生态流量概念范文

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概念图是一种用节点代表概念，连线表示概念间关系的图示法，是一种知识及其内在关系的网络图形化表征，也是思维可视化的方法。它一般由节点、链接和连接词组成。教师利用概念图教学不仅可以发展学生的知识迁移能力，帮助学生更好地掌握所学知识，还可以改善学生的认知结构和信息处理能力。

2 概念图在能量流动教学中应用

2.1 能量流动在教材中的地位分析

“生态系统的能量流动”属于人教版必修三第五章第二节，是在前面学习了生态系统的类型、生态系统的结构之后继续学习的一部分内容，关系到生态系统中各营养级生物量的制约与发展，同时也为后面学习物质循环打好基础。

2.2 导课中利用概念图展示教学流程

概念图可以作为一种引导工具，促进知识结构的整合，并且把整合过程以一种清晰的、可视化的形式呈现出来，这种整合过程就是新知识被同化的过程。如图1所示，一层是学生在第一节学习过的内容，上新课前巩固旧知，对于知识的衔接起到连贯的作用;二层是这节课将要学习的内容，通过概念图展现出来能帮助学生明确本节的学习目标。

2.3 新课中运用概念图剖析所授知识点

概念图可以作为一种分析工具展现知识结构，帮助学生从纷繁的信息中找到信息间的联系。本节的重点是能量流动的过程，即能量是怎么输入生态系统的，能量流入某一营养级时的去路有哪些，能量是怎么散失的……这些问题都比较抽象，如果教师以概念图的形式呈现出来，则能够加强学生对此知识点的理解（图2）。

2.4 知识比较中运用概念图辨析相关知识点

概念图可以作为一种辨析工具，比较相关知识点的区别和联系。能量流动作为生态系统的一个功能，是生态系统的动力;生态系统还有另一功能――物质循环，作为能量的载体，以元素形式在生物群落和无机环境之间循环利用。两者同为生态系统的功能，可是在形式、特点、范围等方面有着很大的区别，教师可以通过构建概念图，强化它们之间的区别和联系（图3）。

2.5 单元小结中运用概念图构建本章整体知识框架

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1 森林的资产价值和服务价值的区别

笔者认为，我国大部分森林评估案例混淆了森林资产和森林服务的区别，并错误地使用生态服务功能这个概念，把森林资产价值和服务价值相加以表达森林的价值，我认为是不妥的。举个案例，某市的林地价值是 X亿元，立木价值是 Y亿元，森林的某年产品和服务的价值是 Z亿元，那么该市的森林价值是(X+Y+Z)亿元。这是错误的，就好比把一处果园的价值与这处果园某年的产品价值相加，并称其为服务功能的价值。据《联合国生态系统千年评估报告(MA)》可知，服务与功能是两个概念：生态系统功能(Ecosystemfunction)是指与生态系统维持其完整性的一系列状态和过程相关的生态系统的内在特征，包括分解、生产、养分循环，以及养分和能量的通量变化等过程;生态系统服务(Ecosystemservices)是指人类从各种生态系统中获得的所有惠益，包括供给服务、调节服务、文化服务，以及支持服务。按照 MA的定义以及很多作者的界定，服务是自然生态系统的最终产品，它有时间量纲(国际上为简洁表述，界定生态系统服务与生态系统产品和服务两个表述内涵相同);而功能是森林生态系统这种自然资源的一种属性或过程。这类功能如果被利用，它就变为服务，也就产生了计量和计价的可能，人们可以对资源资产计量和计价，但无法对其属性或过程计量和计价。MA的综合报告和系列专题的原文(英、法)中没有出现过服务功能这个概念，MA是由来自95个国家的1360位学者完成的，我们不能忽视。

美国 RobertCostanza等 13位作者发表在《NATURE》的《全球生态系统服务与自然资本的价值》一文，在中国被视为资源价值评估领域的圣经，但也曾被错译。错误译文把生态系统功能和生态系统服务译成生态系统服务功能。这个错误错在何处，打个比方就理解了。如一座宾馆，宾馆是资产，接待是服务，它开展接待，收入是服务收入，但不是资产的价值。尽管产生服务收入的前提是宾馆资产，但却是两回事，我们既不可以把宾馆的服务收入叫做服务功能价值，也不可以把宾馆的资产价值叫做服务功能价值，更不可以把宾馆的资产价值加上年度收入，并称其为服务功能价值。这也就是森林资产和服务的区别。当然，同样出自多个国际机构之手的诸如《环境经济综合核算(SEEA-2003)》、《生态系统与生物多样性经济学让自然资源经济学成为主流(TEEB)》(2010)等文献，也都是秉持服务价值和资产价值，而不是服务功能价值这样的概念，这是不容置疑的。

2 森林资产 服务等的概念必须与环境经济综合核算(SEEA)相统一

资产、产品、服务等，是国民经济核算的基本核算对象。二战以后在西方国家逐步产生的国民经济核算体系，被称为 SNA体系，我国原来学习苏联，采用的是物质产品平衡表体系(MPS)，此后也转用SNA。SNA包括资产核算和生产核算。资产、产业的概念和分类，生产、服务的概念和分类，联合国统计署都有标准。各国统计部门，也都有统一、细化的标准，这个标准工具，就像一部大字典，绝非可以随意编造，所以，原则来讲，同一国不同地区的GDP可以比较，各国的 GDP也可以比较。SNA的核心指标之一是国内生产总值(GDP)。过去，这个 GDP统计，虽然扣除了生产过程中的中间投入(如原材料、能源等)，但却疏忽了扣除环境成本，这导致了发展的不可持续性。联合国统计署于 1993年，对原有的 SNA体系进行了改进，设想在资产平衡表中列出那些被忽视了的自然资产，从而勾画出了一个扩展到环境账户的 SNA框架，在国际上称为 SNA-1993。我国当时驻联合国环境署副代表李金昌教授参与了这项工作，回国后他和林业经济专家孔繁文研究员以及一批弟子，于 20世纪 80年代后半期，在我国创新性地开展了自然资源评估研究。联合国统计署于 2003年推出了环境经济核算体系(SEEA-2003)，我国有正式译本。2012年2月，联合国统计委员会又批准了环境经济核算体系(SEEA)核心框架 (SEEA-2012)。但这个SEEA，目前仍然作为 SNA的一个卫星帐户。

森林资源评估，是想揭示森林这种自然资产及其产出的价值当然是指以前不能进入 SNA统计体系的森林资产成分。如果对于某一个核算期的期初资产存量和期末资产存量加以评估，就能看出这段期间资产的增减，从而可用于衡量发展的真实业绩。但是，这个新定义的森林资产的新含义是什么?森林产出的新含义又是什么?这些新资产和新产出又是什么关系?不搞清楚这些，就无法开展科学的评估。

3 关于自然资产的概念及其分类

传统意义上的资产(assets)，是指企业、自然人、国家拥有或者控制的能以货币来计量的经济资源。这样的资产有以下特点：第一，能给业主带来经济利益;第二，由业主所控制。常见的资本(capital)一词，其含义是业主的本钱，是资产的价值形态，有自然资本、人造资本、人力资本、金融资本、信息资本等形态。因此也常叫做自然资本与生态服务评估，虽然二者在经济学上有很大的不同，但在这里，基本是一个意思。我国国民核算中使用的资产也是指经济资产。根据存在的形态不同，资产分为金融资产与非金融资产，非金融资产又分为人造资产和非人造资产。问题是，无论 SNA1993，还是 SEEA系列文献，为了把控经济发展对自然资源和环境的影响，都明确地提出了自然资产的新概念。那么自然资产的新概念是什么呢?

最初，人们认为自然资源中只有那些可以控制并有用的资源属于自然资产，所以称为自然资源资产。但是，很快，权威的自然资源经济学者们形成了一个共识并被普遍接受，即没有什么自然资源不对人类有用，都属于自然资产范畴。例如，足够权威的《环境与资源价值评估理论与方法》一书的作者弗里曼就说，自然环境是一个资产体系;史密特也认为，应将自然资源和环境资源均作为有价资产。所以，在 SEEA里，所有的地球自然资源与环境，都成了应评估的自然资产，《SEEA》就采纳了这个意见[1，5，7-8]。RobertCostanza等早先发表在《NATURE》的《Thevalueoftheworldsecosystemservicesandnaturalcapital(全球生态系统服务与自然资本的价值)》也早这样做了[5]。这样，现在流行的 自然资源资产和环境资产之说，实际就是自然资产或环境资产了。那么，环境资产、自然资源资产或自然资产，都是一个意思了，但最规范的表述是自然资产(Naturalassets)，其定义是：由一个经济体所拥有的全部自然要素[1]。这类自然资产，通常都是一个具有多种属性的资产的集合体。如森林资产，包括林地资产、立木资产、形成各种非林木产品的资产、景观资产、产生各种生态服务的资产，以及相关品牌资产等。有时这类自然资产还与人文资产结合，构成一个更加宽泛的资产集合体(如人文自然景区)。

资产必须有分类标准，否则就会导致把非同一类别或非同一个层级的资产数据相加，导致统计混乱，自然资产尤其如此。联合国已经有产业分类标准(ISIC)和产品分类标准(CPC)等，但需要拓展，加入那些新来的成分。联合国虽然还没有来得及做这件 事，但 是 一 些 基 本 的 概 念，在 SEEA2003、SEEA2012中已有共识，各国也都在遵守。关于这些知识，侯元兆等 2005年出版的《森林资源核算：理论方法》[7]一书(尤其是该书第二章：森林资产的定义和分类)有详细引介，欧盟 2002年公布的《欧洲森林环境与经济综合核算框架(IEEAF)》，对森林资产的概念及其分类有更详细的论述。归纳这些研究，其核心意思是，

自然资产包括以下 3个部分：1)来自 SNA概念体系之中的经济资产、原来分类上属于人造资产的资产;2)来自 SNA概念体系之中的经济资产、原来分类为非人造资产的自然资产;3)被 SNA体系忽略的那些自然环境要素，也属于自然资产，它们是除了上述两方面认定范围之外的那些自然资源与环境要素。归纳来讲就是：原概念：经济资产(非金融资产部分)=人造资产 +非人造资产。现概念：资产(非金融资产部分)=人造资产 +自然资产。人造资产排除了原经济资产定义中的自然资产;自然资产为原经济资产定义中的自然资产 +其他自然资产与环境。自然资产这个概念，扩展了原来的经济资产概念，把自然资源与环境也包括在内了。自然资源或环境的功能，因为是自然或环境的固有属性或属于生态过程，因此这类自然资产的功能属于资产范畴。同时，它重新整合了经济资产中对自然要素的归类，将处于人造资产和非人造资产不同类别中的、与资源环境有关的内容归到一起，形成了一个完整的新的自然资产概念。经这样处理以后，在自然资源及环境核算中，自然资产将与经济资产中留下来的人造资产(Mannedassets)并列，为系统描述经济与环境的关系提供了前提。构成新自然资产概念的其他自然资产与环境这个部分，过去没有进入市场，更没有进入核算视野，正是我们要纳入森林资产评估的。

4 关于生态系统服务的相关概念

生态系统服务是指人类从生态系统获得的各种惠益。人类福利主要来自于生态系统服务，没有生态系统服务，就没有基本的人类福祉[4]。Constanza等将生态系统提供的产品和服务统称为生态系统服务(Ecosystemservice)。他也指出，生态系统服务与生态系统功能不是一回事[5]。生态系统服务的经济价值构成的分析和科学分类，是进行生态系统服务的经济价值评估研究的基础。一般认为生态系统服务的总经济价值(TEV)包括：利用价值(UV)和非利用价值(NUV)两部分。利用价值又分直接利用价值(DUV)和间接利用价值(IUV)。非利用价值(NUV)包括遗产价值(BV)和存在价值(EV)。Constanza等将全球生物圈分为 16个生态系统类型，并将生态系统服务分为17个类型。很多研究均以其生态系统服务分类方案开展对生态系统服务价值的评估。

目前，人们对生态系统的复杂结构、功能和过程，以及生态过程与经济过程之间的复杂关系等，还缺乏准确定量认识，生态系统各种服务的量化及各组成之间的可加性等仍存在问题。对生态系统服务价值的定量经济评价存在着粗略性。除了生态产品有市场价值外，由于许多类型的自然资本和生态系统服务的许多方面不进入市场，对这类生态系统服务的定量价值研究，只能是估值。下面是国际上已有定论的几个相关概念。生态系统服务：我国常简称生态服务。生态系统服务是自然资产的最终产品，来自生态成分、进程和功能。计量和估价生态系统服务的原则是以生态系统各成分为基础，而不是广阔的生态系统。只有计量和估价是建立在空间和时间上截然不同的单元之上时，价值的加总才有意义。

生态系统产品：是指自然生态系统所产生的，能为人类带来直接利益的有形产品，如木材、森林食品、林产药物、工业原料等。这里的表述没有包括生态服务。一些文献中，为了论述便利，通常把生态系统产品和生态系统服务用一个术语来表述，即生态系统服务，中文更为简练的表述是生态服务。生态产品就是生态服务。联合国千年生态系统评估(MA)把生态系统服务分为 4类，基础是支持服务，在这个基础上产生的是供给服务、调节服务和文化服务，具体种类有：空气净化、水源涵养与净化、调节和稳定局部气候、吸纳废弃物、土壤保育、作物授粉、害虫天敌保护、种子传播、养分循环、生物多样性维持、关键工农业生产要素提供、紫外线防护、风浪抑制、森林文化、森林游憩等。它们是地球上所有生命的生存支持系统，人类的福利和繁荣依赖于生态系统提供的服务。支持服务：为提供其他的生态系统服务而必需的生态系统服务，如产出生物量、土壤的形成和保持、养分循环等。调节服务：从对生态系统过程的调节(如调节气候、水资源以及对一些人类疾病的控制)中所获得的惠益。供给服务：从生态系统中直接获得的产品，如食物、纤维以及淡水等。文化服务：通过丰富精神生活、发展认知、思考、消遣娱乐以及美学欣赏等方式，使人类从生态系统获得的非物质惠益，包括知识体系、社会关系以及美学价值等方面。

处于核心位置的三角形，就是支持服务，法国人称之为自养服务，就是这类服务主要是支持生态系统自身运转的，人类很难直接受益，也就是说，某些支持服务不应被核算。在我国通常把森林生态系统服务归纳表述为以下方面。森林涵养水源服务：森林在 1年内对所处流域的水量和水质增或减的影响。森林保育土壤服务：森林在其流域范围内，在平均年份下，1年内保护土地和育成土壤的总量。森林固碳制氧服务：森林 1年的固碳总量和氧气释放总量。森林调节气候：森林在正常年份下对于区域气候的温度和湿度调节效果。净化环境服务：森林在滞尘、减噪、吸收有害气体、增加负离子、释放萜烯类物质，以及减少太阳辐射等方面的作用。森林生物多样性庇护服务：生物多样性(Biodiversity)，是指物种多样性、遗传多样性、生境多样性。这个定义不能简单地移植用于森林生态系统服务核算。森林农业防护服务：正常年份树木群落改善农作物生产环境的增产效益。森林景观和游憩服务：因森林存在而形成的景观与生境所提供的美学服务，是森林的景观服务;森林接纳入林游憩是其游憩服务。

