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我國河流生態(tài)基流理論研究回顧

文檔作者：陳昂1 2 隋欣2 廖文根4 陳凱麒5 文檔來源： 1．中國長江三峽集團公司水電環(huán)境研究院 2．中國水利水電科學研究院國家水電可持續(xù)發(fā)展研究中心，北京100038； 3．清華大學土木水利學院 4．水利部水利水電規(guī)劃設計總院 5．環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年03月05日
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第14卷第6期中國水利水電科學研究院學報v。1．14 No．6
2016年12月Joumal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research December，2016
文章編號：1672—3031(2016)06—0401—1l
我國河流生態(tài)基流理論研究回顧
陳昂1’2一，隋欣2，廖文根4，陳凱麒5
(1．中國長江三峽集團公司水電環(huán)境研究院，北京l00012；
2．中國水利水電科學研究院國家水電可持續(xù)發(fā)展研究中心，北京100038；
3．清華大學土木水利學院，北京l00084；4．水利部水利水電規(guī)劃設計總院，北京100120
5．環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心，北京100012)
摘要：從生態(tài)基流的概念內(nèi)涵、發(fā)展歷程、計算方法和相關規(guī)定4個方面回顧了我國河流生態(tài)基流的發(fā)展歷程。
首先梳理了生態(tài)基流的概念，從生態(tài)基流支撐的河流生態(tài)系統(tǒng)功能、生態(tài)需水過程辨析了我國河流生態(tài)基流內(nèi)
涵；根據(jù)40年來我國河流生態(tài)基流的發(fā)展歷程，將其分為探索、起步、發(fā)展和完善階段共4個階段，并總結(jié)了各
階段的特征；回顧梳理了國內(nèi)外生態(tài)基流計算方法的發(fā)展歷程，并對計算方法進行分類；最后梳理了我國已頒布
的河流生態(tài)基流相關法律、規(guī)范、導則和指南，分析了現(xiàn)有規(guī)定的不足及未來的研究發(fā)展方向。可為我國河流生
態(tài)基流理論研究提供依據(jù)，為河流生態(tài)系統(tǒng)保護政策的制定提供決策參考。
關鍵詞：生態(tài)基流；環(huán)境影響評價；生態(tài)需水；環(huán)境流
中圖分類號：X37 文獻標識碼：A
1 研究背景
由于社會經(jīng)濟的快速發(fā)展對水資源的過度利用影響了流域或區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展，需要進行水資
源的科學核算與調(diào)控研究，即研究河流生態(tài)基流，保障河道中維持一定的流量?。目前我國處于水電
開發(fā)的快速發(fā)展時期，尤其是西南生態(tài)敏感區(qū)、西北生態(tài)脆弱區(qū)等地的水電開發(fā)面臨諸多生態(tài)環(huán)境
問題。生態(tài)基流是水電工程建設項目環(huán)境影響評價時需要重點關注的指標，對維持河流基本的生態(tài)
結(jié)構(gòu)和功能、保護水生生物健康具有重要意義。自20世紀70年代我國開始探索河流生態(tài)基流以來，
經(jīng)過40年的發(fā)展已取得了一定的成果，建立了我國生態(tài)需水研究的指標體系，以及水循環(huán)的生態(tài)效
應與區(qū)域生態(tài)需水類型的關系，針對不同區(qū)域、不同類型及不同時間的生態(tài)用水需求引進并改進了
