關(guān)于河流生態(tài)基流概念與評價方法的差異性與影響

新疆博衍水利水電環(huán)境科技有限公司 王佳雯

生態(tài)基流主要涉及水文、地質(zhì)、氣候、水資源等資源的開發(fā)和利用；生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面的工作。在當(dāng)今的生態(tài)基流研究中，正確的理解生態(tài)基流的概念和內(nèi)涵、建立起精準(zhǔn)的科學(xué)評價方法、探索需水量保護(hù)措施途徑、對國際河流的水資源利用與保護(hù)等問題都是研究的重中之重。

一、簡述生態(tài)基流的基本概念和基本內(nèi)涵

（一）分析生態(tài)基流的基本概念

發(fā)展至今，不管是在我國國內(nèi)，還是在國際上，針對生態(tài)基流的概念問題尚未形成統(tǒng)一的、明確的概念定義。由于河流所處的自然環(huán)境和社會背景的不同，各個國家的學(xué)者們針對自己的實際研究，從生態(tài)系統(tǒng)的不同角度進(jìn)行界定，使其內(nèi)涵呈現(xiàn)出了較大的差異。國內(nèi)，學(xué)者對其的稱謂更是五花八門，有人稱之為“生態(tài)基流量”“生態(tài)環(huán)境需水量”，還有的學(xué)者稱之為“生態(tài)需水量”“最小生態(tài)需水量”等。這些稱謂有著很大的差異性，但是這些稱謂都是建立在強(qiáng)調(diào)要維持生態(tài)環(huán)境一定數(shù)量和質(zhì)量的水，促進(jìn)河流系統(tǒng)的生態(tài)多樣性、生態(tài)平衡性等基礎(chǔ)之上的。

（二）簡述國際上對生態(tài)基流的概念定義

在20世紀(jì)40年代，美國魚類和野生動物保護(hù)協(xié)會研究關(guān)于魚類生長繁殖、產(chǎn)量與河流流量之間的關(guān)聯(lián)性，在此過程中提出了河流最小環(huán)境（或者生物）流量的概念。30年后，在美國的第二次全國水資源的評價工作中，有關(guān)工作人員不僅從河道的外用水，而且也從魚類、野生動物、發(fā)電、旅游、航運(yùn)等方面對水資源的需求量進(jìn)行了科學(xué)的估算，得出了河道最小生態(tài)流量。在這次的水資源評價活動中，非常遺憾的一點是，學(xué)者們并沒有真正地提出生態(tài)環(huán)境需水量的概念。直到20世紀(jì)末，基本生態(tài)需水的概念才被提出來，其基本的含義是提供一定質(zhì)量和數(shù)量的水給生態(tài)環(huán)境，其目的是期望能夠最大限度地改變天然生態(tài)系統(tǒng)的過程，并有效地保護(hù)生態(tài)物種的多樣性和生態(tài)環(huán)境的完整性；同時考慮氣候、季節(jié)變化等因素對生態(tài)需水的影響。在此定義中認(rèn)定了基本生態(tài)需水量并不是一個固定的數(shù)值，而是在一定范圍內(nèi)呈現(xiàn)出動態(tài)性的變化值。

除此之外，國際上有的學(xué)者也嘗試著從“環(huán)境流”的視角去進(jìn)行探索和研究。在此過程中，不同國家的學(xué)者產(chǎn)生了不同的看法，在概念定義方面也給出了差異化的答案。在一些歐美國家，環(huán)境流主要是為保護(hù)河流生物的棲息地、恢復(fù)和維持河流生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和健康、防止海水污染、保護(hù)水質(zhì)等所需要的水量。作為世界性的環(huán)保組織，世界自然保護(hù)聯(lián)盟則認(rèn)為，環(huán)境流是指在用水量矛盾突出且水量可以調(diào)控的河流維持其正常生態(tài)功能所需要的水量，該水量應(yīng)該能夠保證下游地區(qū)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)利益以及社會發(fā)展。而大自然保護(hù)協(xié)會則認(rèn)為，環(huán)境流就是維持淡水生態(tài)系統(tǒng)的物種、功能和彈性所需要的徑流條件，包括數(shù)量和歷史等，以及維持河流下游依靠水資源生存的人們。在21世紀(jì)初，國際環(huán)境流大會通過了布里斯班宣言，該宣言中給出的環(huán)境流概念為：維持河流、湖泊、河口地區(qū)生態(tài)環(huán)境健康和生態(tài)服務(wù)價值，符合一定水質(zhì)、水量和時空分布要求的河川徑流過程。簡言之，環(huán)境流就是維持河流健康狀態(tài)所需要的水量。