森林生态系统的功能只有对人类社会直接有益并被社会享用时才能转化为服务。通常这种服务的计量以 1年为时间单元。不同属性的服务的计量单位不一样。从经济的角度出发，生态系统服务可被视为社会从自然资本获取的红利。维持自然资本的存量可确保未来能持续提供生态系统服务。

5 存量(资产)和流量(服务)的区别

自然资产的价值，指自然资产在某一个时间点上的价值，它是一个存量，没有时间量纲。国民核算中，通常是对一个核算期的期初资产存量和期末资产存量进行核算，从而考察自然资产存量的变化。如果自然资产存量是下降的，那么，即便是这个期间的产值每年都很大，但赖以发展21的自然资产减少了，这就导致了发展的不可持续性。以往数百年的工业发展和财富积累，正是属于这种情况。而生态服务的价值，有时间量纲，它总是意味着某一个时间段内的产值，比如一年内。这里涉及到下面两个概念：存量：是在某一时点上测算的资产的量，无时间量纲。在林业上，清查的林地面积、森林面积、林木蓄积等都属于林业资产的存量。变量：存量并非不变。一个资产核算期的期初存量和期末存量之差，就是该资产的变量。这个变量有正有负，变量下降，来自于森林资产的耗减和退化，变量上升，来自于资源的培育和生长。流量：流量是必须按一定时期测算的量，有时间量纲。如产量是某一时期生产的产品流量;收入为一时期的货币流量，有时间量纲。在林业上，年度造林面积、采伐量、生长量、森林生态服务等，都是流量。

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【分类号】：X832

随着水资源需求量的不断增加以及水环境的急剧恶化，水资源紧缺已成为世人所共同关注的全球性问题。由于森林生态系统是清洁水源的发祥地，因而其涵养水源的功能尤其受到人们的重视。自20世纪初森林与水的关系研究开始以来，森林的水源涵养功能一直是生态学与水文学研究的重点内容，而且发表了大量研究成果。为了客观认识与正确评价森林生态系统的水源涵养功能，本文探讨了森林水源涵养功能的概念，并分析了其主要表现形式，旨在为我国的森林水源涵养功能评价研究提供参考。

1 森林的水源涵养功能

森林的水源涵养功能是一个动态发展中的概念，其内涵随着人们对森林与水关系认识的不断深入而变化。19世纪末 20世纪初，森林水文学的研究主要集中在以流域 （或集水区）为单元研究森林对河川径流的影响上，到了20世纪60、70年代，森林的生态水文过程研究开始受到重视，林冠截留、枯枝落叶层截持、土壤水分入渗与贮存以及林地蒸发散等水文过程逐渐为人们所认识。因此，在研究的早期，水源涵养功能主要是指森林对河水流量的影响；后来，森林的拦蓄降水功能逐渐受到重视，而目前的森林水源涵养功能研究包括多项内容，比如森林对降水的影响、森林蒸发散、森林对径流的影响和森林对水质的影响等。当前的水源涵养功能概念更加综合化，它不仅关注森林生态系统内的水文过程，同时也关注于多个水文过程所产生的综合效应。因此，可以用水源涵养功能的狭义概念和广义概念进行区分，即狭义的水源涵养功能是指“森林拦蓄降水或调节河川径流量的功能”，而广义的水源涵养功能是指“森林生态系统内多个水文过程及其水文效应的综合表现”。

2 森林水源涵养功能的主要表现形式

水源涵养功能主要表现形式为：截留降水、涵蓄土壤水分、补充地下水、抑制蒸发、凋节河川流量、缓和地表径流、改善水质和调节水温变化等。

2.1蓄水功能

由于森林生态系统的特殊性质，森林土壤像海绵体一样，吸收林内降水并很好地加以蓄存，在陆地生态系统中具有最大的水源涵养能力，被誉为“绿色水库”。森林通过截留、吸收和下渗对降水进行时空再分配，减少无效水，增加有效水。研究表明，森林土壤根系空间达lm深时，l hm2森林可贮存水 200～2000m3，比无林地能多蓄水300m3。

2.2调节径流

森林对河川径流的形成起着重要的影响作用，它能降低地表融雪水和雨水的径流量，并使其渗入地下，变为地下径流，从而可降低洪峰高度，提高平水期的水位，防止水库被土壤水蚀产物淤塞。

2.3削洪抗旱功能

森林在洪水季节通过降水截留，森林的蒸腾、蒸发，森林土壤的水分渗透，延长融雪时间，减少地表径流等起到蓄水防涝的作用。在干旱季节则可以供水抗旱。

2.4净化水质的作用

森林对水质有良好的净化作用。我国热带森林尖峰岭实验站长期观测结果表明，热带原始森林流域集水径流水质检出均值为最优质的源水，其次为天然更新山地杉木幼林流域、天然更新山地雨林流域，森林对水质净化能力非常强。

水源涵养功能通常可以通过以下指标的测定而获得：

（1）林冠截留量，通过林内穿透雨测定装置测定并计算林冠截留量。

（2）树干径流量，通过树干径流测定装置测定并计算树干径流量。

（3）林下植物层持水量，采用浸泡法测定林下植物层最大持水量。

（4）枯枝落叶层持水量，采用浸泡法测定枯枝落叶层最大持水量。

（5）土壤持水量，采用土壤水分测定仪测定土壤持水量。

森林对水质的净化则可根据径流小区的泥沙数据进行推算，森林的水源调节效能的经济评价主要取决于两个因素：①集水地区径流的增长状况（与无林地相比）；②水源的经济价值。

3 结论

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近年来我国生态环境的恶化不断加剧，人类一味的追求水资源的最大经济可利用水量，忽视生态环境自身对水资源的需求。特别是北方地区水资源供需矛盾尖锐，在水资源严重短缺的情况下，生态环境用水被经济用水所挤占，北方多数地区河流开发过度。水资源、水问题可以概括为“水多、水少、水脏、水生态恶化”，这些问题严重影响了我国的可持续发展[1]。进入21世纪，面对严峻的水资源短缺、经济快速发展与生态协调等问题，我国学者提出了“面向生态”的新概念，面向生态的水资源利用重视自然生态的需求，综合考虑自然———社会———经济复合生态系统的需求，我国进入了面向生态的水资源利用模式———生态保护型阶段。

1.2河流生态环境问题

人类对水资源开采程度好破坏程度的不断增强使水文循环受到严重的扰动，水资源自然循环的途径和通量发生改变，其可再生能力也有不同程度的改变，出现一系列的问题，如河道断流、地下水位下降、水资源短缺、水污染等等。水作为生物本身的组成部分，在自然生态系统中起着无可替代的重要的决定作用。要使生态环境朝着良性循环的方向发展，必须首先满足生态系统所必须的水量要求。

2.生态需水基本理论

2.1河流生态需水及其特点

基于自然水循环角度[2]，河流生态需水可以定义为：在特定时段内，在一定的生态保护目标下，维持河流基本结构与功能所需要的一定水质目标下的水量。其内涵可以理解为：（1）维持河流生态系统现状；（2）避免河流退化；（3）提供水来支撑自然过程，以保留关键的生态服务和社会服务功能。具体可以归结为一下几个方面：（1）维持河床沉积物的大小和移动性；（2）维持常年性河流不断流；（3）维持河道的纵向连续性；（4）维持河流特征和环境；（5）维持洪泛平原；（6）维持河滨植被；（7）维持河口的生态平衡；（8）维持娱乐和舒适性。

河流生态需水特点：质与量的统一性[3]；时间与空间性；尺度多样性；最优性与阙值性。这些特点涉及到方方面面的因素，必须统筹兼顾，全局把握，针对特点有目的的改造河流，造福人类。

2.2河流生态需水重要水文要素与指标

河流生态需水研究的一个重要问题就是如何选取水文指标。这些指标包括：（1）与流量状况总体趋势密切相关的指数如平均日流量、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续时间等。（2）描述流体多样性成分的指数：日流量、月流量、年流量以及低流量高流量在频率上的变化，低流量和高流量在持续时间上的变化，流量变化的速度等。（3）其他比较重要的指数包括每年流量的变化，高峰期的峰值，洪水频率以及洪峰天数等。

在水资源规划与配置中，常常需要涉及到一些表征生态需水的性能性指标，这些指标具有典型性和代表性，对分析河流生态系统的健康具有重要作用。这些指标一般与流量过程有关，具有相同特点的河流，其性能指标应具有同一性，不同的河流其指标存在不同程度的差异。往往应该考虑到枯水年、平水年、丰水年以及不同月份的差异。不同情况性能指标不同，实现河流的生态功能也不同，针对我国北方河流季节性的特点，提出以下指标来衡量生态需水的性能：非汛期低流量天数、汛期流量、某频率的洪水、入海流量。

3.生态需水的评价

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1、生态水文学的发展

水文学(Hydrology)是地球科学的一个重要分支，它研究地球上水的起源、存在、分布、循环和运动等变化规律，并运用这些规律为人类服务的知识体系[1]。自从科学界公认水圈、岩石圈和大气圈都从地圈中分离出来，并作为地球的独立圈存在后，水文科学的形成就有了其基础和地位[23]。

人类进入20世纪末，由于社会经济发展，人与自然的冲突加大，生态环境问题愈来愈突出，如湿地的退化、河道断流、入海水量减少、水体污染加剧等等。近20年来，生态学家们愈来愈意识到水文过程对生态系统功能的重要影响。但是，缺乏了解水文过程与生态系统植物群落变化与相互制约的内在联系。同样，过去水文学家关心最多的是洪水与干旱的成因、工程水文的实际的设计应用等。但是，随着生态与环境问题的重视与提出，愈来愈多的水文学家开始关注与水相关的生态问题，例如流速如何影响河道内的植物生长？河川径流的情势与滨岸生境生态过程之间是如何相互作用与联系的？由于水文循环联系地球系统地圈~生物圈~大气圈的纽带作用，水文循环过程的变化与其相关的生态环境的变化交叉研究与社会需求，产生了新的学科生长点，即生态水文学(Eco-hydrology)。

生态水文学是20世纪80年代以后逐步发展的一门新兴交叉学科[1-20]。它重点研究陆地表层系统生态格局与生态过程变化的水文学机理，揭示陆生环境和水生环境植物与水的相互作用关系，回答与水循环过程相关的生态环境变化的成因与调控。利用生态水文学原理可以积极地用来保护和改善自然景观，正确指导生态环境脆弱地区的生态环境建设与水资源管理。

生态水文学的提出与发展大致在20世纪70年代以后。早期的生态水文学主要定义在生态湿地系统范畴。例如，1996年Wassen等学者专门撰文[44]，认为“生态水文学是一门应用性的交叉学科，旨在更好地了解水文因素如何决定湿地生态系统的自然发育，特别在自然保护和更新方面有重要价值”。

1971年，联合国教科文组织（UNESCO）正式启动人类生物圈（MAB）计划，水生生态系统研究成为该计划中的一个重要项目。第一阶段的会议于1986年在法国图卢兹召开，主要讨论了土地利用对水生生态系统的影响。会议期间，确定了一个具有决定性意义的主题：陆地生态系统和水生生态系统之间的过渡带，对生物化学循环和景观镶嵌体具有重要的调控作用。因此，过渡带的研究被推荐为UNESCO未来生态系统工作的重点。它是生态水文学发展的雏形阶段。

1988年，UNESCO组织了过渡带研究的国际专题研讨会。期间，国际应用系统分析协会和匈牙利科学研究院筹划了水陆过渡带功能方面的合作研究项目，试图通过对生态过程的充分理解，确定过渡带恢复或重建的管理思想。

1996年9月在法国召开了“小流域生态水文学过程”研讨会。会议共收到30篇论文，研究集中在小尺度上，内容主要包括土壤和大气相互作用的模拟，径流产生过程和水流路径、水量和水文生物地球化学行为等。在这次会议中，还讨论了分区和尺度的影响问题，分析了气候变化对水文行为和数量的影响。1997联合国教科文组织出版了“小流域生态水文学过程”会议文集。

联合国教科文组织（UNESCO）国际水文计划（IHP）是由世界各个国家政府组织参加、在国际上有重要影响的水科学及其相关的水资源和环境科学的大型国际研究计划。从1965-1974联合国科教文组织实施国际水文十年（IHD）计划后，IHP已经执行了五个阶段，其中：第一阶段（IHP-I，1976-1980）着重人类活动影响，水资源与自然环境之间关系的研究；第二阶段（IHP-II，1981-1985）着重于把研究领域扩大到各个特定的地理、气候区域，并向着综合利用水资源的水问题方向发展；第三阶段（IHP-III，1986-1990）定名为“为经济、社会发展合理管理水资源的水文学和科学基础”，除继续把水文科学作为重点外，把计划内容扩大到合理管理水资源；第四阶段（IHP-IV，1991-1995）研究计划重点是“大气-土壤-植被”之间的水循环关系，全球气候变化对陆地水文过程的影响。

IHP第五阶段（IHP-V，1996-2001）方向是“脆弱环境中的水文水资源开发”，由三个模块、八个主题和31个计划项目组成。模块1的资源过程与管理研究中主题2是“地表生态过程”。生态水文学是IHP计划的核心内容[14-19]。之后，生态水文学得到了迅速发展。从1996年到2002年，联合国教科文组织国际水文计划召开了一系列生态水文学研讨会。

1997年国际水文计划出版了专集：生态水文学—水生资源可持续利用的新范例。文集指出生态水文学主要是为了研究水循环过程、机制与生物、非生物之间的相互关系。水生环境的水量、水质和某些过程，不仅受气候因素的控制，而且在很大程度上受生物因素的影响。因此，生态学和水文学知识的综合，被认为是一个研究水和生物关系的合适的新工具。这本书首次提出了新的、具有挑战性的概念——生态水文学，建立淡水资源可持续发展的基础。图1表明了生态水文学与以往生态学和水文学思维的不同方式：

1998年5月在波兰召开了UNESCO IHP-V2.3-2.4工作组会议。同年，出版了会议文集，主要包括以下4个方面的内容：1）介绍了生态水文学的框架和研究领域；2）提出了当前存在的缺点和未来发展路线；3）宣传生态水文学的概念，认为河流生态系统是受水文过程控制的“超有机体”。确定生态水文学研究的目标为：（a）比较和评价现有的水文和生态过程相互关系的信息；（b）评论预测的潜力、确定未来研究最重要的方向；（c）识别与水文过程相关联的环境问题层次；（d）定量生物因素、非生物因素之间的联系以及它们在水中的沉积物质、营养物质和污染物质运输、转化中的作用，以确定从区域到流域尺度上的转移路径；（e）以可持续发展为目标，建立可操作性的程序交互平台以及科学家、政策制定者和决策者之间新的思维方式。这一出版物为生态水文学的研究提供了指导作用。