多種生態(tài)需水計算方法，完成了我國分區(qū)域生態(tài)需水研究幢1。作為生態(tài)用水控制的基本依據(jù)，生態(tài)基
流已成為水資源綜合管理中亟需解決的問題之一。為解決日益突出的用水矛盾，保證我國水利水電
工程與環(huán)境保護的協(xié)調(diào)發(fā)展，2006年原國家環(huán)境保護總局環(huán)境影響評價管理司發(fā)布《水電水利建設項
目河道生態(tài)用水、低溫水和過魚設施環(huán)境影響評價技術指南(試行)》(下稱“指南”)，明確提出生態(tài)基
流下限不得低于多年平均天然徑流量的10％，對實際工作起到重要指導作用b1。與國外相比，我國
河流生態(tài)基流問題更加突出，生態(tài)用水問題突出的流域河流甚至出現(xiàn)斷流等現(xiàn)象，很大程度上影響
了河流生態(tài)系統(tǒng)健康H1。由于“指南”中未對河流生態(tài)基流的概念內(nèi)涵進行嚴格的界定，隨著我國水電
開發(fā)河段趨于敏感，待開發(fā)區(qū)域生態(tài)環(huán)境脆弱以及國家對生態(tài)環(huán)境保護要求的日益提高，在我國水
利水電工程建設、環(huán)境影響評價中對河流生態(tài)基流的考慮顯露出一些不足，給生態(tài)基流措施的執(zhí)行
帶來了一定的困難；因此，現(xiàn)階段亟需明確河流生態(tài)基流的用水需求與不同生態(tài)保護目標用水需求
之間的區(qū)別與聯(lián)系，進一步完善和補充河流生態(tài)基流概念內(nèi)涵、生態(tài)基流標準。
收稿日期：2015一lO—13
基金項目：中國博士后科學基金項目(2016M592404)；中國長江三峽集團公司資助項目(0799556，0766557，0799558，0799564)
作者簡介：陳昂(1989一)，男，內(nèi)蒙古赤峰人，博士，主要從事生態(tài)水文學，環(huán)境影響評價方面的研究。
E—mail： chen—ang@ctgpc．com．cn
一401—
萬方數(shù)據(jù)
我國河流生態(tài)基流理論研究回顧陳昂隋欣廖文根陳凱麒
本文系統(tǒng)歸納了現(xiàn)有河流生態(tài)基流的研究成果，綜述了河流生態(tài)基流的發(fā)展歷程，辨析了河流
生態(tài)基流的概念內(nèi)涵，回顧梳理了生態(tài)基流的國內(nèi)外發(fā)展歷程與計算方法，總結(jié)分析了河流生態(tài)基
流的法律法規(guī)、導則、指南和規(guī)范等相關規(guī)定。研究可為明確河流生態(tài)基流的概念內(nèi)涵、計算方法
和促進河流生態(tài)基流標準的制定提供依據(jù)，為水利水電開發(fā)中生態(tài)基流的管理提供理論支撐，具有
重要的理論意義。
2概念內(nèi)涵回顧
2．1相關概念河流生態(tài)基流及相關概念眾多，國外使用較多的有環(huán)境流量(Environmental Flow)、
河道內(nèi)流量(In—stream Flow)、最小流量(Mjnimum Flow)、最小可接受流量(Minimum Accepfable Flow)
等b圳。國內(nèi)生態(tài)基流的相關概念大多是在國外概念基礎上提出的，同時我國學者從多方面界定了河
流生態(tài)基流的概念及內(nèi)涵，例如《水資源保護工作手冊》《中國水利百科全書》《21世紀中國可持續(xù)發(fā)展
水資源戰(zhàn)略研究》提出的生態(tài)用水、環(huán)境用水、河道內(nèi)生態(tài)需水等概念。目前使用較多的概念有生態(tài)
基流、生態(tài)需水、敏感生態(tài)需水、生態(tài)環(huán)境需水量、最小生態(tài)需水量、適宜生態(tài)流量、環(huán)境流、環(huán)
境水流等(表1)，由于未形成統(tǒng)一的概念，除上述定義之外，我國河流生態(tài)基流研究中還存在一些其
它定義，如最小生態(tài)流量、基本環(huán)境需水、敏感生態(tài)需水量、生態(tài)系統(tǒng)需水量等¨。1“。
