生态流量与河流生态适应性管理研究

连 煜

（生态环境部黄河流域生态环境监督管理局，450004，郑州）

一、水与生态环境

水是地球生物多样性维系与发育的基础，也是生态环境的控制要素。

随着工业化时代人类控制自然能力的快速提升，经济社会发展过程中的环境污染和生态损害问题快速凸显。 1972 年，联合国环境与发展会议首次将生态环境保护和可持续发展列为全球的重大问题并写入《内罗毕宣言》。1975 年，黄河和长江水源保护机构建立，由此奠定了中国江河水质保护和水污染治理工作基点。20 世纪80 年代以后，河流污染防治、环境保护成为河流环境管理的优先工作。

随着20 世纪后期水资源过度开发及其导致的河流生态失衡问题尖锐化，河流生态系统破坏逐步成为我国河流保护面临的重大问题，特别是黄河下游干流断流和生态脆弱河流生态流量保障问题成为各界关注的焦点， 生态流量与生态修复的概念、理论、方法、标准及应用，日渐成为生态环境研究的热点内容。 随着生态问题的持续发展，生态流量的研究对象从狭义的水环境扩展到河流生态系统，研究范围从水利水电工程拓展到流域层面的水资源保护规划。

二、生态流量的提出与内涵变化

1.环境流量与河流水环境保护

20 世纪初以来，河流开发程度提高特别是受水库工程建设影响，人类对地表水资源的开发和利用量快速增加，由此产生的用水污染、河湖流量减少和水流规律改变问题也不断出现并持续发展。 自20 世纪40 年代起，美国环境机构和鱼类保护协会针对渔场减少、河湖环境污染、生态系统损害问题， 相继开展了河湖污染控制和鱼类生态影响的研究工作， 提出基于河流水环境与生态保护的环境流量概念。 我国环境保护始于针对“三废”控制的污染防治工作。 水污染控制和水域纳污能力研究需求有效推进了以河流环境自净与稀释水量为代表的环境流量研究。 而同期提出的生态流量概念则主要关注了河湖洪漫湿地与鱼类产卵育幼等水量指标。

2.生态流量与河流生态保护

我国近20 年在河流生态系统需水及生态流量方面开展了较多研究工作，研究层面主要分为流域层面生态流量和河流栖息地生态流量。

流域层面生态流量的研究采用的方法多是历史水文资料推算，相关河流指标的确定虽考虑了水文数据的整体和系统性，但相关成果在生态学支撑方面还比较缺乏。

在河流栖息地生态流量研究方面， 结合栖息地生境塑造和保护，在河流空间、生物结构、遗传基因生态流量的耦合方面， 针对河流沉积物、有机物、光热资源、营养盐、植物和动物群落间的相互作用，开展了多目标调控的生态流量研究，开展了多生态要素及不同流域尺度下水流连续脉冲规律的生态影响研究，但在河流系统保护、水文水资源与生态累积影响方面还缺少整体与深入的研究。

3.生态流量及多目标用水管理

河流广义生态流量泛指河道内应保留的足够水量和水流过程，以保证下游地区乃至近海区域的环境、社会和经济利益，这个概念上的生态流量实际涵盖了河流功能维持的系统水量过程。 国内外调查研究成果表明，河流开发若保留65%～95%的天然径流量，一般河流尚能够维持自然或近自然流态。

基于生态学概念的河流生态流量，则是特指维持河流生态系统功能或生态服务功能的近自然流态与水流过程。 受人口、经济和水资源禀赋等条件影响，我国多数江河实际开发程度较高，北方河流一般难以保持自然或近自然的生态流量过程。 综合考虑水资源禀赋条件和 “生态优先”要求，提出河流生态系统及生态服务功能维持定位下的生态流量指标，推进河流生态流量与多目标用水间的协调与协同管理，是实施河流综合管理和推进生态系统保护创新的全新与重大问题。

三、生态流量计算方法适宜性

河流生态流量工作开展困难，主要原因除涉及水文、生态、社会等多学科专业外，系统性专业观测资料缺乏和河流水系水文特征与生态多样性差异化也导致了计算边界和参数确定的复杂与不确定性。 在流域和栖息地不同尺度的生态流量研究与管理时，既要重视研究工作的基础投入和注意采用方法的科学适宜性，更要遵循生态流量指标系统特征和流量过程规律的保护，尤其是要强化生态流量的生态功能指向和开展生态适宜性评估， 规范生态流量概念和管理，防止实践中出现以基流、极限小流量或长时段平均流量等概念代替生态流量与过程的错误。