1999年9月8日至22日，IHP-V组织了生态水文学研究进展方面的会议，在不同科学团体之间交流了生态水文学的研究成果。会议为来自24国家的不同领域的年轻科学家提供了辩论的机会。在生态水文学和水资源管理方面，科学家交换了基础性研究和应用研究的最新观点。基于研究过程中得到的数据和知识，科学家讨论和提议了生态水文解决环境问题的潜在办法。2000年出版了生态水文学研究进展文集。

需要指出，IHP-V中生态水文计划的核心目标旨在从流域观点、从河流系统与自然社会经济的联系中，理解生物和物理过程的整体性，以提高水资源的管理水平。专家们认为，当今世界范围的水资源问题已经受到来自全球气候变化和人类自身经济开发活动的巨大影响与挑战。在面对不断变化环境的水资源管理中，生态水文学的研究方法和思想将是最好的、可持续的方法。这一范例认为，流域就好像一个超有机体，它具有反抗压力的抗性和弹性特征，是面对变化环境下水资源可持续管理的最有效的一个工具。

1999年，为倡导生态水文学方面的科学研究，国际知名的英国水文研究所正式改名为“生态水文学研究中心”。

同年，英国谢菲尔德大学（Sheffield University）自然地理系 Andrew J． Baird博士和德比大学（Derby University）自然地理系高级讲师、美国国家大气研究中心项目科学家Robert L． Wilby博士共同编著出版了《生态水文学》。它是综述有关陆生环境和水生环境植物与水分关系问题方面的第一本书，阐述和探讨了各种环境植物与水分相互作用问题。该书对于水文学家、生态学家、自然保护学家以及研究生态系统、植物生活和水文过程的其他学者有很大的参考价值。中国科学院寒区旱区环境工程研究所赵文智和王根绪博士翻译出版了该书的中文全文[44]。

目前，在生态水文学或水文生态学的研究领域，活跃着一大批科学团体，使得这一领域的研究有了很大的发展。在联合国教科文组织国际水文计划（UNESCO IHP）-V(2.3/2.4)的支持下，由Maciej Zalewski 组织出版了一系列“生态水文学”专集，是一个里程碑。以后“生态工程杂志（EEJ）”杂志、“水文科学杂志（HSJ）”都出版了“生态水文学”专刊。以Zalewski为特约主编致力于生态水文学研究的新期刊。国际水文科学协会（IAHS）也专门由Acreman博士主编了“水文生态学”有关专集。

进入21世纪后，国际水文计划（IHP）实施2002-2007年新的第六阶段计划，方向确定为“水的相互作用：来自风险和社会挑战的体系”。主要的不同点是需要考虑下面若干方面新的研究与挑战的问题，即：地表水与地下水、水文循环的大气与陆地部分、淡水与咸水、全球化的流域与河流尺度、质与量、水体和生态系统、科学与政治、水与文化。它由五个主题组成：主题1、全球变化与水资源；主题2、流域地表水与地下水动力学集成；主题3、陆地生境水文学；主题4、水与社会；主题5、水教育与培训。其中主题3的陆地生境水文学仍然是生态水文学核心内容。

总之，生态水文学是现代水文科学与生态科学交叉中发展的一个亮点，它以生态过程和生态格局的水文学机制为研究核心，以植物与水分关系为基础理论，将尺度问题贯穿于整个研究之中，研究对象涉及旱地、湿地、森林、草地、山地、湖泊、河流等。因此，生态水文学的发展对我国生态环境建设，将会有重要的促进和推动作用。

2. 国内外生态需水研究的问题

生态需水（Ecological water requirements）是生态水文学中的一个重要的研究课题。凡是联系到与水相关的生态系统自然发育、气候变化和人类活动干预下的生态系统退化等问题，都需要回答维系生态系统所需求的水或者河川径流等问题。在国际上提出生态需水的概念与研究生态需水的理论与方法，已经有了一段历史。在我国，生态水文学的研究刚刚起步，生态需水理论与方法还有待于发展与完善。

早在20世纪四十年代，随着水库的建设和水资源开发利用程度的提高，美国的资源管理部门开始注意和关心渔场的减少问题。美国鱼类和野生动物保护协会对河道内流量与鱼类生长繁殖、产量的进行了许多研究，提出了河流最小环境(或生物)流量的概念，已有学者撰文强调了河川径流作为生态因子的重要性。

在20世纪70年代后，澳大利亚、南非、法国和加拿大等国家针对河流生态系统，比较系统都开展了关于鱼类生长繁殖、产量与河流流量关系的研究。以大马哈鱼的河流生境（habitat）需水为例，加拿大哥伦比亚大学（UBC）有关学者通过大量的实地调查，分别获得了维系大马哈鱼到淡水河流繁衍所必需的河流生境的基本生态需水基本数据，其中包括适宜的流速和水深等。进一步，他们绘制了大马哈鱼繁衍所必需的河流生境质量的高低与基本生态需水（流速和水深）之间的曲线关系。

为了保护水生生物或生境，通常是基于河流物理形态、鱼类和无脊椎动物确定最小或最佳的生态需水流量。但是，这一流量仅仅考虑了渔业的流量需求或者湿地对水的需求，并没有体现生态系统的完整性。国外学者G. E.， Petts认为，在河流管理中生态的需要与河流流量变化特征相联系应该至少考虑3个方面，即：（1）纵向的连接；（2）洪泛平原的流量；（3）维持河道的流量，包括最小的和最适宜的流量。基流流量的自然频率和持续时间也应加以考虑，无论何时，都要尽可能地保持生态可接受的流量变化。

Gleick提出了基本生态需水量的概念（basic ecological water requirement），其概念实质是生态建设（恢复）用水[10]。Falkenmark区分了绿色水（green water）和蓝色水的概念，指出从“蓝色”水的社会利用部门转向利用“绿色”水的生态系统中来，这种“绿色”水储存在土壤中用于蒸发或合成植物有机体。事实上，“绿色”水就是生态需水的概念，这种“绿色”水的概念适用于水生生态系统和陆地生态系统。

直到20世纪90年代，随着国际水文计划等大的项目推进，研究的对象开始打破过去局限于所关心的物种（如鱼类）或某一单一目标的情景，人们才开始考虑维持河流系统完整性的生态流量需求，提高对河流生态系统保护的有效性。但是，由于在西方发达国家，并没有中国西部如此生态问题的多样性和复杂性，因此，他们对生态需水的研究主要集中在维系自然生态系统平衡的方面，比较少考虑高强度人类活动大量挤占生态需水的现实问题。

中国是一个降水时间空间分布非常不均匀、人口压力大的发展中国家。人口、资源与环境的矛盾比较突出。就中国西部地区而论，20世纪90年代以前的水资源规划与配置管理中，很少涉及生态环境建设与生态需水问题。水资源可持续利用与合理配置是从国家“九五”攻关项目开始，提出的“生态需水”是一个新生事物。在中国，由于生态水文学基础研究起步比较晚，大家对于“生态需水”概念的理解也不尽相同。许多国内文献书籍、研究报告出现有“生态需水”、“生态用水”和“生态耗水”多个名词。有人认为它们的概念与涵义是不同的，但是有人认为它们都是指一回事（见文献[22]、[26-46]）。

1989年，中国科学院地理研究所汤奇成较早提出生态用水问题[45]。他认为“为了保证塔里木盆地各绿洲的存在和发展，必须要保护各绿洲的生态环境，而生态环境的保护也离不开水，这部分水可统称为生态用水”。1995年[46]，他认为“对生态环境用水很少或根本没有安排，这种情况必须彻底加以改变，否则干旱区绿洲外的环境将日益恶化；应该在水资源总量中专门划出一部分作为生态环境用水，另一部分为国民经济各部门的用水，包括工、农业及城市生活用水等”。以后许多专家学者对生态需水、生态用水和生态耗水等，提出不同的观点、定义和研讨，丰富了生态需水的理论与学术研究。

2001年，由钱正英、张光斗主编正式出版了的中国工程院重大咨询项目研究成果“中国可持续发展水资源战略研究”[27]。提出我国水资源的总战略必须以水资源的可持续利用支持经济的可持续发展；建议从防洪减灾、农业用水、城市和工业用水、生态环境建设等8个方面实行战略性改变，在中国大地上真正展开一场提高用水效率的革命。在该报告中，对生态用水做的定义是：“从广义上说，维持全球生物地理生态系统水分平衡所需用的水，包括水热平衡、水沙平衡、水盐平衡等，都是生态环境用水；狭义的生态环境用水是指为维护生态环境不再恶化并逐步改善所需要消耗的水资源总量。”。

在学术研讨方面， 潘启民等把生态用水理解为生态需水量（状态值）和生态耗水量（动态概念）两个概念[47]。严登华等把河流水可划分为生态水、资源水和灾害水[30]。王芳等通过她的博士论文研究探讨了生态需水理论问题[38-39]，将生态需水概念界定为：为维护生态系统稳定，天然生态保护与人工生态建设所消耗的水量。将生态需水划分为可控（非地带性）与不可控（地带性）生态需水和天然与人工生态需水。刘昌明强调要在研究水循环和水量转化规律的基础上确定生态需水的理论内涵，提出陆地系统中的水可分解为资源水、灾害水、生态水和环境水。生态需水研究面临许多新的挑战。

笔者们参加了中国工程院重大咨询项目“西北地区水资源配置、生态环境建设和可持续发展战略研究”。有几个不同的观点：（1）我们理解的国际水文计划（IHP）研究意义上的生态需水，是指以水文循环为纽带、从维系生态系统自身生存和生态功能角度，相对一定生态环境品质目标下客观需求的水。例如，为了维系河流某鱼类的生境，需要必须的基本水文特征值保证（如一定的河川基流、一定的水流速度、水深要求等），生态系统对水资源需求的大小需要通过科学实验与观察获得，并不是人们主观要给出什么样的水资源配置。水的配置是针对水资源管理、不同水的用户即用水而言。因此，就应该有生态耗水和用水的概念，它们与生态需水有区别也有联系。（2）中国工程院重大咨询项目中所指的“生态需水”不同之处，在于为水资源的合理配置服务、为生态建设（林草，河道生态功能要求）服务的生态需水。所以，国际上提出的生态需水概念需要讨论与扩展。通过讨论，有比较一致的看法是：

生态需水是指维系一定环境功能状况或目标（现状、恢复或发展）下客观需求的水资源量。进一步，对中国西部生态环境建设研究工作的目标，生态需水可以理解为维系一定生态功能的环境目标（例如维系现状生态系统不再退化、恢复某个时期的生态景观、或者具体目标如黑河水必须要到东居延海等）下科学意义下生态系统需求的水资源。它是生态环境建设重要的科学依据。

生态耗水是指现状多个水资源用户（生产、生活和生态）或者未来水资源配置（生产、生活和生态）后，生态系统实际消耗的水量。它需要通过该区域社会经济与生态耗水的平衡计算确定。生产、生活耗水过大，必然挤占生态耗水。

因此，生态需水与生态耗水是有不同的含义，既有联系又有区别。例如，在黄河上游地区，自然降水条件下一般能够满足天然植被蒸散发对水的需求（降水P大于蒸散发E），因此，生态需水估计的数量比较小。但是，由于人的行为通过水土保持等措施建设林地，耗用（减少）了输送到河流下游的水资源量。人们往往称这部分耗用（减少）的实际水量为生态耗水量。所以，在黄河上游地区生态需水量与生态耗水量是有不同的。

相比之下，在西北内陆地区河流的下游，由于内陆地区河流的下游降水非常少，为维系胡杨林生态系统生存，估计的生态需水将完全占用河川径流量。维系胡杨林生态系统的生态环境用水也完全取决与能够提供给下游的河川径流量。在某种意义下，维系胡杨林生态系统的生态需水量也就是生态耗水量。

因此，生态需水与生态耗水的概念在西部地区既有联系又有区别。通过生态需水的估算，能够提供维系一定的生态系统与环境功能所不应该被人所挤占的水资源量基本的信息，它是西部地区水资源可持续利用与生态环境建设的基础，它也是估计在一定的目的、生态环境建设目标或配置条件下，生态环境耗水大小的基础。通过对生态需水和生态耗水的估计，能够分析人对生态需水挤占的程度，决策生态环境建设对生态环境用水的合理配置。

3. 中国西部地区生态需水研究的挑战

水是干旱区的关键生态因子，植被的组成和结构由水密切控制，同时在各种尺度上对水产生重要的反馈作用。因此，在干旱区，研究生态学和水文学的相互关系，研究生态需水问题，对干旱区生态建设的模式和生态恢复至关重要。一方面，干旱区水文过程对植被生理特征和格局成因产生影响，同时植被对水土流失具有控制作用。

生态需水的实质是生态系统结构、功能和水分之间相互关系问题。生态需水是生态水文学研究的重要内容之一，只有建立在流域水循环基础上通过生态水文学理论的指导，生态需水量的确定才会更合理。目前在生态需水估算方面，面临许多挑战的问题。主要有：

3.1 干旱区植被对缺水的适应机制研究

研究表明，干旱区的某些植物具有水分补偿能力，即利用冬季（低强度）降水补偿夏季干旱用水，冬季干旱就以夏季降水来补偿，这大概是灌木在这种环境中得以与一年生植物竞争的一种手段。另外，在干旱区，植物为了适应荒漠环境，具有许多生理结构上的变化。国外学者Ewenari 把荒漠植物分为两类：一类是随水变植物，这类植物对极端干旱具有许多生理上的适应性；但大多数植物属于恒水植物，这些植物对干旱有许多适应机制。不同植物的水分利用效率的、对水分亏缺的生理响应机制等研究，将为植被建设和恢复提供理论支持。

3.2 植被格局成因的控制性因素研究

干旱区植被最显著的特点就是低覆盖度。研究表明，如果干燥度系列从P/Etp >1（降水量与潜在蒸发量的比值）降到

3.3 植被格局对水土流失、土壤侵蚀的定量化研究

在干旱地区，植被多呈斑块状分布，这种分布对改变水分径流的路径、减缓水蚀，提高斑块内的土壤水分含量等都具有重要意义。尽管对植被斑块的丛生状况有所认识，近来理论方面的研究和模拟方面的研究也有助于了解这一过程，但对这种现象的生态机制却知之甚少。这种缀块分布格局如何影响径流？这种格局的生态学意义何在，都是值得探讨的问题。另外，应加强大时空尺度上的植被格局和水文过程的关系研究。