表1 河流生態(tài)基流相關概念
在眾多概念中，河流生態(tài)基流僅是生態(tài)需水的一個方面，河流生態(tài)需水是在特定水平下滿足河
流生態(tài)系統(tǒng)各項功能正常運行的需水量和需水過程。包括為保護和改善河流水質(zhì)，實現(xiàn)生態(tài)和諧、
環(huán)境美化目標和其它具有美學價值目標等所需的水量；維持水生生物正常生長、保護特殊生物和珍
稀物種生存所需的水量；維持河流水沙平衡、水鹽平衡等各項平衡關系所需的水量；以及人類日常
生產(chǎn)、生活所需的水量等內(nèi)容¨3’161。因此，對于河流生態(tài)系統(tǒng)不同功能需求，生態(tài)需水又分為水面
生態(tài)需水(河流形態(tài)，水土保持、航運、娛樂、景觀等)、輸沙需水、生物生長繁殖需水和氣候調(diào)節(jié)
需水等。
對于不同的生態(tài)系統(tǒng)對象，生態(tài)需水以流域、河流、濕地、湖泊、河口等不同空間尺度表現(xiàn)，
河流生態(tài)需水又可分為河道內(nèi)生態(tài)需水與河道外生態(tài)需水¨7。?。根據(jù)河道內(nèi)生態(tài)需水所滿足的功
能，又可分為河道內(nèi)生態(tài)基流和河道內(nèi)敏感生態(tài)需水，本文所指的河流生態(tài)基流即為河道內(nèi)生態(tài)基
流，是為維持河道不斷流，避免水生生物群落遭受到無法恢復破壞的河道內(nèi)最小流量。
2．2 內(nèi)涵辨析研究和確定河流生態(tài)基流的目的在于遏止由河道斷流和流量減少造成的生物多樣性
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萬方數(shù)據(jù)
我國河流生態(tài)基流理論研究回顧陳昂隋欣廖文根陳凱麒
減少、生態(tài)環(huán)境惡化等問題，最終實現(xiàn)流域生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展；但由于相關概念眾多，內(nèi)涵不
斷擴展，形成了滿足河道內(nèi)外多種生態(tài)功能的河流生態(tài)基流概念體系。對其內(nèi)涵需要從幾個方面進
行辨析，一是河流生態(tài)基流維持的不同功能辨析，二是需水過程與需水量的辨析，三是河流生態(tài)基
流閾值設定與變化過程的辨析。
(1)河流生態(tài)基流維持的功能辨析。河流生態(tài)基流是指為維持河流基本形態(tài)和基本生態(tài)功能所需
的流量，重點在于河流最基本的功能，即維持河流不斷流所需的流量(表2)。
生態(tài)需水是為了在流域自然資源開發(fā)利用的條件下維持流域生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)平衡所需要的臨界水
分條件，強調(diào)的是系統(tǒng)動態(tài)平衡不被破壞，滿足的是整個生態(tài)系統(tǒng)的需水量和需水過程；敏感生態(tài)
需水則是強調(diào)生態(tài)敏感區(qū)的需水量及需水過程，不同敏感區(qū)和敏感目標的用水需求差異較大；生態(tài)
環(huán)境需水量強調(diào)維護生態(tài)系統(tǒng)平衡的需水量；最小生態(tài)需水量是生態(tài)環(huán)境需水量的最小值，強調(diào)維
持生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)平衡的臨界水量；適宜生態(tài)流量強調(diào)水生生態(tài)系統(tǒng)完整性，功能范圍相對較小，僅
面向河流中的水生生物，包括魚類、浮游動植物、底棲生物等；環(huán)境流則強調(diào)自然一社會二元水循環(huán)
的協(xié)調(diào)發(fā)展；環(huán)境水流在環(huán)境流的基礎上更加強調(diào)河道內(nèi)的水文過程。