二、簡述我國國內(nèi)對生態(tài)基流的概念定義

嚴(yán)謹(jǐn)來講，從20世紀(jì)90年代，我國才開始出現(xiàn)了對生態(tài)基流方面的研究，很多專家學(xué)者都參與到了其中。然而，不同的學(xué)者對其產(chǎn)生了差異化的認(rèn)知和觀點。有的學(xué)者從環(huán)境需水角度進(jìn)行研究，他們給出的觀點是環(huán)境需水就是為保證和改善人類居住環(huán)境質(zhì)量所需要的實際用水量，包括用水水質(zhì)、協(xié)調(diào)生態(tài)環(huán)境、回補(bǔ)地下水以及美化環(huán)境等。而有的學(xué)者則從生態(tài)環(huán)境需水量的角度進(jìn)行研究，他們認(rèn)為生態(tài)基流是維持地表水體特定的生態(tài)環(huán)境功能，天然水體必須儲存消耗的最小水量。除此之外，還有的學(xué)者從水質(zhì)、水量角度進(jìn)行研究，他們認(rèn)為一定水質(zhì)要求下的合理水量，依據(jù)河流系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)，又分為維持河流物理構(gòu)造的需水、水面蒸發(fā)需水及洪泛地生態(tài)需水等。

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生態(tài)基流是一個有機(jī)的整體，其中包含著多種不可控的變量，由此可以認(rèn)為，為維護(hù)河流基本生態(tài)環(huán)境功能或改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，在特定生態(tài)與環(huán)境保護(hù)目標(biāo)下，天然水體必須儲存和消耗的最小水量。該定義的最大特色是，他們認(rèn)為生態(tài)基流具有優(yōu)先滿足性，只有在這部分需水得到滿足的時候，才會為其他用水要求提供服務(wù)。

生態(tài)基流的基本內(nèi)涵：進(jìn)入到新的歷史發(fā)展時期，我國不斷加大對河流生態(tài)系統(tǒng)的研究和監(jiān)測力度，對生態(tài)基流的認(rèn)知不斷得到深化。

（1）水量、水質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)的輸移。對于水生生物來說，水體的理化性質(zhì)和營養(yǎng)水平都是影響它們生長的關(guān)鍵因素，同時也需要充分考慮河流物質(zhì)輸移的特征。

（2）考慮季節(jié)性水文過程和水質(zhì)狀況。河流枯季低流量過程中，對河岸灘地和緩沖區(qū)的動植物生長和底泥污染物的分解；洪水過程可以造成水中泥沙和營養(yǎng)物質(zhì)的輸移，同時也有可能為多種生物營造出新的棲息場地。

（3）不可忽視水文因素和水動力學(xué)要素。在實踐中，不同時段流量過程的變化、流速、水位及其變幅等是不相同的，同時會帶來水文、水動力等參數(shù)上相應(yīng)的變化，只有這樣的變化才能更加符合河流生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展的實際需求。

（4）具有差異化的生態(tài)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)。不同的河流或者河段的生態(tài)系統(tǒng)和社會服務(wù)功能存在很大的差異，因此，生態(tài)環(huán)境保護(hù)有著差異化的對象和目標(biāo)。

三、闡述生態(tài)基流評價方法

（一）簡述外界基流評價方法

（1）水文學(xué)的評價方法。水文學(xué)評價方法通常被應(yīng)用到流域規(guī)劃層面，或者在不允許進(jìn)行更詳細(xì)的調(diào)研情況下應(yīng)用。在實踐中，水文學(xué)方法運(yùn)用簡單的規(guī)則，依據(jù)流量的持續(xù)時間或者平均流量來確定天然流量比率，同時，流量變化被維持在一個確定的范圍。在日常中，使用頻率較高的方法有Tennant法、水文變化范圍法、水生物基流法等。

（2）水力學(xué)評價方法。主要是依據(jù)河道水利參數(shù),確定河流所需的生態(tài)基流量。水力的參數(shù)不僅可以通過實地勘測的方式獲得，同時也可以利用曼寧公式通過科學(xué)計算獲得，最常用的方法有濕周法。

（3）棲息地的評價方法。所謂的棲息地的評價方法是建立在水力學(xué)方法之上，充分考慮了生物因素的一下啊ing，并利用指示物種所需的水力條件確定河流流量。常常使用到的方法有河道內(nèi)流量增加法、棲息地模擬法等。

