劉丹丹，解建倉，羅軍剛，高 爽，侯 杰

(西安理工大學(xué) 西北旱區(qū)生態(tài)水利國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710048)

生態(tài)流量涉及河道自身?xiàng)l件、水庫水電站運(yùn)行、河湖管理、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展等多個(gè)方面，是一個(gè)十分復(fù)雜的問題，受到社會各界的廣泛關(guān)注和討論[1]。國家也高度重視生態(tài)文明建設(shè)，生態(tài)流量保障已上升為一項(xiàng)國家行動。目前，關(guān)于生態(tài)流量的計(jì)算方法、模型構(gòu)建、體系框架等研究不斷推進(jìn)，但由于相關(guān)概念眾多，說法難以統(tǒng)一[2]，導(dǎo)致部分研究在理解上和做法上仍存在偏差?，F(xiàn)有研究多集中在需水計(jì)算上，具體包括目標(biāo)確定、組分劃分、量化表征及閾值分析[3-5]等，存在的問題是結(jié)果的適應(yīng)性及可操作性不足[6]，給管理帶來不便，導(dǎo)致生態(tài)流量的管控工作難以開展和落實(shí)。

由于徑流時(shí)空分布不均，年內(nèi)有汛期和非汛期之分，且年內(nèi)各月生態(tài)需水也存在較大差異，例如大渡河流域魚類產(chǎn)卵育幼期需水量分別集中在3月中旬～6月中旬、7月～9月[7]，渭河干流林家村～虢鎮(zhèn)段全年輸沙需水量的67%集中在7月～10月[8]，大凌河95%的輸沙量發(fā)生在汛期6～9月[9]，使得年內(nèi)的需水總量并不能滿足各個(gè)時(shí)期的生態(tài)需水要求[10]，且時(shí)空分布不同、調(diào)配能力不同、來水不同，服務(wù)對象所需的生態(tài)流量的保障程度也不同。問題的核心在于，確定河道在不同情況下所需的最小流量過程，并尋求提升，而提升的大小是河流生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)健康發(fā)展的關(guān)鍵。

2020年4月，《水利部關(guān)于做好河湖生態(tài)流量確定和保障工作的指導(dǎo)意見》(簡稱《意見》)出臺，《意見》按照人水和諧綠色發(fā)展、合理統(tǒng)籌三生用水、分區(qū)分類分步推進(jìn)、落實(shí)責(zé)任嚴(yán)格監(jiān)管的原則，提出了分階段工作目標(biāo)[11]，并要求保障管理應(yīng)把準(zhǔn)方向、統(tǒng)籌兼顧、切合實(shí)際、可以操作。根據(jù)《意見》指示，從實(shí)際出發(fā)，生態(tài)流量保障涉及兩個(gè)方面，即需水側(cè)和供水側(cè)，需水側(cè)是各類生態(tài)服務(wù)對象的用水需求，供水側(cè)是統(tǒng)籌考慮生活、生態(tài)、生產(chǎn)這三類用水戶的用水需求后，所能供給生態(tài)需水的量。由于生態(tài)流量與三生用水緊密相關(guān)，強(qiáng)競爭之后彼此間互斥，才在生態(tài)流量中引入提升量的概念。提升量是指綜合考慮三生用水后，通過生態(tài)需水確定規(guī)制、區(qū)間化規(guī)制等，在生態(tài)基流的基礎(chǔ)上可獲得的提升部分，即通過壓減部分用水戶的用水量(用于改善生態(tài))所獲得的水量(流量)，其特點(diǎn)是動態(tài)性。

為了提高生態(tài)流量確定辦法的可操作性，使管控工作的開展能夠更加貼近實(shí)際需求，適應(yīng)管理和考核的需要，本文從生態(tài)流量的背景及研究現(xiàn)狀出發(fā)，梳理了目前研究中存在的難點(diǎn)及誤區(qū)，主要包括概念及內(nèi)涵不統(tǒng)一、生態(tài)流量難以準(zhǔn)確量化、結(jié)果適應(yīng)性不強(qiáng)等問題。因此，本文從概念辨析的角度出發(fā)，提出在生態(tài)基流基礎(chǔ)上對生態(tài)進(jìn)行改善和修復(fù)，通過引入一個(gè)提升量來重新確定生態(tài)流量。提升量可大可小，可根據(jù)具體情境，對生態(tài)服務(wù)對象采用區(qū)間化及規(guī)制化的思想確定生態(tài)流量，并提出相應(yīng)的生態(tài)流量保障措施。

