水资源优化配置——生态用水研究

1生态用水的概念及分类
1.2概念界定
从以上概念辨析可知，目前生态用水的概念由于研究领域的局限大多都对 生态用水某一方面而界定的，具有各自的局限性。传统的生态用水概念， 是指某种特定条件下生态系统实际利用的水资源量，但这些水量未必是合 理和可持续的，多数是被动接受的水量。该概念并不符合生态用水研究的 最终目的，可认为是生态用水的狭义概念。 我们认为，生态用水是指为维护生态系统的特定结构、生态过程和生态系 统服务功能的用水量。生态用水的主体为生态系统，其内涵包括维持生态 系统结构用水和维持生态过程与生态服务功能的用水，具体包括水热平衡 用水、生物平衡用水、水沙平衡用水和水盐平衡用水等。
1生态用水的概念及分类
1.4.3按照生态要素的三级分类
2 生态用水核算方法
2 生态用水核算方法
2.1区域生态用水直接核算法
是以某一区域某一类型覆盖的面积乘以其生态用水定额，计算得到的水量即 为生态用水，计算公式为:
W=∑Wi = ∑Ai · Ri
式中， Ai为覆盖类型的面积，Ri为覆盖类型的生态用水定额。 该方法适用于基础工作较好的地区与覆盖类型。其计算的关键是要确定不同 生态用水类型的生态用水定额。
2 生态用水核算方法
2.3城市生态用水核算方法 河流湖泊、林地草坪是城市生态系统的主要组成部分，为城市提供了休憩、 娱乐等景观价值和保持碳氮代谢及生物多样性等服务功能，对提高城市的人 居环境质量和保障经济社会可持续发展具有重要作用，城市绿地生态用水和 城市水面生态用水构成了计算城市生态用水量的主体。 城市绿地生态用水一般采用面积定额法计算，公式如下:
QL=JF
式中，QL城市绿地生态用水量 ; J为绿化用水定额;F为绿化覆盖面积。 城市水面因其没有人工取水，水面相对固定，可采用水面蒸发直接计算。
QS=（Ei-Pi）S/1000
式中，Qs为城市水面生态用水量;Ei,Pi 为城市的蒸发和降雨量; S为城市的水面 面积。
3 生态用水量与 水资源总量的关系
(1)最高生态用水，即对应的植物生长良好、生态系统良性发展;
(2)合理生态用水，即对应的植物生长较好、生态系统完整但处于一般发 展状态;
(3)最低生态用水，即对应的植物生长不好、生态系统完整性较差，但能 维持生态系统完整性。
4水资源规划中如何配置生态用水量
4.1生态用水量的确定 另外，还可以按照“生态系统状况的参考状态”把生态用水类型划分为: (1)现状生态用水，就是以现状生态系统状况的用水为依据，也就是要维持 现状生态系统的需水量。这种计算适合于现状生态环境条件较好，希望未来 开发维持目前状况。 (2)天然生态用水，是假定没有人类活动时的天然状态下的生态用水。这种 计算有利于还原自然界的本来面目，有利于已经破坏了的生态环境的保护。 (3) 目标生态用水，是指达到生态系统某一目标状况时的用水。这种计算 有利于按照实际需要规定生态系统的控制目标，有利于生态环境科学调控与 水资源合理分配。 因此，在确定生态用水量的大小时，首先需要确定生态系统维系到什么样目 标?这里，与计算生态用水有关的指标有两方面 :一方面，需要确定不同覆盖 陆面的面积，是维持现状还是增加或减少 ;一方面，需要确定各种覆盖类型 的用水定额，是按照合理生态用水或是按照最低或最高生态用水进行计算。
2 生态用水核算方法
2. 2河流生态用水核算方法
2.2.1流量法 流量法是基于河流历史纪录的流量特征，认为历史流量足以展现河流生态系 统在自然状态(生态平衡)下的正常运行模式。 如Tennant法是研究鱼类在不同年平均流量百分比时的生活状态，进而归纳出 河川年平均流量的 10% 为维持河流生态功能的底限，定为河流的基础流量。 最小月平均流量也是常用的一种方法。其基本思想是要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川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。 流量法要求河流有连续的历史流量纪录，对河流的生态系统功能情况进行分 析，对河流作出流量界定以保证系统内各部分基本功能正常。
2 生态用水核算方法
2. 2河流生态用水核算方法