分析干旱植物在水分胁迫下的群落组成结构、分布格局与演变过程，始终是干旱区生态水文科学研究的重要领域，迄今为止，关于这方面的研究未能取得突破性进展，尤其是群落演变的生态机理仍然处于未知阶段。近年来，关于干旱区植物分布如何影响径流和水分分布，以及如何调节干旱区侵蚀等问题的研究受到广泛重视，同时，大尺度“土壤—植被—大气”传输相互作用以及干旱区植被随气候变化的演化也是目前生态学家和水文学家共同感兴趣的话题。

3.14 区域生态需水估算方法研究

我国的生态水文学基础研究刚刚起步。尽管在一些方面已经取得令人鼓舞的成果，如陈亚宁在新疆塔里木下游生态需水方面新的研究等，但总的看，目前处在初期发展阶段，没有比较成熟的估算方法，还存在这样或那样的问题，需要多途径比较与发展。

现行的区域生态需水估算方法主要思路是：依据不同气候带与降水等条件，开展自然生态系统分区，确定生态需水计算的不同类别的生态-水文参数；利用遥感提供中国西部区域土地利用信息，确定生态需水计算的不同类别的范围；通过不同植被类型的蒸散发计算、流域降水-径流计算确定河道外生态需水（地带性和非地带性的生态需水）以及河道内生态需水；最后利用水资源分区的水量收支平衡控制，估算生态需水或生态耗水总量。

由于对于生态需水概念理解的不同，实际中生态需水估算的方法就有不同或者差异。例如，按维护现状生态系统不再退化的理解，就会有一套基于2000年的遥感图，依生态分区，分类以及用总水量平衡核算的核算方法。按生态建设目标（过去，现状和未来），又有不同数量的估算方法。

客观说，基于生态水文学的研究思路是估算生态需水的基本途径，它从成因观点估算流域的生态需水，有比较好的理论依据。但是，由于西部地区生态环境问题的复杂性，特别是缺乏必要的生态水文过程与空间变化的资料，由点的植被蒸发扩展到面的植被耗水机理的尺度问题等，导致目前估算有一定困难与结果的差异。现行的水量平衡方法估算生态耗水，能够从宏观总量上给予控制，但是生态需水的精度取决于水资源平衡中其它耗水部门估算的正确与否。因此，在区域生态需水估算方法不成熟的情况下，鼓励多种途径方法的相互比较和佐证，可能比一种方法为好，这也是新生事物学科发展所需要的。如何在有限水文水资源资料和生态监测资料条件下，获得更为客观与科学的生态需水估计，的确是一个重要的挑战性任务与课题。

4. 结 语

生态水文学是一种对环境有利、经济可行和社会可接受的有效方式。由于生态退化等问题的出现，生态水文学成为国际研究的热点问题之一。本文回顾了生态水文学的发展历程，讨论了生态需水研究明亮的问题与挑战。它们作为生态环境建设的基础与学科发展，有如下几点认识与建议：

（1）优先、重点保护原则：在西北地区，由于水资源匮乏，不可能保护所有的生态系统，只能优先保护控制性生态系统，满足控制性生态系统对水分的需求。在此基础上，进一步形成保护干旱区生态系统的网络结构。干旱区流域下游荒漠绿洲是外来径流作用的产物，绿洲景观结构及组成类型的空间分布严格受河流廊道影响。因此，若把河流两岸乔灌木林和河岸灌丛草甸视作河流廊道的构成要素，则荒漠绿洲的高级生物组成实质就是河流廊道。在干旱区河流廊道不仅具有传输能量与养分的功能，而且是绿洲生物流的载体和传导源，为维持整个流域生态系统的稳定发展奠定了坚实的基础。所以干旱区河流廊道就是控制性的生态系统，生态需水应该优先得到满足。

篇6

1国外研究动态

早期的研究是关于河道枯水流量(low-flow)的研究[1-2],这个时期主要是为了满足河流的航运功能对枯水流量进行研究。随后,由于河流污染问题的出现,开始对最小可接受流量(minimum acceptable flows,mafls)进行研究[3],其最小可接受流量除了满足航运功能外,还要满足排水纳污功能。随着河流受人为因素影响和控制的加强,河流生态系统结构和功能遭到破坏,生态可接受流量范围(ecology acceptable flow regime,eafr)的研究逐渐展开[4],其主要是为了恢复河流生态系统功能,为满足不同的环境要求而进行生态可接受流量范围的研究。

目前,国际上对河流的生态环境需水量使用较为广泛、通用的概念是枯水流量。近10年来,为了促进水文水资源研究,国际之间加强了合作,其中包括对河道枯水流量的研究[5],如frend(flow reg-imes from experimental and net data)行动计划,第一个行动计划由水文组织(institute of hydrology(uk))倡导,并为1985—1988年的国际水文计划方案ⅲ(uneso international hydrological programme-ⅲ)做了部分工作[6]。这个组织包括13个欧洲国家,主要是应用国家水流量(水文)数据库及不同的研究方法,预测河流的洪、枯水流量,分析和研究了欧洲西北部1 350条河流的的枯水流量状况[7]。研究集中在应用水力学参数研究枯水流量与流域河床组成特性之间的关系,以及研究不同频率不同时段年均流量(mean)与最小流量(annual minima)和枯水流量(low-flow)之间的联系等,第1个欧洲frend行动计划采用了西欧国家网络提供的精确的日流量和相应的流域资料数据库。随后,frend行动计划开始向横向(包括东欧国家)和纵向(扩大到大尺度问题、方法问题、枯水流量和洪水流量条件下流域土地利用的变化,水质等问题的研究)的研究方向发展[8-9],其研究的深度和广度不断扩大。

目前,frend组织很快扩展到欧洲及世界其他许多地区和国家,如西非、中非、北非、地中海地区及中亚地区,印度及南亚地区等,最近正在进行的frend行动计划将其研究成果概括在frend报告中[10],最新成果有:北欧地区枯水流量和干旱研究;南非区域水资源和干旱评估方法研究;西非、中非地区雨量减少对枯水流量长期影响研究;枯水流量时间系列与断流分析;地域性生态水文学理论和水资源统一管理的论述等。总之,国际上在水资源领域的合作使得先进的研究技术和手段应用到更多的具有水文数据库的国家和地区,特别是在流域枯水流量的研究方面,显得更为突出。

国外河流生态环境需水量的研究内容概括为:河道流量与鱼类生息环境关系的研究;河道流量、水生生物与do三者之间的关系的研究;水生生物指示物与流量之间的关系研究;水库调度考虑生态环境、生态环境水量的优化分配的研究;生态环境用水与经济用水关系研究等[11-13]。

国外较为通用的研究方法可分为3类[14]:一是传统的流量计算法(标准流量法);二是基于水力学基础的水力学法;三是基于生物学基础的栖息地法。

(1)标准流量法。一是7q10法[15]。采用90%保证率最枯连续7d的平均水量作为设计值。二是tennant法[16]。是美国目前使用确定河道生态环境需水量的一种方法,河道流量推荐值以预先确定的年平均流量的百分数为基础。该法通常在优先度不高的河段研究中作为河道流量推荐值使用,或作为其他方法的一种检验。

(2)水力学法。一是r2cross法[17]。在计算河道流量推荐值时,由河道几何形态决定的水深、河宽、流速等因素必须加以考虑。有4项指标:湿周率、河流宽度、平均水深以及平均流速,具有2个标准,即枯水月、丰水月。r2cross法以曼宁公式为基础,由于必须对河流的断面进行实地调查,才能确定有关的参数,因此这种方法比标准设定法难以应用。二是湿周法[18]。该法的依据是基于以下假定:即保护好临界区域的水生生物栖息地的湿周,也将对非临界区域的栖息地提供足够的保护。利用湿周(指水面以下河床横断面的线性长度)作为栖息地的质量指标来估算河道内流量值,通过在临界的栖息地区域(通常大部分是浅滩)现场搜集河道的几何尺寸、流量和数据,并以临界的栖息地类型作为河流的其余部分的栖息地指标。河道的形状影响分析结果。该法需要确定湿周与流量之间的关系。这种关系可从多个河道断面的几何尺寸—流量关系实测数据推求,或从单一河道断面一组几何尺寸—流量数据中计算得出。推荐值依据湿周—流量关系曲线中的变化点的位置来确定。

(3)栖息地法。一是ifim(增加法)[19]。ifim(instream flow incremental methology)法是应用比较广泛的计算环境需水量的方法[20],ifim根据现场数据如水深、河流基质类型等,采用phabsim(physical habitat simulation)模型模拟流速变化和栖息地类型的关系,通过水力学数据和生物学信息的结合,适合于一定流量的主要的水生生物及栖息地。orth等[21]认为由于ifim法所需要的定量化的生物资料的缺乏,使这种方法的应用受到一定的限制。king等[22]指出,传统的ifim法将其重点放在一些河流生物物种的保护,而没有考虑诸如河流规划以及包括河流两岸在内的整个生态系统,由此计算出的推荐流量范围值并不符合整个河流的管理要求。二是casimir法[23]。casimir(computer aided simulation model for instream flow requirements in diverted stream)法是基于现场数据—流量在空间和时间上的变化,采用fst[24]建立水力模型、流量变化、被选定的生物类型之间的关系,估算主要水生生物的数量、规模,并可模拟水电站的经济损失。

2国内研究动态

在我国,系统研究生态需水量的工作尚处于起步阶段,对生态环境需水的概念、内涵与外延等没有统一的定义,对其计算方法的研究也不够深入、完善,基本停留在定性分析和宏观定量分析阶段。其研究大致可分为3个阶段:一是20世纪70年代末开始探讨河流最小流量问题。主要集中在河流最小流量确定方法的研究。长江水资源保护科学研究所的《环境用水初步探讨》是其典型代表。二是20世纪80年代,针对水污染日益严重的问题,国务院环境保护委员会《关于防治水污染技术政策的规定》指出:在水资源规划时,要保证改善水质所需的环境用水。主要集中在宏观战略方面的研究,对如何实施、如何管理处于探索阶段。三是20世纪90年代以来,针对黄河断流、水污染严重等问题,水利部提出在水资源配置中应考虑生态环境用水。如在全国水功能区划中考虑了生态与环境用水问题。刘昌明[25]提出了我国21世纪水资源供需的“生态水利”问题。与此同时,与生态、环境需水相关的研究也逐渐展开。

主要的研究成果为:一是对非汛期最小流量、水土保持、冲沙水量等的河流系统的生态环境需水研究。如20世纪80年代赵业安、钱意颖总结了黄河三门峡水库运行对下游河道的影响规律,同时开展黄河上游大型水电工程对下游冲积河流影响的研究,采用实测资料分析的方法研究大型水库对径流泥沙的影响,对每年水库蓄水与中游高含沙洪水遭遇情况进行了深入研究,通过回归分析建立了水库调蓄与下游河道冲淤的相关关系[26-27]。二是对恢复湿地、城市河湖用水及地下水回补等生态和生态环境需水量的研究[28]。三是对西北干旱、半干旱地区生态环境需水量及河道环境的讨论与宏观定量研究[29-30]。四是刘昌明根据水资源开发利用与生态用水量的关系,提出了“四大平衡”的原理[25],即水分能量平衡、水盐平衡、水沙平衡与水量平衡(含水资源平衡),从而丰富了水资源合理开发利用的内涵。五是钱正英等[31]从保护和恢复内陆河下游的天然植被及生态环境、水土保持和水保范围之外的林草植被建设、维持河流水沙平衡及湿地水域等生态环境的基础流量、回补黄淮海平原及其他地方的超采地下水等方面,分析并估算了全国的生态用水。

截至目前,国内生态环境需水研究方法主要集中在陆地和河流2个方面,而陆地生态需水主要指“保护和恢复内陆河流下游的天然植被及生态环境、水土保持及水保范围之外的林草植被建设[31]所需水量。其研究方法主要针对西北干旱地区进行,综合分析这些研究,不论是天然系统还是人工系统,不论是林地还是草地,计算方法大多为“面积定额法”或“植株定额法”[32],计算方法为传统的水平衡计算理论,因此计算方法比较成熟,一般不存在争议。从大的方面看,河流生态环境需水量主要包括3个方面:河道基本生态、环境需水、输沙需水量和入海量。与之对应的研究方法主要集中在第1个研究方面,如:为达到水环境保护目标,满足河流纳污功能的环境功能设定法;为满足河流基本生态功能,保证不断流的河流基本生态环境需水量计算法、最枯月平均流量法及假设法;为满足河流水量蒸发和渗漏要求的水量补充法等。输沙需水量的计算方法虽然较多,但主要是针对黄河,且大多是从水力学的角度出发进行研究,不便于操作和应用。实现水沙平衡需用的水量究竟如何计算,至今尚未见到令人满意的计算方法或计算结果。入海水量的计算方法基本上是宏观估算,没有定量计算方法。

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1国外研究动态

早期的研究是关于河道枯水流量(Low-flow)的研究，这个时期主要是为了满足河流的航运功能对枯水流量进行研究。随后，由于河流污染问题的出现，开始对最小可接受流量(minimumacceptableflows，MAFLs)进行研究，其最小可接受流量除了满足航运功能外，还要满足排水纳污功能。随着河流受人为因素影响和控制的加强，河流生态系统结构和功能遭到破坏，生态可接受流量范围(ecologyacceptableflowregime，EAFR)的研究逐渐展开，其主要是为了恢复河流生态系统功能，为满足不同的环境要求而进行生态可接受流量范围的研究。

目前，国际上对河流的生态环境需水量使用较为广泛、通用的概念是枯水流量。近10年来，为了促进水文水资源研究，国际之间加强了合作，其中包括对河道枯水流量的研究，如FREND(FlowReg-imesfromExperimentalandNetData)行动计划，第一个行动计划由水文组织(instituteofHydrology(UK))倡导，并为1985—1988年的国际水文计划方案Ⅲ(UNESOInternationalHydrologicalProgramme-Ⅲ)做了部分工作。这个组织包括13个欧洲国家，主要是应用国家水流量(水文)数据库及不同的研究方法，预测河流的洪、枯水流量，分析和研究了欧洲西北部1350条河流的的枯水流量状况。研究集中在应用水力学参数研究枯水流量与流域河床组成特性之间的关系，以及研究不同频率不同时段年均流量(mean)与最小流量(annualminima)和枯水流量(low-flow)之间的联系等，第1个欧洲FREND行动计划采用了西欧国家网络提供的精确的日流量和相应的流域资料数据库。随后，FREND行动计划开始向横向(包括东欧国家)和纵向(扩大到大尺度问题、方法问题、枯水流量和洪水流量条件下流域土地利用的变化，水质等问题的研究)的研究方向发展，其研究的深度和广度不断扩大。

目前，FREND组织很快扩展到欧洲及世界其他许多地区和国家，如西非、中非、北非、地中海地区及中亚地区，印度及南亚地区等，最近正在进行的FREND行动计划将其研究成果概括在FREND报告中，最新成果有：北欧地区枯水流量和干旱研究；南非区域水资源和干旱评估方法研究；西非、中非地区雨量减少对枯水流量长期影响研究；枯水流量时间系列与断流分析；地域性生态水文学理论和水资源统一管理的论述等。总之，国际上在水资源领域的合作使得先进的研究技术和手段应用到更多的具有水文数据库的国家和地区，特别是在流域枯水流量的研究方面，显得更为突出。

