生态环境用水的概念和计算方法？

生态环境用水的概念和计算方法？

一、生态环境用水研究的目的 　　水是生命之源，万物之本。陆地水文过程与生态环境变化相互作用、相互影响。生态环境质量直接关系到区域水文状况与水文环境的好坏，而区域水文情势则对生态平衡起到重要的调节作用，特别是在干旱、半干旱和干旱亚湿润区，要维护和改善生态环境在很大程度上受制于水资源的供给状况。 但是，长期以来这些地区的水资源开发利用没有考虑生态环境保护和改善的水资源分配问题，致使这些地区的生态环境出现退化，表现为土地出现次生盐渍化、地表植被退化甚至死亡、河道断流、湖泊萎缩、下游河床淤积、河口生态恶化等自然生态问题。 为根治这些生态环境问题，实现我国社会经济的可持续发展，国务院制定并发布了...全部

  一、生态环境用水研究的目的 　　水是生命之源，万物之本。陆地水文过程与生态环境变化相互作用、相互影响。生态环境质量直接关系到区域水文状况与水文环境的好坏，而区域水文情势则对生态平衡起到重要的调节作用，特别是在干旱、半干旱和干旱亚湿润区，要维护和改善生态环境在很大程度上受制于水资源的供给状况。
  但是，长期以来这些地区的水资源开发利用没有考虑生态环境保护和改善的水资源分配问题，致使这些地区的生态环境出现退化，表现为土地出现次生盐渍化、地表植被退化甚至死亡、河道断流、湖泊萎缩、下游河床淤积、河口生态恶化等自然生态问题。
  为根治这些生态环境问题，实现我国社会经济的可持续发展，国务院制定并发布了《全国生态环境建设规划》。随着我国生态环境建设的开展，生态环境用水问题将越来越突出，研究我国生态环境建设用水，对于实现我国水资源区域间、部门间的合理配置和可持续发展利用具有十分重要的意义。
   　　中国工程院2001年出版的重大咨询项目研究成果《中国可持续发展水资源战略研究总报告》中明确指出：必须以水资源的可持续利用支持我国社会经济的可持续发展，建议从8个方面实行战略性转变。其中的一个重要的战略性转变就是“要从不重视生态环境用水转变为保证生态环境用水的水资源配置战略。
  ”要求在水资源配置中，为实现《全国生态环境建设规划》服务，即为保护与改善全国生态环境，特别是干旱缺水的西北地区的生态环境服务。因此，生态环境用水的研究成果要求回答某一流域在水资源的配置中，包括那些与生态环境保护与改善有关的项目，以及每个项目的具体用水量。
   　　二、生态环境用水的界定 　　计算某一流域或区域的生态环境用水应当包含哪些项目呢？从广义上讲，维持全球生物地球化学平衡诸如水热平衡、源汇库动态平衡、生物平衡、水沙平衡、水盐平衡等所消耗的水分都是生态环境用水。
  从大尺度来看，以我国为例，降水资源总量为62000亿m3，其中有一部分为生态环境用水，包括植被蒸散，土壤、地下水和地表自由水面的蒸发，为维持水沙平衡、水盐平衡等的入海水量等几个方面。一般而言，自然界能通过自身能量调节和物质分配来维持其平衡（以水文循环和大气循环为介质）。
  随着人类对自然环境的干扰和作用强度的加大，自然界原有的运动秩序就被打乱，如果这种干扰超出自然生态系统的承受力，系统自身无法复原，引起生态环境恶化。目前，国内外的研究一致认为，在生态环境脆弱区生态环境保护的首要原则是生态环境用水必须优先得到满足，只有这样才能维持生态环境不至于进一步退化。
  生态环境用水应当指为维护生态环境不再进一步恶化并逐渐改善所需要消耗的地表水和地下水资源总量。换句话说，只有当区域水资源供需产生矛盾，水资源成为区域社会经济发展和生态环境保护的主要限制因子时，水资源的开发利用就必须考虑生态环境用水份额。
   　　需要说明的是，生态环境用水是一个十分广泛的概念，如用于河流水质保护和鱼类洄游等所需的水量也是生态环境用水的范畴，但对于我国目前水资源状况而言，河流水质保护主要应从控制污染源入手，特别是水资源紧缺地区的水质保护不能依靠增加生态用水实现。
  因此，笔者认为生态用水不应包括此项。据此，水土保持、植被建设（含保护）、维持河流水沙平衡、维持陆地水盐平衡、保护和维持河流生态系统的生态基流、回补超采地下水所需水量以及城市绿地用水等都是生态环境用水范畴。
   　　三、生态环境用水研究中存在的主要问题 　　当前生态环境用水的研究中，存在的主要问题有以下几个方面。一是名词不统一。在有关文献中，与生态环境用水相关的名词还有生态用水、环境用水、生态需水、生态环境需水等。
  虽然名称不同，但是研究人员的目标应当是一致的，即查明为了维护（保护）和改善（整治、恢复）某一区域或流域的生态环境，到底需要占用多少水资源。从“占用”的内涵来看，我们认为使用“生态环境用水”一词，比较恰当。
   　　其次是关于“占用”什么类型水资源问题。目前尽管有不少学者在研究生态环境用水的内涵及计算方法，但是，在“占用”水资源的内涵上，还有待明确。有人计算的是降水性水资源，有人计算的是径流性水资源。
