生态环境补水量是什么

‘壹’ 生态用水包括

包括地表水、地下水和土壤水等。
生态环境用水是指为生态环境修复与建设或维持现状生态环境质量不知凳至于下降所需要的最小需水量。水既是搭李旅人类生存和发展的重要物质基础，也是动植物生长的基本要素，同时又是环扰判境的重要组成部分。

‘贰’ 流域的生态环境需水量计算

生态需水与环境需水虽相互联系，但有不同，前者偏重于自然方面，后者侧重污染与水环境容量^[1]。流域生态环境需水量主要分为河道内需水与河道外需水两大部分。

（1）河道内的生态用水可从河流功能的各方面来分项计算。包括：

——河道基流。根据多年最小径流R_min与多年平均最小月径流R_min,a，确定求取R_min/R_min,av=α，在只有多年月系列的情况下，河道生态最小基流量用a确定。

——冲沙水量（R_sid）。从河流多年流量与泥沙系列中选择实测大断面与相应的流量、泥沙进行定量。

——河道环境需水量。主要是保持河流水环境容量的需水量，可参照以下方法计算：①Tennant法；②月流量保证率设定计算；③100%保证率最小月流量等方法。

——与河流相连接的湖泊、湿地的生态需水量。前者用设定水位来计算，后者由湿地水量平衡来确定。

——河流生物需水量。综合考虑水量与水质。简单的方法采用历史资料鉴别。

——城市生态环境需水量。主要是绿化植被的需水量。面积按城市规划计算。

（2）河道外的生态用水。从河道引出的水量，主要是生活与生产用水，过去并未专门提供生态用水的计算，但是河流中的水量来自河道外的流域面积。流域内的土地覆盖与土地利用实际要影响汇入河道中的水量。主要是绿化——林草、农田及水土保持（含少量的雨水利用）需用（耗）的水量，可按生态环境保护的规划（规划部门提供）分别在计算河道内、外各种生态系统环境需水的基础上进行汇总。

文献[4]综合不同学者的观点，认为生态需水量是生态系统中客观存在的水量，是水资源的一部分，它是一个时间变量，随生态系统的发展而动态变化；生态用水量具有一定的目标性，它是一个空间变量，根据不同需求，可将生态用水量划分为最大、最小和适宜生态用水量。文中阐述了生态需水量估算的理论基础和方法，并指出：对于流域而言，生态需水的计算分河道内和河道外。河道外的生态需水量应首次选定天然植被并进行本底分区，然后由区域天然植被生长的年降水量、气温及热量平衡资料结合区域水量平衡算出植被的需水量（文献[1]中也引用了国外Baird等的不同植被蒸腾量的确定与估算）。河道内按不同生态功能计算需水量。二者之和扣除重复才是整个流域的生态需水量。

王西琴等认为^[2]，根据人类对水资源的利用和影响程度，可以将地表水资源利用划分为4个阶段：①未被人类利用阶段；②合理利用阶段；③极限利用阶段；④过度利用阶段。由此分析得出：①虽然地表水能被人类利用，但是有一个限度。国际上认为，地表水合理的开发利用率应为25%。考虑到我国北方地区水资源短缺的实际情况，其合理利用率为40%。只有低于合理的利用率，才能保证河流系统的稳定和平衡。②河道内必须留有足够的水量，以保证水体固有的生态和环境功能。③人类不能无节制地利用水资源和追求河道水体的功利性功能，而必须重视生态系统本身所需要的水，以保证水资源的良性循环，达到水资源的持续利用。

河流的功能有两个方面。一是功利性功能，如为生产、生活提供用水，为航运、水上娱乐、养殖等提供水域，对水力发电提供能源等；二是生态环境功能，如为水生生物提供生存环境，对污染物的稀释自净作用，保证河口地区生态系统稳定，以及输沙排盐、湿润空气、补充土壤含水等功能。根据上述分析，河道环境需水是指为保护和改善河流水体水质、为维持河流水沙平衡、水盐平衡及维持河口地区生态环境平衡所需要的水量。可以概括为河道基本环境需水、输沙需水及入海需水。三者之间有重合部分，其中基本环境需水包含于输沙需水和入海需水之中，输沙需水和入海需水既有重合部分，又有包含与被包含的关系，其主要决定于河流的主导功能。河道最小环境需水量是指为维系和保护河流的最基本环境功能不受破坏所必须在河道内保留的最小水量的阈值。河道生态需水是指维持水生生物正常生长及保护特殊生物和珍稀物种生存所需要的水量。如果以水资源开发利用阶段衡量，其相当于水资源利用的第二阶段河道内留有的水量。河道最小生态需水是指维系和保护河流的最基本生态功能不受破坏所必须在河道内保留的最小水量的阈值。如果以水资源开发利用阶段衡量，其相当于水资源利用的第三阶段河道内留有的水量。