国外河流生态环境需水量的研究内容概括为：河道流量与鱼类生息环境关系的研究；河道流量、水生生物与DO三者之间的关系的研究；水生生物指示物与流量之间的关系研究；水库调度考虑生态环境、生态环境水量的优化分配的研究；生态环境用水与经济用水关系研究等。

国外较为通用的研究方法可分为3类：一是传统的流量计算法(标准流量法)；二是基于水力学基础的水力学法；三是基于生物学基础的栖息地法。

(1)标准流量法。一是7Q10法。采用90%保证率最枯连续7d的平均水量作为设计值。二是TENNANT法。是美国目前使用确定河道生态环境需水量的一种方法，河道流量推荐值以预先确定的年平均流量的百分数为基础。该法通常在优先度不高的河段研究中作为河道流量推荐值使用，或作为其他方法的一种检验。

(2)水力学法。一是R2CROSS法。在计算河道流量推荐值时，由河道几何形态决定的水深、河宽、流速等因素必须加以考虑。有4项指标：湿周率、河流宽度、平均水深以及平均流速，具有2个标准，即枯水月、丰水月。R2CROSS法以曼宁公式为基础，由于必须对河流的断面进行实地调查，才能确定有关的参数，因此这种方法比标准设定法难以应用。二是湿周法。该法的依据是基于以下假定：即保护好临界区域的水生生物栖息地的湿周，也将对非临界区域的栖息地提供足够的保护。利用湿周(指水面以下河床横断面的线性长度)作为栖息地的质量指标来估算河道内流量值，通过在临界的栖息地区域(通常大部分是浅滩)现场搜集河道的几何尺寸、流量和数据，并以临界的栖息地类型作为河流的其余部分的栖息地指标。河道的形状影响分析结果。该法需要确定湿周与流量之间的关系。这种关系可从多个河道断面的几何尺寸—流量关系实测数据推求，或从单一河道断面一组几何尺寸—流量数据中计算得出。推荐值依据湿周—流量关系曲线中的变化点的位置来确定。

(3)栖息地法。一是IFIM(增加法)。IFIM(InstreamFlowIncrementalMethology)法是应用比较广泛的计算环境需水量的方法，IFIM根据现场数据如水深、河流基质类型等，采用PHABSIM(physicalHabitatSimulation)模型模拟流速变化和栖息地类型的关系，通过水力学数据和生物学信息的结合，适合于一定流量的主要的水生生物及栖息地。Orth等[21]认为由于IFIM法所需要的定量化的生物资料的缺乏，使这种方法的应用受到一定的限制。King等指出，传统的IFIM法将其重点放在一些河流生物物种的保护，而没有考虑诸如河流规划以及包括河流两岸在内的整个生态系统，由此计算出的推荐流量范围值并不符合整个河流的管理要求。二是CASIMIR法。CASIMIR(computerAidedSimulationModelforInstreamFlowRequirementsindivertedstream)法是基于现场数据—流量在空间和时间上的变化，采用FST建立水力模型、流量变化、被选定的生物类型之间的关系，估算主要水生生物的数量、规模，并可模拟水电站的经济损失。

2国内研究动态

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在我国，对水资源的理解也不尽相同。1991年<水科学进展>编辑部组织了一次笔谈，就水资源的定义和内涵进行了讨论。最后认为：水资源是水体中的特有部分，即由大气降水补给，具有一定数量和可供人类生产、生活直接利用，且年复一年的循环再生的淡水。

从上述文字表述可以看出水资源具有如下特征：水资源包含在水体之中，并且是水体的一部分；而水体中的其他部分，在特定的条件下还可以转化为水资源；水资源如果保护不好也可能转化为无法利用的水体，而危及社会的安全。根据自然资源的定义及综合以上各家的观点，水资源是能够被人类开发利用并给人类带来福利、舒适或价值的各种形态的天然水体。

因此，不是所有降水都是水资源，只有其中能够被人类开发利用的部分才称之为水资源。对于特定区域而言，降水总量是可以获得的，但是这些天然降水中到底有多少是人类可以利用的--即该地区到底有多少水资源值得深入探讨和研究。

二、水资源可利用量

关于水资源可利用量有很多种定义和解释，下面介绍几种：

<全国水资源综合规划技术细则>中规定水资源可利用量l2是指在可以预见的时期内，在统筹考虑生活、生产和生态环境用水的基础上，通过经济合理、技术可行的措施在当地水资源中可资一次性利用的最大水量。雷志栋等认为，水资源可利用量是指经济合理，技术可行和生态环境允许的前提下。通过各种措施所能控制引用的不重复的一次性水量。

胡振鹏等认为，水资源可利用量是指针对不同设计水平年，在一定的来水频率下，考虑对水量、水质的需求，天然储水体和水利工程设施可以为人类生活、社会经济活动提供的水量。翁文斌等认为],水资源可利用量是指在流域水循环过程中的水文条件不发生明显改变的前提下，从流域地表或地下允许开发的一次性水资源量。夏自强等认为，水资源可利用量是从可持续发展的原则出发，在扣除维持生态环境用水和水资源总量中部分不能或难以控制的水资源量后，人类可以利用的最大水量。

分析上述定义，理论上比较清晰完善，但实际分析计算时很难操作。水资源可利用量确定要考虑的条件有生态与环境需水量、技术上论证可行、经济上分析可行。从这3个方面来分析，内涵和外延都很大，很难具体操作。

同时，水资源可利用量的影响因素有经济社会发展水平、科学技术进步情况、水污染状况、生态与环境状况、天然来水状况、以及技术经济因素等。由于这些因素是动态的，随时间变化的，导致水资源可利用量也是动态的；同时这些因素如何影响水资源的可利用量，尤其是水与生态环境系统的关系，受认识水平限制，现阶段较难量化。

三、水资源和水环境承载力

承载力是一个起源于古希腊时代的古老概念，在生态学中一般被定义为“某一生境所能支持的某一物种的最大数量”,它包含着极限思想，并有2个层次的含义：第一是所承受的力来自于某一生境以外的某一物种；第二是某一生境自身不遭受破坏，因为生境一旦破坏，再重新修复是不可能的。

关于水资源承载力和水环境承载力研究成果较多，目前普遍接受的定义如下：

水资源承载能力是指在一定的时期和技术水平下，当水管理和社会经济达到优化时，区域水生态系统自身所能承载的最大可持续人均综合效用水平或最大可持续发展水平。水环境承载力是指某一区域、某一时期、某种状态下的水环境条件对该区域经济发展和生活需求的支持阈值。

从上述概念出发，水资源承载能力、水环境承载能力的承载体可以是人口总量，生物总量，也可以是经济总量。这个概念有4个层次的内涵。一是生态内涵，它表现为这些承载力具有极限含义，它所承载的综合效用具有生态上的极限，对其开发利用应以不超过这个极限为前提。二是技术内涵，这些承载力并非一个纯粹客观的概念，而是与人类作用有关，具有主观性的一面。它与特定的技术水平有关，随着不同时期总体技术与生产力水平的提高，这些承载力具有跳跃性，表现为时间上的技术动态性。三是社会经济内涵，通过社会经济系统结构的优化，社会经济容量或规模会有所不同，从而提高水资源和水环境的承载力。四是时空内涵，表现为水资源承载的综合效用及其约束因素具有区域性；不同的时空尺度，相同水资源和环境条件的承载力是不同的。

水资源综合规划技术细则中提到了水资源承载力和水环境承载力这2个专业术语，但是关于这2个参数如何确定没有提出相应的方法，因此该参数的确定方法值得研究探讨。

四、生活和生产需水的预测方法

目前用于需水预测方法较多，如定额法、趋势法、弹性系数法、人均综合用水量法等。分析这些方法，各有特点。

定额法需要确定每一行业不同水平年的用水定额、发展规模、以及水的利用系数。要在需水预测之前先要预测这些参数，由于这些变量较多，其影响因素更多，这些参数的预测比需水的预测更复杂，从而导致预测结果误差较大。我国以前若干个五年计划的需水预测成果已经证明了这一点。趋势法、弹性系数法需要较多的历史资料，受历史资料的可收集性限制，这些方法应用起来有一定难度。另外发达国家用水的经验表明：用水量与人口、发展规模之间的关系不是单一的递增或递减关系，不同国家或地区之间有所差别，不同发展阶段有所差别，不同产业结构有所差别。因此利用这些方法进行需水预测也有一定困难。

人均综合用水量法主要应用于城市需水量的预测。由于城市的产业结构十分复杂，要想弄清楚每一个行业的用水定额及其发展规模难度较大，因此为简化计算，采用人均综合用水量法来进行需水预测。但是这一方法也有其局限性，因为人口不是区域消耗水资源的唯一指标，尤其是现在随着现代化程度的提高，经济社会发展对水资源的需求越来越多，而对人力资源的需求越来越少。因此到底用哪一种方法进行需水预测能够得出一个可以接受、误差较小的成果是一个值得研究和探索的问题。

五、生态环境需水量

生态环境需水是指为维持生态和环境功能和进行生态环境建设所需要的最小需水量。实际上，生态需水与环境需水两者之间存在着交叉和重合的部分，生态需水主要侧重在生物维持其自身发展及保护生物多样性方面，环境需水则主要体现在环境改善方面。

杨爱民、郑红星、王浩、刘昌明等认为“:生态需水应该包括环境需水，所以也称为生态环境需水。生态需水是指在一定的生态保护、恢复或建设目标下，在特定的时空范围内，其生态系统维持良好的稳定状态时所需要的水量（包括：地表水、地下水和土壤水）。鉴于现在对生态环境认识的不断深入，前述界定中的”在一定的生态保护、恢复或建设目标下“的”建设“二字应该去掉。生态环境需水量是目前国内外研究的重点，基本理论和方法也较多，其中大多建立在多学科交叉研究的基础上，现阶段可操作方法主要是基于水文学基础的几个方法，如最枯10月法、Tennant法等。最枯10月法：我国在《制定地方水污染排放标准的技术原则和方法》（GB3839--83）中规定：一般河流采用近10a最枯月平均流量或90%保证率最枯月平均流量作为设计水文条件。该方法原来用于计算污染物允许排放量，而现阶段把它作为生态环境需水量。实际操作上该方法有其局限性，主要表现为部分季节性河流、现阶段断流河道的生态与环境需水量为零，其允许污染物排放量为零（设计水文条件为零）。

Tennant法似：是以预先确定的年平均流量的百分数作为生态环境需水量。Tennant提出，以年平均流量的10%作为水生生物生长低限，以年平均流量的30%作为水生生物生长的满意流量。Montana以年平均流量的10%作为最小生态需水量，最佳范围为年平均流量的60%一100%.该方法适合于大江大河等较大流域，而没有考虑河流流量的年内变化和年际变化，因而有其局限性。此外还有日均流量法、Texas法、N6PRP法、Basiclfow法、月年保证率法、最小月年径流法、ABF法、FDCA法、40%准则等。这些方法计算方便，基本上是经验值，各有其实用性。

因此，分析总结前人的成果，提出适应不同对象的水文、生态、环境等条件的生态环境需水量估算方法具有重要意义。

六、水资源短缺

水资源短缺是一个貌似简单但又存在许多异议的概念。目前国际上通用的判别标准是以人均水资源量进行缺水程度划分。

但是这个划分标准下面隐藏着许多问题。首先人口不是区域消耗水资源的唯一指标，尤其是现在随着现代化程度的提高，经济社会发展对水资源的需求越来越多，而对人力资源的需求越来越少。其次生态需水与人口没有直接关系，用人口作为评价标准也不合适。因此，对于水资源短缺的辨识采用单一的标准或指标是很难概括的。

实际上，水资源短缺是一个相对的概念，具体对于一定区域来说，它所描述的是一定经济技术条件下，区域可供水资源量和水质的时空分布不能满足现实标准下的区域人口、社会经济、生态与环境等系统对水资源需求时的状态。因此对缺水的界定应当拓展到水资源系统承载的主客体两个方面同时考察。

在水资源系统承载主体方面，人类社会已经从最早的逐水而居，发展到现在的资源水利、可持续水利等理性思索，水资源系统的外延不断被拓展，内涵不断被丰富。同时人们对水资源开发利用的范围应由最初单一的地表水系统拓展到地下水、大气水、海水、劣质水（包括污水、微咸水和咸水）等多个系统，水资源系统承载主体多元化特征日益突出。

水资源系统承载的客体是随着社会的发展而更替改变，在无人类活动干扰作用下，天然水资源系统在其循环过程中滋养了丰富多样的天然生态系统。自从人类社会行为作用于水资源系统伊始，水资源系统承载客体的纯自然属性便开始发生改变，水循环系统的社会驱动力持续加大，农业和工业经济系统的需水量和取水量不断上升，水资源系统承载的客体逐渐演绎成生态环境系统和社会经济系统

其社会经济功能得到充分体现。由于水资源系统承载客的多元化，水资源利用过程中就存在着竞争与分配的问题从水资源系统承载的主体和客体的关系来分析，不简单地将水资源供需平衡的认为不缺水、不平衡的认为水。且不说水资源系统与生态环境系统的关系目前尚未清楚，就是科学合理地确定一定社会经济系统需水量及其节水潜力也存在一定的难度，更有社会经济系统的产结构问题。

因此，对于特定的区域和范围，如何科学合理地界定其水资源是否短缺值得研究和探讨。

七、水资源合理配置

配置是指配备、安排。资源配置是指生产性资产在不同用途之间的分配；资源分配之所以成为问题，一方面是由于社会的资源供应有限，而人类欲望通常又无限，另方面是由于既定资源具有多种不同可供选择的用途。

水资源合理配置是指在流域或特定的区域范围内遵循高效、公平和可持续性原则，通过各种工程与非工程措施，考虑市场经济规律和资源配置准则，通过合理抑制需求、有效增加供水、积极保护生态环境等手段和措施对多种可利用的水源在区域间和各用水部门间进行的调配。

通过以上概念界定可以看出，水资源配置问题提出的前提是水资源有限性而导致的供需不平衡矛盾以及不同用途之间的分配矛盾，关注的重点是多种水源在区域间和各用水部门间的分配。实际上，水资源区别于其他自然资源的重要特征之一是它的时程上分布的不均匀性，因此水资源合理配置不仅体现在空间上，同时也体现在时间上；不仅体现在某一水源上，同时也以现在多种水资源的联合配置上。

因此，研究和探讨水资源合理配置的技术和方法，对于缓解水资源供需矛盾、科学高效地利用水资源具有重要意义。

八、水资源配置的一般原则

前面已经叙及水资源配置问题提出的前提是水资源的相对短缺，即资源有限而需求持续增加导致的供需失衡。当水资源有限，不能满足所有用户的用水需求时就存在着分配水量的优先顺序问题。

