生態流量是什么?如何計算?


生態流量是維系河湖生態系統結構和功能,提升河湖生態系統質量和穩定性的基礎。隨著人們對地球生命系統中水循環和生態系統生態學研究的不斷深入,伴隨著河湖生態及依附河湖而生的生物與人類活動的用水矛盾日益凸顯,生態流量的概念應運而生。
河湖本身不存在生態流量問題,因為水生生物本就是根據河湖生境而自然產生、成長和繁衍的。但由于人類在河湖內外用水量需求日益增加,不斷占用自然生態系統依賴的河湖水量,從而出現了所謂的生態流量問題。


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生態流量的概念


生態流量是什么?如何計算?的圖1


對于生態流量的概念,目前尚無定論,我國現有的有關文件或技術標準中對這一概念也未給出標準表述。中國科學院劉昌明院士在2009年提出,生態流量是河流、濕地或河口區域為實現一定的目標所提供的水量。自然條件下,生態流量是維護其生態系統的功能;人類活動影響下,是尋求各種水用途之間的最佳平衡,保持區域可持續發展。水利部長江委長江科學研究院陳進教高認為,生態流量是維持河流生態與環境需要的最小流量,狹義上主要針對維持河流自然生態系統最基本的需要,廣義概念則加上下游人們生產、生活和環境需要的小流量。澳大利亞、南非等國家則將生態流量定義為“維持河流生態完整性和生物多樣性的流量狀況”,或生態流量是“留給河流自身用水需求的水量”。世界自然保護聯盟提出,生態流量是再用水矛盾突出且用水量可調度的河流、濕地及沿海區域,為維持正常的生態系統及功能所擁有的水量。綜上可見,生態流量是維系河湖生物多樣性健康可持續的流量,保持河道形態穩定的輸沙流量,保持河湖水質要求的污染物降解流量,維持河口咸淡平衡的流量等。


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我國的生態流量制度


生態流量是什么?如何計算?的圖2


我國水利和生態環境部門出于生態流量監測考慮提出“生態流量”的概念,是指為保障河流環境生態功能,維持水資源可持續開發利用,而不至于發生生態環境惡化所必須保證下游河道的小流量。其主要作用是保證河流所需要的自凈擴散能力,不因流量及水流形態發生巨大變化,造成水體污染;維持下游河道內水生生物的生存和水生態系統的固有平衡;保證下游沿岸居民生活取水、農業生產取水等基本需求。

隨著我國生態文明建設向縱深推進,有必要構建完善“三水”統籌制度體系,補齊水生態保護制度載體的生態流量制度。《水污染防治行動計劃》(以下簡稱“水十條”)提出,要科學確定生態流量,加強江河湖庫水量調度管理,維持河湖生態用水需求,重點保障枯水期生態基流。新頒布的《長江保護法》在我國法律中首次建立生態流量保障制度,并從三個方面做出規定:(1)建立生態流量標準、提出生態流量管控指標;(2)將生態水量納入年度水量調度計劃;(3)將生態用水調度納入工程日常運行調度規程。


03

常用的生態流量計算方法


生態流量是什么?如何計算?的圖3


迄今為止國際上有200多種生態流量計算方法,概括起來主要有4類:水文學法、水力學法、生境模擬法以及整體分析法。常用的生態流量計算方法見表1。目前這些方法仍在世界各地使用,我國引進了這些計算方法并在諸多生態流量相關的導則與指南中引用,如水資源保護規劃編制規程(SL 613—2013)、河湖生態保護與修復規劃導則(SL 709—2015)等均有相關內容,這些方法在實踐中應根據當地實際情況和需求有所選擇地進行使用。

在案例應用中,選擇生境模擬法中的IFIM法,應用River2D模型中的魚類棲息地計算模塊,基于PHAB-SIM模型的加權有效面積方法,確定長江上游支流赤水河的生態流量。通過構建適宜性曲線,確定基于枯水期、平水期、豐水期和洪水期四個時期的流量條件,計算有效棲息地面積,帶入模型最終確定赤水河順直微彎河段生態流量為306.9m3/s,蜿蜒河段生態流量為540.4m3/s

表1  常用的生態流量計算方法
生態流量是什么?如何計算?的圖4

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生態流量對水生態系統的意義

生態流量是什么?如何計算?的圖5


生態流量包括流量要求和不同水期的消長要求。保障基本的徑流量是保障河流生態健康的基礎。

首先,水體自凈能力的強弱與水量的大小有直接關系。以一條河流為例,排入水體污染物總量不變,如果能夠加大河流的水量,就可以大大增強水體的自凈能力,起到提高水質的效果。

其次,保障一定的水量,也是河流或者湖泊維持生態平衡的前提條件。水體中的水生動物、植物以及河流底泥中的微生物群落,甚至岸邊的蘆葦雜草等都是整個水生態系統的一部分。

在保障水量的前提下,保證水量的變化性也十分必要。也就是說,不能保持河流里的水量永遠沒有變化,尤其是在人為調配水資源過程中,要模擬自然狀態,洪水期水量應該增大,而枯水期的水量就應該減小。不同水期水量的不同消長要求對于生態環境的意義,在生物繁殖方面體現得比較明顯。從這個角度來說,生態流量對于整個水環境生態系統也具有重要意義。

參考文獻:
①陳進,黃薇.長江的生態流量問題[J].長江科學院院報,2007(06):1-5.
②落志筠.生態流量的法律表達及制度實現[J].中國人口·資源與環境,2020,30(01):113-119.
③董哲仁,張晶,趙進勇.生態流量的科學內涵[J].中國水利,2020(15):15-19.
④中國環境報《解讀“水十條”:保障生態流量恢復河流生態》.
⑤《水利發展研究》2017年第11期——關于生態流量的認識和思考.


本文來源:國家長江保護修復聯合研究中心

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