事实上，生态、环境需水随着生态环境保护目标的不同而发生相应的变化。对生态环境功能的要求越高，则相应的生态需水量也越多，反之亦然。因此，生态（环境）需水不是一个定值。而最小生态（环境）需水是保证生态系统平衡所必须具有的最低阈值。因此，在一定阶段，如果对生态环境功能的要求不变，则最小生态（环境）需水应是一个定值。

‘叁’ 关于生态及环境需水的概念

目前，对生态环境需水的概念尚无统一的定义，有些定义为生态需水，有些定义为环境需（用）水，有些定义为生态环境（需）用水，有些将生态需水与环境需水进行区分。文献[2]对此作了如下阐述：

Covich认为，生态需水就是保证恢复和维持生态系统健康发展所需的水量。Peter H Gleick提出了基本生态需水（basic ecological water requirement）的概念，即提供一定质量和一定数量的水给天然生境，以求最大程度地改变天然生态系统的过程，并保护物种多样性和生态整合性；同时应该考虑气候、季节变化等因素对生态需水的影响，认为基本生态需水应是在一定范围内可以变动的值，而不是一个固定的值。

杨振环、崔宗培、徐乾清等将环境用水的概念定义为：“改善水质、协调生态和美化环境的用水”。汤奇成界定了干旱区的生态环境用水量概念，认为生态环境用水，一是指对一些重要（对绿洲经济的持续发展和对周围生态环境起重要作用）的湖泊进行补水，不主张对干旱区所有萎缩和干涸的湖泊进行补水，如罗布泊、台特马湖等；二是人工造林及人工草场的用水量，以土地沙漠化的面积不再扩大为原则。贾宝全等认为，生态用水就是环境用水或生态环境用水，并给出了干旱区生态用水的粗略概念：在干旱区内，凡是对绿洲景观的生存与发展及环境质量维护与改善起支撑作用的系统所消耗的水分，称之为生态用水。谢新民等认为：所谓生态需水量是指为解决生态问题（如保护湖泊、湿地、水生生物、生态防护等）所需要的水量。刘昌明根据水资源开发利用与生态用水的关系，提出了“四大平衡”的原理，即水分能量平衡、水盐平衡、水沙平衡与水量平衡（含水资源供需平衡）。钱正英等认为；“从广义上讲，维持全球生物地理生态系统水分平衡所需要的水，包括水热平衡、生物平衡、水沙平衡、水盐平衡等所需要的水都是生态环境用水”，“狭义的生态环境用水是指为维护生态环境不再恶化并逐渐改善所需要消耗的水资源总量”，其狭义概念的实质是生态环境建设用水。根据狭义观点，钱正英等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流、回补黄淮海平原及其他地方的超采地下水等方面，估算了全国的生态用水，认为全国的生态用水低限应为800×10⁸～1000×10⁸m³。

综上所述，应该看到，生态需水和环境需水是有区别的：

（1）环境需水是指为保护和改善人类居住环境及其水环境所需要的水量。主要有下列几个方面：①改善用水水质。对于河流，应保证枯水期的最小流量，使其保证河流最基本的环境功能，达到一定的污径比，以改善水质。对于湖泊，主要是加强受污染水体的水量交换，提高水体自净能力和降低单位容积的纳污量，以达到湖泊功能要求和水质标准。②协调生态环境。为维持水沙平衡、水盐平衡及维护河口地区生态环境，需要保持一定的下泻水量或入海水量。③回补地下水。为遏制超采地下水所引起的地质环境问题，需要一定的回灌用水。④美化环境。主要指城市净化、绿化及公园湖泊等用水。