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一、引言

大型水利工程譬如水库的建设，使人们能够对水资源进行更加有效的管理和利用，兴利除弊，造福人类，同时水库建设对生物群落和生态系统造成了不可避免的影响。并由此引出了水库的“生态调度”概念。

二、水库建设和现行调度方式对河流生态的影响

水库建设影响千万人的生命和财产，具有防洪、航运、供水、发电、控制水质和改善水景观等综合用途，带来了巨大的社会经济效益；另一方面，密集的水库建设会对河流生态环境产生一系列的影响。众多研究认为，水库建设运行改变河流天然情势，影响河流泥沙、水质，造成河流生态系统多样性的下降。

现行的水库调度方式主要有两大类，即防洪调度和兴利调度。现行水库调度方式的主要缺陷是，只注重发挥水库的社会经济功能，力求经济利益的最大化，但是忽视对于水库下游及库区的生态系统需求。主要表现在以下方面。

(一)水库下泄流量

以发电为主要功能的水库，在进行发电和担负调峰调度运行时，发电效益优先，往往忽视下游河流廊道的生态需求，下泄流量无法满足最低生态需水量要求。另外，在我国北方，水库的兴建为发展灌溉事业和供水提供了巨大机会。但是，通过水库和闸坝大量引水，导致下游河道断流、干涸。河流生态系统受到严重破坏。

(二)水文情势变化对于生物的影响

水文情势指水文周期过程和来水时间。在数以几十万年甚至数百万年的河流生态系统演变过程中，河流年内径流的水文过程是河流水生动植物的生长繁殖的基本条件之一。

河流建设大坝以后，水库按照社会经济效益原则和既定的调度方案实施调度，改变河流水量的时空分布。无论是发电、供水还是灌溉等用途，都趋于使水文过程均一化。改变了自然水文情势的年内丰枯周期变化规律，这些变化严重影响了生态过程。

(三)水库水温分层影响

多数水库都有垂向水温分层现象。水库水体的水温分层现象对于鱼类和其他水生生物都有不同程度的影响。以三峡工程为例，据测算，三峡蓄水后水体出现温度分层现象。由于下泄水量的水温低于建坝前的状况，使坝下游的“四大家鱼”的产卵期推迟20d。

(四)泥沙分配问题

水库的调蓄作用改变了天然河流的年径流分配和泥沙的时空分布，汛期洪峰削减，枯季流量增大，大量泥沙在库区淤积，严重影响水库寿命和工程效益的发挥，同时还引起库区生态与环境的复杂问题。

另外，由于水库的拦沙作用，泥沙在水库中淤积，造成水库下泄水流含沙量降低，可能使海岸线向陆地蚀退，造成河口萎缩。

(五)库区及下游水质

水库建成蓄水后，原来河流的水域面积扩大，形成淹没后的库区，河流的边界条件改变，原来对河流水环境造成威胁的污染源成份发生明显变化。随着库水位的升高，库区流速迅速下降。其结果是减少了对污染物的扩散输移能力和生化降解速率，导致污染物浓度增大。另外，下游河道水量减少，会使水体污染加重。

三、水库生态调度

生态调度是伴随水利工程队河流生态系统健康如何补偿而出现的一个新概念。它的提出有助于改变人类对强加于河流的影响，是对筑坝河流的一种生态补偿。生态调度的核心内容是指将生态因素纳入到现行的水利工程调度中去，并将其提到应有的高度，根据具体的工程特点制定相应的生态调度方案。生态调度是水库调度发展的最新阶段，并自始至终贯穿着生态与环境问题，以满足流域水资源优化调度和河流生态健康为目标。

四、水库生态调度的内容

(一)水量调度

水库通过其调蓄作用改变了河流的水量时空分布，影响了河流的天然径流模式，使下游河道短期的和长期的流量减少，甚至断流，严重威胁河流的生态健康。另外，水库的调洪作用使自然洪水脉冲式周期被人为平均化，使得物质循环的减弱甚至中断，影响水生生物的产卵和生长。

因此以尽量维持河流的自然水文特征为目的的水量生态调度要达到以下2个目标，一是保证最小生态径流量，二是营造接近自然态的水文情势(洪水过程)。前者在汛期与非汛期都应保证，后者应该在防洪和维持河流生态系统健康之间寻求一平衡点。

1、保证最低生态需水量

最低生态需水量是指在受人类活动影响的情况下，河流为保证生态稳定所需要的水量。生态调度要满足河流一定的生态需水要求，维持河流生态平衡，不允许时段下泄的径流量小雨最低生态需水量。

河流生态需水量的确定应根据河流所在区域的生态功能要求，即生物体自身的需水量和生物体赖以生存的环境需水量确定。河流生态需水量不但与河流生态系统中生物群体结构有关，而且还应与区域气候、土壤、地质和其他环境条件有关。

2、营造接近自然态的水文情势

通过营造自然洪水过程，改变现行水库调度中水文过程均一化的倾向，模拟自然水文情势的水库泄流方式，为河流重要生物繁殖、产卵和生长创造适宜的水文学和水力学条件，促进生态系统的恢复。

(二)泥沙调度

为缓解水库淤积，水库可按“蓄清排浑”、调整泄流方式以及控制下泄水量等方式。通过调整出库水流的含沙量和流量过程，尽量降低下游河道冲刷强度。减少常规调度情况出库水流对下游河道冲刷并延缓其进程，以减小不利影响。如三峡水库通过采取“蓄清排浑”的调度运行，降低泥沙淤积，延长水库寿命。

(三)水质调度

水质良好是河流生态健康的重要标志。为防止水库水体的富营养化，可通过改变水库的调度运行方式，在一定的时段降低坝前蓄水位，缓和对于库岔、库湾水位顶托的压力，使缓流区的水体流速加大，破坏水体富营养化的条件。也可以考虑在一定时段内加大水库下泄量，带动库区内水体的流动，达到防止水体富营养化的目的。可利用水库调度对水资源配置功能，蓄丰泄枯。增加枯水期水库泄水量，从而显著提高下游河道环境容量，改善水质。从而有效缓解河流水体富营养化现象，控制蓝藻和“水华”的暴发。

(四)控制生态因子调度

如单项的水温、流速、流量等生态因子调度。以水温为例，根据水库水温垂直分层结构，结合下游河段水生生物的生物学特性，调整利用大坝不同高程的泄水孔口的运行规则。

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一、自然资本思想起源

自工业革命以来,生产力水平显著提高,资源开发和利用速度大大加快。当人类陶醉于征服自然的“伟大战绩”时,地球上的资源短缺与环境污染日趋严重。有关研究表明:在过去的半个世纪中,全世界已经丧失了1/4的表土层和1/3的森林覆盖,在过去的30年中,地球上1/3的资源――“自然财富”已经被消耗殆尽,我们正以每年4%的速度失去海洋生态系统,以每年6%的速度失去淡水生态系统。全球生态环境问题日益严重,人们开始逐渐认识到保护和维持自然生态系统对于人类社会发展的重要性,并对此开展了大量的研究工作。

在生态学研究领域,Oldren与Ehrlich对生态系统在土壤肥力与基因库维持中的作用进行了论述,他们认为:“生物多样性丧失的速度将决定生态系统服务功能丧失的快慢,企图通过其他手段替代已丧失的生态服务功能的尝试是昂贵的,而且从长远的观点来看是失败的,即生态系统服务功能不可替代”。1993年英国伦敦大学环境经济学家Pearce在他的著作《世界无末日》中提出用自然资本和另外两种资本来估算可持续发展能力,Turner也提出了将自然资本作为可持续性评价标准的观点。在Pearce和Turner等研究的基础上,1994年世界银行出版了《扩展衡量财富的手段》的研究报告,将资本划分为4个部分:人造资本、人力资本、自然资本和社会资本,提出一个国家的财富应该包括自然资本,并将土地、森林、湿地等作为自然资本的组成部分,对世界各个国家的自然资本的经济价值进行了评估。2000年,保尔・霍根等出版了题为《自然资本论:关于下一次工业革命》的论著,自然资本一经提出,就引起了世界上知名专家和学者的广泛关注,并逐渐为大多数专家、学者和管理者所接受。

自然资本思想包涵了丰富的可持续发展与生态化意蕴,它从系统和全局的角度统一考虑人口、资源、环境与经济发展问题,为可持续发展战略目标的实现提供了全新的视角。然而,自然资本理论尚处在起步与发展阶段,需要对自然资本的内涵及其特点进行深入的分析和讨论,丰富对自然资本理论的认识。

二、自然资本定义及其内涵

(一)自然资本的定义

1948年Vogt第一个提出了自然资本的概念,他指出耗竭自然资源资本,就会降低美国偿还债务的能力。1988年David Pearce引入了自然资本的概念,他认为如果自然环境被当作一种自然资产存量服务于经济,可持续发展政策目标就可能具有可操作性。自然资本的正式提法首先出现在Pearce等1991年出版的《自然资源与环境经济学》一书中,不过他们并没有给自然资本下一个明确的定义。同年,Costanza把自然资本被定义为产出自然资源流的存量,是自身或通过人类劳动而增加其价值的自然物和环境。因自然资本所涵盖的范围太广,很难给出一个确切的定义,部分学者就以举例的形式给出自然资本的定义。如Daly认为自然资本是能够产生服务流和自然资源的存量――大洋能为市场再生捕鱼流量的鱼量,能再生出伐木流量的现存森林,能产生原油的流量的石油储量;Costanza等将生态系统提供的商品和服务统称为生态系统服务,并称之为自然资本。Paul Hawken在他的著作《自然资本论》中指出自然资本可以被看作是支持生命的生态系统的总和,包括常见的为人类利用的资源――水、矿物、石油、森林、鱼类、土壤、空气等,还包括草原、大平原、沼泽地、港湾、海洋、珊瑚礁、河岸走廊,苔原和雨林在内的生命系统。

综上所述,自然资本是指在一定的时空条件下,自然资源及其所处的环境在可预见的未来能够产生自然资源流和服务流的存量。例如土地、矿产、大气、水、能源、动物、植物、微生物及其所组成的生态系统和环境等。

(二)自然资本的内涵

自然资本具有自然和资本的双重属性。从词义上看,自然资本是“自然”+“资本”的复合称谓,即在“资本”之前加上了“自然”这个限定词。在这里“自然”一词是指所有可供人类开发和利用的自然资源和环境,而“资本”泛指一切投入再生产过程的有形资产、无形资产、金融资产和人力资源等生产要素,属于经济学的范畴。自然资本的自然属性表明自然资源是自然资本之源,自然资本均包含于自然资源之列,然而,并不是所有的自然资源均可以成为自然资本。如太阳提供的光和热,属于自然资源,但不属于自然资本。因为太阳的光和热在可预见的未来不会随时间的推移而消失,也不会因为过度使用导致太阳的光和热消失,因此不符合资本的定义。自然资本的资本属性是指自然资源与经济学中所指的资本具有相似的性质,即自然资本也可以像常规资本一样产生资源流或服务流,体现资本的增值特性。从投资活动的角度看,资本与流量核算相联系,而作为投资活动的沉淀或者累计结果,资本又与存量核算相联系,即资本的质量和存量状况在很大程度上决定着未来资本的升值空间和增值潜力,自然资本也不例外。

自然资本观集中体现了人与自然和谐的主题。自然资本思想的核心是人类的生存和发展离不开自然资本,尤其是某些关键自然资本,如生态系统和环境,是支撑人类生存和发展的前提和基础。无论人类文明和科学技术发展到多么高的地步,自然生态系统提供给人类的生态服系统功能和服务也无法替代。

自然资本观体现了经济学中稀缺资源的经济价值。当人们认识到了自然资源的经济属性后,便会更加自觉地规范自己的行为。自然资本观要求人类一方面要合理地开发和利用自然资源,树立自然资源忧患意识,时刻牢记自然资源不是免费或廉价资源,而是制约经济与社会发展的决定因素的发展理念。另一方面,生态系统和环境的承载能力有限,人类对生态资本的开发和利用不能超过一定的限度,人类的生产和生活活动对环境造成的影响必须以可接受的环境质量为限。

自然资本观是环境价值的基础和依据。从公平的角度看,享有健康和洁净的环境是全人类共同的权利,任何对环境的污染和排放行为都直接或间接地利用了公共环境这种自然资本。如果污染和破坏环境的行为主体(包括企事业单位、组织和个人)不负担相应的环境治理成本和费用,则对其他单位和个人享有健康、洁净的环境权利构成了侵害。因此,对破坏和污染环境的企业和个人收取适当的环境治理费用,以保护他人享有健康、洁净的人居环境的权利,体现了社会公平的基本准则。自然资本观既体现了环境这一典型的公共资源特征,又体现了环境的内在经济价值。自然资本观不仅有利于公众树立起“以保护环境为荣,以破坏环境为耻”的良好社会氛围,也有力于促进“环境保护、人人有责”的道德底线和社会时尚的形成。

三、自然资本的特点

自然资本不同于一般资本,它除了拥有一般资本所具有的共性外,还具有显著的增殖性、不可替代性、存量与流量特性、以及非完全资本折旧特性。

(一)增殖性

资本具有增殖的本能。通过自身不断地运动和持续循环,不断增加和扩大其价值,最终表现为资本价值的增殖。自然资本作为一种特殊的资本形态,同普通资本一样具有增殖特性。对于矿产资源形成的自然资本而言,人类对矿产资源开发、加工和利用可以使矿产资源的价值增殖;对于生态资源形成的自然资本而言,在保持生态系统结构和功能不断改善和更新的条件下,通过其自身繁衍或繁殖就可以实现资本的增加或增殖。另外,生态自然资本价值还可以通过投入劳动而增殖,如动植物的人工繁殖和森林种植等。

(二)不可替代性

自然资本包括生态系统的功能和服务,它不可能用人造资本或其他资本进行替代,这一点很容易被人们忽视,只有在生态系统提供的服务退化时,人类才会认识到它的真正价值。尽管由于经济发展和技术进步,人类可以生产更多的物质财富,进而认为创造替代品的努力将推动研究、促进消费、增加就业,从而创造出更加繁荣的经济,人类便可以用不断增加人造资本的方法弥补对生态系统和环境污染所造成的损失。然而,对自然资本中生态资本所提供的生态系统服务功能来说,其可替代程度却微不足道。

从目前的科学技术发展水平来看,人类不可能以人造资本替代自然界生态系统提供的所有功能和服务。“生物圈2号”计划的失败说明,人类即使花巨资投入大量的人力和物力,也不可能替代自然所提供给人类的生态系统功能和服务。这也从另一个角度证明了生态系统的某些关键功能与服务作为自然资本的重要组成部分是不能用其他资本替代的,这是自然资本的另一个重要特征。

