水资源配置中的生态环境用水问题浅析

水资源配置中的生态环境用水问题浅析
摘要：
关键词：
水资源承载能力体此刻水资源的利用权上，水环境承载能力体此刻污水排放权上。

既要知足经济用水、生活用水，也要充分考虑生态和环境用水。

两套系统都需要成立宏观控制和微观定额两套指标，使二者有机结合，做到层层有指标、有定额，进而通过实施取水许可等制度，把两套系统最终落实到具体工作中去，表现人与自然和谐相处的指导思想。

当前水资源问题的研究应重点放在四类课题上：其一，良好生态系统的标准和生态水量的计算。

在进行水权分派进程中，必需第一把生态水量留下来，然后才能配置工业、农业、社会生活等其他用水。

那么，什么样的情形称为人与自然和谐相处，什么样的系统称为良好的生态系统，维系良好生态系统需要多少生态水量，生态水量和环境水量的内涵是什么，等等。

这些都必需有明确的概念和定量的标准。

汪恕诚《资源水利的本质特征、理论基础和体制保证》水利建设的方针：一是水利建设要全面计划，统筹兼顾，标本兼治，综合治理。

接触兴利除害结合，开源节流并重，下大力气解决洪涝灾害、水资源不足和水污染问题。

二是水资源可持续利用是我国经济社会进展的战略问题，核心是提高用水效率，把节水放到突出位置。

大力推行节约用水办法，进展节水型农业、工业和服务业，成立节水型社会。

三是增强水资源的计划和管理，弄好江河全流域水资源合理配置，协调生活、生产和生态用水。

汪恕诚《认清形势，理清思路，扎实工作，团结协作，走出有中国特色水资源新路子》
水资源能力是本地的水资源能够支撑国民经济进展的能力，这种承载能力不是无穷的，同时，它还有一个前提，就是要在维持可持续进展，也就是保证生态用水和环境用水的前提下，再去谈经济进展用水。

生态用水是指动物、植物能够维持正常生态状态所需要的水。

地下水状态，海水入侵状态，都会对生态系统产生影响。

生态用水偏重人和自然的关系。

环境用水是特指维持水体自净能力的用
水。

环境用水偏重人和资源的关系。

比如黄河给宁夏的水量指标第一要保证水体用水，要保证环境用水，然后再去分派农业用水、工业用水、生活用水、社会用水、其他用水。

汪恕诚《水环境承载能力分析与调控》
在水资源总量不变的情形下，人工生态用水越多，天然生态就越少。

调水区的水资源承载能力的提高是基于被调水区水资源承载能力的降低，调水区的经济社会进展必然不能造成被调水区生态系统的恶化。

国际上通行的标准是，调水量不得超过调出河流总水量的20％，河流本身的开发利用率不得超过40％。

分光喝尽或均摊水资源都会造成生态系统的破坏，同时，也无益于区域特色经济的形成，致使产出类似，效益难以提高。

中国未来水资源供求矛盾将集中在城市，只有在城市无法依托本地水资源知足用水需要的前提下，才能考虑实施跨流域远距离调水。

汪恕诚《水权管理与节水社会》在中国的南方，水资源相对比较丰硕的地域，治水思路是不是需要调整？是不是一样应该提倡节水？是不是一样该处置好人和自然的关系？很多地方都是以捐躯环境，占用生态用水、环境用水来知足经济用水的需要。

汪恕诚《水利知足社会与经济进展的五个层次》
生态环境是人类生存进展的大体自然条件，水对维持人类赖以生存的生态环境起着决定性的作用。

长期以来，在研究流域水资源供需问题、配置问题时，人们通常只考虑人工生态系统的用水，忽略自然生态系统的用水，只强调生产和生活用水，轻忽生态系统本身的生态(环境)用水，由此带来生态失衡与环境恶化，并限制了经济的进展。