1 河道生態(tài)流量研究現(xiàn)狀

1.1 相關(guān)研究進(jìn)展

1)概念與內(nèi)涵

國外發(fā)達(dá)國家對河流生態(tài)基流的研究較早，從滿足航運(yùn)、保護(hù)漁業(yè)資源、可持續(xù)發(fā)展等方面不斷完善生態(tài)基流的概念和內(nèi)涵，形成了較為系統(tǒng)的理論體系[12-14]。我國從20世紀(jì)70年代以西北干旱地區(qū)的生態(tài)基流研究為起點(diǎn)至今，經(jīng)歷了探索、起步、發(fā)展和完善四個(gè)階段[10]，于2002年水資源論證之后界定了生態(tài)基流的概念。

隨著人類不合理的開發(fā)利用活動對河湖水生態(tài)系統(tǒng)造成的負(fù)面影響逐漸加重，生態(tài)流量逐漸被學(xué)者們認(rèn)識和關(guān)注。國外使用更為廣泛的是“環(huán)境流量(Environment Flows)”概念[15]，而我國于20世紀(jì)80年代由湯奇成等[16]首次提出了“生態(tài)需水”的概念；90年代，水電開發(fā)力度不斷加大，為維持壩下合理流量[17]，學(xué)者們又提出了“生態(tài)流量”的概念，并發(fā)展出一批計(jì)算方法；21世紀(jì)初，為保障黃河、黑河等干旱區(qū)河流的生態(tài)用水[18]，“生態(tài)水量”概念逐步得到應(yīng)用。生態(tài)流量的概念內(nèi)涵、術(shù)語表達(dá)隨著研究主體及側(cè)重點(diǎn)的不同而不斷發(fā)展變化，加之研究尺度的變化，使得生態(tài)流量的概念及內(nèi)涵將會融入更多水文學(xué)、水力學(xué)、生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域的研究成果，不斷得到豐富完善。

2)理論與管理實(shí)踐

河道生態(tài)流量相關(guān)理論的早期發(fā)展是從水生態(tài)系統(tǒng)的基本功能開始的，根據(jù)所需滿足的功能推薦出流量過程[19]，相關(guān)計(jì)算方法有Tennant法[20]、水力學(xué)法等。雖然這些方法在國內(nèi)外都有廣泛應(yīng)用，但衡量指標(biāo)相對比較單一，缺乏整體考慮。綜合來說，國外對航運(yùn)、垂釣等景觀娛樂用水需求更加關(guān)注，而國內(nèi)由于資源稟賦和發(fā)展階段因素，對生態(tài)流量的研究主要集中在兩個(gè)方面：一是河道外過度取用水造成對河道內(nèi)生態(tài)用水的擠占；二是水利工程建設(shè)運(yùn)行對河流天然徑流過程和節(jié)律的改變。

由于生態(tài)流量難以保障，導(dǎo)致生態(tài)承載力脆弱，所以近年來國家開展了一系列生態(tài)流量相關(guān)工作，主要包括2015年開展生態(tài)流量試點(diǎn)，2017年水利部在東北、西南等地區(qū)開展了生態(tài)流量專項(xiàng)調(diào)研等。隨著試點(diǎn)與專項(xiàng)調(diào)研工作的不斷展開，我國河湖生態(tài)流量保障現(xiàn)狀不斷明晰，如圖1所示，海河區(qū)、淮河區(qū)、遼河區(qū)綜合評價(jià)為“不滿足”的斷面占比分別為62.5%、45.5%和44.4%，長江區(qū)、珠江區(qū)綜合評價(jià)為“不滿足”的斷面占比均為7%左右，東南諸河區(qū)無“不滿足”斷面，總體來看，生態(tài)流量滿足狀況南方優(yōu)于北方，還存在較大的改善空間。

圖1 我國河湖生態(tài)流量保障現(xiàn)狀Fig.1 Current status of river and lake ecological flow guarantee in China