(三)存量与流量特性

自然资本具有明显的存量与流量特征。所谓存量是指在一定的时空条件下,自然资本以物质形态的形式存在于地球上的某一地理空间内的自然资本总量。例如某一地区内的矿产资源、水资源、土壤资源、草场资源、森林资源、动物资源等各类资源的总量。流量是指在某一时点,在一定的地理空间范围内自然资本的产出量。对于耗竭性资源如金属矿产资源和化石能源来说,是指其在某一时点的开采量;对于非耗竭性资源,如森林、草场、水等除了包括上述自然资本的物质输出量之外,还包括在某一时点其提供的功能和服务,包括调节气候、涵养水源、净化环境、提供优美舒适的人居环境等。存量与流量特征共同构造了自然资本的完整度量体系,存量在很大程度上决定着自然资本的流量,同时,自然资本流量又会引起存量特征的重大变化,二者互为因果、相互作用,共同构成了描述自然资本状态的完整统一体。

(四)非完全资本折旧特性

一般意义上的资本价值随着时间的推移逐渐减少,以至于到某一时点其资本价值消失殆尽。如生产用的机器设备、汽车、轮船等均有一定的使用年限,随着使用时间的推移,机器设备、汽车、轮船等作为资本的价值递减,直到这些设备完全失去作为资本的价值而报废。自然资本作为一种特殊形式的资本复合体具有非完全资本折旧特性。如土地资源,其经济价值与土地用途关系密切,随着时间的推移,土地用途由荒地变为农用地或建筑用地,其价值往往增加,这不符合一般资本随时间推移其经济价值递减的规律。对于自然资本中生态系统提供的生物多样性、制造氧气、气候调节等功能和服务,只要人类对生态系统的开发和利用程度不超过其自我调节能力的极限,生态系统就可以自然修复并源源不断地提供以上各种功能和服务,其经济价值也不会随时间的推移而递减。另外,环境作为自然资本的一种形态,没有污染的健康的人居环境是环境自然资本的最佳状态,只要环境质量不下降,其作为自然资本的价值就不会随时间的推移而递减。

四、结论与展望

自然资本观是环境价值的基础和依据,自然资本观从系统和全局的角度统一考虑人口、资源、环境与经济发展问题,包含了丰富的可持续发展与生态化意蕴,深化了人与自然之间关系的认识,有利于公众提高环保意识和责任。

自然资本是指在一定时空条件下,自然资源及其所处的环境在可预见的未来能够产生自然资源流和服务流的存量。自然资本存量在很大程度上决定着自然资本流量,同时,自然资本流量又会使自然资本的存量状态发生重大改变。自然资本将生态系统及其所处的环境纳入资本范畴考察,他们在现代社会中被视为稀缺资源而具有经济价值。

自然资本具有增殖性、不可替代性、存量与流量特性以及非完全资本折旧特性。上述特性说明:无论科学技术如何进步,自然资本提供的功能和服务也无法替代。生态资本和环境资本作为关键自然资本,在可持续发展中具有重要作用,人类的生产和生活活动一旦超过了生态系统和环境的承载力极限,将造成不可估量的损失甚至危及人类的生存与发展。

目前,自然资本理论体系和研究方法尚未成熟,今后应重点加强自然资本评估、定价、管理、投融资等相关理论和方法的研究。

参考文献:

1、Paul Hawken等著;王乃粒,诸大建等译.自然资本论[M].上海科学普及出版社,2000.

2、Ehrlich,P.R. Ecological economics and the carrying capacity of earth. In: Jansson, A., Hammer, M., Folke, C., Costanza, R.(Eds.)[M].Investing in natural Capital. Island Press, Washington,1994.

3、Daly,H.E.Operationalizing sustainable development by investing in natural capital. In: Jansson,A., Hammer, M., Folke, C., Costanza, R.(Eds.)[M].Investing in natural Capital. Island Press,1994.

4、Costanza R. Ecological Economics: The Science and Management of Sustainability[D].Columbia University Press,1991.

篇11

论文关键词：水资源；水环境；规划；可利用量；承载力；短缺；合理配置

2002年，水利部和国家发展与改革委员会颁发了<关于开展全国水资源综合规划编制工作的通知>，随后又陆续了指导水资源综合规划的若干技术文件。这些文件对于指导水资源综合规划的顺利开展具有重要意义。由于新时期国家治水思路和理念的改变，文件中出现了部分新名词术语，部分原有名词术语(或计算方法)也赋予了新的内涵。在水资源综合规划的技术文件中，有一部分名词术语比较模糊。本文根据国内专家、学者的最新研究成果和水资源综合规划技术文件的规定，对他们的内涵进行分析，对现行的确定方法提出个人看法，对需要深入研究的问题提出建议。

1水资源

到目前为止，什么是水资源还没有一个公认的非常严谨的文字描述。<大不列颠百科全书>中水资源定义为：自然界一切形态(液态固态和气态)的水都算水资源。直到1963年英国国会通过的<水资源法>中，改写为“具有足够数量的可用资源”。即自然界中水的特定部分。1988年联合国教科文组织(IINEScO)和世界气象组织(WMO)定义水资源是“作为资源的水应当是可供利用或可能被利用。具有足够数量和可用质量，并且可适合对某地为水资源需求而能长期供应的水源”。

在我国，对水资源的理解也不尽相同。1991年<水科学进展>编辑部组织了一次笔谈，就水资源的定义和内涵进行了讨论。最后认为：水资源是水体中的特有部分，即由大气降水补给，具有一定数量和可供人类生产、生活直接利用，且年复一年的循环再生的淡水。

从上述文字表述可以看出水资源具有如下特征：水资源包含在水体之中，并且是水体的一部分；而水体中的其他部分，在特定的条件下还可以转化为水资源；水资源如果保护不好也可能转化为无法利用的水体，而危及社会的安全。根据自然资源的定义及综合以上各家的观点，水资源是能够被人类开发利用并给人类带来福利、舒适或价值的各种形态的天然水体。

因此，不是所有降水都是水资源，只有其中能够被人类开发利用的部分才称之为水资源。对于特定区域而言，降水总量是可以获得的，但是这些天然降水中到底有多少是人类可以利用的——即该地区到底有多少水资源值得深入探讨和研究。

2水资源可利用量

关于水资源可利用量有很多种定义和解释，下面介绍几种：

<全国水资源综合规划技术细则>中规定水资源可利用量l2是指在可以预见的时期内，在统筹考虑生活、生产和生态环境用水的基础上，通过经济合理、技术可行的措施在当地水资源中可资一次性利用的最大水量。雷志栋等认为，水资源可利用量是指经济合理，技术可行和生态环境允许的前提下。通过各种措施所能控制引用的不重复的一次性水量。胡振鹏等认为，水资源可利用量是指针对不同设计水平年，在一定的来水频率下，考虑对水量、水质的需求，天然储水体和水利工程设施可以为人类生活、社会经济活动提供的水量。翁文斌等认为]，水资源可利用量是指在流域水循环过程中的水文条件不发生明显改变的前提下，从流域地表或地下允许开发的一次性水资源量。夏自强等认为，水资源可利用量是从可持续发展的原则出发，在扣除维持生态环境用水和水资源总量中部分不能或难以控制的水资源量后，人类可以利用的最大水量。

分析上述定义，理论上比较清晰完善，但实际分析计算时很难操作。水资源可利用量确定要考虑的条件有生态与环境需水量、技术上论证可行、经济上分析可行。从这3个方面来分析，内涵和外延都很大，很难具体操作。

同时，水资源可利用量的影响因素有经济社会发展水平、科学技术进步情况、水污染状况、生态与环境状况、天然来水状况、以及技术经济因素等。由于这些因素是动态的，随时间变化的，导致水资源可利用量也是动态的；同时这些因素如何影响水资源的可利用量，尤其是水与生态环境系统的关系，受认识水平限制，现阶段较难量化。

3水资源和水环境承载力

承载力是一个起源于古希腊时代的古老概念，在生态学中一般被定义为“某一生境所能支持的某一物种的最大数量”，它包含着极限思想，并有2个层次的含义：第一是所承受的力来自于某一生境以外的某一物种；第二是某一生境自身不遭受破坏，因为生境一旦破坏，再重新修复是不可能的。

关于水资源承载力和水环境承载力研究成果较多，目前普遍接受的定义如下：

水资源承载能力是指在一定的时期和技术水平下，当水管理和社会经济达到优化时，区域水生态系统自身所能承载的最大可持续人均综合效用水平或最大可持续发展水平。水环境承载力是指某一区域、某一时期、某种状态下的水环境条件对该区域经济发展和生活需求的支持阈值。

从上述概念出发，水资源承载能力、水环境承载能力的承载体可以是人口总量，生物总量，也可以是经济总量。这个概念有4个层次的内涵。一是生态内涵，它表现为这些承载力具有极限含义，它所承载的综合效用具有生态上的极限，对其开发利用应以不超过这个极限为前提。二是技术内涵，这些承载力并非一个纯粹客观的概念，而是与人类作用有关，具有主观性的一面。它与特定的技术水平有关，随着不同时期总体技术与生产力水平的提高，这些承载力具有跳跃性，表现为时间上的技术动态性。三是社会经济内涵，通过社会经济系统结构的优化，社会经济容量或规模会有所不同，从而提高水资源和水环境的承载力。四是时空内涵，表现为水资源承载的综合效用及其约束因素具有区域性；不同的时空尺度，相同水资源和环境条件的承载力是不同的。

水资源综合规划技术细则中提到了水资源承载力和水环境承载力这2个专业术语，但是关于这2个参数如何确定没有提出相应的方法，因此该参数的确定方法值得研究探讨。

4生活和生产需水的预测方法

目前用于需水预测方法较多，如定额法、趋势法、弹性系数法、人均综合用水量法等。分析这些方法，各有特点。

定额法需要确定每一行业不同水平年的用水定额、发展规模、以及水的利用系数。要在需水预测之前先要预测这些参数，由于这些变量较多，其影响因素更多，这些参数的预测比需水的预测更复杂，从而导致预测结果误差较大。我国以前若干个五年计划的需水预测成果已经证明了这一点。趋势法、弹性系数法需要较多的历史资料，受历史资料的可收集性限制，这些方法应用起来有一定难度。另外发达国家用水的经验表明：用水量与人口、发展规模之间的关系不是单一的递增或递减关系，不同国家或地区之间有所差别，不同发展阶段有所差别，不同产业结构有所差别。因此利用这些方法进行需水预测也有一定困难。

人均综合用水量法主要应用于城市需水量的预测。由于城市的产业结构十分复杂，要想弄清楚每一个行业的用水定额及其发展规模难度较大，因此为简化计算，采用人均综合用水量法来进行需水预测。但是这一方法也有其局限性，因为人口不是区域消耗水资源的唯一指标，尤其是现在随着现代化程度的提高，经济社会发展对水资源的需求越来越多，而对人力资源的需求越来越少。因此到底用哪一种方法进行需水预测能够得出一个可以接受、误差较小的成果是一个值得研究和探索的问题。

5生态环境需水量

生态环境需水是指为维持生态和环境功能和进行生态环境建设所需要的最小需水量。实际上，生态需水与环境需水两者之间存在着交叉和重合的部分，生态需水主要侧重在生物维持其自身发展及保护生物多样性方面，环境需水则主要体现在环境改善方面。

杨爱民、郑红星、王浩、刘昌明等认为“：生态需水应该包括环境需水，所以也称为生态环境需水。生态需水是指在一定的生态保护、恢复或建设目标下，在特定的时空范围内，其生态系统维持良好的稳定状态时所需要的水量(包括：地表水、地下水和土壤水)。鉴于现在对生态环境认识的不断深入，前述界定中的“在一定的生态保护、恢复或建设目标下”的“建设”二字应该去掉。生态环境需水量是目前国内外研究的重点，基本理论和方法也较多，其中大多建立在多学科交叉研究的基础上，现阶段可操作方法主要是基于水文学基础的几个方法，如最枯10月法、Tennant法等。最枯10月法：我国在《制定地方水污染排放标准的技术原则和方法》(GB3839--83)中规定：一般河流采用近10a最枯月平均流量或90％保证率最枯月平均流量作为设计水文条件。该方法原来用于计算污染物允许排放量，而现阶段把它作为生态环境需水量。实际操作上该方法有其局限性，主要表现为部分季节性河流、现阶段断流河道的生态与环境需水量为零，其允许污染物排放量为零(设计水文条件为零)。

Tennant法似：是以预先确定的年平均流量的百分数作为生态环境需水量。Tennant提出，以年平均流量的10％作为水生生物生长低限，以年平均流量的30％作为水生生物生长的满意流量。Montana以年平均流量的10％作为最小生态需水量，最佳范围为年平均流量的60％一100％。该方法适合于大江大河等较大流域，而没有考虑河流流量的年内变化和年际变化，因而有其局限性。此外还有日均流量法、Texas法、N6PRP法、Basiclfow法、月年保证率法、最小月年径流法、ABF法、FDCA法、40％准则等。这些方法计算方便，基本上是经验值，各有其实用性。

因此，分析总结前人的成果，提出适应不同对象的水文、生态、环境等条件的生态环境需水量估算方法具有重要意义。

6水资源短缺

水资源短缺是一个貌似简单但又存在许多异议的概念。目前国际上通用的判别标准是以人均水资源量进行缺水程度划分，

但是这个划分标准下面隐藏着许多问题。首先人口不是区域消耗水资源的唯一指标，尤其是现在随着现代化程度的提高，经济社会发展对水资源的需求越来越多，而对人力资源的需求越来越少。其次生态需水与人口没有直接关系，用人口作为评价标准也不合适。因此，对于水资源短缺的辨识采用单一的标准或指标是很难概括的。

实际上，水资源短缺是一个相对的概念，具体对于一定区域来说，它所描述的是一定经济技术条件下，区域可供水资源量和水质的时空分布不能满足现实标准下的区域人口、社会经济、生态与环境等系统对水资源需求时的状态。因此对缺水的界定应当拓展到水资源系统承载的主客体两个方面同时考察。

在水资源系统承载主体方面，人类社会已经从最早的逐水而居，发展到现在的资源水利、可持续水利等理性思索，水资源系统的外延不断被拓展，内涵不断被丰富。同时人们对水资源开发利用的范围应由最初单一的地表水系统拓展到地下水、大气水、海水、劣质水(包括污水、微咸水和咸水)等多个系统，水资源系统承载主体多元化特征日益突出。

水资源系统承载的客体是随着社会的发展而更替改变，在无人类活动干扰作用下，天然水资源系统在其循环过程中滋养了丰富多样的天然生态系统。自从人类社会行为作用于水资源系统伊始，水资源系统承载客体的纯自然属性便开始发生改变，水循环系统的社会驱动力持续加大，农业和工业经济系统的需水量和取水量不断上升，水资源系统承载的客体逐渐演绎成生态环境系统和社会经济系统