因此，此刻、未来在研究流域水资源供需问题、配置问题时，除考虑生产和生活用水外，还必需同时考虑生态与环境用水。

在生态环境脆弱地域，对生态用水需要给予更高的优先级。

只有如此，才能保证流域水资源的良性循环，实现流域水资源的可持续利用，恢复和重建生态环境。

（《生态及环境需水量研究进展与前瞻》）（《生态用水及其核算方式》）
1.生态环境用水的大体概念
目前，对生态环境用水的概念尚无统一的概念。

生态用水量应该是特定区域内生态系统用水量的总称，包括生物体自身的用水量和生物体赖以生存的环境用
水量，生态用水量实质上就是维持生态系统生物群落和栖息环境动态稳固所需的用水量。

因此，生态用水量不但与生态系统中生物群体结构有关，而且还应与气候、土壤、地质和其它环境条件有关。

只有在设定的生态环境标准下，生态用水量才具有明确的意义。

在美国，环境用水量系指服务于鱼类和野生动物、娱乐及其它具有美学价值目标的水资源需求；在中国，环境用水量被看做为知足水质改善、生态和谐与环境美化目标的水资源需求，环境用水量实质上就是为知足生态系统的各类大体功能健康所需的用水。

《论河流生态环境需水》
但是，生态用水量与环境用水量是很难割裂开来探讨的，目前关于生态用水量和环境用水量的研究多数都是综合了生态用水和环境用水两个方面来考虑的。

钱正英等以为：“从广义上讲，维持全世界生物地理生态系统水分平衡所需要的水，包括水热平衡、生物平衡、水沙平衡、水盐平衡等所需要的水都是生态环境用水”，“狭义的生态环境用水是指为保护生态环境再也不恶化并逐渐改善所需要消耗的水资源总量”，其狭义概念的实质是生态环境建设用水。

因此本文以下叙述均采用生态环境用水的提法。

（钱正英，张光斗．《中国可持续进展水资源战略研究综合报告及各专题报告》[M]．北京：中国水利水电出版社，2001．17）2.调水工程中产生的生态环境用水问题
长期以来，人类在水资源的开发利用中，只重视解决生产、生活用水的需求，对水资源保护利用与生态环境的彼此依存关系缺乏熟悉，轻忽生态用水，从而致使了一系列的生态环境问题。

由于水资源过度开发所造成的河湖湿地萎缩，河流断流，野生生物栖息地破坏，生物多样性丧失，河川淤积，水体自净能力降低，水环境恶化等已成为日趋严峻的生态环境问题。

在我国，由于水资源的过度利用所造成的生态环境后果已成为许多区域经济社会进展的主要障碍。

（《生态用水及其核算方式》）
海河流域历史上曾是水域、湿地普遍散布的地域，生态环境状况良好，目前其水资源开发利用率已达80％以上，严峻超避世界公认的30％开发利用率上限，已造成海河流域的许多河流断流、湖泊湿地干枯，地面沉降。

（《生态用水及其核算方式》）
新疆塔里木河，甘肃、内蒙古黑河下游，河水断流、湖泊干枯、湿地消失、林草植被大面积死亡；黄河下游河段长时刻枯水、断流、黄河三角洲湿地退化、地下水位下降等无一不是由于生态水量减少引发的。

（《生态用水及其核算方式》）以调水工程为例，绝大多数国家的调水都是从水量丰沛的流域向缺水河系调水，有流域内调水，也有跨流域调水，而浇灌、工业、生活、航运用水则是调水的主要目的。

调水后，可能会带来一系列生态环境问题，如使河流稀释自净能力减弱，专门是取水口下游的临近河段，进而影响到水质；使下游工农业用水、航运、水生生物、饮水水质受到影响；使河段冲淤情形、凌汛形势发生转变；使海口地域咸水倒灌、河口淤积增加；地下水位下降、含水层疏干，地面下沉、裂痕；湿地减少，生物多样性和环境多样性减少等。

