平原区人工化河道生态需水探究-以扬州江都为样本

平原区人工化河道生态需水探究——以扬州江都为样本一、引言1.1研究背景与意义随着经济社会的快速发展和城镇化水平的不断提高，水资源的需求日益增长，水生态系统面临着前所未有的压力。平原区河道作为水资源的重要载体，不仅承担着防洪、排涝、灌溉、供水等基本功能，还在维持区域生态平衡、保护生物多样性、提供景观娱乐等方面发挥着重要作用。然而，由于人类活动的强烈干扰，如河道整治、水利工程建设、城市化进程加快、工业废水和生活污水排放等，平原区河道的生态功能逐渐退化，生态需水难以得到有效保障。扬州江都地处沿江中下游地区，水域面积占15%，素有“水乡泽国”之称。江都城区水网密集，纵横交错，大小河流有近30条，其中流域性河流芒稻河、高水河、新通扬运河、通扬运河纵横南北东西，其它还有玉带河、张纲河、灰粪港、迎丰河、小引江河等河道。这些河道除了具备引、排、蓄、航功能外，还担负着美化城市环境、促进生态平衡、调节城市小气候等特殊功能，丰富的水资源为区域的社会经济发展提供了重要保障。但随着社会经济的发展和城区范围的扩大，城市建设步伐加快，人口不断增加，不合理的水资源使用和保护，使得部分河道被污染严重，已严重影响城市形象，影响市民的生产生活。部分河道被填平，沿河建房现象增多，河床淤积，导致河道的行洪能力、自净能力下降，生态系统遭到破坏。因此，研究扬州江都平原区人工化河道的生态需水，对于保护当地的水生态环境、实现水资源的可持续利用具有重要的现实意义。从水资源管理角度来看，准确计算河道生态需水是合理配置水资源的关键。通过对扬州江都平原区人工化河道生态需水的研究，可以为水资源的科学分配提供依据，协调好生活、生产和生态用水之间的关系，避免因过度开发水资源而导致生态环境恶化，保障区域水资源的长期稳定供应。从生态保护角度而言，满足河道生态需水是维持河流生态系统健康的必要条件。充足的生态需水可以保证河道内水生生物的生存和繁衍，维护生物多样性；有助于改善河流水质，增强水体自净能力；还能维持河道的景观功能，提升城市的生态品质和居民的生活质量，促进人与自然的和谐共生。扬州江都平原区人工化河道生态需水研究具有重要的理论和实践价值，对其他类似地区的河道生态保护和水资源管理也具有一定的借鉴意义。1.2国内外研究现状随着人们对生态环境保护的重视程度不断提高，河道生态需水研究逐渐成为国内外水科学领域的研究热点。国内外学者在生态需水理论和计算方法等方面开展了大量研究，取得了一系列成果。在生态需水理论方面，国外起步较早，20世纪40年代，美国鱼类和野生动物保护机构首次提出了为保护鱼类和野生动物栖息地而需要维持一定河流流量的概念。随后，生态需水的研究不断深入，逐渐从单一的保护水生生物栖息地扩展到维持整个河流生态系统的健康和稳定。例如，澳大利亚学者提出了“自然水流范式”，强调河流生态系统需要自然的流量过程来维持其生态功能，包括洪水脉冲、季节性流量变化等对河流生态系统的重要性。国内对生态需水理论的研究始于20世纪80年代，初期主要集中在干旱半干旱地区的生态用水研究，如对西北内陆河流域生态需水的探讨，旨在解决干旱地区水资源短缺与生态保护之间的矛盾。随着研究的推进，逐渐扩展到其他地区和不同类型的生态系统，对生态需水的内涵和外延有了更全面的认识。例如，有学者认为生态需水是指为维持生态系统结构和功能的稳定，天然生态系统和人工生态系统所需要的水量，包括维持水生生物生存、河流水质净化、河道输沙、河岸植被生长等所需的水量。在生态需水的计算方法研究方面，国内外也取得了丰富的成果，主要可分为以下几类：水文学方法：该方法基于历史水文数据，通过分析河流流量的统计特征来确定生态需水量。国外常用的有7Q10法，即采用近10年最枯连续7天平均流量的多年平均值作为河流最小生态流量。国内也有学者采用频率分析法，根据不同保证率下的河流流量来确定生态需水量，例如选取90%保证率下的枯水流量作为生态需水的下限。水文学方法计算简单，数据获取容易，但没有考虑生态系统与水文过程之间的相互关系，对生态系统的复杂性考虑不足。水力学方法：主要通过建立水力学模型，分析水流与河床形态、水深、流速等水力要素之间的关系，来确定满足特定生态目标的生态需水量。如美国开发的湿周法，通过研究湿周与流量的关系，确定临界湿周对应的流量作为生态流量。国内学者也运用水力学方法对不同类型河道进行生态需水计算，如利用一维水力学模型计算河道的生态流量，考虑了河道的糙率、坡度等因素对水流的影响。水力学方法考虑了水力条件对生态系统的影响，但对河道地形等数据要求较高，且没有直接考虑生态系统的生物需求。栖息地模拟法：该方法基于生物栖息地与水流条件之间的关系，通过构建栖息地模型，模拟不同流量条件下生物栖息地的适宜性，从而确定生态需水量。国外比较典型的是R2Cross模型，它综合考虑了水深、流速、水温、溶解氧等多种因素对鱼类栖息地的影响。国内也有学者运用栖息地模拟法对特定水生生物的栖息地进行研究，如对长江中华鲟栖息地的模拟，确定了满足中华鲟生存和繁殖所需的生态流量。栖息地模拟法能较好地反映生物对生态需水的需求，但模型参数较多，需要大量的生物学和水力学数据，且模型的通用性较差。综合分析法：考虑到生态系统的复杂性，近年来国内外学者越来越倾向于采用综合分析法来计算生态需水量，将水文学、水力学、生物学等多方面的因素综合考虑。例如，澳大利亚的“河流健康计划”采用多指标评价体系，综合考虑了河流的物理、化学、生物等方面的指标来确定生态需水量。国内也有研究将生态系统服务价值评估与生态需水计算相结合，通过评估不同生态需水情景下生态系统服务价值的变化，来确定合理的生态需水量。综合分析法能更全面地考虑生态系统的需求，但计算过程复杂，涉及多学科的数据和方法，实施难度较大。对于平原区人工化河道生态需水研究，国外主要集中在对人工河道生态修复和生态功能恢复的研究中，探讨如何通过合理的水资源配置来满足人工河道的生态需求，如在欧洲一些城市的人工运河生态修复项目中，研究了生态需水对改善运河水质和生物多样性的作用。国内对平原区人工化河道生态需水的研究相对较少，主要针对平原河网地区河道的特点，分析人类活动对河道生态需水的影响，以及如何计算和保障河道的生态需水量。例如，对太湖流域平原河网地区的研究，分析了城市化进程导致的河道水系变化对生态需水的影响，以及通过水资源优化配置来保障河道生态需水的方法。尽管国内外在河道生态需水研究方面取得了一定成果，但仍存在一些不足之处。目前的研究方法大多侧重于单一生态目标的生态需水计算，难以全面考虑河道生态系统的多种功能和复杂需求。生态需水计算模型中的参数确定存在一定主观性，不同模型之间的计算结果差异较大，缺乏统一的标准和规范。对于平原区人工化河道这一特殊类型，其生态需水的研究还不够深入，对人工化河道生态系统的结构和功能特点认识不足，如何准确计算和保障其生态需水还需要进一步研究。1.3研究内容与方法本研究以扬州江都平原区人工化河道为对象，围绕生态需水展开多方面深入研究。