水资源优化配置——生态用水研究

1、区域水资源优化配置区域水资源优化配置 生态用水研究生态用水研究 目录目录1 生态用水的概念及分类2生态用水核算方法3生态用水量与水资源总量的关系4水资源规划中如何配置生态用水量 1生态用水的概念及分类1 1生态用水的概念及分类生态用水的概念及分类1.1相关概念辨析 (1)生态需水(Ecological water demand/requirement)生态需水是指维持一定空间范围健康的生态系统的结构和过程所需要的需水量，也可以看作是理想的生态用水量，需要生态环境保护规划和大量翔实的数据资料来进行推算。 (2)生态系统用水(Water for Ecosystem)生态系统用水主要是为了保持生态系

2、统特定的功能，维持生态系统价值在一个低风险水平上所需水量。 (3)河道内流量(Instream Flow)河道内流量指维持河道生态价值在可接受水平的河道用水量，是国外特别是美国常用的一个概念。它包括保护鱼类和野生生物栖息、迁徙、繁殖用水;户外休闲活动用水;航运、发电、净化环境、入海水量保持用水;河岸植被、洪泽湿地用水等。1 1生态用水的概念及分类生态用水的概念及分类1.2概念界定从以上概念辨析可知，目前生态用水的概念由于研究领域的局限大多都对生态用水某一方面而界定的，具有各自的局限性。传统的生态用水概念，是指某种特定条件下生态系统实际利用的水资源量，但这些水量未必是合理和可持续的，多数是被动接

3、受的水量。该概念并不符合生态用水研究的最终目的，可认为是生态用水的狭义概念。我们认为，生态用水是指为维护生态系统的特定结构、生态过程和生态系统服务功能的用水量。生态用水的主体为生态系统，其内涵包括维持生态系统结构用水和维持生态过程与生态服务功能的用水，具体包括水热平衡用水、生物平衡用水、水沙平衡用水和水盐平衡用水等。1 1生态用水的概念及分类生态用水的概念及分类1.3生态用水的特征空间性（地域差异性）时间性（季节变化性）阀值性水质水量统一性可控制性1 1生态用水的概念及分类生态用水的概念及分类1.4生态用水的分类1.4.1按照空间的一级分类生态用水首先按照用水的对象进行分类，生态环境要素则可以

4、按照空间分布进一步划分。首先可按照水资源循环系统的空间格局，将生态用水划分成河道内生态用水和河道外生态用水。河道内生态用水是水资源天然循环运动空间内生态环境要素对水资源的消耗。河道外生态用水是随着水资源侧支循环，即人类社会经济(供、用、耗、排)循环系统内诸生态环境要素对水资源的消耗。1.4.2按照尺度的二级分类第一类是宏观生态用水;一个流域天然河道内需要多少水来保障基本的生态环境需求，这就是水资源合理开发的“度”的问题。第二类是微观生态用水;在流域水系的不同控制断面上，应如何确定水量和水质目标，从而实现具体生态对象的保护。本次主要讨论微观生态用水。1 1生态用水的概念及分类生态用水的概念及分类

5、1.4生态用水的分类1.4.3按照生态要素的三级分类无论是河道内还是河道外，微观生态用水都可以按照生态环境要素进行逐个分类并进行具体的计算。河道内生态用水分类：河道基本径流量，地下生态水位，湿地用水，蒸发、渗漏用水。河道外生态用水分类：城市生态用水，植被建设用水（主要是水土保持用水和防护林用水）。1 1生态用水的概念及分类生态用水的概念及分类1.4.3按照生态要素的三级分类2 生态用水核算方法2 2 生态用水核算方法生态用水核算方法2.1区域生态用水直接核算法 是以某一区域某一类型覆盖的面积乘以其生态用水定额，计算得到的水量即为生态用水，计算公式为: W=Wi = Ai Ri 式中， Ai为覆

6、盖类型的面积，Ri为覆盖类型的生态用水定额。该方法适用于基础工作较好的地区与覆盖类型。其计算的关键是要确定不同生态用水类型的生态用水定额。2 2 生态用水核算方法生态用水核算方法2. 2河流生态用水核算方法2.2.1流量法流量法是基于河流历史纪录的流量特征，认为历史流量足以展现河流生态系统在自然状态(生态平衡)下的正常运行模式。如Tennant法是研究鱼类在不同年平均流量百分比时的生活状态，进而归纳出河川年平均流量的10%为维持河流生态功能的底限，定为河流的基础流量。最小月平均流量也是常用的一种方法。其基本思想是要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

