1、河海大学硕士学位论文强潮河口生态需水计算模式及应用研究姓名：蒋燕申请学位级别：硕士专业：水文学及水资源指导教师：陆桂华20070620，：；，母，：，勰；舶，；，：；：；一垒！墅坚母蛀，；前言前言水资源作为一种传统的自然资源，随着人类活动的增加以及改造自然能力的加强，其重要性也不断增加，有关水资源“质”和“量”的概念越来越受到人们的重视。近年来，随着经济 的快速发展，水资源的需求不断增长，而水 资源供给却提高缓慢。受水 资源来水量的限制，部分地区供给已到达极限。水资源短缺己经成为制约经济社会发展的主要因素。另一方面，水环境恶化减少了可利用的水资源，严重影响了水资源的利用效率，加剧了水资源的短缺
2、。因此，全面的了解区域水资源现状是合理的水资源规划的前提与基础。河口蕴藏着丰富的自然资源，又便于内地和外海的交通，故世界上的大城市都分布在河口区。随着社会经济的迅速发展，人口数量的急剧增加，城市化水平的不断提高，河口地区在经历自然交化的同时，更显著地受到入类活动的深刻影响。多数河口生态系统出现了不同程度的退化，并且已经直接影响到邻近陆域、海域生态 系统的健康和渔业资源的可持续发展。要实现水资源的合理开发利用和生态环境保护，必 须在区域水资源开发利用中，研究区域生态需水，统筹水资源上下游之间的分配，使水资源的开发利用程度保持在与生态环境协调发展的合理阈值之内，达到既能最大限度的满足经济发展的需水
3、要求，又能保证生态环境的良性发展。本项研究依据河口的环境特征和生态系统服务功能，提出河口生态需水的组成、内涵、特征、确定原则及相应计算原理与方法，并将此应用于瓯江河口，分析计算其生态需水量。 论文主要围绕河口的水量、水环境和水生态展开分析的，通过对瓯江水资源的全面分析综合，最终得出瓯江河口的生态需水量，为决策者和管理者制定经济的、合理的水资源分配方案，为生态环境与人类社会的和谐发展提供了依据。论文的研究得到了浙江省温州市瓯江河口建设总指挥部项目“瓯江南口工程”的资助， 该项目为本文的研究工作提供了丰富的资料来源。学位论文独创性声明：本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的
4、研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。如不实，本人负全部责任。论文作者（签名）：学位论文使用授权说明年月日河海大学、中国科学技术信息研究所（含万方数据库）、国家图书馆、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅。论文全部或部分内容的公布（包括刊登）授权河海大学研究生院办理。论文作者（签名）
5、；年月日第一章绪论研究目的和意义第一章绪论生态环境是指与人类生存和发展密切相关的自然环境，是由各种性质不同、运动状态不一的物质所组成的有机统一体，是经过从无机环境到生态系统再到智能社会三个发展阶段，由岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及技术经济圈所组成的复杂体系。它是人类从事生产活动的物质基础，也是人类赖以生存的基本条件。水资源是生态环境的一个重要组成部分，是世纪最重要的资源之一，己经成为全球性的热点问题。水作为基础性的自然资源和战略性的经济资源，与资源、环境、景观、生态、文化息息相关。随着经济的发展和人口的增加，水资源的利用强度快速增加，对有限水资源在量和质上不断提出更高的要求。近年来，由于上游