俄罗斯伏尔加－卡马河到第伯河的梯形开发中，由于轻忽了渔业，曾使鲟鱼差不多灭绝，而且调节水库的周边形成了普遍的沼泽地。

美国中央河谷工程和加利福尼亚州水道工程都是以加利福尼亚州北部的萨克拉门托河为取水水源，而且调水量又比较大，加利福尼亚州调水使萨克拉门托河和圣华金河流入旧金山湾的淡水减少了约40％，不仅致使对旧金山湾的水质和鱼类资源产生不利影响，造成海湾水质恶化，影响海湾水生生物，而且致使海水倒灌，侵入三角洲，使旧金山湾地域的土地盐渍化，给生态环境带来了较为严峻的不良影响。

科罗拉多河的地表水，绝大部份用于农业浇灌，每一年引水量约为95亿m3，浇灌7个州的土地，由于科罗拉多州的满科斯页岩风化层隆起外露并含有大量盐碱，河水反复地被引来浇灌，灌区土壤中大量盐类被河水溶解后又排入河中。

由于河水含盐量不断增加，致使被浇灌的土地盐碱化，给流域内的工农业及生活用水带来庞大危害和经济损失，含盐量高的水用于浇灌，排水管道受到侵蚀，使作物组成被迫改变，致使作物减产，生活用水的处置费用相应增加，据估量，科罗拉多河水的含盐量每增加1mg/L，每一年所引发的直接和间接的经济损失为万美元。

科罗拉多河的水质恶化已成为一个国际问题，蒙受严峻影响的是位于河流最下游的墨西哥，含盐量在国境线处从年平均800mg/L猛增至1500mg/L，致使墨
西哥灌区的农作物枯死。

过去上游多余的水下泄，有利于稀释咸水，自20世纪80年代以后，由于上游水库拦截，使墨西哥境内科罗拉多河水量骤减。

（以上摘自《国外调水工程》）
对上述问题，需综合考虑，合理肯定可调水量。

任何调水工程不得使原用水系的最低限度用水量受到侵犯，而调水量的大小除考虑社会因素外，还要顾及自然因素，即在调水工程的布置上必需顾及对生物圈的影响。

3.研究生态环境用水问题的目的和意义
水是生命之源，万物之本。

陆地水文进程与生态环境转变彼此作用、彼此影响。

生态环境质量直接关系到区域水文状况与水文环境的好坏，而区域水文形式则对生态平衡起到重要的调节作用，专门是在干旱、半干旱和干旱亚湿润区，要保护和改善生态环境在专门大程度上受制于水资源的供给状况。

可是，长期以来，这些地域的水资源开发利用没有考虑生态环境保护和改善的水资源分派问题，致使这些地域的生态环境出现退化，表现为土地出现次生盐渍化、地表植被退化乃至死亡、河道断流、湖泊萎缩、下游河床淤积、河口生态恶化等自然生态问题。

为根治这些生态环境问题，实现我国经济社会可持续进展，国务院制定并发布了《全国生态环境建设计划》。

随着我国生态环境建设的开展，生态环境用水问题将愈来愈突出，研究我国生态环境建设用水，对于实现我国水资源区域间、部门间的合理配置和可持续进展利用具有十分重要的意义。

（《生态环境用水的界定和计算方式》）
中国工程院2001年出版的重大咨询项目研究功效《中国可持续进展水资源战略研究总报告》中明确指出：必需以水资源的可持续利用支持我国经济社会的可持续进展，建议从8个方面实行战略性转变。

