1.研究背景

1.1水資源利用現(xiàn)狀

近年來我國生態(tài)環(huán)境的惡化不斷加劇，人類一味的追求水資源的最大經(jīng)濟可利用水量，忽視生態(tài)環(huán)境自身對水資源的需求。特別是北方地區(qū)水資源供需矛盾尖銳，在水資源嚴重短缺的情況下，生態(tài)環(huán)境用水被經(jīng)濟用水所擠占，北方多數(shù)地區(qū)河流開發(fā)過度。水資源、水問題可以概括為“水多、水少、水臟、水生態(tài)惡化”，這些問題嚴重影響了我國的可持續(xù)發(fā)展[1]。進入21世紀，面對嚴峻的水資源短缺、經(jīng)濟快速發(fā)展與生態(tài)協(xié)調(diào)等問題，我國學(xué)者提出了“面向生態(tài)”的新概念，面向生態(tài)的水資源利用重視自然生態(tài)的需求，綜合考慮自然———社會———經(jīng)濟復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的需求，我國進入了面向生態(tài)的水資源利用模式———生態(tài)保護型階段。

1.2河流生態(tài)環(huán)境問題

人類對水資源開采程度好破壞程度的不斷增強使水文循環(huán)受到嚴重的擾動，水資源自然循環(huán)的途徑和通量發(fā)生改變，其可再生能力也有不同程度的改變，出現(xiàn)一系列的問題，如河道斷流、地下水位下降、水資源短缺、水污染等等。水作為生物本身的組成部分，在自然生態(tài)系統(tǒng)中起著無可替代的重要的決定作用。要使生態(tài)環(huán)境朝著良性循環(huán)的方向發(fā)展，必須首先滿足生態(tài)系統(tǒng)所必須的水量要求。

2.生態(tài)需水基本理論

2.1河流生態(tài)需水及其特點

基于自然水循環(huán)角度[2]，河流生態(tài)需水可以定義為：在特定時段內(nèi)，在一定的生態(tài)保護目標下，維持河流基本結(jié)構(gòu)與功能所需要的一定水質(zhì)目標下的水量。其內(nèi)涵可以理解為：（1）維持河流生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀；（2）避免河流退化；（3）提供水來支撐自然過程，以保留關(guān)鍵的生態(tài)服務(wù)和社會服務(wù)功能。具體可以歸結(jié)為一下幾個方面：（1）維持河床沉積物的大小和移動性；（2）維持常年性河流不斷流；（3）維持河道的縱向連續(xù)性；（4）維持河流特征和環(huán)境；（5）維持洪泛平原；（6）維持河濱植被；（7）維持河口的生態(tài)平衡；（8）維持娛樂和舒適性。河流生態(tài)需水特點：質(zhì)與量的統(tǒng)一性[3]；時間與空間性；尺度多樣性；最優(yōu)性與闕值性。這些特點涉及到方方面面的因素，必須統(tǒng)籌兼顧，全局把握，針對特點有目的的改造河流，造福人類。

2.2河流生態(tài)需水重要水文要素與指標

河流生態(tài)需水研究的一個重要問題就是如何選取水文指標。這些指標包括：（1）與流量狀況總體趨勢密切相關(guān)的指數(shù)如平均日流量、平均的最小的和最高的月流量、低流量、最小的和最大的流量的持續(xù)時間等。（2）描述流體多樣性成分的指數(shù)：日流量、月流量、年流量以及低流量高流量在頻率上的變化，低流量和高流量在持續(xù)時間上的變化，流量變化的速度等。（3）其他比較重要的指數(shù)包括每年流量的變化，高峰期的峰值，洪水頻率以及洪峰天數(shù)等。

在水資源規(guī)劃與配置中，常常需要涉及到一些表征生態(tài)需水的性能性指標，這些指標具有典型性和代表性，對分析河流生態(tài)系統(tǒng)的健康具有重要作用。這些指標一般與流量過程有關(guān)，具有相同特點的河流，其性能指標應(yīng)具有同一性，不同的河流其指標存在不同程度的差異。往往應(yīng)該考慮到枯水年、平水年、豐水年以及不同月份的差異。不同情況性能指標不同，實現(xiàn)河流的生態(tài)功能也不同，針對我國北方河流季節(jié)性的特點，提出以下指標來衡量生態(tài)需水的性能：非汛期低流量天數(shù)、汛期流量、某頻率的洪水、入海流量。

3.生態(tài)需水的評價

生態(tài)需水評估的原則有：科學(xué)性原則，協(xié)調(diào)性原則，動態(tài)性原則，區(qū)域差異性原則。河流生態(tài)需水估算與實施的理論框架可概括為三個部分，即河流生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀分析、保護目標以及生態(tài)需水的確定、實施效果的評估。伴隨著人類對水資源系統(tǒng)干擾程度的不斷增加，越來越多的學(xué)者開始對經(jīng)濟社會系統(tǒng)中水循環(huán)的運動過程進行研究，與自然水循環(huán)相對應(yīng)的人工水循環(huán)被提了出來。生態(tài)需水的評價一定要權(quán)衡多方利益，評價變得更加復(fù)雜。

4.河流生態(tài)需水的研究展望

河流生態(tài)需水已經(jīng)引起了世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注，世界上許多國家不僅提出了相關(guān)概念，更重要的是生態(tài)需水已經(jīng)成為水資源規(guī)劃與水資源配置必須考慮的內(nèi)容。未來應(yīng)將生態(tài)流量管理與流域管理規(guī)劃、生態(tài)監(jiān)測規(guī)劃結(jié)合起來，強調(diào)水資源在整個生態(tài)系統(tǒng)中的地位和作用，并注重生態(tài)系統(tǒng)中與水有關(guān)的各因素之間的綜合研究，特別是生物多樣性的研究。自然水循環(huán)與社會水循環(huán)相結(jié)合，應(yīng)用新的理念技術(shù)和方法，加強多部門、多學(xué)科的相互合作，使生態(tài)需水研究更加成熟，推動社會可持續(xù)發(fā)展。