（4）整體分析評價法。所謂的整體分析評價法，也可以稱之為綜合評價法。本評價方法是建立在天然水文過程之上，嘗試著提供整個生態(tài)系統(tǒng)包括河道、濱岸帶、地下水、濕地以及河口等所需要的水量。在實踐中常運(yùn)用到的方法有模塊法、專家團(tuán)的評價方法等。

（二）我國對生態(tài)基流評價方法的探索

20世紀(jì)70年代，我國才開始對河流生態(tài)基流量進(jìn)行研究。該領(lǐng)域的研究比較晚，該領(lǐng)域發(fā)展得也比較緩慢。在整個發(fā)展過程中，我國學(xué)者在其他計算方法的基礎(chǔ)上，也加強(qiáng)了自主研究和探索，并找到了適合我國國情的計算方法：引用評價方法、改進(jìn)評價方法、發(fā)展其他評價方法。

（三）生態(tài)基流評價方法上存在差異的主要原因

其一，研究條件不同造成的影響。而我國在這方面的研究較晚，發(fā)展比較慢，同時也缺少豐富的資料和相關(guān)數(shù)據(jù)。將外界的計算方法和計算數(shù)據(jù)直接應(yīng)用到我國的生態(tài)基流評價上，這是不科學(xué)的做法，需要在借鑒相關(guān)研究方法的同時進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)和優(yōu)化。這樣的做法不可避免會造成研究方法上的差異。

其二，概念、內(nèi)涵識別的不同。生態(tài)基流研究是新興起的研究領(lǐng)域，涉及的學(xué)科知識比較廣泛，例如環(huán)境學(xué)、生態(tài)學(xué)、水文學(xué)、氣象學(xué)、地理學(xué)等學(xué)科知識。我國對生態(tài)基流的研究還比較有限，在實踐研究過程中，不同的學(xué)者即便對同一個概念進(jìn)行理解，通常也會得出不同的看法和內(nèi)涵認(rèn)知。另外，加之在實踐研究時還需要考慮研究河流或河段的時空特性、破壞程度等特點，使用的研究方法并不是固定的，需要適當(dāng)?shù)剡x擇研究方法，從而導(dǎo)致研究方法大相徑庭。

其三，研究目的存在較大不同。我國對生態(tài)基流進(jìn)行研究，其最終目的是提升水資源的綜合利用能力，保障防洪工作的有效推進(jìn)，有效保障我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展用水的問題。因此，從我國發(fā)展的實際情況出發(fā)，在對我國河流的生態(tài)基流進(jìn)行研究的時候，不能一成不變地引用西方的評價方法，而是要立足我國河流的特點和水資源利用的實際情況進(jìn)行綜合考慮。

四、分析國內(nèi)外生態(tài)基流差禪意對我國國際河流產(chǎn)生的影響

（一）從開發(fā)視角來看對國際河流產(chǎn)生的影響

從全球來看，世界每一個國家都對國家河流水資源的管理有著不同的做法，他們對河流生態(tài)基流的需求也存在很大的不同，有關(guān)國家在國家河流的水資源開發(fā)和利用上很容易產(chǎn)生摩擦和矛盾。在國際上，一個國家對國際河流的開發(fā)和利用，常常會引發(fā)相關(guān)國家的高度關(guān)注，從而對國家河流的開發(fā)和利用產(chǎn)生一定的影響。

（二）從河流的保護(hù)視角來看國際河流產(chǎn)生的影響

生態(tài)基流除了需要考慮水量的問題，同時也需要關(guān)注相關(guān)的水質(zhì)問題。在國際河流水質(zhì)檢測中，每個國家的水質(zhì)檢測標(biāo)準(zhǔn)都存在很大的差別，這就造成了各個國家對國際河流保護(hù)的要求也存在難以統(tǒng)一的問題。

五、對我國生態(tài)基流研究的建議

（一）盡快統(tǒng)一生態(tài)基流的概念和內(nèi)涵

眾所周知，我國在生態(tài)基流的研究方面起步較晚，發(fā)展也比較緩慢，特別是概念多樣化的問題長期沒有得到有效解決。在今后的發(fā)展中，一定要盡快統(tǒng)一生態(tài)基流的概念，不斷推動相關(guān)理論體系的完善和發(fā)展。對于生態(tài)基流的評價方法，一定要立足我國的國情，科學(xué)選擇和采用多種方法，進(jìn)一步提升評價結(jié)果的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和可靠性。

（二）依據(jù)國際水法對國際河流實施開發(fā)和保護(hù)