其中的一个重要的战略性转变就是“要从不重视生态环境用水转变成保证生态环境用水的水资源配置战略。

”要求在水资源配置中，为实现《全国生态环境建设计划》服务，即为保护与改善全国生态环境，专门是干旱缺水的西北地域的生态环境服务。

因此，生态环境用水的研究功效要求回答某一流域在水资源的配置中，包括那些与生态环境保护与改
善有关的项目，和每一个项目的具体用水量。

（《生态环境用水的界定和计算方式》）
目前尚无精准计算生态环境用水的方式，因此只能估算其数量。

需要估算生态环境用水的地域主如果水资源供需矛盾突出、生态环境相对脆弱和问题严峻的于旱、半干旱和季节性干旱的半湿润地域。

估算的项目因地而异。

就全国而言，生态环境用水主要有以下几个方面：保护和恢复内陆河流下游的天然植被及生态环境用水；水土维持用水；水土维持之外的林草植被(水源修养林、新封育的林草植被、防风因沙林、农田防护林、人工草场等)建设用水；维持河流水沙平衡及湿地、水域等生态环境的基流；维持水盐平衡所需的洗盐用水；大中城币和井灌区超采地下水的回补用水；城市园林绿地及周围湖泊洼淀用水等。

对某一个省、市、县来讲，生态环境用水的项目应按照本地的生态环境建设要求肯定。

为了估算某个地域的生态环境用水，角光应在调查研究的基础上作出该地域的生态环境分区、然后按区估算汇总，在供需平衡的基础上肯定生态环境用水量。

供需平衡要以供定需，肯定生态环境用水应本着有所为有所不为的原则。

（《生态环境建设与生态环境用水》）
4.解决流域生态环境用水的大体思路和计算方式
大体思路
节水
计算方式
1.需考虑的几个指标
（1）河流流量指标
河流的流量是水生态系统好坏的大体指标，一般情形下，河道内应保证60％的水质达标水量，流量减少会直接影响其生态功能。

极端情形是干枯，干枯的河道就完全丧失了其原有的生态功能，河道干枯长度反映了河流水生态系统恶化的状况。

人类为维持生活、生产和生态的河道外用水，一般不该超过河流径流量的40％。

必要的跨流域调水，调出地域的水资源总量折合地表径流深应大于200mm，人均水资源量应在1700m3的警戒线以上。

（2）湖泊的面积与水量
城市河湖水体是表现城市生机的重要因素，是现代城市文明进展的标志，城市水体面积的比率直接关系到城市空气的湿度和温度，是城市生态的重要指标。

采用河湖占城区面积比来反映城市水生态状况。

（3）湿地指标
湿地是河湖与陆地的过渡带，有多种生态功能，更是鸟类和各类水生生物的乐园，具有补给地下水的重要功能。

湿地总面积大小，表现了其发挥调骨气候等能力的大小；湿地面积比率反映了湿地影响的大小。

以湿地面积、湿地水体面积和湿地比率作为衡量湿地状况的指标。

（4）地下水指标
地下水位直接反映了地下水储量，若是地下水位很低，不仅不能补给地表水，而且就象一个大漏洞，湿地和衡量就很难蓄住水，地表植被也难以生长。

生态恢复要求达到历史上生态系统较好的水平。

抽取地下水后，地下水位应不低于维持原植被的水平，更不能造成地面沉降。

（5）入海水量
河口地域是咸淡水交替的地方，许多生物在此繁衍生息，具有很高的生态地位，入海水量的大小决定了河口地域的生态质量。

入海水量应达到衡量径流量的10％，内陆河流域输入尾闾的水量也应达到河流径流量的10％～15％。

（6）水质指标
水质状况决定了水体发挥什么样的功能和发挥功能的大小，污水危害生物的生存，降低水的生态功能。

水体水质是反映水体好坏的定量表现；COD是水污染的主要污染物，其排放量决定着水体水质，是实现“总量控制”的重要指标；污水处置率反映了污水治理的程度，决定着进入水体污染物的总量。