表2河流生態(tài)基流相關概念維持的功能
(2)需水過程與需水量的辨析。河流生態(tài)基流要求河道內(nèi)維持一定的流量，而不是一定時間內(nèi)滿
足的需水總量。由于徑流表現(xiàn)出隨時間變化的特性，需水總量并不能保證在單位時間生態(tài)基流積分
滿足河流基本生態(tài)功能，因此需要在需水過程上對河流基流提出要求，通常以流量作為指標。
(3)生態(tài)基流時間尺度的辨析。河流生態(tài)基流是指維持河流基本結(jié)構(gòu)和功能所需的最小流量，強
調(diào)滿足河流最基本的結(jié)構(gòu)功能，或簡言之即為保持河流不斷流的最小流量。辨析河流生態(tài)基流研究
的時間尺度對于確定生態(tài)基流閾值具有指導意義，生態(tài)基流研究的最小時間單元一般為年，對于某
一條河流特定的河段，其基流在年內(nèi)應是單一值，而不是隨時間不斷變化的流量過程。隨著研究的
深入，生態(tài)基流研究的最小時間尺度逐漸變?yōu)榧净蛟拢瓷鷳B(tài)基流在年內(nèi)也可以為多個值，如Ten．
nant法根據(jù)不同用水期將年內(nèi)生態(tài)基流分為魚類產(chǎn)卵期和一般用水期。由于不同區(qū)域不同類型或功
能的水利水電工程在確定生態(tài)基流是差異較大，我國不同區(qū)域的生態(tài)基流顯著差異，確定河流生態(tài)
基流時需要根據(jù)不同時期或不同水期分別計算各時段的生態(tài)基流，如我國北方地區(qū)生態(tài)基流計算時
一般分為汛期與非汛期兩個水期分別確定。
3發(fā)展歷程回顧
國外發(fā)達國家的河流生態(tài)基流研究較早，從滿足河流的航運功能、保護漁業(yè)資源和生物多樣
一403—
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性、維持河流生態(tài)系統(tǒng)健康，以及強調(diào)流域生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展等多個方面不斷完善了河流生態(tài)基
流的概念和內(nèi)涵，形成了相對系統(tǒng)的理論體系心肛2“。與國外相比，我國的河流生態(tài)基流研究相對滯
后，以20世紀70年代西北干旱地區(qū)的生態(tài)基流研究為起點至今，大致可以為4個時期，即：探索階
段、起步階段、發(fā)展階段和完善階段。
3．1探索階段20世紀70年代為我國生態(tài)基流研究的探索階段，起源于西北干旱地區(qū)水資源綜合開
發(fā)利用研究中對最小生態(tài)流量的討論，期間也形成了一些成果，如《環(huán)境用水初步探討》。綜合來
看，這個時期我國的河流生態(tài)基流研究剛剛起步，國外研究也處于緩慢發(fā)展期。
3．2起步階段20世紀80年代為我國生態(tài)基流研究的起步階段，針對日益嚴重的斷流、水污染等問
題，流域管理機構(gòu)開始關注水質(zhì)惡化和水生態(tài)破壞對淡水生物資源尤其是漁業(yè)資源的嚴重影響，國
務院環(huán)境保護委員會在《關于防治水污染技術政策的規(guī)定》中要求在水資源配置和水資源規(guī)劃時，保
障為保護和改善水質(zhì)所需的環(huán)境用水，生態(tài)環(huán)境用水是生態(tài)脆弱地區(qū)水資源規(guī)劃中必須考慮的用水
類型；1987年，國務院頒布了“黃河可供水量分配方案”，限定了黃河自身用水及相關地區(qū)用水總
量，但沒有明確干流重要斷面的流量過程。1988年《水資源保護工作手冊》涉及了流域?qū)用娴纳鷳B(tài)需
水內(nèi)容，但是未形成明確的概念；隨后，有關學者研究了三門峽水庫的調(diào)度運行方式對下游河道的
影響規(guī)律，同時開展了黃河上游大型水電工程對下游沖積河流影響研究，探討了水庫適宜的下泄流
量過程。
3．3發(fā)展階段20世紀90年代為我國生態(tài)基流研究的發(fā)展階段，期間由于西北內(nèi)陸地區(qū)生態(tài)環(huán)境持