6、用水的不断增加，挤占生态用水现象成为普遍， 导致下游水量减少，特 别是生态用水难以得到保障，给下游的生态环境带来不同程度的打击。要实现水资源合理开发利用和生态环境保护的双赢，就必须研究区域生态需水，以统筹水资源上下游之间的分配，使水资源的开发利用程度保持在与生态环境协调发展的合理阈值内，达到既能最大限度地满足经济发展的需水要求，又能保证生态环境的良性发展。河口是河流和海洋的交汇地带，是一个复杂而特殊的自然综合体。它既是海岸的组成部分，又是河流的尾间，且又不受 陆地约束范围所限， 对流域的自然变化和人为作用响应最敏感，是人类活动最为频繁、 环境变化影响最为深远的地区对于河口环境变化及其自适应的认
7、识，为可持续利用和合理开发水资源提供科学依据。目前，我国的河口海岸面临的生态环境的挑战主要有【：入海泥沙大量减少，三角涧海岸淤涨减缓，甚至由淤涨型转化为侵蚀型；入海污染物急剧增加，生态系统退化，生物多样性减少；海滨湿地大量减少，并面临着与围海造地协调发展的矛盾；全球性海平面上升，低海岸淹没，自然灾害加重。因此，在河口地区引入生态需水具有特殊的重要性。生态需水问题的研究不仅是河口水资源问题研究的重点和发展方向，也是生态环境健康的迫切要求。河海大学硕士学位论文强潮河口生态需水计算模式及应用研究因此，论文以瓯江河口为例进行研究。由于瓯江河口区水资源进行合理配置的任务迫在眉睫，为保证水资源配置的安全性
8、（水资源开发、水利工程建设不对河口生态环境带来灾害性的后果）和科学性，定量研究该区生态需水是水资源配置规划的前提和基础，这对改善本区生态环境状况， 实现水资源合理开发利用及社会经济的可持续发展意义重大。生态需水研究综述国内外研究动态国外研究历程从研究进程上，国外河流生态需水理论始于世纪年代的美国鱼类和野生动物保护协会，其根本目的在于避免河流生态系统恶化，规定需保持河流最小生态流量，并于年代初通过立法对河流基流量、河道内用水、各类湿地、河口三角洲等生态需水规定了限定值。美国在世纪年代初期全面调整了对流域的开发和管理目标，这个阶段是生态和环境需水分配研究的雏形阶段；英国和澳大利亚等国年代起开始接受
9、生态需水量的观念，并开始进行广泛的研究。这个时期各国在河道内流量方面已形成了较为完善的计算方法，但有关生态需水量和环境需水量的定义尚未明确川。世纪年代中后期，人们开始关注水资源和生态环境的相关性，生态系统需水量研究才逐渐为各国所重视。【在年提出了基本生态需水量（）的概念，就是向天然生境提供一定质量和数量的水，以获得最大限度地改变自然生态系统，同 时以期能保护好系统内的物种多样性和生态整合性。后来的研究将此概念进一步升华，并同水资源短缺、危机与配置相联系。年啪【提出了“绿水”的概念，他认为水资源中有一部分是用于生态系统的，水资源不仅要满足人类的需求，而且要保证生态系统的用水。并指出，为了克服水资
10、 源开发的盲目性，人类需要把注意力从“蓝水”的一社会利用部门转向利用。绿水”的生态系统中来。这种“绿水”包含在渔业、农业、林业和天然植被等生物体中。年等提出水资源的可持续利用要注意河流、湖泊和湿地生态系统的用水，人 类的用水应保持在最小的量。而对于第一章绪论如何计算水资源量，作者没有提出相应的方法。等”】也提出了类似的观点，认为水资 源的规划和管理应该更多的考虑生态环境的需求。】等根据各种生态系统的结构和功能分析了生态系统内植物与水的关系，他指出水在生态环境保护和生态系统恢复中的巨大作用，是其他环境因子所无法取代的。他虽然没能明确生态需水量的概念，但其中的许多理念对生态需水量研究具有较大影响。
11、强调了洪泛平原河流中生态的完整性是由与主要河道不同连接程度的水体多样性决定的。为了避免河流的不合理管理带来的危害，河流恢复的重点应放在河道与洪泛平原永体的动态连接上。赫德韦特和奥尼尔认为，河流生态系统对水的需求，要求管理者重新认识水资源的配置，把生态系统需水作为合理的、正当的需求。这一 时期，河流生态需水量的研究成果及主张，已经开始得到管理者的认可，流域水资源配置的新观念也开始形成。从研究尺度上看，河流生态需水研究分为纵向、横向、垂线、 时问四维，即从源头，流经上游和下游，最后到达海湾和海口，垂直河岸的横向及垂向水量和物质交换，与地下水 联系，随时间延伸产生河道形态影响进行研究。河流生态系统涉