（2）生态需水是指维持生态系统中具有生命的生物物体水分平衡所需要的水量。主要有下列几个方面：①维护天然植被所需要的水量，如森林、草地、湿地、荒漠植被等；②水土保持及水保范围之外的林草植被建设所需要的水量，如绿洲、生态防护林等；③保护水生生物所需要的水量，如维持湖泊、河流中鱼类、浮游植物等生存的用水。

文献[3]主张“生态用水”概念，并定义为“在一定区域，支撑生态系统完整性所需用的水量”，同时指出，在操作时应根据研究区具体情况，划分生态系统类型，进而划分生态用水类型与范围，针对每一生态用水计算区进行计算，再汇总。显然，这里的完整性包含了环境的含义在内。文献中列举了生态用水计算模型和生态用水定额的确定方法，描述了生态用水量与水资源量的关系以及水资源配置中如何考虑生态水的建议。

笔者认为，“环境”与“生态”有交互重叠的部分，但只用“生态需（用）水”或只用“环境需（用）水”都难以完全涵盖用以自然生态系统中的水需用量。因此，采用“生态环境需水量”一词较为贴切。

‘肆’ 什么是生态环境用水

河道外生态环境用水是指保护、修复或建设给定区域的生态与环境需要人为供给的水量，包括城镇环境用水和河湖补水。 城镇环境用水分为城镇绿地灌溉用水和环境卫生清洁用水；河湖补水分为补水类型河湖补水和换水类型河湖补水。引水进入水体后连续流出的常流水河湖用水不属于河道外生态环境用水。 生态环境用水定额仅指城镇绿地灌溉定额和环卫清洁用水定额。该定额由实际调查得出。根据水源不同，可通过统计所用的储水车的容积、车次及频次，或水表计量等方法，分别获得2011年所有水源用于灌溉绿地和环卫清洁的实际用水量，包括中水、自来水及直接取自地表或地下水源的用水量，以此计算灌溉绿地定额和环卫清洁用水定额。（王恩瑞整理）作者：王恩瑞来源王恩瑞整理)

‘伍’ 生态环境需水量的定义

自庆则历然原因：深居内陆蒸发量大于降水量
人为原因：阿姆河，锡尔河沿岸居民大量引水灌溉，致使注入盯困湖泊誉搜的水量减少。

‘陆’ 生态环境需水量的定义

生态卜中需水是生态系统达到某种生态水平或者维持某种生态系统平衡所需要的水量，或是发挥期望的生态念斗功能所需要的水量，水量配置是合理的、可持续的。对于一个特定生态系统，其生态需水有一个阈值范围，具有上限值和下限仔弊磨值，超过上下限值都会导致生态系统的退化和破坏。

‘柒’ 什么是生态用水

生态用水也叫生态需水、生态环境用水滑迅春，是近几年随着生态环境逐渐恶化而提出的新概念。

一般广义上说：是指维持全球生态系统水分平衡所需要的水量，比如河流、昌举湿地等维持本身功能所需要的水量。

从专业角度讲：生态用水具体包括维持水热平衡（即降水与地表水蒸发、植被蒸腾之间的平衡）、信耐生物平衡（维持水生生物生长及水体自然净化）、水沙平衡（清除河道淤积、水库淤积）和水盐平衡（防止海水入侵、保持淡水性状）所需的水量。

‘捌’ 什么是生态环境用水

河道外生态环境用水是指保护、修拆竖复或建设给定区域的生态隐枯与环境需要人为供给的水量,包括城镇环境用水和河湖补水.城镇环境用水分为城镇绿地灌溉用水和环境卫生清洁用水；河湖补水旅携大分为补水类型河湖补水和换水类...