續(xù)惡化，北方流域出現(xiàn)水資源短缺現(xiàn)象，隨著國際地圈生物圈計劃的推動，我國在這個時期開展了
大量河流生態(tài)基流研究。國家九五科技攻關項目的多個課題對西北地區(qū)內(nèi)陸河流生態(tài)基流進行了系
統(tǒng)研究，研究重點是生態(tài)基流的計算，如“西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護對策研究”利用遙感信息建立了基
于土地利用變化的區(qū)域生態(tài)需水估算方法，“西北地區(qū)水資源合理利用與生態(tài)環(huán)境保護”提出了針對
干旱區(qū)特點的生態(tài)需水計算方法。針對黃河斷流和水環(huán)境問題，水利部提出在水資源配置研究中應
當考慮生態(tài)環(huán)境用水，1994年《環(huán)境水利學導論》中明確界定了環(huán)境用水的概念。之后，劉昌明等提
出了我國21世紀水資源供需的生態(tài)水利問題“?。
3．4完善階段2000年至今為我國生態(tài)基流研究的完善階段，進一步又可以分為200卜2010年和
2011年至今兩個階段。隨著我國學者在南方地區(qū)、北方地區(qū)、西北干旱地區(qū)等不同區(qū)域生態(tài)需水研
究的深入，逐步界定了生態(tài)基流的概念，在評價指標體系、評價方法等方面也開展了大量工作，同
時在開展的環(huán)境影響后評價工作中也開始考慮河流生態(tài)基流心。圳。十五期間，“中國分區(qū)域生態(tài)用水
標準研究”建立了全國層面的生態(tài)需水理論，生態(tài)需水分類體系和生態(tài)用水標準的技術體系。2011年
至今河流生態(tài)基流研究在我國迅速發(fā)展，主要表現(xiàn)為多學科知識的交叉融合，建立了相對完善的生
態(tài)基流概念內(nèi)涵，在技術方法上與生態(tài)學、計算機科學等相結(jié)合，并在指南、導則等方面不斷完善
生態(tài)基流計算規(guī)范”“”1。
4計算方法回顧
由于對河流生態(tài)基流的概念界定不清，在引進國外計算方法時缺乏對我國實際情況的考慮，不
同方法計算結(jié)果差異較大，我國尚未形成普適性的生態(tài)基流計算方法。雖然也有一些方法的改進和
創(chuàng)新，如環(huán)境功能設定法、考慮輸沙和水質(zhì)凈化的生態(tài)基流計算方法等，并且在基本形成了以多年
平均天然徑流量的10％作為最小下泄流量標準。但由于我國河流顯著的區(qū)域性特征及不同區(qū)域河流
節(jié)律的差異性，目前河流生態(tài)基流計算方法尚不足以指導實踐工作?；谀壳把芯颗c實踐的背景，
本文回顧了國內(nèi)外河流生態(tài)基流計算方法的發(fā)展歷程，并對國內(nèi)外計算方法進行分類研究，為不同
計算方法的應用及我國河流生態(tài)基流標準的建立提供了依據(jù)。
4．1國外發(fā)展歷程1976年Tennant通過對美國中西部多條河流棲息地開展調(diào)查建立了河道最小流
量與河流棲息地質(zhì)量關系，按照魚類產(chǎn)卵期將年內(nèi)分為一般用水期和魚類產(chǎn)卵期兩個時段，分別提
一404—
萬方數(shù)據(jù)
我國河流生態(tài)基流理論研究回顧陳昂隋欣廖文根陳凱麒
出了不同時段的流量范圍。隨后，多種方法不斷發(fā)展，1991年Matthews和Bao在德克薩斯州發(fā)展了
一種綜合考慮區(qū)域水文特征與不同生物特性的方法，通過某一保證率下的月平均流量表示生態(tài)基
流；其它方法如7Q10法、流量歷時曲線法、變化范圍法等也開始發(fā)展并得到廣泛使用¨“馴。20世紀
80年代初，美國魚類和野生動物保護部門為評估水資源開發(fā)和管理活動對水生生物及河道外生態(tài)系
統(tǒng)影響開發(fā)了IFIM法，用于解決水資源管理和生態(tài)系統(tǒng)最小需水量問題，適用于中小型棲息地?？?