12、及多学科，这就要求河流生态系统的水质、水文、地形和生态变量的尺度必须相同。从研究区功能上看，生态需水量的研究主要分为河道内生态需水量、河道外生态需水量以及维持景观和娱乐生态需水量【嘲。河道内生态需水量的研究是最先开展的也是最主要的研究内容。其研究范围一般包括，整个河道系统，以及与河道相通的水库、湖泊，河道的洪泛区，河道两岸的湿地系统等。主要的研究内容为；河道内生物生存栖息地水量平衡研究，维持地下水量研究，河流入海保持河流水盐、水沙平衡的研究，保持河流自净能力和稀释能力的最小水量，为防止河道断流和湖泊萎缩所需的最小水量。国际上最早开展的就是河道内最小流量的研究，当时是为了满足河道的航运功能而提出
13、的“，但随着污染的加重人们开始注意到河道除了航运功能还有污染净化等生态功能。于是生态环境最小需水量的研究就逐渐发展起来。其目的在于即要保证河道的航运功能也要维护河道的生态环境功能。近年来国际上开展了许多生态环境最小需水量的合作与研究。如圈（）组织所倡导的行动计划，就包括个欧洲国家研河海大学硕士学位论文强潮河生态需水计算模式及应用研究究了北欧条河道的低流量状况。这个研究组织主要是利用这些国家已有的水文资料数据进行研究的，目的是为了研究北欧和其他地区水文规律在空间和时间上的可变性。目前 这个研究己进入第 阶段（年），组织还在横向上（国家增加）和纵向上（研究的范围）不断扩大，研究的广度和深度也在不断
14、扩大，现在已经 有世界不同地区大约个国家参与了该项目的研究。河道外生态需水量的研究主要是研究河道外生态系统的需水量，主要内容包括人工、自然生态保护林生态需水量的研究，流域水土保持生物措施所需的最小水量，以及特殊生态系统恢复所需水量。国外的研究主要集中在天然植被和人工植被的需水的研究方面，国外在世纪年代开始对农业生态系统进行了较为系统的研究，对各种农作物、森林的用水量水分变化和水量平衡都建立了相应的模型。另外对土壤水分的变化，不同条件下水分变化预测方面的理论和方法都比较完善。景观和娱乐生态需水量的研究主要是研究为保持自然景观、绿地系统的功能和水上娱乐所需的水量，保持景观林地气候美化景观所需蒸发量
15、。这部分水量随着人们生活水平的提高也在不断的增加。关于这方面的用水量的计算还没有明确的方法，在美国一股是以法规的形式进行规定的。有的国家也是以人均用水面积、用水定额以及景观、绿地面积进行确定。 这种做法只能根据经验数据而定， 计算结果比较粗糙，还有待于进一步进行研究。总之，目前国外生态需水量的研究都比较强调水在生态系统中的作用。一般都是结合生态系统中的其它因素进行开展的，特别是对生物多样性和生态系统服务功能的研究。人们普遍认识到社会的可持续发展最大的要求就是生态系统的可持续发展以及人与自然的和谐共处。因此，研究主要集中于：生态系统各功能的发展与退化趋势；水资源的可持续与再生性；人类的健康和生活
16、的质量等方面。国内研究历程在我国，流域生态需水的研究较晚，大致 经历了两个阶段：年是对生态需水概念的认识阶段；年以后进入起步研究阶段嘲。我国对生态需水的研究开始于世纪年代末期，年在方子云主 编的水资源保护工作手册中，已经涉及到流域生态用水方面的内容，但未明确使第一章绪论用生态用水这一术语【。最初研究多以中国的西北干旱地区为基础，这主要是因为在西北干旱地区降水量少，不能满足地面植被的需求，往往还需要抽取地下水和引入其它地表径流来进行补充，由于这种情况的发生造成地下水利用过度、地表径流量减少，极不利于干旱地区的生态系统的发展。所以我国在这些地区的投入也比较多，这方面的成果也比较突出。 汤奇成【于年
