河流生态系统的理论及运用

河流生态系统的理论及运用

1.研究背景

1.1水资源利用现状

近年来我国生态环境的恶化不断加剧，人类一味的追求水资源的最大经济可利用水量，忽视生态环境自身对水资源的需求。特别是北方地区水资源供需矛盾尖锐，在水资源严重短缺的情况下，生态环境用水被经济用水所挤占，北方多数地区河流开发过度。水资源、水问题可以概括为“水多、水少、水脏、水生态恶化”，这些问题严重影响了我国的可持续发展[1]。进入21世纪，面对严峻的水资源短缺、经济快速发展与生态协调等问题，我国学者提出了“面向生态”的新概念，面向生态的水资源利用重视自然生态的需求，综合考虑自然———社会———经济复合生态系统的需求，我国进入了面向生态的水资源利用模式———生态保护型阶段。

1.2河流生态环境问题

人类对水资源开采程度好破坏程度的不断增强使水文循环受到严重的扰动，水资源自然循环的途径和通量发生改变，其可再生能力也有不同程度的改变，出现一系列的问题，如河道断流、地下水位下降、

水资源短缺、水污染等等。水作为生物本身的组成部分，在自然生态系统中起着无可替代的重要的决定作用。要使生态环境朝着良性循环的方向发展，必须首先满足生态系统所必须的水量要求。

2.生态需水基本理论

2.1河流生态需水及其特点

基于自然水循环角度[2]，河流生态需水可以定义为：在特定时段内，在一定的生态保护目标下，维持河流基本结构与功能所需要的一定水质目标下的水量。其内涵可以理解为：（1）维持河流生态系统现状；（2）避免河流退化；（3）提供水来支撑自然过程，以保留关键的生态服务和社会服务功能。具体可以归结为一下几个方面：（1）维持河床沉积物的大小和移动性；（2）维持常年性河流不断流；（3）维持河道的纵向连续性；（4）维持河流特征和环境；（5）维持洪泛平原；（6）维持河滨植被；（7）维持河口的生态平衡；（8）维持娱乐和舒适性。河流生态需水特点：质与量的统一性[3]；时间与空间性；尺度多样性；最优性与阙值性。这些特点涉及到方方面面的因素，必须统筹兼顾，全局把握，针对特点有目的的改造河流，造福人类。

2.2河流生态需水重要水文要素与指标

河流生态需水研究的一个重要问题就是如何选取水文指标。这些指标包括：（1）与流量状况总体趋势密切相关的指数如平均日流量、平均的最小的和最高的月流量、低流量、最小的和最大的流量的持续时间等。（2）描述流体多样性成分的指数：日流量、月流量、年流量以及低流量高流量在频率上的变化，低流量和高流量在持续时间上的变化，流量变化的速度等。（3）其他比较重要的指数包括每年流量的变化，高峰期的峰值，洪水频率以及洪峰天数等。

在水资源规划与配置中，常常需要涉及到一些表征生态需水的性能性指标，这些指标具有典型性和代表性，对分析河流生态系统的健康具有重要作用。这些指标一般与流量过程有关，具有相同特点的河流，其性能指标应具有同一性，不同的河流其指标存在不同程度的差异。往往应该考虑到枯水年、平水年、丰水年以及不同月份的差异。不同情况性能指标不同，实现河流的生态功能也不同，针对我国北方河流季节性的特点，提出以下指标来衡量生态需水的性能：非汛期低流量天数、汛期流量、某频率的洪水、入海流量。

3.生态需水的评价

生态需水评估的原则有：科学性原则，协调性原则，动态性原则，区域差异性原则。河流生态需水估算与实施的理论框架可概括为三个部分，即河流生态系统现状分析、保护目标以及生态需水的确定、实

施效果的评估。伴随着人类对水资源系统干扰程度的不断增加，越来越多的学者开始对经济社会系统中水循环的运动过程进行研究，与自然水循环相对应的人工水循环被提了出来。生态需水的评价一定要权衡多方利益，评价变得更加复杂。

4.河流生态需水的研究展望

河流生态需水已经引起了世界范围内的广泛关注，世界上许多国家不仅提出了相关概念，更重要的是生态需水已经成为水资源规划与水资源配置必须考虑的内容。未来应将生态流量管理与流域管理规划、生态监测规划结合起来，强调水资源在整个生态系统中的地位和作用，并注重生态系统中与水有关的各因素之间的综合研究，特别是生物多样性的研究。自然水循环与社会水循环相结合，应用新的理念技术和方法，加强多部门、多学科的相互合作，使生态需水研究更加成熟，推动社会可持续发展。