隨著實(shí)際需求的不斷增加，河道生態(tài)流量的理論研究及實(shí)踐應(yīng)用也在不斷完善，目前被廣泛認(rèn)可的工作步驟是：從河湖生態(tài)保護(hù)對象的用水需求出發(fā)，尋求生態(tài)流量量化表征的指標(biāo)(生態(tài)基流、敏感期生態(tài)需水)，分區(qū)分類建立控制斷面生態(tài)流量目標(biāo)體系。目前，河道生態(tài)流量管理實(shí)踐主要與水利工程的多目標(biāo)調(diào)度相結(jié)合，主要模式包括：以生態(tài)流量保護(hù)目標(biāo)為核心的生態(tài)流量管理、維持基本水量(水位)的生態(tài)流量管理、實(shí)行總量控制的生態(tài)水量調(diào)度以及應(yīng)急補(bǔ)水性的生態(tài)流量管理[21]。同時(shí)，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，不斷提升的分析計(jì)算能力成為流域綜合管理的有效工具，但生態(tài)流量的確定及保障仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

1.2 難點(diǎn)及存在的誤區(qū)

河道生態(tài)流量的確定是開展河道生態(tài)流量管理的前提和基礎(chǔ)。由于生態(tài)流量涉及面廣，有自然屬性、功能屬性及服務(wù)屬性，且生態(tài)服務(wù)對象眾多，對其進(jìn)行量化計(jì)算和管控較為困難，因此，如何科學(xué)合理地確定生態(tài)流量目標(biāo)及生態(tài)保護(hù)對象的用水需求，進(jìn)而確定生態(tài)流量，使其能夠切合實(shí)際且便于監(jiān)督考核，是生態(tài)流量確定與保障工作的難點(diǎn)。

誤區(qū)一：概念不清，河道生境純自然狀態(tài)下不存在生態(tài)流量問題，過度開發(fā)利用使得河道內(nèi)外用水不斷增加，生態(tài)基流不夠用，生活、生產(chǎn)用水與生態(tài)用水相互競爭，從而出現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境問題，因此用計(jì)算生態(tài)基流的方法來確定生態(tài)流量是不科學(xué)的。誤區(qū)二：生態(tài)流量的結(jié)果不是一組值，河流時(shí)空分布不同、來水用水的不確定、調(diào)配決策能力不同等因素都決定了生態(tài)流量的動態(tài)變化性。

2 河道生態(tài)流量的確定

2.1 基本概念辨析

經(jīng)過不斷的探索與實(shí)踐，生態(tài)流量相關(guān)概念形成了3個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示，其中與生態(tài)流量關(guān)系最為密切的是生態(tài)基流和生態(tài)需水。

表1 生態(tài)流量相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Industry standards related to ecological flow

由生態(tài)基流的定義可知，其功能范圍是自然生態(tài)系統(tǒng)，側(cè)重點(diǎn)是保證河道不斷流，因此可將其作為考核的基本依據(jù)。對于生態(tài)基流的理解，社會上基本達(dá)成了共識，各類計(jì)算方法也得到了廣泛應(yīng)用。在理解上，一是不同典型年或年內(nèi)各月的生態(tài)基流并不一定是一個(gè)固定值；二是生態(tài)基流初始值與生態(tài)服務(wù)對象無關(guān)。對于計(jì)算結(jié)果是否能滿足不斷流需求，可采用馬斯京根法、斷面流量相關(guān)關(guān)系法[22]等進(jìn)行核算。

生態(tài)需水分為河道內(nèi)生態(tài)需水和河道外生態(tài)需水，兩者均是為了維持生態(tài)服務(wù)對象的結(jié)構(gòu)和功能，而結(jié)構(gòu)作為功能的基礎(chǔ)，是保護(hù)的核心。與水量過程直接相關(guān)的生物結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)包括：河湖基本形態(tài)、魚類等水生生物棲息地分布、河流的縱向及橫向連通等，衍生出所要保護(hù)的水生態(tài)功能包括：輸沙、自凈、河口壓咸等。對于具體河段生態(tài)需水計(jì)算而言，首先要明確生態(tài)服務(wù)對象有哪些，進(jìn)而計(jì)算各服務(wù)對象的生態(tài)需水量，之后才能確定服務(wù)對象所需的生態(tài)需水量需要多少的生態(tài)流量去保證。其中，生態(tài)服務(wù)對象的功能范圍是自然生態(tài)系統(tǒng)、社會生態(tài)系統(tǒng)，需水條件為需水量、需水過程。不同河道在不同時(shí)空尺度下的生態(tài)服務(wù)對象均有所差別，生態(tài)需水不僅與自然狀態(tài)下的河道變化有關(guān)，也受人類社會活動的影響，一些功能性需水例如輸沙和自凈等，既對需水過程有要求，也需要保證一定的需水量。