1.查表法

Q95 计算和Tennant 指标是以河流水文学为计算基础，构建自然状态下（开发河段非实测流量）各典型流量级的低流量指标分析方法，该方法常被用来在流域规划中开展河流一般性环境流量指标的计算和确定，实际应用中较适用于水量时空变化较小和河流各利益相关方对生态流量不存在显著争议的河流。 方法缺陷是难以对不同敏感河段生态流量与生物多样性保护提出具体和差异化的准确描述， 研究成果对生态保护作用的体现不足, 计算得到的河流生态流量成果的历史生态状况重现性及保护效果有较大不确定性。 对于丰枯流量差异显著的江河, 所推算的流量成果难以较好和系统满足生态保护要求。

同类方法还有七日连续枯水流量法和90%保证率最枯月流量法，分别针对的是生物极限生存流量和河流环境稀释流量，两方法不适用于河流综合生态流量的计算与管理。

2.资料分析法

水力计算法属于该类计算分析的典型方法，主要适用于观测资料较为丰富的特定生境保护需水计算。 河流下游或平原河流湿地需水及以湿周边界为控制的生态流量计算，可采用此类方法。

该方法主要是利用河道水文、河流形态和鱼类及无脊椎动物等观测数据， 在确定河流系统物理与生物等构成要素前提下， 通过分析河流动力条件、流量过程、频率变幅、持续时间、时空状况等， 统计和模拟提出生态流量需求的日流量过程、 分组细化指标和年内变化范围， 推算生态流量及变化过程。 该方法不足之处是流量统计数据和结果与生态系统影响趋变的水量扰动因素间难以构建具体联系。

3.功能分析或栖息地模拟法

借助水文分析、水力计算、生物调查资料和生态专家评估经验，分析系统生态功能维持诸因素间的相互关联和相互作用，研究变化水流对河流物种、种群和保护栖息地的生态驱动与干扰效应。 以复合种群的适宜生境保护为主要目标，分析不同流域和河流尺度下水流与河流景观斑块、廊道和基质模式关系。 该类方法优点是生态流量的研究方法和过程，可以做到精确的判定和验证，为特定敏感河流廊道的生态保护提供较好的支撑。缺点是对方法使用团队专家的专业水平和能力要求较高。

4.生态功能整体法

在早期单项物种保护和单独生态问题解决方案基础上，综合河流生态系统结构、生态空间格局和生态服务功能及整体性保护原则，明确整体和分区域的河流生态系统，分析相关水动力学、栖息地生态结构、水流和河流湿地、敏感生物物种、地下水及河口生态服务功能，从河流整体保护和分区域差异化及自然变化角度，综合提出河流自上而下的系统生态流量与过程要求。

生态功能整体法的优点是较好地体现了生态综合评估的原则，即使河流生态系统组分和个别功能未全部得到保护，在整体上河流生态也可得到相对完善的系统支撑，有效体现生态流量管理及对河流不同生态功能与对象的差异性保护和修复。

四、强化生态流量的适应性管理

1.生态流量与过程管理

生态流量属于河流水文学的概念范畴，同时又具有明确的生态功能指向。 河流生态流量管理包括径流主要典型流量级与相关流量的全系统过程。 目前生态流量相关研究在成果的生态指向、过程应用管理、适应性调整方面还存在差距。 而生态流量管理的方向和任务，就是在推进生态流量调度基础上，进一步强化体系指标的生态功能指向和调度优化适应性管理，促进和实现河流生态功能的保护与修复，这也是河流管理和生态监督机构应重点考虑和亟待解决的问题。

统筹推进生态流量的多目标研究和应用。 生态流量管理初期，应注意强化生态功能与水资源的保护统筹，推进日均最小流量和生态敏感生态流量等典型生态效果流量级的管理，并在开展生态评估和适应性管理基础上全面推动小流量、中常流量和常遇小洪水等河流生态流量的系统与综合管理，促进生态环境的功能保护和全面修复。

2.生态流量适应性管理

生态流量是河流生态功能维系的关键基础。 在竞争性用水问题突出的流域，水的经济社会配置与生态流量管理存在诸多的冲突。 生态流量本身既是工程技术问题，更涉及复杂的法律、经济、生态环境和公众意愿。应推进生态保护优先和水资源综合统筹的江河生态流量管理， 贯彻河湖生态环境功能不降低、 最小生态流量不减少、 重要流量过程近自然的要求， 强化生态流量指标优先权与生态适应性管理， 推进生态流量评估体系构建和实施指标管理效果的反馈调整，推进生态流量与经济社会发展用水的协同协调管理。