流域生态需水概念及估算方法

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1、流域生态需水概念及估算方法评述施文军凌红波【摘要】生态需水的量化是流域水权分配的重要依据。在综合分析已有生态需水研究的基础上，（1）对造成生态需水相关概念混淆的原因进行了分析，并进一步明确了生态需水的概念内涵；（2）提出了干旱区内陆河流域河道内、外生态需水项，并着重介绍了河道内基础流量需水和河道外植被需水量的估算方法和方法适用条件；（3）提出当前生态需水研究需要重点考虑尺度转换、差异化水量、水量交叉和评价体系等4方面问题。【关键词】生态需水量概念内涵计算方法内陆河流域【DOI编码】10.3969/j.issn.1672-2469.2013.08.013【中图分类号】X

2、171.1【文献标识码】A【文章编号】1672-2469（2013）08-0031-061引言生态需水是当前生态学、水文学、环境学等领域的研究热点，凡是涉及与水资源过程相关的生态系统保育和人类活动影响下的生态系统修复以及生态脆弱区水资源的开发利用等问题，都不可避免的要回答有关生态需水的问题。对于干旱区而言，水资源是发展区域经济的主要限制因素，也是保护生态环境的关键。现阶段人类对水资源利用呈现出掠夺式开发，生产、生活用水和生态需水矛盾日益激化。因此，流域生态需水量化是合理配置水资源，实现水资源可持续利用的基础。国内外学者对生态需水理论和方法进行了大量的研究和探索。国外生

3、态需水的研究始于20世纪70年代，关注的焦点主要是河流和湿地生态系统。国内生态需水研究从20世纪90年代开始，伴随经济和环境协调发展战略的提出而大量出现，关注的尺度不仅包括绿洲、河流、湿地、湖泊和林地、草地等中小尺度生态系统，还包括整个新疆、西北干旱区等大尺度区域。但是，不论是国内还是国外，有关生态需水概念的内涵以及方法的适用性普遍存在着争议，不同学者针对同一区域生态需水计算结果存在差异，难以科学指导生产实践中水资源合理配置和生态环境建设。因此，明晰生态需水概念和估算方法的适用条件是区域生态需水量计算的基础。2生态需水概念内涵国内外与生态需水有关的概念，除了有生态需水

4、、生态用水、生态耗水之外，还存在环境需水、生态需水和生态环境需水等。生态需水概念的界定多达几十种，由于其概念内涵的不确定性，导致估算过程困难重重。造成生态需水概念不确定主要有4方面原因。（1）研究对象及尺度不同。研究对象包括有森林、草地、河流、湿地、湖泊、植被、西北地区等。如叶朝霞、王西芹等以河流为研究对象；左其亭、徐志霞等以湖泊为研究对象；程国栋以整个西北干旱区为研究对象。研究对象及尺度不同，对概念的定义必然不同。（2）对需水、耗水、用水等概念理解差异。王芳、杨志峰、贾晓玲等认为针对地下水现状或一定植被覆盖条件下生态系统的水量计算属于耗水或用水范畴，需水则指未来一段

5、时间内生态系统所需求的水量。王娇妍、贾宝全等人则将生态耗水、生态用水等同于生态需水。笔者认为生态耗水多指生态系统现状条件下的生物和无机环境实际消耗的水量，生态用水与生产、生活用水的概念相类似，指客观实际用于整个生态系统的水量。生态耗水可能大于、等于或小于生态用水，当生态系统消耗的水量大于实际用于生态的水量即造成生态系统水量亏损；当耗水量与用水量相当，则生态系统水量保持平衡；当耗水量小于用水量，生态系统会存在一定水量蓄存。生态需水则是指生态系统处于某种期望的水平并且维持这种平衡状态所需水量，是一种主观的期望值。（3）环境、生态、生态环境等概念理解差异。许新宜、杨志峰等在

6、各自的研究中认为生态和环境两个概念存在差异，指出生态是指生态系统中的有机生命部分，而环境则是生态系统非生命的无机部分。而笔者认为根据英国生态学家Tansley在1935年对生态系统的明确定义，强调在整个生态系统中生物和环境的不可分割性，认为生态系统是一定空间共同栖息的所有生物群落和其环境之间不断进行物质循环和能量流动过程而形成的统一体。因此，环境（区别于一般意义上的环境）包含于生态当中，是其构成要素之一。（4）水资源内涵理解上存在差异。广义的水资源项包括地表水、地下水、土壤水。而狭义的水资源项仅包括地表水和地下水。一般来说，植被是整个生态系统中的重要生命组成部分，其生

7、长离不开无机土壤环境。因此，生态需水当指广义的水资源。正确理解生态需水的内涵是生态需水研究要解决的首要问题。生态需水研究必须基于特定的研究区域，与该生态系统的组成、水资源结构和利用途径相统一。就西北干旱区而言，由于流域水资源严重短缺，河道多出现断流，地下水位大幅下降，天然植被全面衰退，生态系统的主要生产者植被的需水尚不能得到保证。在这种情况下谈河流输沙需水、水生生物需水及河流自净需水毫无意义。笔者认为，生态需水首先是针对一个确定的生态系统，为了保障其一定时期内生物群落正常的生长、发育、繁殖，以及生物群落所处环境水分平衡，所需要的水资源总量。3流域生态