17、在分析了塔里木绿洲生态环境时首次明确提出，必须在水资源总量中划分出一部分作为生态用水，即绿洲生态环境维系所需水量。年水利部正式将生态用水作为环境脆弱地区水资源规划中必须予以保证的用水类型【。世纪年代后期，生态需水在我国的研究得到进步的发展。主要有以下几个方向的研究。第一个方向是根据研究区的气候特点及水资源供需情况研究，大部分研究还是关注水资源量极度缺乏的西北干旱地区，以满足西北干旱地区的生态需水与生态用水为研究目标。如贺东辰等脚根据柴达木盆地水资源最大可利用量以及水资源的重复使用量，分析河流径流的一定比例保证生态用水的基础上柴达木盆地水资源的利用。贾宝全等）新疆 为例，依据部分资料和推理公式，
18、对新疆地区年的生态用水进行了初步估算。刘燕华从水资源平衡的角度研究了柴达木盆地的天然植被以及灌溉植被的生态需水量。王礼先【 ”估算了西北地区植被建设生态用水量。梁季阳等根据柴达木盆地的生态条件，认为生态用水主要由维持植被稳定和地下水均衡稳定的生态用水组成，建立了植被生态需水量和维持湖面稳定需水量的计算模型。还有一小部分研究着眼与湿润地区，如宋兰兰以广东省为例，研究南方地区生态需水量的特点【。第二个方向是将生态需水量根据不同的研究目标进行细分，研究各部分生态需水量，并进行综合，用以研究区域生态需水量。如王西琴等】从水 污染总量出发，探讨了河道环境需水的内涵，指出河道最小环境需水量是维持河流的最基
19、本环境功能不受破坏，必须在河道内常年流动的最小水量。并以黄河支流渭河为例，概算个断面及其干流现状年及不同水文年的河道最小环境需水量。王芳【】将植被生态需水划分为可控生态需水和不可控生态需水，并以此为基础进行计算。李丽娟等海滦河为例，分河流基本生态需水量、河流输沙捧盐需水量和湖泊洼地生态需水量三部分，概算了区域河流系统的生态需水量。第三个方向是根据研究刘域的自身特点研究生态需水量，如湿地生态需水量、河流生态需水量、湖泊生态需水量等。主要的研河海大学硕士学位论文强潮河口生态需水计算模式及应用研究究有崔保山和杨志峰分析了典型 类型湿地生 态需水量的内涵和临界闭值，探 讨了湿地生态系统生态需水量的计算
20、方法相关指标，对湿地生态需水量和环境需水量各种类型的主要特点、存在特征和关键指标进行了系统剖析。特别对湿地植物需水量、土壤需水量、野生生物栖息地需水量、补水需水量、防止盐水入侵需水量、防止岸线侵蚀及河口生态需水量、 净化污染物需水量等计算方法和理论模型进行了探讨。严军等【对多沙河流生态需水量进行了研究。严登华等把河流水划分为生态水、资源水和灾害水，认为河流系统的生态需水是指维持河流正常的生态结构和功能所需要的一定水质最小水量，包括河道系统和洪泛地系统两大系统的生态用水，并计算了东辽河流域河流系统生态需水量。还有一些其他的关于生态需水量的研究，如刘昌明【】提出了“四大平衡（水热平衡、水盐平衡、水
21、沙平衡和区域水量平衡与供需平衡）”与生态需水之间的相关关系。杨劫【】等进行了小流域生态用水试验研究并对小流域的生态用水进行了精确的定量计算研究。国内对生态需水量的研究，总体上可以归结为：针对具体的生态系统及生态问题（如洪水灾害、河道断流加剧、水体 污染、 绿洲萎缩 、沙漠化和荒漠化等），在保持目标要求的生态系统功能的前提下，以地带性理论、水文循环、水量平衡、水质污染控制、水沙平衡等为基础，根据各 项功能和环境对水量和水质的要求进行的，在一定范围内存在和变化的、构成各 项需水量的广义和（包括重叠需水量）。河口生态需水研究动态国内外生态需水量的研究重点主要集中于河道、湖泊及湿地等陆地生态系统”，河