流域排污总量，应在河流径流量的1/40之内，以达到自然稀释，超量的必然要达标排放。

（7）植被
植被覆盖率反映了绿化美化的程度，影响着其修养水源、调骨气候和避免水土流失的能力。

生态系统中的非人类居住和生产区内应维持80％以上的原自然
生态系统的乔、灌、草植被和物种结构。

（8）动物群落
在人类生存环境附着的生态系统中，较大面积的丛林和草原地带应维持60％以上的原自然生态系统的动物群落。

动物群落是反映生态系统蜕变与否的重要标志，在丛林和草原中，若是动物迁移或灭绝，说明系统蜕变了，接着才是树死草枯。

（9）调水
在有条件的情形下，原则上可向自然水生态不平衡的、人类生存环境附着的生态系统，即水资源总量折合地表径流深小于150mm的地域调水；另外可向水资源总量减去居民最低耗水量（300m3/人×居民总数）后，折合地表径流深小于150mm的人口密集区，如城市调水。

2.计算方式
（1）河流最小环境流量的计算方式－Tennant法
Tennant法是1972年提出的，它是按照水生生物生存环境与流量的关系，提出了三条结论：一是维持水生生物生存，要求河流最低流量不低于河流正常流量的10％；二是维持水生生物有良好的栖息条件并进行一般的娱乐活动，要求河流流量不低于正常流量的30％；三是为水生生物提供优良的栖息条件和进行多数娱乐用途，要求河流流量不低于正常流量的60％。

按照上述三个条件，可算出取定的河流流域生态系统的生态需水量。

这种算法的长处是比较简便，缺点是仅从河流来推算流域，而没有考虑整个流域系统的非平衡态问题。

（2）河流最小环境流量的计算方式－7Q10法
7Q10法主如果通过计算污染物允许排放量，来计算维持生态系统自我修复能力的生态水量。

该法肯定最小环境流量的原则是采用持续最枯7天平均流量作为河流的最小流量。

（3）其他方式
在美国6个州采用的湿周法：即用水面以下河床的长度作为水生生物栖息地
的质量指标来估算河流内生态水的流量值。

Rzcross 法是一种成立数学模型的计算方式；还有河道流量增值（Instream Flow Incremental Methodology ），即IFIM 法；栖息地物理模拟法（Physical Habitat Simulation Model ），即PHSM 法；同类生态系统比较法和历史良性生态系统追溯法，长处是更符合实际情形，因此也更为准确，缺点是需要大量数据，进展中国家生态监测的历史太短，资料积累太少，应用起来比较困难。

（4）吴氏算法
由吴季松创建的新算法。

其大体概念是对于一个划定边界的河流水生态系统，其生态用水要保证以下几个方面：
①保证入海水量（对入海河流而言）或散失水量（对内陆河流而言），很多于河流流量的10％～15％。

经案例统计分析表明，10％的入海水量是保证河口生态系统的最低生态水量，而10％～15％的散失水量是保证内陆河不逐渐缩短和尾闾生态系统的最低生态水量。

②对河流的调水，调出本流域的水量不能超过河流流量的20％，对河流的退水型用水总量一般不能超过河流流量的40％；对河流的总用水量（包括非退水和退水用水量）不超过河流流量的60％。

③第一、第二、第三产业和居民生活污废水如达标排放（退水）可为生态用水。

在上述基础上就有公式：
])()()([15.0)(∑∑∑∑++-=i Q i Q i Q S i Q i t s E
式中Q E (i)——维系生态系统所需水量，即生态水量，m 3；
Q s (i)——河流入海水量（应大于河流水量的10％；或为内陆河尾闾散失水量，应大于河流水量的10％～15％），m 3；
Q t (i)——调出流域的河流水量（应小于河流水量的20％），m 3；
Q i (i)——用水后非退水量（应不超过30％），m 3；
S ——被分析的生态系统的土地密集，m 2；
i ——时刻（以天、周或月为单位）。

（5）河口的生态环境需水量
河口是一个相对独立的水环境生态系统，系统内的水量、水质和生物三者彼此联系、制约，一路组成河口生态系统，是人类和其它生物赖以生存的重要资源。

