计值。

我国在《制订地方水污染物排放标准的技术原则和方法》（GB3839-83）中规定：一般河流采用近十年最枯月平均流量或百分之九十保证率最枯月平均流量。

4.2.3以水质目标为约束的生态环境需水量计算依据环境水利学有关水质污染稀释自净需水量求算得基本思路，1992～1993年，崔树彬等专家曾研究过以水环境质量目标为约束的城市河段最小流量测算方法，其主模式如为：C S[Q1+Σq(1-K2)]=(1-K)[Q1C1+W(1-K1)(1-K2)]式中：C S——为河段水质控制目标（mg/l）Q1C1——为河段上游流入的水量（m3/s）和污染物浓度（mg/l）W——为河段内污染物产生量（g/s）K——污染物削减综合系数K1——河段内污染物治理系数K2——河段内废水资源化系数Σq——河段内城市废污水产生总量4.2.4蒙大拿法（Montana法）该法是脱离特定用途的综合型计算方法，是非现场测定类型的标准设定法，是在考虑保护鱼类、野生动物、娱乐和有关环境资源的河流流量状况下，按照年平均流量的百分数来推荐河流基流的。

例如我国某河流的标准（见下表）。

该法不需要现场测量。

在有水文站点的河流，年平均流量的估算可以从历史资料获得。

在没有水文站点的河流，可通过可行的水文技术来获得。

该法通常作为在优先度不高的河段研究河流流量推荐值使用，或者作为其他方法的一种检验。

4.2.5多年平均流量估算河流基本的生态环境需水量主要用以维持水生生物的正常生长，以及满足入渗补给、污染自净等方面的要求。

对于常年性河流而言，维持河流的基本生态环境功能不受破坏，就是要求年内各时段的河流径流量都能维持在一定的水平上，不出现诸如断流等可能导致河流生态环境功能破坏的现象。

基于这种考虑，有些专家以河流最小月平均实测流量的多年平均值作为河流的基本生态环境需水量。

取计算公式为：810)min(n t -⨯=∑n i ij b Q W式中W b 为河流基本生态需水量，Q ij 表示第i 年第j 个月的月均流量，t 为换算系数，其值为31.536×106s ，n 为统计年数。

5、结论嘉兴市对生态环境需水量的研究刚刚开始，许多数据尚无法取得，需水量的准确额定还需要做大量的工作，本文就从目前较为简单且常用的方法来初步估算一个大概的生态需水量。