  生态环境用水的研究是为国家或区域的水资源合理配置利用服务的，而从水资源的定义来看，广义上包括地球上所有的天然水或某一区域的降水资源。但水资源管理部门把能够控制并可供人类利用的水称为水资源。从这个意义上讲，我们的生态环境用水应限定于地球表层人类通过各种工程措施可以控制的地表水资源和地下水资源之内，所取得的成果才能对水资源管理以及社会的可持续发展产生积极的、有意义的结果。
  否则很难在生态环境用水研究的理论上与操作上取得共识。从目前已有的研究成果来看，对此问题有待进一步明确。例如，有的研究成果指出某某流域生态环境的保护与改善需要数百亿立方米的水，但回避说明到底需要水资源管理部门分配多少水资源用于生态环境建设。
   　　“生态环境用水”研究中的另一个问题是对研究流域或区域的生态环境建设目标合理性分析不够。由于建设目标及其合理性不明确，故难以判断研究成果的实际价值。就某一流域或区域而言，生态环境保护与改善的目标是有其特殊性的，现有的隐域性植被（即靠地表径流或地下水补给而生存的植被）保不保、保多少？已经干涸或正在萎缩的湖泊要不要恢复、恢复到什么程度？已经降低的地下水位是否需要回补？回补多少？山丘区水土流失治理率要求达到多少？土壤侵蚀模数减少到什么水平？河流含沙量减少到什么程度？要明确这些问题，首先要做好某一流域或区域生态环境建设（包括保护、改善与合理利用）目标的合理性分析。
  否则研究成果只能说明生态环境用水现状，但不能回答为了进一步改善生态环境还需要增加多少用水量。 　　四、关于河道外生态环境用水的计算方法 　　在生态环境用水研究中，除了明确研究目的、计算内容（项目）外，还要研究科学的计算方法，才能得到符合实际并能指导水资源配置利用的结果。
   　　生态环境用水一般可分为两大类来进行计算，即河道外生态环境用水及河道内生态环境用水。河道内生态环境用水与每条河流的特性关系密切。计算方法差别很大，本文仅就河道外生态环境用水，讨论其计算方法。
   　　首先，我们建议生态环境用水的计算或预测，要以流域为单元进行，因为以流域为单元便于计算流域水资源的供需平衡情况。对于某些跨省（自治区）的大流域，我们可先以省（自治区）为单元计算，然后再综合计算流域的生态环境用水量。
   　　生态环境用水实际上包括保护生态环境与改善生态环境两个方面的用水量。鉴于我国西北地区干旱缺水，又是生态环境脆弱地区，是生态环境用水研究的重点区域，因此笔者着重讨论西北地区生态环境用水的计算方法。
   　　西北地区包括黄河流域的上中游及内陆河流域。就黄河流域上中游而言，该区域多年平均降水量为460。2mm，降水资源总量约为2920亿m3，地表水资源量476亿m3，地下水资源量372亿m3，地表水与地下水的不重复量仅60亿m3，水资源总量535亿m3。
  为了保护与改善黄河流域的生态环境，我们认为河道外生态环境用水量主要计算现有水土保持措施（包括梯田、造林、种草、淤地坝或拦沙坝）以及水土保持措施以外的植被建设的用水量。为此，我们以黄河上中游各省（自治区）水土保持措施保存面积为基础，并根据现有科研观测成果，确定各项措施的用水定额（指占用的水资源份额），然后求得防治水土流失、改善生态环境的用水量。
  表1介绍了陕西省黄河流域不同生态环境建设区的水土保持措施保存面积。表2介绍了陕西省黄河流域的不同分区的不同措施用水定额。表3介绍了陕西省黄河流域生态环境用水现状以及按照生态环境建设规划求得的2010年、2030年、2050年生态环境用水量。
  除了水土保持人工造林面积外，现有天然林、天然次生林的保存面积及其耗水量则不必列为生态环境用水量，因为这些林分的耗水量已反映在径流系数之中。黄河流域西北部分降水资源总量约2920亿m3，而水资源总量才535亿m3，这种差别中，已包含了天然植被的耗水量。
  而表中所列举的用水量，则是水资源管理部门要考虑的配置份额。需要说明的是，水土保持与植被建设均在河川上游，这些区域的生态环境用水量作为水管理部门，只能充分考虑它的减少流域水资源总量的作用，而谈不上分配与不分配的问题。
   　　对于干旱少雨的内陆河流域，在计算河道外生态环境用水量时，主要计算依赖地表径流（雨洪）及地下水资源生存的隐域性植被（例如塔里木河下游的胡杨林）的用水量。为了保护这些维护流域生态环境的天然植被或人工植被，可以根据当地的观测成果，求得单位面积植被的用水量。
  我们不赞成用某一流域林草植被总面积乘以蒸散强度的方法来计算生态环境用水量，其理由已在前面论述了。 　　总之，在干旱缺水的西北地区及我国北方地区，生态环境不仅十分脆弱，而且破坏十分严重。为了保护与改善这一区域的生态环境，必需配置相应的水资源量，人类社会与生态环境应当实现水资源共享。
  我们的任务在于协调人类社会发展与生态环境保护、改善之间的用水矛盾，合理地计算并配置各个流域的生态环境用水量。收起