生態(tài)流量和生態(tài)需水是緊密聯(lián)系的，如果不說明和考慮清楚生態(tài)需水，生態(tài)流量就沒有依據(jù)。對于具體河段，往往有多個(gè)生態(tài)服務(wù)對象的需水，對生態(tài)流量的精準(zhǔn)量化反而會給管理造成混亂，而生態(tài)基流是可量化的，因此，統(tǒng)籌考慮河段上下游資源特征、三生用水，從可用及可管理的角度出發(fā)，提出在生態(tài)基流基礎(chǔ)上增加一個(gè)可行的提升量來確定生態(tài)流量，如圖2所示。提升量的大小反映了管理水平及生態(tài)改善潛力，是生態(tài)流量保障的途徑。它遵循自然屬性和功能屬性，還強(qiáng)調(diào)服務(wù)屬性，即生態(tài)服務(wù)于人類社會經(jīng)濟(jì)、人服務(wù)于生態(tài)健康。

圖2 生態(tài)流量界定示意圖Fig.2 Schematic diagram of ecological flow definition

2.2 生態(tài)基流及提升量的確定

從概念及內(nèi)涵的界定出發(fā)來確定生態(tài)流量，即生態(tài)流量等于生態(tài)基流加上可行的提升量。因此，本節(jié)分為兩個(gè)部分，一是生態(tài)基流的確定，二是提升量的確定。

1)生態(tài)基流的確定

生態(tài)基流是基于算法導(dǎo)向的[23]，將考慮生態(tài)服務(wù)對象的計(jì)算方法從眾多方法中剝離開來，歸類到生態(tài)需水計(jì)算方法當(dāng)中，從不斷流的角度出發(fā)，對生態(tài)基流計(jì)算常用的水文學(xué)方法[24-26]進(jìn)行整理，具體方法的指標(biāo)表達(dá)和特點(diǎn)如表2所示。由表可知，生態(tài)基流計(jì)算方法繁多，不同方法的適用條件和場景不同，具體河段在計(jì)算時(shí)可根據(jù)其特點(diǎn)和已有資料選擇合適的方法。

表2 水文學(xué)方法的指標(biāo)表達(dá)及特點(diǎn)Tab.2 Index expression and characteristics of hydrological methods

2)提升量的確定

生態(tài)流量中提升量的確定要靠規(guī)制，規(guī)制的確定要依據(jù)變化因素及條件。其中，規(guī)制就是規(guī)則和制度，一般用于管理、控制和約束，提升量確定規(guī)制按內(nèi)容可分為生態(tài)需水確定規(guī)制、區(qū)間化規(guī)制等。針對基本服務(wù)對象及特殊服務(wù)對象，可以將生態(tài)需水確定規(guī)制分為定性規(guī)制和定量規(guī)制，以便為景觀濕地需水、自凈需水、魚類需水、輸沙需水等的確定提供依據(jù)。區(qū)間化規(guī)制是綜合考慮服務(wù)對象需水優(yōu)先級、來水及需水后，用來確定提升量區(qū)間的一種算法，具體步驟為：第一步，分析斷面上下游資源條件、服務(wù)對象類別及組合方式，包括生活、生產(chǎn)及生態(tài)，需水組合可能是這幾類中的某幾個(gè)子類；第二步，在河流降雨-徑流等時(shí)空規(guī)律及需水分析的基礎(chǔ)上，確定生活、生產(chǎn)、生態(tài)各服務(wù)對象需水的優(yōu)先次序；第三步，應(yīng)用規(guī)制計(jì)算不同類別服務(wù)對象的需水或用水；第四步，在生態(tài)基流及生態(tài)需水計(jì)算的基礎(chǔ)上，結(jié)合河段水資源稟賦條件，應(yīng)用區(qū)間化規(guī)制確定提升量，如圖3所示。

圖3 提升量確定步驟示意圖Fig.3 Diagram of the steps for determining the lifting volume

對于提升量而言，規(guī)制制定的合理性直接決定了其能夠提升的程度，規(guī)制設(shè)計(jì)合理，所計(jì)算的提升量就與實(shí)際情況相符，就有利于生態(tài)。由于提升量的影響因素眾多，可通過將復(fù)雜問題具體化來建立規(guī)制。定性規(guī)制，如根據(jù)河流來水的豐增枯減來確定提升量，即很多河流在豐水季節(jié)一般不需要提升量，在枯水季節(jié)需要增加部分提升量；定量規(guī)制，如根據(jù)斷面所處位置(上、中、下游)、生物種類、景觀濕地分布等條件，定量計(jì)算各類服務(wù)對象的生態(tài)需水量。在此基礎(chǔ)上，要特別注意積累個(gè)性化規(guī)制，即具體變化情況下的特殊規(guī)制，例如通過河道位置、是否流經(jīng)城市等，找出代表性的標(biāo)識來確定基本的水位或者流量，進(jìn)而確定提升量。