22、口生态需水量的研究很少，至今尚未出现比较公认的，可操作的计算方法或标准。河口生态系统由于海陆间的交互作用而具有复杂的环境因素和独特的生态服务功能，它的研究项目包括生物多样性、水 质、泥沙冲淤平衡及旅游娱乐。水质包括含盐量、溶解氧。 值、悬移质、硝酸盐 、有毒物质、微生物指标。具体的河口需水量主要包括控制含盐量需水量、航运需水量、生物多样性需水量、冲刷淤积需水量及河口湿地需水量等。由于河口生态需水量研究影响因素多、相互作用复杂，观测资料也比较缺乏， 给河口生态需水的研究带来了一定的困难。国外的研究主要还是围绕河口复杂的生物资源，研究河口所需水量与生物之第一章绪论问的关系，当然河口的物理、化学特性
23、也是研究的一个方面，河口的物理特性主要是根据河口复杂的泥沙运动特点，研究河口泥沙输移与河口河床的塑造：河口的化学特性更多的是关注河口盐度的分布规律与变化特点。但是最终还是归结于这些物理化学特性对河口生物的影响。较早地开始了关于淡水输入对河口生态系统影响的研究。近些年来，随着研究的不断深入，淡水输入影响研究涉及物理、化学及不同营养层生物等若干方面。等】研究了河口径流与河口盐度分布的关系及其季节性的变化。分析了由于季节交化和洪水过程造成的径流改变，对河口营养物质分布及初级生产力的影响。等习则研究了河道流量变化对河口较高营养级（如底栖生物等）的影响。掣研究了河口拦门沙坝的封闭及开放造成河口淡水量变化
24、而对河口生物资源的影响。等通过总结海湾大量实地调查资料分析认为，河口淡水入流与盐度梯度及相应生物种群分布和生物量具有很强的相关性，径流是河口生态状况的重要控制因素。以上研究大多针对上游淡水流量对河口生境的影响，没有真正系统的定量研究河流入海口的生态需水。定量计算河口的生态需水相当复杂，有人建议用含盐量指标变化作为计算依据，有入建议用温度指标变化作为计算依据， 还有入建议用饵料质量指标变化作为计算依据，但至今国际上尚未在见到比较公认的方法或标准。南非制订了河口生态用水量的标准跚，年第次评估了河口淡水需求，评估分两部分：淹没需求和蒸发需求。第一部分考虑打开临时关闭的河口拦门沙、淹没湿地和冲刷淤积所
25、必须的水量；后者计算蒸发量，但是尚不清楚其计算生态需水的具体方法【。国内对河口生态需水的研究也较少，只处于初步探索阶段。世纪年代中期，当时的我国国家水产总局黄河水产研究所，研究了黄河河口渔业生态需水量例。研究结果 认为， 满足黄河河口海域 鱼虾生长条件的要求，需要黄河在每年的月份下泄入海水量亿，如果黄河 为枯水年，可在月份下泄亿。孙涛等】在分析河口生态需水量类型及特征的基础上，采用水文学、生物学及水力学方法计算了海河流域中海河口、滦河口及漳卫新河口生态系统水循环、生物循环消耗水量及生物栖息地需水量。考虑不同生态功能需水量间的兼容性，得到各河口生态需水年度总量，以保持河口径流时间分布自然性为基础
26、，确定了生态需水量年内时间分配。郑建平【嗨以海河河口及近岸海域为对象，通过建立入海径流河海大学硕士学位论文强潮河口生态需水计算模式及应用研究与盐度的回归关系， 计算海河河生态需水量，并对海河流域年内过程和各水系的生态需水进行了分配。韩曾萃、尤 爱菊【】等针对钱塘江河以海域来沙为主的强潮河口特点，提出其环境和生态需水，包括 维持河口冲淤平衡需水、防止河口咸水入侵需水、维持河口水功能区水质达标需水及最小生态需水。研究了各部分需水的计算方法，在一定计算条件下给出了定量的计算结果，并对生态需水的综合计算方法进行了探讨。国内外研究河口生态需水量在不断深入，但是至今没有形成统一的方法与定论，尚处于起步阶段