研究内容包括：河道生态需水内涵剖析：深入分析扬州江都平原区人工化河道生态需水的内涵，明确其涵盖维持河道水生态系统健康稳定、保障水生生物生存繁衍、满足河道自净能力、维持河岸植被生长以及保证河道景观和娱乐功能等方面所需的水量。综合考虑河道生态系统的结构和功能特点，以及人类活动对河道生态需水的影响，构建适合该地区人工化河道生态需水的理论框架。河道生态水位计算：针对扬州江都平原区的自然条件和河道特点，研究维持河间地块植被生长的河道生态水位的确定方法。通过实地调研和数据分析，考虑植被类型、生长习性、土壤特性以及地下水水位等因素，建立数学模型来计算维持河间地块植物生长所需的河道生态水位。同时，结合水生生境功能、河流通航和景观娱乐等目标，确定不同功能下的河道生态水位，并对各目标下的生态水位计算结果进行综合分析和比较，确定合理的河道生态水位范围。河道生态流量计算：采用合适的方法计算扬州江都平原区人工化河道的生态流量。一方面，从维持河道自净需水的角度出发，通过对研究区域内污染源的调查和监测，核算污染源负荷。运用MIKE11等水动力水质模型，模拟不同流量条件下河道的水质变化情况，确定满足河道自净要求的最小生态流量。另一方面，考虑河道其他功能目标，如保障水生生物生存、维持河道生态系统的连通性等，采用水文学方法、水力学方法或栖息地模拟法等，计算相应的生态流量。综合各方面因素，确定河道的生态流量。生态需水保障措施探讨：根据扬州江都平原区人工化河道生态需水的计算结果，结合当地水资源现状和社会经济发展需求，探讨保障河道生态需水的措施。从水资源管理、工程措施和非工程措施等方面提出建议，如优化水资源配置方案，合理调整用水结构；加强水利工程建设和调度管理，提高水资源利用效率；建立健全生态补偿机制，促进生态保护与经济发展的协调共进；加强水污染防治，改善河道水质；开展河道生态修复工程，恢复河道生态功能等。研究方法主要包括：文献研究法：广泛收集国内外有关河道生态需水的理论、计算方法和实践案例等相关文献资料，了解该领域的研究现状和发展趋势，为本文的研究提供理论基础和方法借鉴。对不同研究方法和成果进行对比分析，总结其优缺点，结合扬州江都平原区人工化河道的特点，选择适合本研究的方法和技术路线。实地调研法：对扬州江都平原区人工化河道进行实地考察，了解河道的基本情况，包括河道的走向、长度、宽度、水深、流速、水质、河岸植被等。通过问卷调查和访谈等方式，收集当地居民、水利部门工作人员和相关专家对河道生态需水的认识和建议，以及河道在水资源利用、生态保护和管理等方面存在的问题。同时，对研究区域内的水文气象数据、水资源开发利用情况、污染源分布等进行调查和收集，为后续的计算和分析提供数据支持。模型计算法：运用水力学模型、水动力水质模型等数学模型，对扬州江都平原区人工化河道的生态水位和生态流量进行计算。在模型建立过程中，充分考虑河道的地形地貌、水力条件、水质状况、生态系统特征等因素，合理确定模型参数。通过模型模拟不同工况下河道的水流状态和生态需水情况，分析生态需水与各影响因素之间的关系，为生态需水的确定提供科学依据。例如，利用MIKE11模型对河道的水动力和水质进行模拟，计算维持河道自净需水的生态流量；运用湿周法、R2Cross模型等计算满足水生生物栖息地需求的生态流量。综合分析法：将文献研究、实地调研和模型计算得到的结果进行综合分析，从不同角度探讨扬州江都平原区人工化河道的生态需水问题。考虑生态系统的整体性和复杂性，综合考虑河道生态需水的多种功能目标和影响因素，权衡生态、经济和社会等多方面的利益，提出合理的生态需水保障措施。例如，在确定生态需水保障措施时，综合考虑当地水资源的可利用量、社会经济发展的用水需求以及生态保护的要求，制定切实可行的方案。二、扬州江都人工化河道概况2.1区域地理与水系特征扬州江都位于江苏省中部，地处江淮平原南端，长江与淮河之间，介于北纬32°17′-32°48′，东经119°27′-119°54′之间。其东连泰州市高港区、海陵区、姜堰区，南濒长江，与镇江市隔江相望；西傍扬州市广陵区；北接高邮市、兴化市。全区总面积1332.54平方千米，境内地势平坦，地面真高1.6-9.9米，倾斜坡度小于6度，南北最长处55.75千米，东西最宽处42.76千米。这种地势特征使得江都在水系分布上具有独特性，有利于河网的形成和水流的汇集与疏导。江都属于亚热带季风性湿润气候向温带季风气候的过渡区，气候主要特点是四季分明，日照充足，雨量丰沛。年均降水量1020毫米，降雨集中在每年的6-9月，无霜期年平均220天，年均日照数2140小时。充沛的降水和适宜的气候条件，为区域内的水资源补给提供了良好的基础，也对水系的动态变化产生重要影响，如雨季时河流水量增加，旱季时则需依靠水库、闸坝等水利设施进行调节。江都境内河湖交织，水系发达，是南水北调东线工程的源头，坐拥长江、淮河与京杭大运河，三水汇聚。全区水域面积占15%，素有“水乡泽国”之称。就城区而言，大小河道近30条，流域性河流芒稻河、高水河、新通扬运河、通扬运河纵横南北东西。芒稻河是淮河入江的主要河道之一，承担着泄洪、航运等重要功能，其河宽水深，水流湍急，对维持区域的水动力平衡起着关键作用。高水河则是京杭大运河的重要组成部分，也是江都境内重要的航运通道，其历史悠久，见证了江都的繁荣与发展。新通扬运河和通扬运河是江都境内的人工运河，主要用于灌溉、排涝和航运，它们与其他河道相互连通，构成了一个完整的河网体系。除了上述流域性河流外，江都还有玉带河、张纲河、灰粪港、迎丰河、小引江河等河道。这些河道在区域水系中起着补充和调节的作用，它们将流域性河流与周边的湖泊、池塘等水体连接起来，形成了一个复杂的水生态系统。例如，玉带河环绕着城区，不仅具有美化城市环境的作用，还能调节城市的小气候，同时也承担着部分排水功能；张纲河则主要为周边的农田提供灌溉水源，保障农业生产的顺利进行。人工化河道在江都的区域水系中占据着重要地位。红旗河位于江都境内东南部，是通南高沙区的一条南北向人工河。它北起通扬运河，流经原二姜、吴桥、昌松等乡镇，从嘶马入江，全长15.8公里。红旗河的开挖，解决了通南高沙区地势偏高、河道偏少、水源不足的问题，为当地17万亩农田提供了充足的灌溉水源，实现了“旱改水”，保障了农田的旱涝保收。同时，红旗河还具有引水、灌溉、翻水、排涝、发电、过鱼、通航、公路交通等八项功能，是一座闸站结合、一闸多用、一机多能、综合运用的新型水利工程。小涵河位于江都区通北高平区，河道南起新通扬运河，北至盐邵河，河道全长24千米。其中北段（丁伙套闸-盐邵河段）为人工开挖河道，南北向顺直。小涵河主要承担江都通北高地、沿运灌区及三阳河以西地区的涝水汇入及沿线农田的灌溉任务，是区域水系中重要的排涝和灌溉通道。这些人工化河道在江都的区域水系中，不仅承担着引、排、蓄、航等基本功能，还对维持区域的生态平衡、保护生物多样性、促进经济发展等方面发挥着重要作用。它们与自然河道相互配合，共同构成了江都独特的水生态环境。2.2人工化河道的类型与功能扬州江都人工化河道类型丰富多样，根据其主要功能，可分为灌溉河道、排涝河道、景观河道等。灌溉河道在江都农业生产中发挥着至关重要的作用。