随着经济社会发展对水资源开发利用程度不断提高,加上部分水利工程改变了天然条件下水文情势,为保障水生态系统的健康和稳定,需计算确定河道内生态环境需水量,为实现水资源开发利用与水生态保护之间的协调提供依据。
河道内生态环境需水,应根据水资源条件和开发利用状况合理确定,既要考虑维护河湖健康对水量及水文过程的要求,也要考虑经济社会发展对水资源合理开发的需求,两者协调确定的河道内生态环境需水,是进行水资源合理配置和开发利用的前提和基础,对于维持河道内生态系统健康稳定,实现人水和谐可持续发展具有重要意义。
河道内生态环境需水的概念最早出现于20世纪40年代的美国,渔业和野生动物保护组织为避免河流生态系统退化,规定了河流最小流量,到70年代水利工程建设高峰时期,通过立法列入地方法案,此后以水文学法为代表的环境流量研究与实践迅速兴起,并于80年代后期扩展到澳大利亚、南非、欧洲等地区,至21世纪初已有40多个国家和地区建立了上百种计算方法,环境流量理论与实践方面积累了丰富经验。
河道内生态环境需水计算应是能反映生态环境功能、状况与水量变化相互关系的水文过程,包括河流(河流控制断面、河口)、湖泊、沼泽和河流水系的全年、非汛期、汛期等不同时段的基本生态环境需水计算,以及相应的目标生态环境需水计算。可根据水文要素变化与河道内生态环境功能和生态环境状况之间的关系,进行综合分析计算,也可根据生态环境功能保护要求,分别计算维持河湖形态、生物栖息地、自净、输沙、景观、河口防潮压咸及生态环境功能对应的需水量后选取外包值。
河道内生态环境需水量主要包括河流生态环境需水量(维持河道基本功能的需水量,包括防止河道断流、保持水体一定的自净能力、河道冲沙输沙以及维持河湖水生生物生存的水量等)和河口生态环境需水量(包括冲淤保港、防潮压咸及河口生物保护需水等),湖泊、湿地生态环境需水量(包括湖泊、沼泽地需水量)及河流水系生态环境需水量(河流控制断面、河口、湖泊、沼泽各节点生态需水量的统筹协调)。各类生态需水量均可分为基本生态环境需水量和目标生态环境需水量两个层次,河道内基本生态环境需水量指维持河流、湖泊、沼泽给定的生态环境保护目标所对应的生态环境功能不丧失,需要保留在河道内的最小水量,是河道内生态环境需水要求的下限值;河道内目标生态环境需水量指河流、湖泊、沼泽给定的生态环境保护目标所对应的生态环境功能正常发挥,需要保留在河道内的水量,是河道外经济社会消耗河湖水量的控制值。
河流生态环境需水量计算包括河流控制断面生态环境需水计算和河口生态环境需水计算。河流控制断面可选取在水文监测断面、水质控制断面、水功能区控制断面、省界控制断面、重要水利工程控制断面、重要城市控制断面、重要生态环境敏感保护目标河段、出入湖泊(沼泽)控制断面等,计算方法主要包括“Qp法”“Tennant法”“频率曲线法”“流量历时曲线法”“7Q10法”“湿周法”“生物空间法”等;河口生态环境需水计算方法主要包括“入海水量法”“生物空间法”“河口输沙需水计算法”“河口盐度平衡需水计算法”等;宜采用两种及两种以上方法,分析比较计算结果,合理确定河流控制断面、河口的基本生态环境需水量或目标生态环境需水量。
分为入(出)湖泊、沼泽及湖泊、沼泽两部分。入(出)湖泊、沼泽的生态环境需水量计算应按照河流控制断面处理,湖泊、沼泽的生态环境需水量计算方法主要包括“Qp法”“近10年最枯月平均水位法”“频率曲线法”“湖泊形态分析法”“水量平衡法”等,宜采用两种及两种以上方法,分析比较计算结果,合理确定湖泊、沼泽基本生态环境需水量或目标生态环境需水量。
河流水系生态环境需水量指河流水系作为整体,按照水资源、生态环境和经济社会协调发展的要求,综合考虑水资源条件、开发利用现状及需求、生态环境保护要求,统筹协调河湖生态环境功能与社会服务功能的关系,合理确定生态环境需水量。其计算应遵循:①同一条河流应在上下游各节点年内不同时段需水量和全年需水量的平衡协调基础上,按照从下游到上游顺序,取各节点生态环境需水量的外包值作为该河流的基本生态环境需水量;或与该河流河道内生产需水和河道外用水需求协调平衡后,合理确定河流的目标生态环境需水量。②同一个水系应在干流和各支流基本生态环境需水量计算的基础上,按照先干流、后支流顺序,根据干流基本生态环境需水量的要求,进一步协调各支流的基本生态环境需水量;或结合各支流目标生态环境需水量、河道内生产需水和河道外用水需求,协调平衡确定各支流的目标生态环境需水量。③与河流存在水力联系的湖泊、沼泽的生态环境需水量应纳入所在河流统一考虑。④有入海水量要求的河流水系,可根据入海水量要求,结合经济社会用水消耗和水量平衡分析,推算河流水系的目标生态环境需水量。
河道内生态环境需水计算应考虑可达性。根据河道内生态环境用水要求,考虑现状河道内生态环境用水状况,结合区域水资源配置方案,以保障缺水地区不挤占生态用水,满足基本生态环境需水量;丰水地区以满足目标生态环境需水量为底线,确定不同规划水平年河道外用水减退量,退还被挤占的生态环境用水。其中,对于现状水资源过度开发利用,挤占生态环境用水地区,应通过水源置换,退减被挤占的生态环境用水;对于季节性挤占河道内用水的地区,应通过控制河道外用水过程和水量调度,满足枯水期河道内基本生态环境用水要求;对于需要通过人工补水措施,进行生态环境保护与修复的重要河湖湿地,应通过河湖连通,水量调度等综合措施,满足河湖湿地生态补水要求。