理论教育 河流生态需水理论:方法与应用

河流生态需水理论:方法与应用

时间:2023-10-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:伴随着河流生态与环境问题的日益严重,河流生态需水被各级政府部门所重视,生态需水的概念也被广泛应用。河道生态需水是维持水生生物正常生长及保护特殊生物和珍稀物种生存所需要的水量[9]。河流生态基流量是指为保证河流生态服务功能用以维持或恢复河流生态系统基本结构与功能所需的最小流量[10]。研究和确定河流生态基流量的目的在于遏止由河道断流和流量减少造成的生态环境恶化,最终实现流域河流生态系统的可持续发展。

河流生态需水理论:方法与应用

伴随着河流生态与环境问题的日益严重,河流生态需水被各级政府部门所重视,生态需水的概念也被广泛应用。由于研究者的视角及重点不同,出现了与河流生态需水相关的诸多概念,如最小流量、低流量、生态可接受流量、河道内流量、环境流量、河流流量目标、河道生态环境需水量、河道生态需水、河流最小生态环境需水量等。

(1)最小流量。河流除了供人们生活所需外,还具有两个最基本的功能,即排水和航运,所以,就需要制定一个法定的最小流量来满足这两个功能的要求,于是出现了河流最小流量的概念。到19世纪末,最小流量的概念被广泛应用,这个时期人们已经认识到,水库的修建将会影响河流的流量,为此制定了一些规定,主要是关于补偿流量的规定。这些保护行动重点在于保护鱼类以及对决定最小流量的主要因素——航运的需求,保护下游公众健康和取水权利。20世纪60年代,水资源行动计划要求河流管理机构建立最小可接受流量并定期修改。在1991年的水资源行动计划中,国际河流组织向环境保护部门提交了报告,在这份报告中,最小可接受流量被定义为“被权威部门提出为保护特殊环境所需的流量,并经过国家政府允许和修正”。

(2)低流量。水文学国际术语将“low flow”定义为“在旱季的溪水流量”。低流量是一种季节性现象,是任何河流的一个流量时段的整体性的组成。另一方面,干旱是雨雪凝结在一段延长的时期内低于正常量所导致的自然现象。在美国,使用最广泛的指数是7天10年低流量(7Q10)和7 天2年低流量(7Q2),分别被定义为在10年和2年中最低平均流量连续出现7 天。也有一些研究提出了类似的不同指数,如3 天20年低流量。美国将日最小7 天平均流量当作是旱季流量,或被认为是年7 天最小流量(MAM7),并被美国用于取水许可制度的依据。

(3)生态可接受流量。河流生态系统的保护和恢复不仅要考虑最小流量,而且要求有一个流量的范围。在有些情况下,河流水量主要用于水力发电,其流量的恢复只需要年内流量的重新分配,而在其他情况下,河流水量被引用或转移而减少,这时必须保存水量以满足生态的需求,且保留水量的大小随保护和恢复程度而变化。生态可接受流量的概念适用于基流主导的河流,指定不同的季节流量来满足生态目标,包括在极端干旱保存生物的最小流量,季节需求流量和维持物理生境多样性的最大流量。

(4)河道内流量。1955年Chambers[1]等人通过调查鲑鱼适合的河流深度和水流流速,提出了河道内流量概念,其涵义是能够保证河道生态环境,并维持和促进水量的使用价值。相关的定义有:“为了满足河流生态系统的环境需要而保持的水量称为河道内流量”[2],“河道内流量是保护水质以及水生生命,保护自然界和人类娱乐所需的河流环境”[3]

在美国,河道内流量指为了河流计划或管理的目的而定义的特定的溪流流量。河道内流量通常指足够满足对河流的特定需求或管理目标的流量。且河道内流量以法律形式公布,典型的是采用州立法律。国家级的美国清洁水法案和濒危物种法案中也有相关条款。相对于那些为外流使用者,如工业、农业和生活用水供应而转化的水体,河道内流量是那些保留在自然条件中的水体。在美国,绝大多数河道内流量主要用于维持河滨和水生生物的流量评价。(www.daowen.com)

(5)环境流量。在澳大利亚和南非,河道内流量的子集被称为环境流量。环境流量包括生物物理价值,又有审美、娱乐和文化价值,环境流量评价过程看作描述经济发展收益(如农业或工业用水途径的增长)和环境损失(如水鸟栖息地的减少或河流使用者生存质量的降低)之间潜在平衡的一种方法。国外更多地使用“环境流量”来指用于维持河滨和水生生物健康状态。

(6)河流流量目标。河流流量目标“考虑水开采、水质、灌溉、娱乐、渔业和保护(河内和河滨的需要)达到水的平衡分配,要求设定流量目标和他们的可持续利用”。即“保护流量确保河流能够支持河道外取水需求,而不破坏重要的生态系统”。“维持所需的生态系统,满足取水需求所需的流量”[4]。河流流量目标至少有两个生态作用:第一是协助河流管理,满足表层水和地表水良好水质的目标(暗含过渡目标的重要性);第二是协助那些需要特别保护的河流的管理。

(7)河道生态环境需水量。对于常年性河流而言,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。因此,河流基本的生态环境需水量是指为维护地表水体特定的生态环境功能,天然水体必须储存和消耗的最小水量。主要用以维持水生生物的正常生长以及满足部分的排盐、入渗补给、污染自净等方面的要求[5]。同时,河流系统生态环境需水应该包括对水质和水量两个方面的要求,首先要满足水生生态系统对水量的需求,其次,在此水量的基础上,确保水质能保证水生生态系统处于健康状态,要求水质和水量统一[6,7],即河道内生态环境需水量是指维持河流生态系统健康与生物多样性所需要的一定水质标准下的水量。通常包括消耗性需水和非消耗性需水两部分。消耗性需水主要包括河道水面蒸发与渗漏需水量等。而非消耗性需水主要指为维持河流的生态环境功能而需要在河道中预留的水量[8]

(8)河道生态需水。保证河流生态功能的关键是必须在河道中留有足够的水量,使河流的主要或基本生态功能不致丧失。河道生态需水是维持水生生物正常生长及保护特殊生物和珍稀物种生存所需要的水量[9]。河流生态基流量是指为保证河流生态服务功能用以维持或恢复河流生态系统基本结构与功能所需的最小流量[10]。研究和确定河流生态基流量的目的在于遏止由河道断流和流量减少造成的生态环境恶化,最终实现流域河流生态系统的可持续发展。当河道流量断流后,河道原有的水生环境就会受到严重破坏,水生生物赖以生存的环境消失,水生生物也随之消亡。

(9)河流最小生态环境需水量。河流最小生态环境需水量是在特定时间和空间为满足特定的河流系统功能所需的最小临界水量的总称。河流最小生态环境需水量不是一个固定不变的值,而是一个与河流特性、河段位置和时段范围相关的量[11]

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