以红旗河为例，它位于江都境内东南部，是通南高沙区的一条南北向人工河。红旗河所在区域地势偏高，河道偏少，水源不足，历史上只能种植旱谷作物，百姓生活贫困。1970-1971年，经过两期工程开挖，红旗河建成，北起通扬运河，流经原二姜、吴桥、昌松等乡镇，从嘶马入江，全长15.8公里。红旗河的建成，开了引长江之水灌溉农田的先例，为通南地区“旱改水”提供了充足的水源，保障了当地17万亩农田的旱涝保收。此外，红旗河还在通扬运河南岸建红旗套闸一座，陆续建桥梁8座，在嘶马通过通江套闸与长江相通，在二姜通过红旗套闸与通扬运河相通，成为连接长江与通扬运河的重要通道。除红旗河外，江都还有众多类似的灌溉河道，它们构成了完善的灌溉水网，为农田输送着宝贵的水资源，确保了农业生产的稳定发展，是江都农业的生命线。排涝河道对于江都应对洪涝灾害、保障人民生命财产安全起着关键作用。小涵河是江都通北高平区的一条重要河道，南起新通扬运河，北至盐邵河，全长24千米。其中北段（丁伙套闸-盐邵河段）为人工开挖河道，南北向顺直。小涵河主要承担江都通北高地、沿运灌区及三阳河以西地区的涝水汇入任务。在雨季，当降水量过大时，周边地区的涝水会迅速汇聚到小涵河，通过小涵河将涝水排出，避免了区域内出现内涝灾害。此外，小涵河还兼顾沿线农田的灌溉任务，在旱季时为农田提供灌溉用水，实现了水资源在不同季节的合理调配。除小涵河外，江都还有许多其他排涝河道，它们相互连通，形成了高效的排涝体系，在洪水来临时，能够迅速有效地排除积水，保护了城市和乡村的安全。景观河道在提升城市形象、改善居民生活环境方面具有重要意义。玉带河环绕着江都城区，河水清澈，河岸绿树成荫，是市民休闲散步的好去处。玉带河不仅具有美化城市环境的作用，还能调节城市的小气候。在炎热的夏季，河水的蒸发可以降低周边区域的温度，增加空气湿度，使居民感到更加舒适。同时，玉带河的存在也为城市增添了灵动之美，提升了城市的整体景观品质。近年来，江都对景观河道进行了一系列的整治和提升工程，如河道清淤、岸线整治、绿化美化等。通过这些工程，景观河道的水质得到了改善，生态环境更加优美，吸引了更多的市民和游客前来观赏游玩，成为了城市的一张亮丽名片。这些不同类型的人工化河道在江都区域生态系统中具有多重功能。在生态功能方面，它们为众多水生生物提供了栖息和繁衍的场所，维持了生物多样性。河道中的水生植物可以吸收水中的营养物质，净化水质，同时还能为鱼类等水生动物提供食物和庇护。河岸的植被则可以固定土壤，防止水土流失，调节河水的温度和流量，为生态系统的稳定运行提供了保障。在经济功能方面，灌溉河道保障了农业的丰收，为农产品的生产提供了基础，促进了农业经济的发展。排涝河道减少了洪涝灾害对经济的破坏，保障了工业和商业等其他产业的正常运行。景观河道则带动了旅游业的发展，增加了城市的经济收入。在社会功能方面，这些河道为居民提供了休闲娱乐的空间，丰富了居民的精神文化生活。同时，河道的存在也增强了城市的凝聚力和归属感，提升了居民的生活质量。2.3河道生态现状调查为全面了解扬州江都人工化河道的生态现状，对区域内多条典型人工化河道进行了详细调查，包括红旗河、小涵河、玉带河等，调查内容涵盖水质状况、水生生物种类和数量、河岸带生态等方面。水质状况是衡量河道生态健康的重要指标。通过对扬州江都人工化河道的水质监测分析发现，部分河道存在不同程度的污染问题。在化学需氧量（COD）指标上，部分河道的COD含量超过了国家地表水Ⅲ类标准，表明水体中有机物污染较为严重。例如，在对红旗河的监测中，某些河段的COD含量达到了40mg/L，远超Ⅲ类标准的20mg/L。这主要是由于周边工业企业的废水排放和居民生活污水的直排，大量未经处理的有机污染物进入河道，导致水体中有机物含量过高。氨氮和总磷含量也普遍超标，反映出河道水体的富营养化问题。以小涵河为例，其氨氮含量平均值达到了2.5mg/L，总磷含量为0.3mg/L，均超过了Ⅲ类水标准中氨氮1.0mg/L和总磷0.2mg/L的限值。富营养化会导致水体中藻类大量繁殖，形成水华现象，消耗水中的溶解氧，使水质恶化，影响水生生物的生存。此外，部分河道的溶解氧含量较低，无法满足水生生物正常呼吸的需求。一些河道的溶解氧含量仅为3mg/L左右，而维持水生生物正常生存的溶解氧一般要求在5mg/L以上。这使得河道中的鱼类等水生生物面临缺氧死亡的威胁，生物多样性受到严重影响。水生生物是河道生态系统的重要组成部分，其种类和数量的变化能直观反映河道生态环境的优劣。调查发现，扬州江都人工化河道的水生生物种类较为单一，生物多样性较低。在鱼类方面，常见的仅为鲫鱼、鲤鱼等少数耐污能力较强的品种，而一些对水质要求较高的鱼类，如鳜鱼、鲈鱼等几乎绝迹。这主要是由于水质污染和河道生态环境的破坏，使得这些鱼类的生存环境恶化，无法在河道中生存和繁衍。在水生植物方面，河道中主要以浮萍、水葫芦等漂浮植物为主，沉水植物数量较少。浮萍和水葫芦的大量繁殖会覆盖水面，阻挡阳光进入水体，影响水下植物的光合作用，进而破坏水生生态系统的平衡。同时，沉水植物的缺乏也使得水体的自净能力下降，无法有效吸收水中的营养物质和污染物。河岸带生态对维持河道生态系统的稳定具有重要作用。扬州江都人工化河道的河岸带生态现状不容乐观，存在诸多问题。部分河道的河岸硬化现象严重，采用混凝土、石块等硬质材料进行护坡，使得河岸失去了自然的生态功能。这种硬化的河岸无法为水生生物提供栖息和繁殖的场所，也不利于河岸植被的生长。同时，硬质护坡还会阻断河水与土壤之间的物质交换，影响河道生态系统的物质循环和能量流动。河岸植被破坏也较为严重，许多河道沿岸的原生植被被破坏，取而代之的是人工种植的单一绿化树种。这不仅降低了河岸植被的生态功能，还减少了生物的栖息地和食物来源，影响了生物多样性。此外，河岸带的垃圾堆积现象也较为普遍，生活垃圾、建筑垃圾等随意丢弃在河岸，不仅影响了河道的景观，还会对水质造成污染。垃圾中的有害物质会随着雨水冲刷进入河道，进一步恶化河道生态环境。三、生态需水计算方法与模型3.1生态需水的概念与内涵平原区人工化河道生态需水，是指为维持平原区人工化河道生态系统的结构和功能稳定，保障其生态服务功能正常发挥所需要的水量。它涵盖了多个方面的需求，对于维持河道生态系统的健康至关重要。从维持河道水生态系统健康稳定的角度来看，生态需水是保障河道内水生生物生存和繁衍的基础。水生生物包括鱼类、浮游生物、底栖生物等，它们在河道生态系统中扮演着不同的角色，共同构成了复杂的食物链和生态网络。充足的生态需水可以为这些水生生物提供适宜的生存环境，保证其正常的生长、繁殖和代谢活动。例如，合适的水深和流速能够为鱼类提供良好的栖息和洄游场所，满足它们的生存需求；而足够的溶解氧含量则是水生生物呼吸的关键，生态需水的保障有助于维持水体中溶解氧的平衡。在满足河道自净能力方面，生态需水起着不可或缺的作用。河道的自净能力是指水体通过物理、化学和生物作用，将污染物降解和转化，使水质得到净化的能力。足够的生态需水能够稀释河道中的污染物，增加水体的流动性，促进污染物的扩散和分解。