27、，研究对象、研究方法和研究目的因 对河口的认知程度、对需水内涵的理解及资料的丰欠程度的不同而不同。生态需水研究方法目前国内外较为通用的研究方法较多，根据其用途可分为标准设定法、增量法和监测诊断法；根据其机理可分为历史流量法、水力学评估法和栖息地法。本文以根据用途的划分原则就应用较广泛几种方法作详细介绍。标准流量设定法（）法也称，是非现场测定类型的标准设定法。在分析了美国条河流的断面数据后发现河宽、流速和水深在流量小于年平均流量的时增加幅度较大，当流量大于年平均流量的时，对应水力参数的增长幅度下降。提出以年平均流量的作为水生生物生长最低标准下限，年平均流量的作为水生生物的满意流量。这是一种更多的
28、依赖于统计的方法，这种方法建立在历史流量记录的基础上，并将平均每年自然流量的简单百分比作为基流。它不仅适用于有水文站点的季节性河流，而且适用于没有水文站点的河流，可通过水文技术来获得平均流量。用公式表示如下：矿互（）式中，为河道生态需水量（）；为一年内第个月多年平均流量（）；为对应第月份的推荐基流百分比 惭）。该法通常在研究优先度不高的河段中作为河流流量推荐值时使用，美国个州已经例行使用， 这种方法设有八个等级，推荐的基本生态需水量分为汛期和第一章绪论非汛期，推荐值以占径流量的百分比作为标准。使用的推荐基流百分比见表。表保护水生生态等有关环境资源的河流流量状况分析该法具有简单快速和实用的特点，
29、较适合于确定大河流的流量，但缺点是没有考虑到流量的季节变化，没有区分干旱年，湿 润年和标准年的差异，没有考虑河流形状。法是以预先确定的年平均流量百分数作为河流推荐流量，应用较为普及，同时是在河道流量研究中最具有影响的方法之一。（）法，基于现场数据流量在空间和时间上的变化，分析流量变化与被选定的生物类型之间的关系，建立水力学模型，估算主要水生生物的数量和规模陋习。（）河道湿周法，湿周法属于水力学方法，它的假设是保护好临界区域的水生物栖息地的湿周，也将对非临界区域的栖息地提供足够的保护。湿周法利用湿周作为栖息地的质量指标来估算期望的河道内流量值。该法通过从多个河道断面的几何尺寸流量关系实测数据或从
30、单一河道断面的一组几何尺寸流量数据中计算得出湿周与流量之间的关系，然后根据关系图中影响点的位置确定河道内流量的推荐值（图）。漉量（）图湿周与流量的关系河海大学颂士学位论文强潮河口生态需求计算模式及应用研究湿周法较适用于平原地区河道。它存在的不足有：要求河床形状稳定，没有考虑年际、年内流量变化，不能给出流量变化范围。（）法【，该方法以曼宁公式为基础，般用于浅 滩式的栖息地类型。假设浅滩是最临界的河流栖息地类型，而保 护浅滩栖息地也将保护其它的水生栖息地，如水塘和水道。确定了平均深度、平均流速以及湿周长百分数作为冷水鱼栖息地指数，平均深度与湿周长百分数标准分别是河流顶宽和河床总长与湿周长之比的函数
31、，所有河流的平均流速推荐采用的常数，这三种参数是反映与河流栖息地质量有关的水流指示因子。该法以鱼类和水生无脊椎动物保护为主，采用河流顶宽、平均水深、湿周率、平均流速作为栖息地评价指标，确定相应的河流目标流量，作为最小生态流量的标准，见表。表确定河流最小流量标准的法法以水力参数为基础，对季节性河流变化不适用，也属于水力学方法。增量法河道内流量增加法（），（）是一种保护河流生态系统生物多样性的有效方法（叼。根据现场数据如水深、河流基质类型、流速等，采用（）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，确定适合于主要的水生生物及栖息地的流量。由于法所需要的定量化的生物资料一般
32、都比较缺乏，因此使用时受到一定的限制。监测诊断法法采用保证率最桔连续天的平均水量设计值。由于 该标准要求较高，为此，我国在制定地方水 污染物排放标准的技术原则和方法第一章绪论（）中规定，一般河流采用近年最枯月平均流量或保 证率最枯月平均流量。其他方法近年来，基于专家经验的综合法和整体法在国外发展较快，澳大利亚整体研究法及南非的法等将河流视为一个综合的生态系统，在一定程度上克服了水文水力法、生境模拟法针对特定生物种保护的缺点，将专家意见量化于生物保护、栖息地维持、泥沙和污染控制、景 观生态等功能，综合研究流量、泥沙运输、河床形状与河岸带群落之间的关系。将水域生态系统的水质和水量按照从天然状态到人
