生态需水的概念及其计算方法

论述了生态需水的概念,从生态需水量的基本原理出发,探讨了各类生态需水量计算的框架。以渭河为例,估算其多年平均河道内生态需水为3980亿m3。并对未来生态需水研究趋势进行了展望。     

生态需水的理论内涵探讨

从生态系统水分循环的角度,较系统地探讨了生态需水的理论内涵,对生态系统水资源配置中相关且容易混淆的概念加以辨析,并分析了它们之间的相互关系.研究认为:生态缺水是生态系统水资源配置最直接的依据,而生态需水、生态储水的计算评价则是确定生态缺水的基础.通常,生态系统的水资源配置,必须在区域生态调查的基础上,结合社会经济发展状况,提出生态目标,然后进行生态需水估算、生态储水评价、生态缺水评估,并通过生态用水的可行性分析,最终确定生态保护和建设的水资源配置方案.     

干旱区植被生态需水理论研究进展

综述了植被生态需水的概念及其内涵,评价了植被生态需水的主要研究理论——生态适宜性理论、系统阈值理论、水文循环水量平衡理论、农业气象学理论,评析了各种理论在实践应用中的优缺点。指出在未来的植被生态需水研究中应加强生态体系健康标准建立、定量评价指标体系的数值模拟模型构建,研究中还必须注重植被生态需水的时空特性,充分利用“3S”技术手段和先进的科学试验设备,全方位、多角度获取不同研究区域的基础信息,为建立植被生态需水理论提供可靠的数据支撑。     

基于生态需水的黄河中游水平衡分析

为推动黄河流域生态保护及高质量发展,解决地表水资源供需矛盾,亟需开展水平衡分析,建立水平衡模型,为水资源合理分配提供参考依据。作为黄河的重要支流,沁河流域位于黄河中游末端,由于近年来上游调水政策的施行以及流域内生活、生产用水的增加,用水矛盾突出,出现了河道断流、入黄水量偏枯等问题。为保障河流生态环境健康,优化引沁入汾跨流域提水工程实施后的流域水资源供需平衡,以2021年为现状年,在“自然-人工”二元水循环研究理论的指导下,运用水平衡分析理论与方法,以河道内生态需水为保障基础,对沁河流域水资源需求、供水能力与供需平衡进行了分析与讨论。结果表明：（1）沁河流域水资源供给和需求在空间分布上具有分异性,上游山西省境内各河段河道内均能够保障适宜的生态需水量,下游河南省境内,仅可满足最小生态需水量;（2）沁河流域可供给水资源总量为10.04×108 m3,河道外生产、生活及生态用水总量为8.89×108 m3,剩余河道内水量仅为1.15×108 m3,仅可满足河流最小生态需水;（3）推算至2030年,流域内工业生产及生活取用地表水量将达到6.98×108 m3,河道外用水总量将达到9.81×108 m3,剩余水量无法满足最小生态需水。建议采用降低工业用水量、提高农田灌溉用水利用率、推广使用高效节水技术,进一步增强水资源的有效利用,改善流域生态环境。研究结果可为合理规划沁河流域水资源调度提供参考,也可为黄河中游水平衡分析提供范例。     

基于生态需水的石羊河北部平原生态保障技术研究

针对石羊河流域日益严峻的生态环境问题,选择干旱区生态需水计算为切入点,以变异理论为基础,利用Mann-Kendall非参数检验的方法确定石羊河北部平原区地下水位恢复的目标年,用生态功能区划方法划分生态功能区,利用达西定律、阿维里扬诺夫公式计算了地下水恢复及生态目标条件下的生态需水量,并提出了相应的生态保障措施. 结果表明：石羊河北部平原区划分为5个生态功能亚区及16个三级区,地下水位恢复的目标年份为1977年,地下水恢复到1977年的生态需水量为 55.95×10⁸~74.10×10⁸ m³,2015年和2020年生态目标条件下的生态需水分别为1.66×10⁸ m³和1.80×10⁸ m³. 考虑到地下水恢复的缓慢性和现实性,建议优先考虑设定目标条件下的植被正常生长生态需水,其次通过继续压缩人均耕地面积和灌溉定额的方式保证地下水恢复.     