同时，生态需水中的溶解氧为好氧微生物提供了生存条件，这些微生物能够分解有机污染物，进一步提高河道的自净能力。如果生态需水不足，河道的自净能力就会下降，导致污染物积累，水质恶化，进而影响整个河道生态系统的健康。维持河岸植被生长也依赖于平原区人工化河道的生态需水。河岸植被是河道生态系统的重要组成部分，它不仅可以固定土壤，防止河岸侵蚀，还能为河道提供遮荫，调节水温，为水生生物提供食物和栖息地。生态需水通过地下水的补给和土壤水分的保持，为河岸植被提供了生长所需的水分。不同类型的河岸植被对水分的需求不同，合理的生态需水能够满足各种植被的生长需求，维持河岸植被的多样性和稳定性。生态需水对于保证河道景观和娱乐功能也具有重要意义。在城市中，人工化河道往往是重要的景观元素，清澈的河水、优美的河岸景色吸引着人们前来观赏和休闲娱乐。充足的生态需水可以保持河道水位的稳定，使河道呈现出良好的景观效果。同时，良好的水质和生态环境也为水上娱乐活动提供了条件，如划船、垂钓等，丰富了人们的生活。如果生态需水得不到保障，河道可能会出现干涸、水质恶化等问题，破坏河道的景观和娱乐功能，降低城市的生态品质。3.2常用计算方法概述计算平原区人工化河道生态需水的方法众多，主要包括水文学方法、水力学方法、生态学法以及综合分析法等，每种方法都有其独特的原理、优缺点和适用性。水文学方法是基于历史水文数据来计算生态需水的一类方法。其中，Tennant法应用较为广泛。该方法以预先确定的年平均流量的百分数为基础来确定河流流量推荐值。例如，10%年均流量被认为是对大多数水生生物物种维持短期生存生境推荐的最小瞬时流量；30%年均流量是维持多数水生物种良好生存生境的基本流量；60%的年均流量是为多数水生物种最初开始生长所需要优良生境的基本流量。Tennant法的优点在于计算过程简单便捷，不需要进行复杂的现场测量，在对计算结果精度要求不高且生物资料匮乏的情况下，如在规划工程的初步阶段，能够快速估算出生态需水量。然而，该方法也存在明显的局限性。它依赖于统计学原理，需要有较长序列的水文资料来支撑计算结果的可靠性，对于缺乏长期水文监测数据的地区，该方法的应用受到限制。同时，Tennant法没有充分考虑生物的需水特性以及生物间的相互影响，缺乏对生态系统复杂性的深入认识，标准的准确性也有待进一步验证，因此一般只适用于优先度不高的河段，或者作为其他方法计算结果的粗略检验。流量历时曲线法也是水文学方法中的一种。它通过利用历史流量资料构建各月流量历时曲线，将某个累积频率相应的流量（Qp）作为生态流量。通常，Qp的频率可取90%或95%，Q90可根据实际需要作适当调整。Q90常被用作枯水流量指数，是水生栖息地的最小流量，可作为警告水资源管理者的危险流量条件的临界值；Q95为低流量指数或者极端低流量条件指标，用于保护河流的最小流量。流量历时曲线法的优势在于简单快速，只需获取河流各个水文站点的历史流量资料，无需进行现场勘测。但该方法对资料的要求较高，一般需要30年以上的流量系列，否则难以准确反映流量的长期变化规律，从而影响生态需水计算的准确性。水力学方法主要依据河道的水力参数，如河宽、水深、断面面积、流速和湿周等，来确定河流所需的生态流量。湿周法是水力学方法的典型代表。它通过河道断面确定湿周与流量之间的关系，找出影响流量变化的关键点，将该关键点对应的流量作为河道流量的推荐值。其原理是基于保护临界区域的水生物栖息地的湿周，也将对非临界区域的栖息地提供足够的保护。湿周法适用于宽浅矩形河道和抛物线型河道，因为这两种河道具有明显的湿周—流量关系增长变化点，便于确定生态流量。然而，对于周—流量曲线的增长变化点表现不明显的河道，如三角形河道，湿周法难以准确判别关键点，从而影响生态需水的计算精度。此外，湿周法假定河道在时间尺度上是稳定的，且所选择的横断面概化存在一定误差，实际应用中可能无法确切地表征整个河道的水力特性。R2Cross法也是一种水力学方法，它综合考虑了水深、流速、水温、溶解氧等多种因素对水生生物栖息地的影响。通过建立水力学模型，模拟不同流量条件下这些因素的变化，进而确定满足水生生物生存需求的生态流量。R2Cross法相较于湿周法，对水生生物栖息地的考虑更为全面，能够更准确地反映生态需水与水力条件之间的关系。但该方法模型参数较多，需要大量的水力学和生物学数据来确定参数值，数据获取难度较大，计算过程也较为复杂，限制了其在实际应用中的推广。生态学法是从生态系统的角度出发，考虑生物的生态需求来计算生态需水的方法。河道流量增加法（IFIM）是其中的代表性方法。该方法通过建立河道流量与水生生物栖息地适宜性之间的关系，模拟不同流量条件下生物栖息地的变化，从而确定满足生物生存和繁衍所需的生态流量。IFIM法的优点是能够直接反映生物对生态需水的需求，考虑了生物与环境之间的相互作用，计算结果更符合生态系统的实际情况。然而，该方法需要大量详细的生物学数据，包括水生生物的种类、数量、分布、生活习性以及它们对水生态环境的要求等，数据收集和整理工作难度大、成本高。同时，由于不同地区的生态系统具有独特性，该方法的通用性较差，在应用时需要根据具体的生态环境条件进行调整和验证。栖息地模拟法也是生态学法的一种。它基于生物栖息地与水流条件之间的关系，通过构建栖息地模型，模拟不同流量条件下生物栖息地的适宜性。例如，利用水动力学模型和生物栖息地模型相结合，考虑水深、流速、底质等因素对水生生物栖息地的影响，确定适宜生物生存的流量范围。栖息地模拟法能够较好地反映生物对生态需水的需求，为保护生物多样性提供科学依据。但该方法同样面临数据需求大、模型参数难以确定以及模型通用性差等问题。不同的水生生物对栖息地条件的要求不同，需要针对不同的生物种类建立相应的模型，增加了研究的复杂性和工作量。综合分析法是将多种因素综合考虑来计算生态需水的方法。BBM法（BuildingBlockMethod）是综合分析法的典型代表，由南非水务及林业部与有关科研机构共同开发，在南部非洲得到了广泛应用。BBM法的优点是充分考虑了月流量的变化，大、小生态流量都能得到合理的考量，分部分的最小流量可初步作为河道内的生态需水量。它综合考虑了水文学、水力学、生态学等多方面的因素，更全面地反映了生态系统的需求。然而，BBM法是针对南部非洲的环境开发的，具有较强的针对性，计算过程比较繁琐。在其他地区应用时，需要根据当地的实际情况对方法进行适当修改和调整，以适应不同的地理环境和生态系统特点。在实际应用中，各种生态需水计算方法都有其适用范围和局限性。水文学方法简单快速，但对数据要求高，缺乏对生态系统复杂性的考虑；水力学方法考虑了水力条件对生态系统的影响，但对河道地形等数据要求较高，且未直接考虑生物需求；生态学法能较好地反映生物需求，但数据获取难度大，模型通用性差；综合分析法能全面考虑多方面因素，但计算复杂，实施难度较大。因此，在计算扬州江都平原区人工化河道生态需水时，需要根据研究区域的特点、数据的可获取性以及研究目的等因素，选择合适的计算方法，或者综合运用多种方法，以提高生态需水计算的准确性和可靠性。