其社会经济功能得到充分体现。由于水资源系统承载客的多元化，水资源利用过程中就存在着竞争与分配的问题从水资源系统承载的主体和客体的关系来分析，不简单地将水资源供需平衡的认为不缺水、不平衡的认为水。且不说水资源系统与生态环境系统的关系目前尚未清楚，就是科学合理地确定一定社会经济系统需水量及其节水潜力也存在一定的难度，更有社会经济系统的产结构问题。

因此，对于特定的区域和范围，如何科学合理地界定其水资源是否短缺值得研究和探讨。

7水资源合理配置

配置是指配备、安排。资源配置是指生产性资产在不同用途之间的分配；资源分配之所以成为问题，一方面是由于社会的资源供应有限，而人类欲望通常又无限，另方面是由于既定资源具有多种不同可供选择的用途。

水资源合理配置是指在流域或特定的区域范围内遵循高效、公平和可持续性原则，通过各种工程与非工程措施，考虑市场经济规律和资源配置准则，通过合理抑制需求、有效增加供水、积极保护生态环境等手段和措施对多种可利用的水源在区域间和各用水部门间进行的调配。

通过以上概念界定可以看出，水资源配置问题提出的前提是水资源有限性而导致的供需不平衡矛盾以及不同用途之间的分配矛盾，关注的重点是多种水源在区域间和各用水部门间的分配。实际上，水资源区别于其他自然资源的重要特征之一是它的时程上分布的不均匀性，因此水资源合理配置不仅体现在空间上，同时也体现在时间上；不仅体现在某一水源上，同时也以现在多种水资源的联合配置上。

因此，研究和探讨水资源合理配置的技术和方法，对于缓解水资源供需矛盾、科学高效地利用水资源具有重要意义。

8水资源配置的一般原则

前面已经叙及水资源配置问题提出的前提是水资源的相对短缺，即资源有限而需求持续增加导致的供需失衡。当水资源有限，不能满足所有用户的用水需求时就存在着分配水量的优先顺序问题。

篇12

2002年，水利部和国家 发展 与改革委员会颁发了<关于开展全国水资源综合规划编制工作的通知>，随后又陆续了指导水资源综合规划的若干技术文件。这些文件对于指导水资源综合规划的顺利开展具有重要意义。由于新时期国家治水思路和理念的改变，文件中出现了部分新名词术语，部分原有名词术语(或 计算 方法)也赋予了新的内涵。在水资源综合规划的技术文件中，有一部分名词术语比较模糊。本文根据国内专家、学者的最新研究成果和水资源综合规划技术文件的规定，对他们的内涵进行分析，对现行的确定方法提出个人看法，对需要深入研究的问题提出建议。

1水资源

到目前为止，什么是水资源还没有一个公认的非常严谨的文字描述。<大不列颠百科全书>中水资源定义为： 自然 界一切形态(液态固态和气态)的水都算水资源。直到1963年英国国会通过的<水资源法>中，改写为“具有足够数量的可用资源”。即自然界中水的特定部分。1988年联合国教科文组织(iinesco)和世界气象组织(wmo)定义水资源是“作为资源的水应当是可供利用或可能被利用。具有足够数量和可用质量，并且可适合对某地为水资源需求而能长期供应的水源”。

在我国，对水资源的理解也不尽相同。1991年<水 科学 进展>编辑部组织了一次笔谈，就水资源的定义和内涵进行了讨论。最后认为：水资源是水体中的特有部分，即由大气降水补给，具有一定数量和可供人类生产、生活直接利用，且年复一年的循环再生的淡水。

从上述文字表述可以看出水资源具有如下特征：水资源包含在水体之中，并且是水体的一部分；而水体中的其他部分，在特定的条件下还可以转化为水资源；水资源如果保护不好也可能转化为无法利用的水体，而危及社会的安全。根据自然资源的定义及综合以上各家的观点，水资源是能够被人类开发利用并给人类带来福利、舒适或价值的各种形态的天然水体。

因此，不是所有降水都是水资源，只有其中能够被人类开发利用的部分才称之为水资源。对于特定区域而言，降水总量是可以获得的，但是这些天然降水中到底有多少是人类可以利用的——即该地区到底有多少水资源值得深入探讨和研究。

2水资源可利用量

关于水资源可利用量有很多种定义和解释，下面介绍几种：

<全国水资源综合规划技术细则>中规定水资源可利用量l2是指在可以预见的时期内，在统筹考虑生活、生产和生态环境用水的基础上，通过 经济 合理、技术可行的措施在当地水资源中可资一次性利用的最大水量。雷志栋等认为，水资源可利用量是指经济合理，技术可行和生态环境允许的前提下。通过各种措施所能控制引用的不重复的一次性水量。胡振鹏等认为，水资源可利用量是指针对不同设计水平年，在一定的来水频率下，考虑对水量、水质的需求，天然储水体和水利工程设施可以为人类生活、社会经济活动提供的水量。翁文斌等认为]，水资源可利用量是指在流域水循环过程中的水文条件不发生明显改变的前提下，从流域地表或地下允许开发的一次性水资源量。夏自强等认为，水资源可利用量是从可持续发展的原则出发，在扣除维持生态环境用水和水资源总量中部分不能或难以控制的水资源量后，人类可以利用的最大水量。

分析上述定义，理论上比较清晰完善，但实际分析计算时很难操作。水资源可利用量确定要考虑的条件有生态与环境需水量、技术上论证可行、经济上分析可行。从这3个方面来分析，内涵和外延都很大，很难具体操作。

同时，水资源可利用量的影响因素有经济社会发展水平、科学技术进步情况、水污染状况、生态与环境状况、天然来水状况、以及技术经济因素等。由于这些因素是动态的，随时间变化的，导致水资源可利用量也是动态的；同时这些因素如何影响水资源的可利用量，尤其是水与生态环境系统的关系，受认识水平限制，现阶段较难量化。

3水资源和水环境承载力

承载力是一个起源于古希腊时代的古老概念，在生态学中一般被定义为“某一生境所能支持的某一物种的最大数量”，它包含着极限思想，并有2个层次的含义：第一是所承受的力来自于某一生境以外的某一物种；第二是某一生境自身不遭受破坏，因为生境一旦破坏，再重新修复是不可能的。

关于水资源承载力和水环境承载力研究成果较多，目前普遍接受的定义如下：

水资源承载能力是指在一定的时期和技术水平下，当水管理和社会经济达到优化时，区域水生态系统自身所能承载的最大可持续人均综合效用水平或最大可持续发展水平。水环境承载力是指某一区域、某一时期、某种状态下的水环境条件对该区域经济发展和生活需求的支持阈值。

从上述概念出发，水资源承载能力、水环境承载能力的承载体可以是人口总量，生物总量，也可以是经济总量。这个概念有4个层次的内涵。一是生态内涵，它表现为这些承载力具有极限含义，它所承载的综合效用具有生态上的极限，对其开发利用应以不超过这个极限为前提。二是技术内涵，这些承载力并非一个纯粹客观的概念，而是与人类作用有关，具有主观性的一面。它与特定的技术水平有关，随着不同时期总体技术与生产力水平的提高，这些承载力具有跳跃性，表现为时间上的技术动态性。三是社会经济内涵，通过社会经济系统结构的优化，社会经济容量或规模会有所不同，从而提高水资源和水环境的承载力。四是时空内涵，表现为水资源承载的综合效用及其约束因素具有区域性；不同的时空尺度，相同水资源和环境条件的承载力是不同的。

水资源综合规划技术细则中提到了水资源承载力和水环境承载力这2个专业术语，但是关于这2个参数如何确定没有提出相应的方法，因此该参数的确定方法值得研究探讨。

4生活和生产需水的预测方法

目前用于需水预测方法较多，如定额法、趋势法、弹性系数法、人均综合用水量法等。分析这些方法，各有特点。

定额法需要确定每一行业不同水平年的用水定额、发展规模、以及水的利用系数。要在需水预测之前先要预测这些参数，由于这些变量较多，其影响因素更多，这些参数的预测比需水的预测更复杂，从而导致预测结果误差较大。我国以前若干个五年计划的需水预测成果已经证明了这一点。趋势法、弹性系数法需要较多的 历史 资料，受历史资料的可收集性限制，这些方法应用起来有一定难度。另外发达国家用水的经验表明：用水量与人口、发展规模之间的关系不是单一的递增或递减关系，不同国家或地区之间有所差别，不同发展阶段有所差别，不同产业结构有所差别。因此利用这些方法进行需水预测也有一定困难。

人均综合用水量法主要应用于城市需水量的预测。由于城市的产业结构十分复杂，要想弄清楚每一个行业的用水定额及其发展规模难度较大，因此为简化计算，采用人均综合用水量法来进行需水预测。但是这一方法也有其局限性，因为人口不是区域消耗水资源的唯一指标，尤其是现在随着 现代 化程度的提高，经济社会发展对水资源的需求越来越多，而对人力资源的需求越来越少。因此到底用哪一种方法进行需水预测能够得出一个可以接受、误差较小的成果是一个值得研究和探索的问题。

5生态环境需水量

生态环境需水是指为维持生态和环境功能和进行生态环境建设所需要的最小需水量。实际上，生态需水与环境需水两者之间存在着交叉和重合的部分，生态需水主要侧重在生物维持其自身发展及保护生物多样性方面，环境需水则主要体现在环境改善方面。

杨爱民、郑红星、王浩、刘昌明等认为 “：生态需水应该包括环境需水，所以也称为生态环境需水。生态需水是指在一定的生态保护、恢复或建设目标下，在特定的时空范围内，其生态系统维持良好的稳定状态时所需要的水量(包括：地表水、地下水和土壤水)。鉴于现在对生态环境认识的不断深入，前述界定中的“在一定的生态保护、恢复或建设目标下”的“建设”二字应该去掉。生态环境需水量是目前国内外研究的重点，基本理论和方法也较多，其中大多建立在多学科交叉研究的基础上，现阶段可操作方法主要是基于水文学基础的几个方法，如最枯10月法、tennant法等。最枯10月法：我国在《制定地方水污染排放标准的技术原则和方法》(gb3839--83)中规定：一般河流采用近10a最枯月平均流量或90％保证率最枯月平均流量作为设计水文条件。该方法原来用于计算污染物允许排放量，而现阶段把它作为生态环境需水量。实际操作上该方法有其局限性，主要表现为部分季节性河流、现阶段断流河道的生态与环境需水量为零，其允许污染物排放量为零(设计水文条件为零)。

tennant法似：是以预先确定的年平均流量的百分数作为生态环境需水量。tennant提出，以年平均流量的10％作为水生生物生长低限，以年平均流量的30％作为水生生物生长的满意流量。montana以年平均流量的10％作为最小生态需水量，最佳范围为年平均流量的60％一100％。该方法适合于大江大河等较大流域，而没有考虑河流流量的年内变化和年际变化，因而有其局限性。此外还有日均流量法、texas法、n6prp法、basiclfow法、月年保证率法、最小月年径流法、abf法、fdca法、40％准则等。这些方法计算方便，基本上是经验值，各有其实用性。

因此，分析 总结 前人的成果，提出适应不同对象的水文、生态、环境等条件的生态环境需水量估算方法具有重要意义。

6水资源短缺

水资源短缺是一个貌似简单但又存在许多异议的概念。目前国际上通用的判别标准是以人均水资源量进行缺水程度划分，见表1。

但是这个划分标准下面隐藏着许多问题。首先人口不是区域消耗水资源的唯一指标，尤其是现在随着 现代 化程度的提高， 经济 社会 发展 对水资源的需求越来越多，而对人力资源的需求越来越少。其次生态需水与人口没有直接关系，用人口作为评价标准也不合适。因此，对于水资源短缺的辨识采用单一的标准或指标是很难概括的。

实际上，水资源短缺是一个相对的概念，具体对于一定区域来说，它所描述的是一定经济技术条件下，区域可供水资源量和水质的时空分布不能满足现实标准下的区域人口、社会经济、生态与环境等系统对水资源需求时的状态。因此对缺水的界定应当拓展到水资源系统承载的主客体两个方面同时考察。

在水资源系统承载主体方面，人类社会已经从最早的逐水而居，发展到现在的资源水利、可持续水利等理性思索，水资源系统的外延不断被拓展，内涵不断被丰富。同时人们对水资源开发利用的范围应由最初单一的地表水系统拓展到地下水、大气水、海水、劣质水(包括污水、微咸水和咸水)等多个系统，水资源系统承载主体多元化特征日益突出。

水资源系统承载的客体是随着社会的发展而更替改变，在无人类活动干扰作用下，天然水资源系统在其循环过程中滋养了丰富多样的天然生态系统。自从人类社会行为作用于水资源系统伊始，水资源系统承载客体的纯 自然 属性便开始发生改变，水循环系统的社会驱动力持续加大，农业和 工业 经济系统的需水量和取水量不断上升，水资源系统承载的客体逐渐演绎成生态环境系统和社会经济系统

其社会经济功能得到充分体现。由于水资源系统承载客的多元化，水资源利用过程中就存在着竞争与分配的问题从水资源系统承载的主体和客体的关系来分析，不简单地将水资源供需平衡的认为不缺水、不平衡的认为水。且不说水资源系统与生态环境系统的关系目前尚未清楚，就是 科学 合理地确定一定社会经济系统需水量及其节水潜力也存在一定的难度，更有社会经济系统的产结构问题。

因此，对于特定的区域和范围，如何科学合理地界定其水资源是否短缺值得研究和探讨。 

7水资源合理配置

配置是指配备、安排。资源配置是指生产性资产在不同用途之间的分配；资源分配之所以成为问题，一方面是由于社会的资源供应有限，而人类欲望通常又无限，另方面是由于既定资源具有多种不同可供选择的用途。

水资源合理配置是指在流域或特定的区域范围内遵循高效、公平和可持续性原则，通过各种工程与非工程措施，考虑市场经济 规律 和资源配置准则，通过合理抑制需求、有效增加供水、积极保护生态环境等手段和措施对多种可利用的水源在区域间和各用水部门间进行的调配。

通过以上概念界定可以看出，水资源配置问题提出的前提是水资源有限性而导致的供需不平衡矛盾以及不同用途之间的分配矛盾，关注的重点是多种水源在区域间和各用水部门间的分配。实际上，水资源区别于其他自然资源的重要特征之一是它的时程上分布的不均匀性，因此水资源合理配置不仅体现在空间上，同时也体现在时间上；不仅体现在某一水源上，同时也以现在多种水资源的联合配置上。

因此，研究和探讨水资源合理配置的技术和方法，对于缓解水资源供需矛盾、科学高效地利用水资源具有重要意义。

8水资源配置的一般原则

前面已经叙及水资源配置问题提出的前提是水资源的相对短缺，即资源有限而需求持续增加导致的供需失衡。当水资源有限，不能满足所有用户的用水需求时就存在着分配水量的优先顺序问题。