‘玖’ 流域水资源需求分析

结合流域经济发展水平，对规划水平年(2015年)南四湖流域四个水资源计算分区，按照生活、农业、工业及生态环境用水等四项需水量采用定额法进行预测计算。

2.2.1.1 宏观经济发展趋势

(1)人口发展预测

将南四湖流域人口划分为城镇人口和农村人口两部分。规划水平年(2015年)人口预测，根据近期人口增长率进行趋势外推计算。依据山东省和江苏省城市建设规划成果，并结合南四湖经济发展水平，大旦人口增滚桐扰长率按6‰、城镇化率按35%计算。

南四湖流域现状年(2006年)总人口为2210万人，人口自然增长率为6‰。以2006年为总人口预测基数，按如下公式

P_n=P₀(1+r)_n (2.1)

式中:P₀为现状年总人口的数量，万人;P_n为预测年末总人口的数量，万人;r和n分别为人口综合增长率和预测年限。

经式(2.1)计算，得出南四湖流域规划水平年(2015年)各计算分区人口预测结果，见表2.1。在此基础上，再根据各分区的城镇人口所占比重推出各计算分区城镇人口，见表2.2。

表2.1 南四湖流域2015年各计算分区人口预测表单位:万人

表2.2 南四湖流域2015年各计算分区城镇人口预测表单位:万人

(2)牲畜发展预测

根据山东省和江苏省2002～2006年统计年鉴，并考虑畜牧业发展规划以及对畜牧业产品需求量，预测南四湖流域规划水平年(2015年)大小牲畜的总数，年增长率采用3%计算，具体情况见表2.3。

表2.3 南四湖流域2015年各计算分区牲畜发展预测表单位:万头

(3)工业产值预测

根据南四湖流域2003～2006年工业总产值变化情况，结合流域目前经济发展的实际状况及经济发展中期发展计划，在预测工业总产值时，取工业总产值的年增长率为7.0%，以2006年为现状年，到规划水平年(2015年)工业总产值为2775.09亿元。南四湖流域规划水平年(2015年)各计算分区预测的工业产值见表2.4。

表2.4 南四湖流域2015年各计算分区工业产值预测表单位:亿元

(4)农业生产预测

由于南四湖流域属于水资源较为短缺地区，而且南四湖流域地区有效灌溉面积已达耕地面积的80%左右，考虑到资源约束和经济结构的调整，认为规划水平年(2015年)的有效灌溉面积维持在当前水平不再增加，即规划水平年(2015年)的有效灌溉面积取现状年(2006年)的有效灌溉面积。

据此，南四湖流域各计算分区规划水平年(2015年)预测的有效灌溉面积分别为:济宁及湖区498.5万亩，湖东枣庄区92.6万亩，湖西菏泽区353.6万亩，湖西徐州区150.9万亩，总有效灌溉面积为1095.5万亩;然后通过水田与耕地面积的比例，将有效灌溉面积分为水田和旱地，见表2.5。

表2.5 南四湖流域2015年各计算分区有效灌溉面积预测表单位:万亩

2.2.1.2 生活需水预测

(1)生活用水定额

根据山东省和江苏省统计资料分析，现状年(2006年)南四湖流域农村生活用水定额为80L/(人·d)，大牲畜用水定额为40L/(d·头)，小牲畜用水定额为15L/(d·头);城镇综合生活用水指标，湖东地区为120L/(人·d)，湖西地区为125L/(人·d)。据“淮河流域及山东半岛水资源开发利用调查评价报告”，考虑到生活水平的提高，人均生活用水增长以50%计算，则规划水平年(2015年)农村生活用水120L/(人·d)，大小牲畜用水定额保持不变;城镇综合生活用水指标，湖东地区为180L/(人·d)，湖西为187.5L/(人·d)。

(2)生活需水量预测

据得到的生活用水定额，并结合流域人口和牲畜数量的预测结果(表2.1～表2.3)，得南四湖流域规划水平年(2015年)各计算分区城乡生活需水量，见表2.6。

表2.6 南四湖流域2015年各计算分轮历区城乡生活需水量预测表单位:万m³

2.2.1.3 工业需水预测

工业需水量除了与国民经济发展计划及长远规划密切相关外，还受水资源条件、工业行业结构、工艺水平等多种因素的影响。具体来讲，就是与万元产值及用水定额有关，饮用水定额的大小主要取决于水资源的重复利用率。其计算公式如下:

变环境条件下的水资源保护与可持续利用研究

式中:W_工为某一水平年工业需水量，万m³;X_i为某一水平年工业产值，万元;Q_i为某一水平年万元产值取水定额，m³/万;i和n分别为某一工业部门和工业部门总数。