3.3针对扬州江都河道的模型选择与参数确定结合扬州江都平原区人工化河道的具体特点，在众多生态需水计算方法和模型中，选择了MIKE11水动力水质模型来计算维持河道自净需水的生态流量，同时采用湿周法计算满足水生生物栖息地需求的部分生态流量。MIKE11水动力水质模型由丹麦水力研究所（DHI）开发，是一款应用广泛且功能强大的河流水动力与水质模拟软件。扬州江都平原区人工化河道水流条件复杂，受多种因素影响，如河道形态不规则，存在宽窄变化和弯道；流量受上游来水、闸坝调控以及区域降水等因素影响，变化较大；同时，河道内污染物来源多样，包括工业废水、生活污水以及农业面源污染等。MIKE11模型能够较好地适应这些复杂情况，其水动力模块可以模拟河道水流的流速、水位等水力要素的变化，考虑河道的糙率、坡度、断面形状等因素对水流的影响。水质模块则可以模拟多种污染物在河道中的迁移、转化和降解过程，如化学需氧量（COD）、氨氮、总磷等污染物的浓度变化，为确定维持河道自净需水的生态流量提供科学依据。在确定MIKE11模型参数时，需要对研究区域进行详细的实地调研和数据收集。对于水动力参数，河道糙率是一个关键参数，它反映了河道壁面对水流的阻力。通过实地测量河道的粗糙度，参考相关文献和经验数据，确定不同河道段的糙率值。例如，对于衬砌较好、表面较为光滑的人工河道段，糙率取值相对较小，一般在0.015-0.02之间；而对于河床有较多杂物、植被生长的河道段，糙率取值较大，约为0.03-0.05。河道坡度根据地形图进行测量和计算，确保模型能够准确反映河道的地形变化对水流的影响。水质参数的确定则需要结合研究区域内污染源的调查和监测数据。例如，对于COD的降解系数，通过对河道内水样的实验室分析和模拟实验，确定其在不同温度、溶解氧等条件下的降解速率，从而得到合适的降解系数。氨氮和总磷的转化系数也通过类似的方法确定，考虑到它们在水体中的硝化、反硝化、吸附解吸等过程，综合实验数据和实际监测情况，确定相应的参数值。湿周法作为一种水力学方法，在计算满足水生生物栖息地需求的生态流量方面具有一定的优势。扬州江都平原区人工化河道中，部分河道具有宽浅矩形或抛物线型的断面特征，这与湿周法的适用条件相契合。通过现场测量河道的断面尺寸，包括河宽、水深等数据，绘制湿周-流量关系曲线。在确定湿周法的关键参数时，需要找到湿周-流量关系曲线中的关键点，即湿周随流量变化的增长率发生明显变化的点，该点对应的流量即为生态流量的推荐值。在实际操作中，可能会由于测量误差、河道断面的局部变化等因素影响关键点的确定，因此需要多次测量和分析，结合河道的实际生态状况，合理确定生态流量。例如，在对某条宽浅矩形河道进行湿周法计算时，经过多次测量和数据处理，确定湿周-流量关系曲线在流量为Q1时出现明显的变化点，综合考虑该河道内水生生物的种类和分布情况，将Q1作为满足该河道水生生物栖息地需求的生态流量参考值。通过选择合适的计算模型和准确确定参数，能够更准确地计算扬州江都平原区人工化河道的生态需水量，为后续的生态需水保障措施制定提供可靠的依据。四、扬州江都人工化河道生态需水计算与结果分析4.1基础数据收集与整理为准确计算扬州江都人工化河道生态需水，收集了多方面基础数据，涵盖水文、水质、地形地貌等，为后续计算提供有力支持。水文数据方面，从扬州市水利局、江都区水务局以及相关水文监测站点获取了丰富信息。收集了近30年（1990-2020年）红旗河、小涵河、玉带河等典型人工化河道的逐日流量数据，包括最大流量、最小流量和平均流量。这些数据反映了河道流量在不同年份和季节的变化情况，为分析河道的水文学特征提供了基础。同时，获取了相应时间段内的水位数据，包括最高水位、最低水位和平均水位，以及水位的变化过程。水位数据对于研究河道的水力条件和生态需水的关系至关重要，例如，不同的水位会影响水生生物的栖息地范围和水深条件。此外，还收集了该地区的降水、蒸发等气象数据。降水数据包括年降水量、月降水量以及降水的日变化情况，蒸发数据则涵盖了水面蒸发和陆面蒸发等信息。这些气象数据与水文数据相结合，能够更全面地了解河道水资源的补给和消耗情况。例如，降水是河道水资源的重要补给来源，而蒸发则是水资源消耗的重要途径，通过分析降水和蒸发数据，可以更好地理解河道流量的动态变化。水质数据对于计算生态需水同样关键。通过对扬州江都人工化河道的实地采样和实验室分析，获取了化学需氧量（COD）、氨氮、总磷、溶解氧等水质指标数据。在2020年，对红旗河进行了为期一年的逐月采样，分析了COD、氨氮、总磷和溶解氧的含量变化。这些数据反映了河道水质的现状和变化趋势，对于评估河道的自净能力和生态需水需求具有重要意义。例如，高浓度的COD和氨氮表明水体中有机物和氮污染严重，需要更多的生态需水来稀释和净化污染物；而低溶解氧含量则会影响水生生物的生存，需要通过增加生态需水来提高水体的溶解氧水平。地形地貌数据是计算生态需水的重要基础。利用高精度的地形图和地理信息系统（GIS）技术，获取了河道的河宽、水深、坡度、糙率等地形地貌参数。对于红旗河，通过实地测量和地形图分析，确定了其不同河段的河宽和水深变化情况。这些参数对于水力学模型的建立和生态需水的计算至关重要。例如，河宽和水深会影响水流的速度和流量，而坡度和糙率则会影响水流的阻力和能量损失。在水力学模型中，准确的地形地貌参数能够更准确地模拟河道水流的运动和生态需水的分布情况。通过对这些基础数据的收集与整理，为后续运用MIKE11水动力水质模型和湿周法等方法计算扬州江都人工化河道生态需水提供了全面、准确的数据支持，确保了计算结果的可靠性和科学性。4.2不同类型河道生态需水计算针对扬州江都平原区不同类型的人工化河道，运用选定的计算模型和方法，分别计算其生态需水量。4.2.1灌溉河道生态需水计算以红旗河为例，它是江都重要的灌溉河道，为通南高沙区17万亩农田提供灌溉水源。灌溉河道的生态需水主要用于满足农田灌溉需求，维持农作物的正常生长。在计算红旗河的生态需水时，考虑了以下因素：农田灌溉定额：通过对红旗河流域内农作物种植类型和面积的调查，结合当地的农业灌溉试验数据，确定了不同农作物的灌溉定额。例如，水稻的灌溉定额为800-1000立方米/亩，小麦的灌溉定额为300-400立方米/亩。根据流域内水稻和小麦的种植面积，分别计算出它们的灌溉需水量。假设红旗河流域内水稻种植面积为10万亩，小麦种植面积为7万亩，则水稻的灌溉需水量为800×10=8000万立方米（取灌溉定额下限计算），小麦的灌溉需水量为300×7=2100万立方米。灌溉水利用系数：考虑到灌溉过程中的水量损失，引入灌溉水利用系数。通过对红旗河灌溉系统的实地调研和分析，确定其灌溉水利用系数为0.65。这意味着从红旗河引出的灌溉水，在经过渠道输送和田间灌溉过程中，有35%的水量会因蒸发、渗漏等原因损失掉。因此，为满足农田实际灌溉需求，红旗河需要提供的生态需水量为：(8000+2100)÷0.65≈15538.46万立方米。