河流在分區(qū)分類后所確定的生態(tài)服務(wù)對象的保護(hù)目標(biāo)也是規(guī)制的一種?？蓞⒖挤謪^(qū)生態(tài)流量目標(biāo)閾值(見表3)，結(jié)合生態(tài)基流，按照分類生態(tài)流量目標(biāo)確定的原則與方法(見表4)，統(tǒng)計(jì)分區(qū)的生態(tài)流量目標(biāo)，為規(guī)制的制定提供參考。

表3 分區(qū)生態(tài)流量目標(biāo)閾值Tab.3 Sub-area ecological flow target thresholds

表4 分類生態(tài)流量目標(biāo)確定的原則與方法Tab.4 Principles and methods of classification ecological flow target determination

提升量不僅在空間尺度上變化，在時(shí)間尺度上也應(yīng)有差異，因此，規(guī)制要同時(shí)考慮空間尺度和時(shí)間尺度。大空間尺度能體現(xiàn)河道上、中、下游的地形地勢、水文特點(diǎn)，小空間尺度則反映河段的沿程變化；大時(shí)間尺度反映的是年際變化，嵌套其下的小時(shí)間尺度則反映年內(nèi)變化和季間變化。小時(shí)間尺度可以按汛期與非汛期、一般用水期與魚類產(chǎn)卵育幼期來劃分。對于北方河流，用水期一般為11月～次年3月，魚類產(chǎn)卵育幼期為4月～10月，豐水期為7月～10月，枯水期為11月～次年3月，平水期為4月～6月。通過綜合考慮各種分類的交叉重疊，對12個(gè)月分別按規(guī)制確定提升量，以體現(xiàn)生態(tài)流量的動態(tài)性。

對提升量進(jìn)行區(qū)間化管理，以適應(yīng)動態(tài)變化，并提高對考核管理的適應(yīng)性。區(qū)間確定時(shí)，要考慮水資源調(diào)配能力或提升條件，如有能力或有條件，提升量就可相對大一點(diǎn)，具體與實(shí)際情況相結(jié)合。隨著規(guī)制的不斷應(yīng)用和完善，其實(shí)施效果也會逐步顯現(xiàn)，管理上也會更加清晰，這是一個(gè)正反饋的過程。

根據(jù)生態(tài)流量的定義，生態(tài)基流加上提升量就是生態(tài)流量，由于提升量是一個(gè)可變區(qū)間，故生態(tài)流量也是可變的，若需水水平和水資源調(diào)配水平不同，則生態(tài)流量大小不同。一般情況下，生態(tài)流量越多，生態(tài)得到改善和修復(fù)的程度就越高?；谶@一概念確定的生態(tài)流量會更加適應(yīng)時(shí)空變化、來水變化、需水變化，也更符合過程化管理的目標(biāo)。

以渭河干流陜西段林家村斷面為例，選取1950—2018年長系列月平均徑流量資料，采用年內(nèi)展布法[26]計(jì)算該斷面的生態(tài)基流，結(jié)果如表5所示。

表5 林家村斷面生態(tài)基流年內(nèi)變化過程Tab.5 Annual change process of ecological baseflow in Linjiacun section

在生態(tài)基流基礎(chǔ)上增加可行提升量來確定生態(tài)流量。提升量須根據(jù)具體情況才能賦值，因此本文僅列舉3種情景用于說明問題。

情景一：非汛期(11月～次年6月)生態(tài)流量的確定。根據(jù)定性規(guī)制中提升量的確定方法，并參照《渭河流域重點(diǎn)治理規(guī)劃》，非汛期河道內(nèi)低限生態(tài)環(huán)境流量為10 m3/s，生態(tài)流量不應(yīng)低于該值。

情景二：考慮林家村斷面11月景觀濕地需水要求，確定生態(tài)流量。根據(jù)計(jì)算，林家村斷面11月生態(tài)基流為5.1 m3/s，景觀濕地需水為4.4 m3/s，生態(tài)基流能夠滿足景觀濕地需水要求，因此，僅考慮這一單一因素，就不用提升，該斷面11月生態(tài)流量為5.1 m3/s。