(1)工业用水定额

以工业产值与万元产值用水量的相关关系，推求工业发展用水量。因南四湖流域用水方式、用水管理以及行业结构和产品结构的不断调整，近年来南四湖流域各计算分区的单位工业产值用水量持续降低。

工业用水定额根据万元工业产值用水量计算，参考《全国水资源综合规划》《山东省“十一五”水利发展规划》及《江苏省“十一五”水利发展规划》，确定规划水平年(2015年)火电工业用水定额为187m³/万元、一般工业用水定额为79m³/万元，乡镇工业用水定额为34m³/万元。

(2)工业需水量预测

根据式(2.2)，以及工业产值预测结果(表2.4)和工业用水定额预测结果，预测南四湖流域各计算分区规划水平年(2015年)工业需水量，见表2.7。

表2.7 南四湖流域2015年各计算分区工业需水量预测表单位:万m³

2.2.1.4 农业需水预测

(1)农田灌溉需水量预测

农业灌溉需水量，是指在一定的自然条件和生产条件下，为满足农作物生育期正常生长需要补充的水量。灌溉用水与作物种植类型、种植面积、气候和降雨、灌溉方式、管理水平及工程设施等因素有关。其关系式为

变环境条件下的水资源保护与可持续利用研究

式中:W_灌为某一水平年总灌溉需水量;ω_ij为某一分区某一水平年某种作物的灌溉面积;m_ij为某一分区某一水平年某种作物的灌溉定额;λ_i为分区灌溉水利用系数。

1)农田灌溉定额。本节采用降雨长系列计算方法设计灌溉定额，据有关部门和研究单位大量的灌溉试验所取得的有关成果，分别提出降雨频率为50%、75%和95%典型年的灌溉定额。灌溉定额可分为充分灌溉和非充分灌溉两种类型，对于水资源比较丰富的地区，一般采用充分灌溉定额;而对于水资源比较紧缺的地区，一般可采用非充分灌溉定额^[40]。

根据南四湖流域的具体情况，考虑到水资源的约束和节水灌溉的发展与推广，在分析灌溉效率调查研究成果的基础上，参考“全国水资源综合规划”相关研究成果，确定规划水平年(2015年)不同保证率下各计算分区的灌溉定额，见表2.8。

2)灌溉水利用系数。根据《山东省水利发展“十一五”规划》及《徐州市“十一五”水利发展规划》(2006年)，并综合考虑加强灌溉用水管理、推广节水灌溉技术，提高灌溉水利用系数等情况，确定南四湖流域各计算分区农业灌溉水利用系数。

表2.8 南四湖流域2015年各计算分区农业灌溉定额预测表单位:m³/亩

其中，济宁及湖区是0.75，湖东枣庄区是0.65，湖西菏泽区是0.78，湖西徐州区是0.62。

3)农田灌溉需水。根据有效灌溉面积(表2.5)、灌溉定额预测结果(表2.8)和灌溉水利用系数，并依据式(2.3)，可以预测南四湖流域各计算分区规划水平年(2015年)不同保证率下农业灌溉需水量，见表2.9。

表2.9 南四湖流域2015年各计算分区不同保证率农田灌溉需水量预测表单位:万m³

(2)林牧渔业需水量预测

林牧渔业需水量包括林果地灌溉、草场灌溉、鱼塘补水等3项。根据南四湖流域现有林果地、草场和鱼塘情况、行业发展规划以及市场需求情况，进行林果地、草场和鱼塘灌溉面积发展指标预测。南四湖流域规划水平年(2015年)林牧渔业灌溉面积预测成果见表2.10。

表2.10 南四湖流域2015年各计算分区林牧渔业灌溉面积预测表单位:万亩

根据现状典型年调查成果，并依据山东省和江苏省节水灌溉规划，分别确定规划水平年(2015年)林果地灌溉、草场灌溉和鱼塘补水需水定额，山东省林牧草灌溉定额采用110m³/亩，鱼塘补水定额以433m³/亩计;江苏省林牧草灌溉定额采用120m³/亩，鱼塘补水定额以467m³/亩计。综合林牧渔业灌溉面积预测成果(表2.10)和相对应的灌溉定额，预测出南四湖流域规划水平年(2015年)林牧渔业需水量，见表2.11。