河口的功能是多方面的，包括生态功能、环境功能和社会功能。

河口具有维持必然生物多样性的功能，滩地潮间带湿地是水生、湿地生物的理想栖息地。

河口生态系统的稳固是人类社会可持续进展的重要基础和保证之一。

河口功能表现为调骨气候、补给地下水、调节洪水、排水、排盐、输沙、稀释降解污染物质，组成水体景观、提供休闲娱乐等。

河口社会功能包括供水、发电、航运、水产养殖等。

①河口生态环境需水量组成
按照河口生态环境的需求动身，为保护河口地域生态环境的天然结构和功能，河口的生态需水量应包括：
a.河口系统中天然和人工动植物、渔业用水，和河口两岸地下水的入渗补给水量，滩地、潮间带水生生物栖息地所需的水量，称为河口大体生态环境需水量。

b.维持河口流域来沙、海域来沙平衡所必需的水量。

c.维持河口系统及近海水域的盐量平衡的水量。

d.维持河口系统必然的污染物稀释净化能力的水量。

这些生态需水量是兼容而非叠加的，但在时刻上它们的要求有所不同。

如生态环境大体用水及污水稀释扩散需水量全年均有需要；维持盐水入侵的水量主如果在大潮汛、枯水期的7～10月；为减少河口淤积，则在10月至次年的3月需要必然的水量；4月至6月为梅汛期，需要有必然的水量冲洗已淤积的泥沙，以维持全年的冲淤平衡。

河口大体生态环境需水量：Tennant于1976年提出了一种简单易行，便于操作，不需现场测量的估算方式，以年径流量的百分比为推荐指标。

流域生态环境需水量主要分为河道内需水与河道外需水两大部份。

河道内的
生态用水可从河流功能的各方面来分项计算，其原则与方式如下：
●计算时应先肯定河道内的生态环境用水量，然后肯定河道外的可用水量；
●生态需水与环境需水虽彼此联系，但有不同，前者偏重于自然方面，后者偏重污染与水环境容量，但在计算上需统一考虑；
●河道生态需水量可按系统功能分类别离定量。

河道基流、冲沙水量、河道环境需水量、与河流相连接的湖泊、湿地的生态需水量、河流生物需水量、城市生态环境需水量
●河道外的生态用水（《关于生态需水量的概念和重要性》）
河道内生态环境需水量计算：
1.国际社会和世界各国的尽力世界上近40％的人生活在两个以上的国家所共有的河水流域，各国为了保护各自的取用水权利和以水为依托的经济社会、生态环境，而不断的讨价还价．争辩、冲突．乃至战争。

最近几年来在许多国际会议上一致以为需要一个新的包括有生态环境用水的解决方案：1993年，世界银行发布了一个水资源政策文件，但缺乏有关生态环境水量解决方案的具体原则。

其中关键的问题是，如何肯定可再生水域的水生动、植物体系的生态环境标准。

可再生地下水的可维持性(生态环境可经受的)标准相当明确，那就是净提取水资源量决不能超过地下水补给量。

但是，组成河流水资源的可再生性运动相当复杂。

随着四季的转变，沿岸各类生命的生态环境需求，河道水系的沉淀与盐分平衡，地方居民在养鱼与娱乐方面的价值观念．和某条河流水域方面的其他因素，对保留多少河水才能知足各类环境因素的需求，往住很难取得一致意见。

即便科学家们更深切的理解某条河流复杂的生态运行，也需规定必需的径流量。

1997年联合国大会通过了《国际水域非航海利用法条款》，使处置国际间的水危机问题有了必然的依据．但也缺乏河道内生态环境需水量的计算原则和方式。

（《关于生态环境需水量若干问题的探讨》）
在美国，环境用水已经成为水资源管理部门的一项重要工作。

尤其是在西部半干旱地域的几个州，他们称之为河道内流量权管理．其目的是在合理保护自然。