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生态环境需水量的研究发展综述

[日期:2013-07-09]
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内容摘要:归纳总结了国内外生态环境需水量研究的进展、方法及其研究成果。

关键词:生态环境  需水量  研究  进展

一、生态环境需水量提出的历史背景

    自上世纪80年代可持续发展思想形成以来,可持续发展的评价理论和方法不断发展、完善。到上世纪90年代,全球性的水资源短缺和水环境危机促使人们更加关注水的可持续利用问题,尤其是水资源短缺和水环境危机而造成的生物多样性的减少、甚至物种的灭绝举世瞩目。因此水资源和生态环境的相关性研究,特别是生态环境需水量研究成为全球研究的人点之一。

二、国内外生态环境需水量研究进展

1、国外研究

Gleick于1995年提出了基本生态需水量的概念,指出提供一定数量和质量的水给天然生境,以求最大程度地改变天然生态系统的过程,并保护物种的多样性和生态整合性;在他后来的研究中把此概念进一步与水资源短缺、危机和配置联系到一起。Falkenmark在1995年提出了“绿水”的概念,提醒人们注意生态系统对水资源的需求,水资源的供给不仅要满足满足人类的需求,而且也要满足生态系统的需求;部分研究者还对全球陆生生态系统所需要的“绿水”进行了估算。1996年Rashin等也提出了可持续的水利用要保证足够的水量来保护河流、湖泊和湿地生态系统;1999年Whipple等也提出了相类似的观点,他认为水资源的规划和管理需要更多地考虑环境的需求和调整。1999年Baird等针对各类型生态系统的基本结构和功能,较详细地分析了植物和水文过程的相互关系,强调了水作为环境因子对自然保护和恢复的作用。

总体来看,国外研究强调水资源在整个生态系统中的地位和作用,特别是生物多样性的研究,认为水域生态系统是地区和全球可持续发展的中心内容。

2、国内研究

国内的生态环境需水量研究基本上与国外同步。20世纪70年代末,长江水资源保护科学研究所开展了环境用水初步探讨。20世纪80年代末期以西北干旱地区为基础,进行了旱地植被生态系统生态需水研究。1995年汤奇成计算了新疆律中的生态需水。1998-2000年贾宝全等以新疆为例探讨了生态用水的概念和分类,并估算了新疆的生态用水。1998年贺东辰在柴达木盆地研究中,将河川径流的25%留作柴达木盆地的生态需水量。1999年Zhang和Shen根据生态景观学的原理研究了柴达木盆地的生态用水问题,生态用水的分类基础为景观的类别。刘燕华、王礼先等先后西北部分区域的生态环境需水量估算。2000年李丽娟等以海滦河为例研究了河道生态环境需水问题。

2000年由中国工程院组织实施、43位院士和近300位院外专家参加的《中国可持续发展水资源战略研究综合报告》中初步提出了生态环境需水理论,并估算了全国范围的生态需水。1996年、1999年刘昌明、何希吾提出了水热平衡、水盐平衡、水沙平衡、水量供需平衡与生态需水的相关关系。2001年——2002年,王西琴、崔保山、杨志峰等分别分析了河道、湿地、湖泊的生态环境需水量的内涵和阈值,并对其进行了估算和分析。

2003年杨志峰等出版专著《生态环境需水量理论、方法与实践》,对生态环境需水量的概念和特征进行了系统的研究和阐述,特别是根据生态学的基本原理对生态环境需水量计算方法进行了有益的探索。

总结国内的研究,主要从水量平衡角度和生态系统角度研究生态环境需水量问题,特别是从生态系统的整体性出发针对不同类型系统进行需水量研究估算。

三、国内外的主要研究方法

1、标准流量设定法

分为:7Q10法和Tennant法。前者采用90%保证率最枯连续7天的流量作为设计值,我国在《制定地方水污染物排放标准的技术原则和方法》(GB3839-83)中规定:一般河流采用近10年最枯月平均流量或90%保证率最枯月平均流量。后者以河道年平均流量的百分数为基础进行计算,该方法在美国16个州使用。

2、栖息地法

栖息地法可分为河道湿周法、河道内流量增加法、R2CROSS法和CASIMIR法。河道湿周法认为:保护好临界区域的水生栖息地的湿周,就会对非临界区域的栖息地提供足够的保护。河道内流量增加法认为:通过模拟流速变化和细细地类型的关系,将水力学数据和生物学信息结合,找出适合水生生物栖息的流量。R2CROSS法认为:浅滩是最临界的河流栖息地类型,保护浅滩栖息地也将保护其他的水生栖息地。CASIMIR法认为:水力学模型、流量变化和生物类型之间存在相关关系,建立起模型就可以估算主要水生生物的数量和规模。

3、曲线相关法

即根据排污量与需要的河流流量关系,建立相关曲线。首先确定设计最小流量;其次计算水环境容量;最后计算允许最大排放量。并拟定出其关系曲线,用于估算不同排污量情况下的河道流量。

4、功能设定法

即根据河道生态环境需水的功能,计算需水量。根据河道的环境功能分别计算其污染物稀释净化需水量、输送河流泥砂需水量、抵抗海水入侵需水量等。

5、水量补充法

即通过计算河道内水量蒸发和渗漏量来计算需要补充河道内的水量,或根据水环境区划要求根据实际排污量和现有河道水量计算需要补充的河道需水量。

四、国内的部分研究成果

1、杨志峰等采用不同方法估算:黄河下游、淮河、海河的河道基本生态需水量依据生态环境质量的不同分别占生态环境需水量的8—41%、5—27%、4—22%;湖泊生态环境需水量依据生态环境质量的不同分别占降水资源总量的4.72——8.81%。

2、根据田英等分析估算:城市生态环境需水量在城市供水中的比例为5.27——25.2%。

3、李丽娟等的研究表明:海滦河生态需水量为流域地表径流总量的54%。

4、据谢新民等以安阳市为例分析计算:安阳市的河道外生态环境需水量占总需水量的1%。

5、倪进仁等研究表明:在考虑输砂的情况下,黄河下游的最小生态环境需水量为250亿M3

6、王西琴等研究表明:黄淮海平原河道的最小生态环境需水量为多年平均径流量的15%。

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