情景三：同時(shí)考慮林家村—虢鎮(zhèn)段7月～10月輸沙需水及自凈需水要求，確定生態(tài)流量。以50%代表年為例，7月～10月的輸沙需水分別為88.6 m3/s、110.6 m3/s、55.6 m3/s、53.1 m3/s，自凈需水分別為46.2 m3/s、45.9 m3/s、46.9 m3/s、45.9 m3/s[27]。若林家村—虢鎮(zhèn)段7月～10月生態(tài)服務(wù)對象需水的優(yōu)先級是輸沙大于自凈，則生態(tài)流量需要在基流的基礎(chǔ)上提升至88.6 m3/s、110.6 m3/s、55.6 m3/s、53.1 m3/s，由于7月～10月輸沙需水均大于自凈需水，故兩種服務(wù)對象的生態(tài)需水會被同時(shí)滿足；若優(yōu)先級是自凈大于輸沙，則可先提升至46.2 m3/s、45.9 m3/s、46.9 m3/s、45.9 m3/s，若采取其他措施能夠滿足輸沙需水，例如提高工業(yè)可壓減水平，則可提升至88.6 m3/s、110.6 m3/s、55.6 m3/s、53.1 m3/s，若無法滿足，則可以不提升。

以上3種情景下確定的生態(tài)流量只是3個(gè)特例，考慮的生態(tài)服務(wù)對象比較單一，而實(shí)際工作中往往需要同時(shí)兼顧多個(gè)服務(wù)對象的需水要求，會產(chǎn)生多種組合方式，應(yīng)用不同組合的規(guī)制，當(dāng)情況發(fā)生變化時(shí)，又會產(chǎn)生新的組合。將不同生態(tài)服務(wù)對象在不同情境中的需水作為規(guī)制，去約束提升量的大小變化，使確定的生態(tài)流量逐步從靜態(tài)過渡到動態(tài)。

2.3 生態(tài)流量確定體系的構(gòu)建

基于生態(tài)流量概念的界定，構(gòu)建生態(tài)流量確定體系，如圖4所示。通過生態(tài)基流加上可行提升量來確定生態(tài)流量，并對提升量進(jìn)行區(qū)間化描述，生態(tài)流量就呈現(xiàn)出一個(gè)可變區(qū)間。在生態(tài)基流基礎(chǔ)上，根據(jù)資源條件及不同服務(wù)對象需水水平進(jìn)行動態(tài)提升，提升量可大可小。一般情況下，提升量按照圖4所示的體系確定，當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)事件時(shí)，提升量不僅要考慮生態(tài)服務(wù)對象，同時(shí)還要考慮降低突發(fā)事件不利影響所耗費(fèi)的水量或所需的流量過程。

圖4 生態(tài)流量確定體系Fig.4 Ecological flow determination system

3 適應(yīng)變化的提升量分析

3.1 適應(yīng)性分析

生態(tài)流量的確定和保障須兼顧特定河道開發(fā)利用現(xiàn)狀及所要服務(wù)的結(jié)構(gòu)和功能。生態(tài)基流加上可行的提升量來確定生態(tài)流量這一做法的實(shí)質(zhì)是先可用、再適應(yīng)、能管理。不同河流具體斷面生態(tài)流量的計(jì)算及管控辦法相同、但內(nèi)容不同，而且它對時(shí)空變化、來水變化、需水變化和調(diào)控能力變化均具有一定的適應(yīng)性。

1)時(shí)空變化?？臻g尺度分大空間尺度(上、中、下游)和小空間尺度(具體河段、水功能區(qū)、敏感區(qū)等)，不同尺度下影響因素不同，提升量可大可小，生態(tài)流量也不同。在大空間尺度上，除景觀濕地生態(tài)需水、水生生物需水外，一般而言，上游主要生態(tài)服務(wù)對象為水源涵養(yǎng)，中游為稀釋自凈，下游為輸沙，各生態(tài)服務(wù)對象需水的優(yōu)先次序不同，提升量不同。在小空間尺度上，生態(tài)服務(wù)對象的需水差異更為明顯，不同水功能區(qū)或敏感區(qū)對水質(zhì)水量的要求不同，提升量不同。與空間尺度緊密聯(lián)系的是時(shí)間尺度，分為大時(shí)間尺度(豐、平、枯)和小時(shí)間尺度(汛期與非汛期、一般用水期與魚類產(chǎn)卵育幼期)，不同年份月份下生態(tài)流量是動態(tài)變化的，以生態(tài)基流為最低限，在此基礎(chǔ)上增加可行的提升量，該做法符合客觀實(shí)際。