表2.11 南四湖流域2015年各计算分区林牧渔需水量预测表单位:万m³

(3)农业需水量预测

综合全流域农田需水量(表2.9)和林牧渔业需水量(表2.11)的预测成果，可得到南四湖流域各计算分区规划水平年(2015年)农业需水预测成果见表2.12。

表2.12 南四湖流域2015年各计算分区农业需水预测表单位:万m³

2.2.1.5 生态环境需水预测

(1)城镇生态环境需水量

城镇生态环境需水量指为保持城镇良好的生态环境所需要的水量，主要包括城镇河湖需水量、城镇绿地建设需水量和城镇环境卫生需水量。

1)城镇绿地环境需水量。据山东省城市发展规划及徐州市城市建设“十一五”发展规划，依据规划水平年(2015年)植被面积及灌溉定额，确定城镇绿地植被需水量，采用定额法计算:

W_G=S_Gq_G(2.4)

式中:W_G为绿地生态需水量，m³;S_G为绿地面积，亩;q_G为绿地灌溉定额，m³/亩。

2)城镇河湖补水量。采用定额法进行城镇河湖补水量计算。即按照现状年(2006年)的水面面积和城镇河湖补水量估算单位水面的河湖补水量，根据对规划水平年(2015年)河湖面积的预测计算所需水量。

3)城镇环境卫生需水量。采用定额法计算:

W_ch=S_Cq_G (2.5)

式中:W_ch为环境卫生需水量，m³;S_C为城市市区面积，m²;q_G为单位面积的环境卫生需水定额，m³/m²。

(2)农村生态环境需水量

1)林草植被建设需水量。林草植被建设需水是指为建设、修复和保护生态系统，对林草植被进行灌溉所需要的水量，林草植被主要包括防风固沙林草等。

林草植被生态需水量采用面积定额法计算

变环境条件下的水资源保护与可持续利用研究

式中:W_p为植被生态需水量，m³;S_pi为第i种植被面积，亩;q_pi为i种植被灌水定额，m³/亩，参照农作物灌水定额的计算方法。

2)湖泊生态环境补水量。湖泊生态环境补水量指为维持湖泊一定的水面面积或沼泽湿地面积所需人工补充的水量。

湖泊生态环境补水量根据水面蒸发量、渗漏量、入湖径流量等按水量平衡法估算

W_L=10S(E-P)+F-R_L (2.7)

式中:W_L为湖泊生态环境补水量，m³;S为需要保持的湖泊水面面积，亩;P为降水量，mm;E为水面蒸发量，mm;F为渗漏量，m³;R_L为进入湖泊径流量，m³。

3)沼泽湿地生态环境补水量。沼泽湿地生态环境补水量用水量平衡法进行估算

W_w=10S(E_w-P)+F-R_w (2.8)

式中:W_w为沼泽湿地生态环境需水量，m³;S为需要恢复或保持的沼泽湿地面积，亩;E_w为降水量，mm;F为沼泽湿地蒸发量，mm;F为渗漏量，m³，对于底层为冰冻或者泥炭层的沼泽湿地，可近似认为渗漏量为0;R_w为进入沼泽湿地的径流量，m³。

据山东省城市发展规划及徐州市城市建设“十一五”发展规划，确定规划水平年(2015年)植被面积及灌溉定额，计算规划水平年植被型需水量;而湿地、湖泊及城镇河湖补水量，考虑渗漏、蒸发及降雨等综合因素，计算规划水平年(2015年)水面型需水量。经分析计算，南四湖流域各水平年计算分区生态环境需水量见表2.13。

表2.13 南四湖流域各水平年生态环境需水预测成果表单位:万m³

2.2.1.6 需水综合分析

综上所述，根据对南四湖流域农业、工业、生活、生态需水量的预测成果，可以得到南四湖流域现状水平年(2006年)和规划水平年(2015年)的总需水量预测成果，见表2.14。

表2.14 南四湖流域各水平年总需水量计算成果表单位:万m³

‘拾’ 河道外生态环境需水主要包括哪些

植被生态环境需水量，湖泊生态环境需水量和城市生态环境宏绝需水量。河道外生态环境需水量主要包括植被生态环让碧境需水量，湖蔽滑姿泊生态环境需水量和城市生态环境需水量三部分。