7、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。流量法要求河流有连续的历史流量纪录，对河流的生态系统功能情况进行分析，对河流作出流量界定以保证系统内各部分基本功能正常。2 2 生态用水核算方法生态用水核算方法2. 2河流生态用水核算方法2.2.2标准设定法标准设定法是根据生态系统的生态功能与其相关环境参数的关系来确定河流的基本生态流量，如湿周法。湿周法是利用湿周作为栖息地的质量指标来估算期望的河流流量值。以栖息地渠道的几何尺寸和流量数据，以临界的栖息地类型作为河流的其余部分的栖息地指标，绘制临界栖息地区域的湿周一流量的关系曲线，由湿周一流量的关系曲线的转折点来确定河道内流量值。湿

8、周随着流量增加而递增，速率由快变缓时的分界点流量是维持河流生态系统最经济、有效的流量。2 2 生态用水核算方法生态用水核算方法2.3城市生态用水核算方法 河流湖泊、林地草坪是城市生态系统的主要组成部分，为城市提供了休憩、娱乐等景观价值和保持碳氮代谢及生物多样性等服务功能，对提高城市的人居环境质量和保障经济社会可持续发展具有重要作用，城市绿地生态用水和城市水面生态用水构成了计算城市生态用水量的主体。城市绿地生态用水一般采用面积定额法计算，公式如下: QL=JF式中，QL城市绿地生态用水量 ; J为绿化用水定额;F为绿化覆盖面积。城市水面因其没有人工取水，水面相对固定，可采用水面蒸发直接计算。 Q

9、S=（Ei-Pi）S/1000 式中，Qs为城市水面生态用水量;Ei,Pi 为城市的蒸发和降雨量; S为城市的水面面积。 3 生态用水量与 水资源总量的关系3 3生态用水量与水资源总量的关系生态用水量与水资源总量的关系在一具体区域内的水资源量，总是消耗在两个方面:一是降水形成地表径流、壤中流和地下径流并构成河川径流，通过水平方向排泄到区外;二是以蒸发和散发的形式通过垂直方向回归到大气中。因天然河川径流与人类的关系最密切，这里将它作为狭义水资源。生态用水量与水资源量的关系基于以下两个约定:一是生态用水量包括天然生态用水和人工生态用水，二是水资源量为天然河川径流量。因此:1、天然生态用水量己经包括

10、在水资源量之内。2、将水资源量扣除天然生态用水量，得到的水资源量这里称为可利用水资源量，则人工生态用水量需要在可利用水资源量中考虑。水资源量是天然状态下的河川径流量，而人工生态用水属于人类活动的结果，它的用水量应该从可利用水资源量中得到保证。因此在水资源配置过程中需要考虑人工生态用水量。从分析上可看出，生态用水量与水资源量的关系并不是简单的包含和被包含关系，在水资源规划中，需要分清计算的生态用水量中哪些需要在水资源量中进行配置，哪些不需要进行配置。4水资源规划中如何配置生态用水量4 4水资源规划中如何配置生态用水量水资源规划中如何配置生态用水量4.1生态用水量的确定上文对生态用水的定义及计算方

11、法介绍中，还存在模糊的地方。一方面，生态系统状况维持到何种程度的用水量算上是生态用水量?一方面，生态系统状况立足于现状还是立足于自然状态下，还是要求达到某一个目标? 可以按照“保证生态系统好坏程度不同所需水量不同”来划分生态用水类型: (1)最高生态用水，即对应的植物生长良好、生态系统良性发展; (2)合理生态用水，即对应的植物生长较好、生态系统完整但处于一般发展状态; (3)最低生态用水，即对应的植物生长不好、生态系统完整性较差，但能维持生态系统完整性。4 4水资源规划中如何配置生态用水量水资源规划中如何配置生态用水量4.1生态用水量的确定另外，还可以按照“生态系统状况的参考状态”把生态用水类型划分为: (1)现状生态用水，就是以现状生态系统状况的用水为依据，也就是要维持现状生态系统的需水量。这种计算适合于现状生态环境条件较好，希望未来开发维持目前状况。 (2)天然生态用水，是假定没有人类活动时的天然状态下的生态用水。这种计算有利于还原自然界的本来面目，有利于已经破坏了的生态环境的保护。 (3)目标生态用水，是指达到生态系统某一目标状况时的用水。这种计算有利于按照实际需