33、工状态划分为个等级，依据一定的原则，对应的定义河流流量状态的组成成分，包括干旱年基本流量、正常年基本流量、干旱年高流量、正常年高流量等。不同的专家对水文和水力参数提出具体要求，以水文学为基础最大限度地满足河流推荐流量，便于管理。整体研究法的基本原则是保持河流流量的天然性、完整性、季节变化性。将水生生物生存繁衍、生物群落重新分布，河流生态结构破坏对应不同的流量。因此，该法的关键是要有天然实测的较精确的长系列水文与生物资料。由于应用该法的周期长，在此基础上又形成了专家小组法，主要是专家进行现场参与和判断，以便能更有效的对管理实践进行指导。美国的河道内流量管理手册中列出了其中种方法，见表。表河道内流
34、量评价工具及其应用概述河道内流量评价工具方法类型资源组成水生基流法（）流量历时曲线法单一断面法法（）河宽法（）湿周法河道维持流量法冲刷流量法（）迁移指示范例流量评价法（）二维模型法生物学响应相关关系法饲喂站法标准设定法标准设定法标准设定法标准设定法标准设定法标准设定法标准设定法标准设定法标准设定法标准设定法增量法增量法增量法生物学生物学生物学生物学生物学生物学地形学地形学连通性多个组成生物学生物学生物学河海大学硕士学位论文强潮河口生态需水计算模式及应用研究还有从环境系统的功能出发考虑的功能设定法，如河道基流需水、通航需水、冲沙需水、景观娱乐需水等，对不同的环境要求和生态服务功能，分别计算所要求
35、的水量，根据计算结果取最大值，以 满足各种功能的要求。方法比较在估算生态环境流量与需水量时，上述方法对数据的要求、流量计算方法、生态假设及对河流的水力学影响方面都有一定差异，主要有以下几方面考虑：（）统计角度考 虑用统计学的观点提出以天然流量的百分比或某一保证率下的流量作为生态需水量的推荐值。比如法认为年均流量的是河流生境得以维持的最小流量，并以预先确定的年平均流量百分比将河流生境划分为不同等级。法用河流近年最枯月平均流量或保证率最枯月平均流量作为河道推荐的生态流量。此 类方法是通过按比例缩小河流的宽度、深度和流速，从而得到一个平均流量，比较容易应用到一个流量的估计值。这类方法从统计学的角度出
36、发，第一荦绪论形成一定的经验模式，因此没有考虑到各个流域的特性，只能表明部分或某种趋势。它的局限性为：水文规律本身的不确定性，在时空尺度上没有充分考虑河道流量的动态变化性；没有从流域特性及成因规律分析流量的特点；没有从成因和机理上对选定的标准进行合理的解释，只能表明部分或某种趋势。（）河道形态角度考 虑以湿周法、法为代表的水力学方法包含了更多更为具体的河流信息，考虑了河道的特征，但是这两种方法都没有完全从河道形态特征来考虑。湿周法只考虑了湿周这一水力参数和流量的关系，没有从机理上说明维持河流目标水土生存的临界条件；法的实质是将水生栖息地或特定水生生物与河道流量建立经验关系，实质还是从统计角度出发，只是加入了河道形态这一因子。（）河道功能角度考虑功能设定法更多的从河流功能角度出发进行了水量方面的研究，较少涉及河流生物状况。主要局限为：针对具体的河流，在一定的时期，根据 环境所要求的目标，推算相应的流量；河流各项需水要求之间的消涨或者影响情况，即环境功能的相容性、重叠性考虑比较困难；由于环境目标的争水性等级不同，计算结果有时会产生量级上的差异。（）生物角度考虑以水域生态系统要保护的生物出发，建立河道流量与生物种群变化的关系或者模型。最具代表性的有生物完整性指数法