河口生态需水研究进展

针对陆海交互作用下河口生态需水影响因素多且时空差异性显著的特点,在系统分析淡水输入对河口生态系统水环境过程和生物过程影响的基础上,按生态需水目标的差异,将河口生态需水分析方法划分为基于典型生物资源保护目标、基于生境保护目标以及基于多目标整合分析3种类型。从生态需水目标筛选、生态需水目标对淡水输入响应关系以及生态需水计算方法实用性方面探讨了河口生态需水研究中面临的主要问题。结论认为生态系统健康综合表征指标的确定应成为分析河口生态需水的关键科学基础,筛选控制性生态要素构建河口关键生态水文过程模型可成为有效提高生态需水计算方法实用性的主要技术手段。     

河道内生态需水估算方法及其评述

针对目前常用的水文指标法、水力学法、整体分析法和栖息地法,4大类河道内生态需水估算方法就其适用条件和范围作了相关评述。认为不同的估算方法有其不同的适用条件和范围,在实际应用中需根据已有资料条件和研究的目的,选用不同的计算方法。     

西北干旱区生态需水研究

西北干旱区是水资源稀缺和生态环境相对脆弱的区域。以人类需求为中心的传统水资源开发利用及评价忽视了水资源与生态环境系统之间的关系,引发了众多的生态环境问题。日益恶化的生态环境使得生态需水量受到广泛关注,生态需水量研究由此成为干旱区生态水文学研究新的增长点。文章在综述国内外生态需水研究现状及其面临挑战的基础上,分析西北干旱区水资源转化特点,结合Falkenmark 水资源分类,突出生态需水在水分流中的地位,提出保障生态需水的策略,即：①生态环境稳定性界定;②绿水的保护与高效利用; ③虚拟水战略,旨在为平衡人类需水与自然需水提供重要的理论基础。     

生态水文学:生态需水及其与流速因素的相互作用

本文研究涉及生态水文学中生态需水问题的一般认知。探讨了生态系统动态变化与水流驱动力因素之间的关系，重点探讨水流驱动因素中的关键指标—流速，通过分析流速与生态系统相互作用，从生态水文学动力因素出发估算生态需水；基于生态流速和水力半径，提出考虑河道内生态需水与水力因素关系的生态水力半径法，充分利用水生生物信息（鱼类产卵洄游流速）与河道信息（水位、流速、糙率等）估算河道内生态需水；归纳生态水力半径法在生态需水计算中的初步应用:考虑污染物降解耦合水量水质的生态需水计算、考虑鱼类等生物对流速要求的生态需水计算、考虑河道冲淤平衡的输沙需水量计算等方面。本文提出的生态流速研究既包括生物生长发育适宜的流速，又包括流速大小变化所涉及的许多动力因素，旨在延伸与扩展生态水文学的内涵与应用。     

生态水文学:生态需水及其与流速因素的相互作用

本文研究涉及生态水文学中生态需水问题的一般认知。探讨了生态系统动态变化与水流驱动力因素之间的关系，重点探讨水流驱动因素中的关键指标——流速，通过分析流速与生态系统相互作用，从生态水文学动力因素出发估算生态需水；基于生态流速和水力半径，提出考虑河道内生态需水与水力因素关系的生态水力半径法，充分利用水生生物信息（鱼类产卵洄游流速）与河道信息（水位、流速、糙率等）估算河道内生态需水；归纳生态水力半径法在生态需水计算中的初步应用：考虑污染物降解耦合水量水质的生态需水计算、考虑鱼类等生物对流速要求的生态需水计算、考虑河道冲淤平衡的输沙需水量计算等方面。本文提出的生态流速研究既包括生物生长发育适宜的流速，又包括流速大小变化所涉及的许多动力因素，旨在延伸与扩展生态水文学的内涵与应用。     

基于水资源需求场理论的需水驱动力影响分析

为了解决传统水资源需求驱动因素分析中存在难以直观反映城市空间相互作用的问题,运用水资源需求场理论,分析地区水资源需求空间特征;结合社会经济势能探讨水资源需求的驱动因素,并以2014年广东省用水、社会经济数据为例进行计算与分析。研究表明:①广东省水资源需求场呈现以珠三角地区为中心向外辐射的分布特征,各城市周围的场强方向指向各城市中心点;②水资源需求场的叠加会改变城市的场强大小与方向;③社会经济势能与水资源需求场相关系数达0.924。结果证实,社会经济是水资源需求的主要驱动力;在其驱动下,水资源在空间上向发达地区与城市中心流动。该结果可为水资源需求的准确预测、水资源管理提供基础支撑。     