4.2.2排涝河道生态需水计算小涵河是江都的主要排涝河道之一，承担着江都通北高地、沿运灌区及三阳河以西地区的涝水汇入及沿线农田的灌溉任务。排涝河道的生态需水主要用于在暴雨期间及时排除涝水，防止区域内发生内涝灾害。在计算小涵河的生态需水时，采用了以下方法：排涝模数法：根据小涵河流域的地形、地貌、土壤类型、植被覆盖等因素，结合当地的暴雨资料和排涝标准，确定排涝模数。排涝模数是指单位面积上的排涝流量。通过查阅相关资料和实地调研，确定小涵河流域的排涝模数为0.5立方米/秒・平方公里。小涵河流域的集水面积为200平方公里，则小涵河的排涝流量为0.5×200=100立方米/秒。排涝历时：根据当地的暴雨特性和排涝要求，确定排涝历时为3天。则小涵河在排涝期间需要提供的生态需水量为100×3×24×3600=2592万立方米。4.2.3景观河道生态需水计算玉带河是江都城区的景观河道，对于美化城市环境、调节城市小气候具有重要作用。景观河道的生态需水主要用于维持河道的景观功能，保持河水的清澈和水位的稳定。在计算玉带河的生态需水时，考虑了以下因素：河道蒸发和渗漏损失：通过对玉带河的实地监测和分析，确定其河道蒸发和渗漏损失量。假设玉带河的水面面积为10万平方米，年平均蒸发量为1000毫米，渗漏损失量为50毫米。则玉带河每年因蒸发和渗漏损失的水量为10×(1000+50)÷1000=10.5万立方米。景观补水需求：为了保持玉带河的景观效果，需要定期进行补水。根据河道的水位变化和景观要求，确定景观补水的频率和补水量。假设每月补水一次，每次补水量为5万立方米，则每年的景观补水需水量为5×12=60万立方米。因此，玉带河的生态需水量为10.5+60=70.5万立方米。通过对扬州江都不同类型人工化河道生态需水的计算，得到了各河道的生态需水量。这些计算结果为后续制定合理的水资源配置方案和生态需水保障措施提供了重要依据。4.3计算结果分析与讨论通过对扬州江都不同类型人工化河道生态需水的计算，得到了各河道生态需水量的具体数值。这些结果在时间和空间上呈现出一定的变化特征，且受到多种因素的综合影响。从时间变化特征来看，灌溉河道的生态需水量在不同季节差异明显。以红旗河为例，在农作物生长旺季，如夏季水稻生长期间，需水量大幅增加。这是因为夏季气温高，蒸发量大，水稻生长对水分的需求旺盛。而在冬季，农作物生长缓慢，灌溉需求减少，红旗河的生态需水量也随之降低。排涝河道的生态需水量则主要集中在雨季。如小涵河，在每年的6-9月降水集中期，大量的雨水汇聚导致涝水增加，此时小涵河需要提供较大的生态需水量来及时排除涝水，保障区域安全。而在旱季，排涝河道的生态需水量相对较小。景观河道的生态需水量在全年相对较为稳定，但也会受到季节因素的一定影响。例如，在夏季高温时，水面蒸发量增大，玉带河为保持景观效果，生态需水量会有所增加；而在冬季，蒸发量减少，生态需水量则略有降低。在空间变化特征方面，不同区域的河道生态需水量存在差异。位于农业种植区的灌溉河道，如红旗河，由于农田面积大，灌溉需求高，其生态需水量明显高于其他区域的河道。而在城市中心的景观河道，如玉带河，虽然其生态需水量相对较小，但对于城市生态环境的改善和居民生活质量的提升具有重要意义。此外，河道的生态需水量还与河道的长度、宽度、水深等因素有关。一般来说，河道越长、越宽、越深，其生态需水量也会相应增加。例如，芒稻河作为江都的重要流域性河流，河宽水深，承担着多种功能，其生态需水量远大于一些小型河道。影响扬州江都人工化河道生态需水的因素是多方面的。自然因素中，降水是重要影响因素之一。降水的多少和分布直接决定了河道水资源的补给量。降水充沛的年份，河道生态需水相对容易满足；而在干旱年份，降水不足，河道生态需水会面临较大压力。蒸发也会影响河道生态需水量，蒸发量大时，河道水分损失增加，需要更多的生态需水来补充。地形地貌对河道生态需水也有影响，不同的地形条件会导致河道的汇水能力和水流速度不同，进而影响生态需水。例如，地势低洼的地区容易积水，排涝河道的生态需水量会相应增加；而地势较高的地区，灌溉河道的生态需水量需求更大。人类活动对扬州江都人工化河道生态需水的影响也不容忽视。农业灌溉是影响灌溉河道生态需水的主要人类活动。随着农业种植结构的调整和灌溉技术的改进，灌溉需水量也会发生变化。如果推广高效节水灌溉技术，如滴灌、喷灌等，可以有效减少灌溉用水量，从而降低灌溉河道的生态需水量。工业用水和生活用水也会对河道生态需水产生影响。大量的工业废水和生活污水排放，如果未经处理直接排入河道，会导致河道水质恶化，为了满足河道自净需求，生态需水量会增加。此外，水利工程建设，如水库、闸坝的修建，会改变河道的水流状态和水资源分配，对河道生态需水产生影响。合理的水利工程调度可以优化水资源配置，保障河道生态需水；但不合理的调度可能会导致河道生态需水无法满足，影响河道生态系统的健康。五、影响扬州江都人工化河道生态需水的因素5.1自然因素自然因素对扬州江都人工化河道生态需水有着至关重要的影响，其中降水、蒸发和地形地貌是几个关键方面。降水作为河道水资源的主要补给来源，其时空分布特征直接决定了河道生态需水的供给情况。扬州江都地处亚热带季风性湿润气候向温带季风气候的过渡区，年均降水量1020毫米，降雨集中在每年的6-9月。在降水充沛的年份，河道水位上升，流量增大，生态需水能够得到较好的满足。丰富的降水为水生生物提供了适宜的生存环境，有助于维持河道生态系统的稳定。然而，在干旱年份，降水明显减少，河道水资源补给不足，生态需水面临严峻挑战。河流水位下降，可能导致部分水生生物栖息地缩小甚至消失，影响生物的生存和繁衍。降水的年际变化也会对河道生态需水产生影响。如果连续多年降水偏少，河道生态系统可能会逐渐退化，生物多样性降低。降水的季节分布不均也会造成问题，雨季时降水集中，可能引发洪涝灾害，需要河道具备足够的行洪能力来容纳多余的水量；而旱季时降水稀少，河道生态需水则难以保障，可能导致水质恶化、水生生物生存困难等问题。蒸发是影响扬州江都人工化河道生态需水的另一个重要自然因素。蒸发主要包括水面蒸发和陆面蒸发，它会导致河道水量的损耗。该地区的蒸发量受到气温、风速、日照等多种因素的综合影响。在夏季，气温较高，日照时间长，风速较大，这些条件都有利于蒸发的进行，使得河道水面蒸发量增大。大量的水分蒸发会导致河道水位下降，水量减少，从而增加了对生态需水的需求。例如，在高温少雨的夏季，一些小型人工化河道可能会出现干涸或水量严重不足的情况，影响了河道的生态功能。此外，陆面蒸发也会对河道生态需水产生间接影响。周边地区的陆面蒸发会导致土壤水分减少，地下水位下降，进而影响河岸植被的生长。为了维持河岸植被的正常生长，需要从河道中获取更多的水分，这就增加了河道生态需水的压力。地形地貌对扬州江都人工化河道生态需水的影响也不容忽视。江都地势平坦，地面真高1.6-9.9米，倾斜坡度小于6度。这种地形条件使得河道水流速度相对较慢，河网密集，水流汇集与疏导相对复杂。在地势低洼的地区，容易形成积水区域，河道的蓄水量较大，对生态需水的要求也相应较高。这些地区的河道不仅要满足自身生态系统的需求，还要承担调节区域内涝水的功能。