羅拉多水利委員會為保護高海拔冷水河流淺灘棲息地和冷水魚開發(fā)了R2Cross法，以曼寧公式為計算
基礎，通過河流的平均水深、平均流速和濕周率計算特定淺灘處河道最小流量，并用其代表整個河
流的最小流量。挪威也建立了評估棲息地質(zhì)量的CASIMIR法和PHABsM法，用以預測流量變化對魚
類、無脊椎動物和大型水生植物的影響以及自然棲息地的變化情況¨“”。。南非的BBM(Building Block
Methodology)法是考慮較為全面的一種方法，將河道內(nèi)的流量劃分四個等級，即最小流量、棲息地能
維持的洪水流量、河道可維持的洪水流量和生物產(chǎn)卵期洄游需要的流量。2007年，以整體法為基礎
發(fā)展起來的ELOHA(Ecological Limits ofHydrologic Alteration)方法被“國際環(huán)境流大會”重點推薦，并
在世界范圍內(nèi)廣泛使用，世界上已有諸如BBM法、DRIFT法(Downstream Response to Imposed F10w
Transformations)、ELOHA法等共10余種整體法。
總體來看，國外河流生態(tài)基流計算方法已相對成熟，針對不同目標的流量等級劃分較為明確，
關注重點不僅是河道內(nèi)最小流量，而是逐漸從基流擴展至維持河流生態(tài)系統(tǒng)機構(gòu)功能所需流量的層
面，尤其關注河道內(nèi)生物產(chǎn)卵洄游所需的流量過程。
4．2國內(nèi)發(fā)展歷程我國目前使用最為廣泛的是Tennant法的改進，2006年原國家環(huán)境保護總局環(huán)
境影響評價管理司發(fā)布《水電水利建設項目河道生態(tài)用水、低溫水和過魚設施環(huán)境影響評價技術指南
(試行)》(下稱“指南”)，明確提出生態(tài)基流下限不得低于多年平均天然徑流量的10％。國內(nèi)學者通過
對7Q10法進行改進開發(fā)了一些適用于我國河流生態(tài)基流計算的方法，如根據(jù)10年最枯月平均流量、
90％保證率河流最枯月平均流量或最枯月平均流量多年平均值等計算結(jié)果作為河流生態(tài)基流，通常
使用的是最枯月平均流量多年平均值進行計算，90％保證率河流最枯月平均流量法也比較適合國內(nèi)
河流的生態(tài)基流計算。另外，研究者依據(jù)控制斷面歷年最小瞬時流量進行頻率分析，取保證率為
90％的最小瞬時流量作為河段生態(tài)基流；也有以河流最小月平均實測徑流量的多年平均值作為生態(tài)
基流的河流基本生態(tài)環(huán)境需水量法。國內(nèi)通過實例研究及Tennant法驗證，將月(年)保證率設定法作
為計算生態(tài)基流的一種新方法，能夠計算不同狀況下的河流需水要求，比較適用于黃淮海平原等以
季節(jié)性河流為主的地區(qū)。針對我國比較嚴重水環(huán)境污染現(xiàn)狀，研究者提出了根據(jù)河流水質(zhì)保護標準
和污染物排放濃度推算滿足河流稀釋、自凈等環(huán)境功能所需水量的環(huán)境功能設定法。也有研究者結(jié)
合我國南方季節(jié)性缺水河流的水資源特征和污染情況，提出了一種BOD—DO水質(zhì)數(shù)學模型法，計算
結(jié)果是針對枯水季節(jié)得到的，對季節(jié)性缺水河流是合適的。隨著研究資料的累計、監(jiān)測調(diào)查資料逐
漸豐富，水力學方法也得到發(fā)展，如生態(tài)水力學耦合模型、生態(tài)水力模擬法等，也有學者結(jié)合生物
參數(shù)與河道參數(shù)提出了生態(tài)水力半徑法。在長江等資料相對豐富的地區(qū)，研究者提出了以水文一生態(tài)
響應關系法，從整體分析了大壩上下游河段的生態(tài)保護需求。