2)來水變化。豐水年天然來水整體較多，尤其是汛期，河道徑流量增大，此時(shí)在河道安全度汛的前提下可以不考慮提升量；而在枯水年的非汛期，生態(tài)基流往往無法長時(shí)間維持河流的結(jié)構(gòu)和功能(廊道系統(tǒng)、生物多樣性)，此時(shí)，要根據(jù)服務(wù)對象的需水要求和保護(hù)目標(biāo)增加提升量，以保證生態(tài)流量[28]。

3)需水變化。一條河流一般會流經(jīng)多個(gè)城市和地區(qū)，不同的控制斷面，如跨行政區(qū)斷面、入口斷面(入海、入干流、入尾閭)、重要生態(tài)敏感區(qū)控制斷面、主要控制性水利工程斷面等，對生態(tài)流量的要求不同。在不斷流的前提下，根據(jù)不同服務(wù)對象的需水要求確定提升量，條件和情景不同，提升量不同。生態(tài)流量的確定過程將逐步從靜態(tài)過渡到動態(tài)，以便更好地適應(yīng)需水變化。

4)調(diào)控能力變化。不同河流的水電開發(fā)利用程度不同，水庫調(diào)蓄能力不同。多年調(diào)節(jié)或年調(diào)節(jié)水庫調(diào)蓄能力較強(qiáng)，能更好地協(xié)調(diào)三生用水的需求，提升量可以適當(dāng)增大，以保障生態(tài)流量，但這類水庫對天然河流水文情勢，尤其是對河流水沙關(guān)系及水生生物的影響也較大，因此需要專門考慮這部分的需水量和需水過程。日調(diào)節(jié)水庫調(diào)蓄能力差，但對河流水文情勢的影響相對較小，此時(shí)可以通過科學(xué)的水量分配來增加提升量，保障服務(wù)對象的用水需求。

3.2 可行性分析

河道生態(tài)流量的保障程度與河道內(nèi)外各用水戶的用水需求及管理密切相關(guān)。在實(shí)際工作中，控制斷面生態(tài)流量的考核要求往往與實(shí)測流量相差過大，導(dǎo)致考核效率低下甚至無效，對此上文中提出將生態(tài)基流作為考核的基本依據(jù)，首先保證河道不斷流，再根據(jù)服務(wù)對象的需水要求，逐漸增加提升量，讓監(jiān)管在可視可信的過程中落實(shí)見效，實(shí)現(xiàn)考核從無效到有效、從復(fù)雜到簡單、從混亂到有序的轉(zhuǎn)變，這種做法對流域管理者而言，可管理、易接受，且便于推廣和應(yīng)用。

按照生態(tài)基流加上提升量的方式確定河道生態(tài)流量，無論是在一般情況下還是出現(xiàn)生態(tài)問題時(shí)，都是可行的，可廣泛應(yīng)用于不同河流具體斷面生態(tài)流量的計(jì)算及管控，與現(xiàn)有的水資源調(diào)配決策不會產(chǎn)生沖突，相反可以減小用戶和管理者的壓力。區(qū)別在于，一般情況下，生態(tài)流量可按常規(guī)方式進(jìn)行管理，當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)，除了考慮具體河段生態(tài)服務(wù)對象的需求之外，還應(yīng)按照問題導(dǎo)向的方式，針對具體生態(tài)事件，如突發(fā)水污染需要加大下泄流量稀釋、洪水來臨時(shí)需要錯(cuò)峰調(diào)節(jié)、魚類產(chǎn)卵需要穩(wěn)定生態(tài)流量等，采取應(yīng)急應(yīng)對策略，從而提高水資源的綜合利用效率及流域管理水平。

4 生態(tài)流量保障措施

河道生態(tài)流量保障工作涉及多個(gè)方面，其重要性和必要性不言而喻，除了科學(xué)確定生態(tài)流量之外，還應(yīng)把它當(dāng)作系統(tǒng)性工程，堅(jiān)持應(yīng)對水生態(tài)問題和滿足水資源管理要求兩種導(dǎo)向，其保障可以從管理和技術(shù)兩個(gè)方面展開。