当暴雨来临时，低洼地区的河道需要容纳大量的雨水，以防止内涝灾害的发生。而在地势较高的地区，河道的水源补给相对困难，为了满足灌溉等需求，需要更多的生态需水来维持河道的正常运行。例如，红旗河所在的通南高沙区地势偏高，为了实现“旱改水”，保障农田灌溉，红旗河需要从长江或其他水源地引入大量的水，其生态需水量较大。地形地貌还会影响河道的形态和水力特性。河道的宽窄、深浅、弯曲程度等都会影响水流的速度和流量，进而影响生态需水。狭窄的河道水流速度较快，对水生生物的栖息地和生存环境有一定的影响；而宽阔的河道则可以提供更广阔的生存空间，但也需要更多的水量来维持其生态功能。5.2人类活动因素人类活动对扬州江都人工化河道生态需水产生了多方面的深刻影响，城市化、农业灌溉、工业用水等活动改变了河道的水文条件、水资源分配和生态环境，进而影响了河道的生态需水状况。随着城市化进程的加速，扬州江都的城市规模不断扩大，人口迅速增长。城市建设过程中，大量的土地被开发利用，原有的自然下垫面被混凝土、沥青等不透水材料所取代，导致地表径流系数增大，雨水难以渗透到地下，更多的雨水通过城市排水系统直接排入河道。这使得河道的径流量在短时间内急剧增加，洪水风险加大。同时，城市化还导致了城市热岛效应的增强，气温升高，蒸发量增大，进一步加剧了河道水资源的消耗。城市的扩张还占用了大量的河岸带和湿地资源，破坏了河道的生态缓冲带，使得河道生态系统的自我调节能力下降。例如，在江都城区的一些新建区域，原本的河岸湿地被填平用于房地产开发，导致河岸植被减少，生物栖息地丧失，河道生态需水的生态功能受到严重影响。农业灌溉是扬州江都人工化河道水资源的重要利用方式之一，对河道生态需水产生了显著影响。江都地区农业发达，农田灌溉用水量较大。在灌溉季节，大量的河水被引入农田，导致河道流量减少。如红旗河作为重要的灌溉河道，在农作物生长旺季，为满足周边17万亩农田的灌溉需求，河水被大量抽取，使得河道水位下降，生态需水难以保障。农业灌溉方式也对河道生态需水有影响。传统的大水漫灌方式用水效率较低，大量的水资源在灌溉过程中被浪费，进一步加剧了河道水资源的短缺。而不合理的灌溉时间和灌溉量，可能导致农田退水增加，这些退水中含有大量的化肥、农药等污染物，未经处理直接排入河道，会造成河道水质恶化，为了满足河道自净需求，生态需水量会相应增加。工业用水在扬州江都的水资源利用中也占有一定比例，对人工化河道生态需水产生了不可忽视的影响。工业企业的生产过程需要消耗大量的水资源，部分企业的取水直接来自河道，导致河道水量减少。一些高耗水工业，如化工、造纸等行业，用水量巨大，对河道生态需水的影响更为明显。工业废水的排放也是一个严重问题。如果工业废水未经有效处理就直接排入河道，会导致河道水质污染，水中的溶解氧含量降低，有害物质增加，破坏河道生态系统的平衡。为了恢复河道水质，需要增加生态需水来稀释和净化污染物。例如，江都某化工企业曾因违规排放工业废水，导致附近河道水质严重恶化，水生生物大量死亡，为了改善河道生态环境，不得不加大生态需水的补给量。水利工程建设是人类活动影响扬州江都人工化河道生态需水的另一个重要方面。江都境内修建了众多的水库、闸坝等水利工程，这些工程在调节水资源、防洪、灌溉等方面发挥了重要作用，但也对河道生态需水产生了一定的负面影响。水库的蓄水会改变河道的天然径流过程，导致下游河道流量减少，水位降低。在枯水期，水库为了满足自身的蓄水需求，可能会减少向下游河道的放水，使得下游河道的生态需水无法得到保障。闸坝的建设会阻碍河道的连通性，影响水生生物的洄游和扩散，破坏河道生态系统的完整性。一些闸坝的运行管理不合理，如启闭时间不当，也会导致河道生态需水的分配不均衡。不合理的河道整治和岸线开发对扬州江都人工化河道生态需水也有影响。在河道整治过程中，部分河道采用硬质材料进行护坡和衬砌，虽然增强了河道的防洪能力，但破坏了河道的自然生态环境。硬质护坡阻断了河水与土壤之间的物质交换，使得河岸带的生态功能丧失，不利于水生生物的栖息和繁衍。岸线的过度开发，如建设码头、工厂等，占用了河道的空间，减少了河道的行洪能力和生态需水的容纳空间。5.3综合因素分析扬州江都人工化河道生态需水受自然与人类活动因素的交互影响，呈现出复杂的变化态势。在降水丰富且分布均匀的年份，自然因素为河道生态需水提供了良好的基础。此时，河道水位稳定，流量适中，水生生物拥有适宜的生存环境，生态系统较为稳定。然而，若这一时期人类活动干扰较小，如农业灌溉用水合理、工业废水达标排放、城市化进程对河道生态影响小，那么河道生态需水能够得到较好的保障，生态系统的功能得以正常发挥。但如果人类活动不合理，例如农业大量抽取河水进行漫灌，工业废水违规排放，城市化过程中填埋河道、破坏河岸带生态，就会打破自然因素营造的良好生态平衡。大量农业用水会导致河道流量减少，影响水生生物的生存空间；工业废水排放会污染河道水质，降低水体的溶解氧含量，破坏水生生物的生存环境；城市化对河道的破坏则会减少河道的行洪能力和生态需水的容纳空间，使得河道生态需水难以满足生态系统的需求，进而导致生态系统退化，生物多样性降低。在干旱年份，自然因素给河道生态需水带来严峻挑战。降水稀少，蒸发量大，河道水资源补给不足，水位下降，流量减小。此时，若人类活动不加以合理控制，会进一步加剧生态需水的短缺。例如，农业为了保障农作物生长，过度抽取河水，导致河道水量急剧减少，甚至干涸；工业为了维持生产，继续大量取水，使得河道生态用水被挤占；城市为了满足居民生活和建设需求，也加大对水资源的开发利用，进一步压缩了河道生态需水的份额。这些不合理的人类活动会导致河道生态系统严重受损，水生生物面临生存危机，河岸植被因缺水而枯萎，河道自净能力下降，水质恶化，生态系统的服务功能大幅降低。水利工程建设是人类活动对河道生态需水影响的重要方面，其与自然因素也存在着复杂的交互作用。江都水利枢纽在调节水资源、防洪、灌溉等方面发挥着重要作用。在降水过多的年份，通过合理调度水利枢纽，可以将多余的洪水储存起来或有序排放，避免河道因洪水泛滥而破坏生态环境，保障河道生态需水的稳定。但如果水利枢纽的调度不合理，例如在枯水期过度蓄水，导致下游河道流量过小，就会影响下游河道的生态需水，使得水生生物栖息地缩小，生物多样性受到影响。此外，水利工程建设改变了河道的天然径流过程和连通性，对水生生物的洄游和扩散产生阻碍，破坏了河道生态系统的完整性。在评估和管理扬州江都人工化河道生态需水时，必须充分考虑自然与人类活动因素的交互影响，制定科学合理的水资源管理和保护策略。六、生态需水保障策略与建议6.1水资源优化配置优化扬州江都水资源配置是保障人工化河道生态需水的关键举措。需从调整用水结构、协调生活生产生态用水关系以及建立科学的水资源调配机制等方面入手。在用水结构调整上，农业领域应大力推广高效节水灌溉技术。滴灌技术通过安装在毛管上的滴头，将水一滴一滴均匀而缓慢地滴入作物根区土壤中，水分利用率可提高到90%以上，相比传统大水漫灌，可节水30%-50%。