河道是大自然的主動脈和大血管，不僅具有行洪排澇、供水灌溉、交通航運、水能發電等社會服務功能，而且具有棲息地、輸送、源匯、水分涵養、水體凈化、生物多樣性保護、景觀等多種生態環境服務功能。然而，水利水電工程的開發建設，在帶來經濟效益和社會效益的同時，也在一定程度上改變了河道原有的水文情勢，容易對下游河道產生水質惡化、棲息地安全性脅迫等水生態環境問題，對河道生態環境服務功能的實現產生了不利影響。為了維持河道生態系統的動態平衡，首先應滿足其對水量的合理需求，尤其要滿足最小生態需水量的需求。如何既要滿足水利水電工程的用水需求，確保工程正常運行，促進經濟社會的又好又快發展，又能滿足水利水電工程下游河道尤其是減水河段的最小生態用水需求，確保河道生態系統的動態穩定不受破壞性影響，是一個亟需解決的新課題。進行最小生態需水量的計算，不僅是建設項目水資源論證當中的重要一環，更是解決上述新課題的技術基礎與關鍵。本文在已有研究的基礎上，從生態水文學的角度，討論了引水式電站減水河段最小生態需水的概念及其計算方法。

1國內外研究進展概述

1.1國外研究進展概述

20世紀70年代以前，國際上還沒有形成明確的河道生態需水量概念，英美等國開始在法律中設定水庫下泄的最小流量，以滿足河流下流地區航運、公共健康以及漁業對水量，水質的需求[1,2]。但到80年代，伴隨著人們對河道生態系統及其生命健康的認識與理解，河道生態需水量也逐漸得以重視與關注，并成為討論和研究的熱點問題之一。1989年，Gore建議在河流規定最小流量，并指出生物群落的最小流量需求僅是管理決策的一部分[3]。1998年，Gleick明確提出了基本生態需水量(BasicEc-ologicalWaterRequirement)的概念，即需要提供一定質量和數量的水供給天然生境，以求最小程度地改變天然生態系統，并保護物種多樣性和生態完整性，認為生態需水量在一定的時間和空間下是可以變動的值[4]。2002年，David等認為，如果濕地（湖泊）水量低于某一個量時，將會導致其生態系統結構的破壞及功能的喪失。為了最大程度地實現濕地的生態價值，必須滿足它本身所需要的水量[5]。在生態環境需水及用水研究方法上，1976年，White為產卵、飼養和魚道定義了微生態環境指標，利用這些指標和水力模型一起預測流量變化對漁業的影響[6]。1976年，Tennant提出了Tennant法，該方法是目前國內外通用的一種確定河道內推薦流量的方法，其河流流量推薦值以預先確定的年平均流量的百分數為基礎[7]。1982年，Bovee提出的最小流量增量法（IFIM）是預測最小保護流量的一個方法[8]。1982年，Boner提出了7Ｑ10法，即采用90%保證率最枯連續7ｄ的平均水量作為設計值[9]。除此之外，還有基于水文學參數的Q95th、ABF、BasicFlow、Taxas等，基于水力學參數的濕周法、Singh、R2Cross等，生物/水力數據收集與分析方法（如Basque法、HQI法和RCHARC法等）、棲息地職業判斷法（如整體分析法、分區建快法BBM和專家小組評價法等）以及FRC等生物響應模擬模型法等研究方法。從國外研究進展來看，對水利工程下游河道尤其是引水式水電站減水河道最小生態需水量的研究并不很多。

1.2國內研究進展概述

對于生態環境需水、用水等方面的研究，我國起步較晚，對生態環境需水、用水的概念、內涵與外延等沒有統一的定義，對其計算方法的研究也并不深入和完善，多以定性分析和宏觀定量相結合的方法為主。1999年中國工程院開展了“中國可持續發展水資源戰略研究”項目,其中專題之一“中國生態環境建設與水資源保護利用”就我國生態環境用水進行了較為深入的研究，界定了生態環境用水的概念、范疇及分類，估算了我國生態環境用水總量約800～1000億m3(包括地下水的超采量50～80億m3)。這一研究成果對我國宏觀水資源規劃和合理配置具有十分重要的指導意義，推動了生態環境用水研究的進程，國內諸多學者也相繼發表了有關文獻與著作[10]。21世紀以來，我國河道生態需水量研究理論趨于成熟，同時涌現出了許多適合我國實際情況的研究方法。同時，隨著人們逐漸認識水利水電工程對下游河道生態系統產生的不利影響，專家和學者們開始從不同的視角、不同的對象進行了研究，并取得了一定成果[11-19]。目前，有關這方面的研究，在概念界定、計算方法等理論體系上還有很大的拓展空間和豐富內容。

2最小生態需水量內涵

河道最小生態需水是一個很復雜的概念，不僅包括河道本身生態系統生理方面的要素，還包括復雜的人類價值及生物的、物理的、倫理的、藝術的、哲學的和經濟學的觀點。從上述國內外研究進展來看，由于研究的出發點和研究的對象等不盡相同，各學者對河道最小生態需水量的理解和表述也有所差異。河道是陸地和海洋聯系的紐帶，在生物圈的物質循環中起著重要作用。它具有縱向成帶現象，其生物多具有適應急流生境的特殊形態結構、相互制約關系復雜、自凈能力強、受干擾后恢復速度快等特點。但引水式水電站建成后，人為地減少了河道水量，減水河段的長期水量減小使河道生態系統內各種生物逐漸適應生境而生存。因此，減水河道的最小生態需水與天然河道也有所區別。

根據生態學上的耐受性定律[20,21]：每一種環境因子都有一個生態上的適應范圍大小，稱之為生態幅。即有一個最低和最高點，兩者之間的幅度為耐性限度。因此，作為減水河段主要生態因子之一的水量，應在一個合理的范圍之內，即有一個最高、最適和最低3個基點。其上限是減水河段最大生態需水量，超過此值，一方面，河道將水漫堤岸，可能發生洪澇災害，嚴重威脅周邊地區生命財產安全；另一方面，河道在最大水量運行期間在一定程度上因植物根系缺氧、窒息、爛根等而影響它們的生長發育。下限是減水河道最小生態需水量，低于此值，植物根系部分的土壤含水層就會被疏干，植物會因吸收不到水量而干涸死亡，在一定程度上影響了水生生物棲息地，不利于水生生物的生存和繁衍后代，同時河道生態系統結構與功能也將會受到一定程度的損害。