2.2.2标准设定法 标准设定法是根据生态系统的生态功 能与其相关环境参数的关系来确定河 流的基本生态流量，如湿周法。湿周 法是利用湿周作为栖息地的质量指标 来估算期望的河流流量值。以栖息地 渠道的几何尺寸和流量数据，以临界 的栖息地类型作为河流的其余部分的 栖息地指标，绘制临界栖息地区域的 湿周一流量的关系曲线，由湿周一流 量的关系曲线的转折点来确定河道内 流量值。湿周随着流量增加而递增， 速率由快变缓时的分界点流量是维持 河流生态系统最经济、有效的流量。
3生态用水量与水资源总量的关系
在一具体区域内的水资源量，总是消耗在两个方面:一是降水形成地表径流、 壤中流和地下径流并构成河川径流，通过水平方向排泄到区外;二是以蒸发和 散发的形式通过垂直方向回归到大气中。因天然河川径流与人类的关系最密 切，这里将它作为狭义水资源。生态用水量与水资源量的关系基于以下两个 约定:一是生态用水量包括天然生态用水和人工生态用水，二是水资源量为天 然河川径流量。因此: 1、天然生态用水量己经包括在水资源量之内。
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区域水资源优化配置
生态用水研究
目录
1 生态用水的概念及分类
2生态用水核算方法
3生态用水量与水资源总量的关系
4水资源规划中如何配置生态用水量
1生态用水的概念及分类
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1生态用水的概念及分类
1.1相关概念辨析
(1)生态需水 (Ecological water demand/requirement)生态需水 是指维持一定空间范围健康的生态系统的结构和过程所需要 的需水量，也可以看作是理想的生态用水量，需要生态环境 保护规划和大量翔实的数据资料来进行推算。 (2)生态系统用水(Water for Ecosystem)生态系统用水主要是为 了保持生态系统特定的功能，维持生态系统价值在一个低风 险水平上所需水量。 (3)河道内流量 (Instream Flow) 河道内流量指维持河道生态价 值在可接受水平的河道用水量，是国外特别是美国常用的一 个概念。它包括保护鱼类和野生生物栖息、迁徙、繁殖用水; 户外休闲活动用水;航运、发电、净化环境、入海水量保持用 水;河岸植被、洪泽湿地用水等。
1生态用水的概念及分类
1.3生态用水的特征
空间性（地域差异性） 时间性（季节变化性） 阀值性
水质水量统一性
可控制性
1生态用水的概念及分类
1.4生态用水的分类
1.4.1按照空间的一级分类
生态用水首先按照用水的对象进行分类，生态环境要素则可以按照空间分布 进一步划分。首先可按照水资源循环系统的空间格局，将生态用水划分成河 道内生态用水和河道外生态用水。河道内生态用水是水资源天然循环运动空 间内生态环境要素对水资源的消耗。河道外生态用水是随着水资源侧支循环 ，即人类社会经济(供、用、耗、排)循环系统内诸生态环境要素对水资源的消 耗。
1.4.2按照尺度的二级分类 第一类是宏观生态用水;一个流域天然河道内需要多少水来保障基本的生态环 境需求，这就是水资源合理开发的“度”的问题。第二类是微观生态用水;在 流域水系的不同控制断面上，应如何确定水量和水质目标，从而实现具体生 态对象的保护。本次主要讨论微观生态用水。
1生态用水的概念及分类
4水资源规划中如何配置 生态用水量
4水资源规划中如何配置生态用水量
4.1生态用水量的确定 上文对生态用水的定义及计算方法介绍中，还存在模糊的地方。一方面， 生态系统状况维持到何种程度的用水量算上是生态用水量 ?一方面，生态 系统状况立足于现状还是立足于自然状态下，还是要求达到某一个目标? 可以按照“保证生态系统好坏程度不同所需水量不同”来划分生态用水 类型:
1.4生态用水的分类
1.4.3按照生态要素的三级分类 无论是河道内还是河道外，微观生态用水都可以按照生态环境要素进行逐个 分类并进行具体的计算。 河道内生态用水分类：河道基本径流量，地下生态水位，湿地用水，蒸发、 渗漏用水。 河道外生态用水分类：城市生态用水，植被建设用水（主要是水土保持用水 和防护林用水）。
2、将水资源量扣除天然生态用水量，得到的水资源量这里称为可利用水资源 量，则人工生态用水量需要在可利用水资源量中考虑。水资源量是天然状态 下的河川径流量，而人工生态用水属于人类活动的结果，它的用水量应该从 可利用水资源量中得到保证。因此在水资源配置过程中需要考虑人工生态用 水量。
从分析上可看出，生态用水量与水资源量的关系并不是简单的包含和被包含 关系，在水资源规划中，需要分清计算的生态用水量中哪些需要在水资源量 中进行配置，哪些不需要进行配置。