喷灌技术利用喷头将水喷射到空中，散成水滴，像降雨一样灌溉农田，可节水20%-40%。在江都的农田灌溉中推广这些技术，能大幅减少农业用水量，为河道生态需水腾出更多空间。工业方面，要加强对高耗水工业的管控。对于化工、造纸等高耗水行业，鼓励企业进行节水技术改造。例如，某造纸企业通过改进生产工艺，采用白水回收技术，将生产过程中的废水进行处理后循环利用，使企业的用水量减少了30%。对新上工业项目，严格执行水资源论证制度，限制高耗水项目的上马，从源头上控制工业用水总量。协调生活、生产和生态用水关系时，要优先保障生活用水的安全和稳定供应。合理确定生活用水定额，加强城市供水管网的维护和改造，减少管网漏损。通过推广节水器具，如节水马桶、节水龙头等，提高居民的节水意识，降低生活用水量。在保障生活用水的基础上，根据生产用水的需求特点和河道生态需水的要求，合理分配生产用水。对于生态用水，要根据不同季节和河道生态系统的需求，科学确定生态需水量，并确保生态用水得到有效保障。在枯水期，优先保障河道的生态需水，限制部分生产用水，以维持河道生态系统的基本功能。建立科学的水资源调配机制至关重要。加强水利工程的联合调度，充分发挥江都水利枢纽等水利工程的调节作用。在丰水期，通过水利枢纽将多余的水量储存起来；在枯水期，合理调配储存的水量，保障河道的生态需水。建立水资源统一管理机构，打破部门和区域之间的分割，实现水资源的统一规划、统一调配和统一管理。该机构应负责制定水资源调配方案，协调各部门和地区之间的用水矛盾，确保水资源的合理利用。利用信息化技术，建立水资源实时监测和调度系统。通过实时监测河道水位、流量、水质等信息，及时调整水资源调配方案，提高水资源调配的科学性和及时性。6.2河道生态修复与保护扬州江都人工化河道的生态修复与保护对于维护水生态系统的健康和稳定至关重要，需从河岸带修复、水生生物保护等多方面着手，采取综合措施提升河道生态质量。河岸带作为河道与陆地的过渡区域，对维持河道生态系统的平衡具有重要作用。在扬州江都人工化河道的河岸带修复中，首要任务是拆除硬质护坡，恢复自然河岸形态。对于一些采用混凝土、石块等硬质材料护坡的河道，逐步拆除这些硬质结构，代之以生态护坡材料，如生态袋、土工格栅等。这些材料不仅具有一定的强度，能够防止河岸侵蚀，还能为植物生长提供条件，促进河岸植被的恢复。在某条河道的河岸带修复工程中，使用生态袋填充土壤和植物种子，堆砌成护坡结构，经过一段时间的生长，生态袋上长出了茂密的植被，有效地改善了河岸的生态环境。在河岸带种植本土植物也是关键环节。本土植物对当地的自然环境具有更好的适应性，能够更好地发挥生态功能。选择如芦苇、菖蒲、柳树等本土植物进行种植。芦苇和菖蒲是常见的水生植物，它们能够吸收水中的营养物质，净化水质，同时还能为水生生物提供栖息地和食物。柳树则具有发达的根系，能够固定土壤，防止河岸坍塌。在种植过程中，根据河岸的不同地形和水位条件，合理安排植物的种植位置和密度。在靠近水边的区域，种植芦苇、菖蒲等水生植物；在较高的河岸区域，种植柳树等乔木和一些草本植物，形成多层次的植被结构。为了保护河岸带生态系统，还需加强河岸带的管理和保护。禁止在河岸带进行非法的建设活动，严格控制人类活动对河岸带的干扰。设立河岸带保护区，明确保护范围和管理规定，加强巡逻和监管，及时制止破坏河岸带生态的行为。同时，加强对河岸带的日常维护，定期清理河岸带的垃圾和杂物，保持河岸带的整洁。水生生物是河道生态系统的重要组成部分，保护水生生物对于维护河道生态平衡具有重要意义。扬州江都人工化河道存在水生生物种类单一、数量减少的问题，需要采取有效措施加以保护。保护和恢复水生生物栖息地是首要任务。通过河道清淤、拓宽河道、修复河漫滩等措施，改善水生生物的栖息环境。对于一些淤积严重的河道，进行定期清淤，清除河底的淤泥和杂物，增加河道的水深和水容积，为水生生物提供更广阔的生存空间。在清淤过程中，采用环保型的清淤设备和技术，减少对水生生物的影响。拓宽河道可以增加河道的过水能力，改善水流条件，有利于水生生物的洄游和扩散。修复河漫滩能够为水生生物提供繁殖和育幼的场所，促进水生生物的繁衍。合理投放水生生物也是保护水生生物的重要措施。根据河道的生态环境和水生生物的种类组成，选择合适的水生生物进行投放。投放一些对水质有净化作用的水生植物，如凤眼莲、水花生等，它们能够吸收水中的氮、磷等营养物质，降低水体的富营养化程度。同时，投放一些经济鱼类和底栖动物，如鲫鱼、鲤鱼、螺蛳等，增加水生生物的多样性。在投放水生生物时，要注意控制投放的数量和密度，避免过度投放导致生态失衡。加强对水生生物的监测和研究，及时掌握水生生物的种类、数量和分布变化情况，为保护和管理提供科学依据。建立水生生物监测站，定期对河道中的水生生物进行采样和分析，监测水生生物的生长状况、繁殖情况和种群动态。开展水生生物的研究工作，深入了解水生生物的生态习性和生存需求，为制定合理的保护措施提供理论支持。为了保障河道生态修复与保护工作的顺利进行，还需加强监测与评估。建立完善的河道生态监测体系，实时掌握河道的水质、水量、水生生物等生态指标的变化情况。利用先进的监测技术，如卫星遥感、无人机监测、在线监测设备等，提高监测的准确性和时效性。通过对监测数据的分析和评估，及时发现河道生态系统存在的问题，调整修复与保护措施，确保河道生态系统的健康和稳定。6.3管理与政策建议加强扬州江都人工化河道生态需水管理，需从多方面制定政策建议，建立完善的监测体系、健全法规制度、加强宣传教育，促进公众参与，共同保障河道生态需水。建立科学的河道生态需水监测体系是实现有效管理的基础。在扬州江都人工化河道上合理设置监测站点，涵盖不同类型的河道，如灌溉河道红旗河、排涝河道小涵河、景观河道玉带河等。运用先进的监测技术，包括卫星遥感、无人机监测、在线监测设备等，对河道的水位、流量、水质、水生生物等指标进行实时监测。通过卫星遥感可以宏观地掌握河道的水域面积变化、水体污染情况等信息；无人机监测则能够对河道进行快速巡查，及时发现河岸带的破坏、垃圾堆积等问题；在线监测设备可实时采集河道的水文水质数据，如溶解氧、氨氮、化学需氧量等指标。利用物联网和大数据技术，将监测数据进行整合和分析，实现数据的实时传输和共享。建立智能化的监测平台，为水资源管理部门提供准确、及时的信息，以便及时调整管理策略。完善法规制度是保障扬州江都人工化河道生态需水的重要支撑。制定专门的河道生态需水管理法规，明确河道生态需水的定义、计算方法、保障措施以及各部门的职责。根据《中华人民共和国水法》《江苏省河道管理条例》等相关法律法规，结合扬州江都的实际情况，制定具体的实施细则。规定在水资源分配中，优先保障河道生态需水的比例，对违反生态需水保障规定的行为制定严格的处罚措施。建立生态补偿机制，对因保障河道生态需水而受到经济损失的单位和个人给予合理补偿。对于因限制农业灌溉用水以保障河道生态需水，导致农民收入减少的情况，政府应给予相应的经济补贴，确保生态保护与经济发展的协调共进。加强宣传教育，提高公众对扬州江都人工化河道生态需水重要性的认识至关重要。通过多种