國際河流的開發(fā)和利用會涉及鄰國的利益，因此，各國在對國際河流開發(fā)和利用時，一定要遵循國際水法，盡量保障各國的合法權(quán)益。

隨著社會的快速發(fā)展，我國在生態(tài)基流的研究方面取得了較大的發(fā)展。然而，發(fā)展和研究中暴露出的問題和不足也不能忽視，一定要在借鑒其他的研究方法的基礎(chǔ)上，依照我國的國情進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)和創(chuàng)新，不斷推動我國生態(tài)基流研究工作實現(xiàn)新跨域。

相關(guān)鏈接

河流生態(tài)系統(tǒng)是指河流水體的生態(tài)系統(tǒng)，屬流水生態(tài)系統(tǒng)的一種，是陸地和海洋聯(lián)系的紐帶，在生物圈的物質(zhì)循環(huán)中起著主要作用。

河流生態(tài)系統(tǒng)包括陸地河岸生態(tài)系統(tǒng)、水生態(tài)系統(tǒng)、相關(guān)濕地及沼澤生態(tài)系統(tǒng)在內(nèi)的一系列子系統(tǒng)，是一個復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，并具有棲息地功能、過濾作用、屏蔽作用、通道作用、源匯功能等多種功能。河流生態(tài)系統(tǒng)水的持續(xù)流動性，使其中溶解氧比較充足，層次分化不明顯。

河流生態(tài)系統(tǒng)始終處于動態(tài)變化的過程中。河流生態(tài)系統(tǒng)由生物和生境兩部分組成。其中，生物是河流的生命系統(tǒng)，生境是河流生物的生命支持系統(tǒng)。

河流生態(tài)系統(tǒng)的空間尺度有多種劃分方法，從宏觀來講，大致可以劃分為景觀（區(qū)域）、流域、河流廊道和河段4種。

河流生態(tài)系統(tǒng)的組成包括生物和非生物環(huán)境兩大部分。非生物環(huán)境由能源、氣候、基質(zhì)和介質(zhì)、物質(zhì)代謝原料等因素組成，其中能源包括太陽能、水能；氣候包括光照、溫度、降水、風(fēng)等；基質(zhì)包括巖石、土壤及河床地質(zhì)、地貌；介質(zhì)包括水、空氣；物質(zhì)代謝原料包括參加物質(zhì)循環(huán)的無機(jī)物質(zhì)（碳、氮、磷、二氧化碳、水等）以及聯(lián)系生物和非生物的有機(jī)化合物（蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、腐殖質(zhì)等）。生物部分則由生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者所組成。

河流生態(tài)系統(tǒng)的演進(jìn)是一個動態(tài)過程，不同因子產(chǎn)生動態(tài)變化的時間是不同的，如地貌和氣候變化，其時間尺度往往是數(shù)千年到數(shù)百萬年；河流的演進(jìn)變化，也至少有數(shù)千年的歷史。而由于河流變化而產(chǎn)生的土地利用方式，以及土地利用方式改變造成對河流變化的影響就有多種時間尺度。

總的來說，河流生態(tài)系統(tǒng)主要具有以下特點：

①具縱向成帶現(xiàn)象，但物種的縱向替換并不是均勻的連續(xù)變化，特殊種群可以在整個河流中再出現(xiàn)；

②生物大多具有適應(yīng)急流生境的特殊形態(tài)結(jié)構(gòu)。表現(xiàn)于浮游生物較少；底棲生物多具有體形扁平。流線性等形態(tài)或吸盤結(jié)構(gòu)；適應(yīng)性強(qiáng)的魚類和微生物豐富；

③與其他生態(tài)系統(tǒng)相互制約關(guān)系復(fù)雜。一方面表現(xiàn)為氣候、植被以及人為干擾強(qiáng)度等對河流生態(tài)系統(tǒng)都有較大影響；另一方面表現(xiàn)為河流生態(tài)系統(tǒng)明顯影響沿海（尤其河口、海灣）生態(tài)系統(tǒng)的形成和演化；

④自凈能力強(qiáng)，受干擾后恢復(fù)速度較快。健康河流生態(tài)系統(tǒng)的生物群落主要包括浮游和游動生物群、附著生物群、水陸交錯帶生物群和底棲生物群四大類。浮游和游動生物群是指河流水生物區(qū)的流動水中的浮游或游動的生物。河流的浮游植物只有當(dāng)其生長速度達(dá)到在水流滯留時群體量能成倍增長的程度，才能保持它的群體。浮游和游動生物群對河流的水文條件如流速、水溫和河床侵蝕等變化以及進(jìn)入河流的有毒物質(zhì)十分敏感。