1)在管理上，一是要參與河湖長制，改變以往生態(tài)流量無人監(jiān)管的局面，明確各級河長責(zé)權(quán)利，按三生用水的優(yōu)先次序，重視水生態(tài)，把重點(diǎn)放在問題導(dǎo)向與部門聯(lián)動上，推進(jìn)河流的常態(tài)化管理，靠配置、調(diào)控、調(diào)度來解決生態(tài)流量問題。由于時(shí)空分布不均及需求的實(shí)時(shí)變化，需要在基本的調(diào)配決策之上制定包含生態(tài)流量的調(diào)配決策。一般而言，生態(tài)流量多多益善，其增加量可通過科學(xué)高效的調(diào)配決策產(chǎn)生。二是隨著智慧水利的發(fā)展與應(yīng)用，對河湖生態(tài)流量的保障可以采用信息化手段，對重點(diǎn)斷面(省界斷面、敏感區(qū)重要控制斷面等)的下泄流量進(jìn)行監(jiān)督與考核，可以將生態(tài)基流作為考核的基本依據(jù)，再結(jié)合提升量的大小，確定生態(tài)流量的合理范圍，將生態(tài)流量滿足程度作為考核指標(biāo)，并結(jié)合最嚴(yán)格水資源管理制度，建立評價(jià)機(jī)制，對考核與評價(jià)中出現(xiàn)的問題作出及時(shí)應(yīng)對。

2)在技術(shù)上，有兩個(gè)努力的方向，一是按問題導(dǎo)向方式對生態(tài)問題進(jìn)行應(yīng)急應(yīng)對，具體問題具體分析，采取針對性的做法盡快解決問題，建立應(yīng)急機(jī)制。二是建立預(yù)警機(jī)制，深入開展河道監(jiān)測預(yù)警研究，由于河流不健康問題在生態(tài)方面更容易觀察監(jiān)測，因此可以在預(yù)見期內(nèi)提早應(yīng)對，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)防控，盡快恢復(fù)健康水生態(tài)。

此外，要健全相關(guān)制度尤其是加強(qiáng)法制建設(shè)，依法明確生態(tài)流量保障工作中管理者和用水戶的權(quán)利與義務(wù)，可設(shè)立獎(jiǎng)懲機(jī)制、推廣典型案例，轉(zhuǎn)變生態(tài)價(jià)值觀，將河湖水系作為合法的水量使用者，逐步推進(jìn)河湖生態(tài)流量確定和保障工作的有效開展。

5 結(jié) 論

生態(tài)流量是評判河道水生態(tài)健康與否及控制水資源開發(fā)強(qiáng)度的重要指標(biāo)，開展生態(tài)流量的確定與保障工作是當(dāng)前一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)，本文對生態(tài)流量確定辦法及保障措施進(jìn)行了研究。

1)通過對生態(tài)基流、生態(tài)需水、生態(tài)流量概念及內(nèi)涵的辨析，提出通過生態(tài)基流加上提升量來確定生態(tài)流量的做法，并進(jìn)行區(qū)間化管理，最終確定生態(tài)流量。這種計(jì)算方法考慮了來水、需水、調(diào)配能力，適應(yīng)性及可操作性較強(qiáng)。

2)本文提出的生態(tài)流量計(jì)算及保障措施理念新穎、貼合實(shí)際，可廣泛應(yīng)用于不同河流具體斷面生態(tài)流量的計(jì)算及管控，與現(xiàn)有的水資源調(diào)配決策不會產(chǎn)生沖突，相反可以改變現(xiàn)有考核及管理效果不佳的現(xiàn)狀，減小用戶和管理者的壓力，在改善和修復(fù)生態(tài)的基礎(chǔ)上，提高水資源的綜合利用效率及管理水平，為生態(tài)流量計(jì)算及管控工作提供有效、持續(xù)的指導(dǎo)。

3)實(shí)際工作中，我國河流生態(tài)流量的研究和實(shí)踐還面臨諸多問題，生態(tài)流量的保障工作仍需要長期探索，理論結(jié)合實(shí)踐，不斷調(diào)整適應(yīng)，要堅(jiān)持應(yīng)對水生態(tài)問題和滿足水資源管理要求兩種導(dǎo)向[2]，堅(jiān)持整體性與協(xié)調(diào)性原則，從法律法規(guī)、考核管理、體系研究等多個(gè)方面展開研究，共同促進(jìn)河湖生態(tài)保護(hù)和修復(fù)、水資源優(yōu)化調(diào)配及生態(tài)文明建設(shè)。