生态及环境需水量研究进展与前瞻

论述了国内外有关生态、环境需水研究的进展情况,包括研究内容、定量计算方法及其研究成果等。在此基础上,指出目前生态、环境需水研究领域存在的主要问题,从理论和实践两个方面,提出了生态、环境需水今后需进一步研究的课题。     

基于生态保护的宁夏天然绿洲生态需水研究

以适宜的生态目标与生态建设规模为目标,以水资源合理利用为核心,利用遥感(RS)、地理信息系统(GIS)等技术,研究了宁夏绿洲的生态演变和生态需水问题。在分析宁夏绿洲的生态意义、生态现状及流域水资源状况后,探讨了生态演变和生态需水的相关理论,提出了宁夏绿洲生态演变研究的总思路、绿洲生态需水的概念、界定绿洲可持续发展规模,对宁夏生态需水计算提出现状思路和方法。     

江苏省阜宁县地下水生态水位及生态需水量研究

苏北平原区浅层地下水与地表水体具有频繁影响、相互制约的特点,地下水的生态属性和环境功能十分重要,因此研究其生态水位及生态需水量盈亏特征对于生态保护具有重要意义。以江苏省阜宁县为例,在分析浅层地下水水位动态的基础上,通过统计分析的方法确定了生态水位的指标体系,研究了地下水生态水位,并基于Arcgis平台评估了浅层地下水生态水量盈亏特征。结果显示:阜宁县大部分地区生态水位埋深上限值为1.5~3 m,生态水位埋深下限值为2.63~3.18 m;2021年1月,25.3％左右的区域地下水位处于非适宜区,生态需水量为589.96万 m3;2021年5月,生态需水量为747.19万 m3。在地下水非适宜区,要结合县域供水现状,调整浅层地下水利用方式,宜禁则禁,宜采则采,实现地下水生态和环境功能的高效管控。     

基于生态经济理论的水资源可持续利用问题探讨

简要叙述了生态经济理论的发展历史和基本观点,并将其基本观点应用于水资源可持续利用问题的研究,分别就水资源开发利用的阈值、熵定律的约束、生态系统的相互依赖性等问题进行了探讨,认为生态经济理论在水资源可持续利用研究方面具有重要的应用价值。     

水资源需求驱动因素分析

根据我国1980-2000年国民经济实际用水状况,简要分析了水资源需求的驱动因素,建立了水资源需求驱动因素综合分析模型,并根据模型进行了实例计算和分析.结果表明:(1)1980-2000年全国总用水增加了1 220亿m3,其中工业和生活用水增长是国民经济用水增长的直接原因;(2)全国而言,排在前四位的正向驱动因素分别是工业增加值、农田灌溉面积、人口以及林牧渔需(补)水面积.负向驱动因素分别是农田灌溉定额的下降,其次是工业用水定额的下降;(3)对生活用水而言,北方省份人口增长对生活需水增长的贡献较突出,南方省份则是生活用水定额的提高对生活需水增长的贡献较突出;(4)对工业用水而言,工业规模的扩大是驱动工业需水增长的主要因素;北方省份工业用水定额下降对抑制工业需水增长的贡献率明显;(5)农田灌溉面积变化对农田灌溉需水变化影响较大.分析结果为把握我国未来水资源需求变化态势,合理配置水资源提供依据.     

柴达木盆地格尔木河流域生态需水量初步估算探讨

格尔木河流域是柴达木盆地工农业较发达地区之一。近年来,随着流域水资源开发利用程度不断加大,用水结构欠合理,生态环境趋于恶化。本文从流域主要植物生长状态分析了地下水位埋深对植物生长的影响,确定了不同植物对地下水位埋深、地层岩性和不同盖度下的植物蒸发蒸腾强度。从研究流域生态需水量出发,分别对河道内、河道外天然植被和东达布逊湖生态需水量进行了初步估算,分析了水资源开发利用对生态环境的影响,从而为今后研究流域水资源开发利用和生态环境保护提供理论参考。