總體來看，國內(nèi)河流生態(tài)基流計算方法研究相對較少，開始階段大多是對國外水文學和水力學
方法的應用和改進，大多數(shù)研究是從水文、水質(zhì)角度出發(fā)進行研究，生態(tài)基流計算主要是通過水文
歷史資料分析河流流量；后來逐漸提出了一些新的計算方法，但仍以水文學方法為主，水力學法也
有一定程度的應用。
4．3計算方法分類河流生態(tài)基流計算方法的發(fā)展是隨著研究的深入不斷改善的過程，目前有記載
的計算方法達200多種。自20世紀70年代以來，按照時間階段和方法特點基本可以分為4大類，即
水文學法、水力學法、棲息地法和整體法。70年代，基于水文歷史資料分析原理，國外學者提出了
水文學方法；80年代，研究學者開始引入河流水力學參數(shù)計算生態(tài)基流；90年代，為維持河流生態(tài)
系統(tǒng)完整性，各國學者側(cè)重于從生態(tài)系統(tǒng)整體角度研究生態(tài)需水，將生物信息納入計算方法中建立
了河流水文水動力學參數(shù)與生物生長繁殖狀況關系的棲息地法。隨著河流連續(xù)體理論、洪水脈沖理
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我國河流生態(tài)基流理論研究回顧陳昂隋欣廖文根陳凱麒
論等理論的發(fā)展，進入21世紀以來，逐漸誕生了強調(diào)生態(tài)系統(tǒng)整體流量需求的整體法。
(1)水文學法。水文學法是是利用簡單的水文指標設定流量的傳統(tǒng)的基流計算方法，又稱標準設
定法或快速評價法，代表方法如Tennant法、90％保證率法、7Q10法、基本流量法等(表3)?？傮w而
言，水文學法以歷史流量為基礎確定河流生態(tài)基流，能反映出年平均流量相同的季節(jié)性河流和非季
節(jié)性河流在生態(tài)環(huán)境需水量上的差別。
表3河流生態(tài)基流計算的水文學方法
(2)水力學法。水力學法的基本原理是建立流量與河道水力學參數(shù)之間的相關關系，河道水力學
參數(shù)可以通過實測或采用曼寧公式計算獲得，我國使用較多的水力學方法是是濕周法和R2Cross法
(表4)。
表4河流生態(tài)基流計算的水力學方法
(3)棲息地法。棲息地法較為復雜，應用比較廣泛的是美國魚類和野生動物保護部門開發(fā)的河道
內(nèi)流量增量法(Instream Flow Incremental Methodology，IFIM)，目的是建立魚類和流量關系。其它方法
如物理棲息地模擬法(The Physical Habitat Simulation Model，PHABSIM)，中尺度棲息地適宜度模型
(Mesohabitat Simulation Model，MesoHABSIM)等方法也有所應用(表5)。
(4)整體法。整體法包括BBM法、整體研究法、水文一生態(tài)響應關系法等(表6)，整體法強調(diào)河
流是一個綜合生態(tài)系統(tǒng)，從生態(tài)系統(tǒng)整體出發(fā)，根據(jù)專家意見綜合研究流量、泥沙運輸、河床形狀
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表5河流生態(tài)基流計算的棲息地法
方法指標表達特點
利用水力模型預測水深、流速等水力參數(shù)，把特定水生生物不同生能將生物資料與河流流量研究相結(jié)
IFIM法長階段的生物學信息與其生存的水文水化學環(huán)境相結(jié)合，考慮流合，同時還可以和水資源規(guī)劃過程
量、最小水深、水溫、溶解氧、總堿度、濁度、透光度等指標。相結(jié)合。
?洲法簍茹黼鬟塞徽鬣懣鬈≯?? PHABsIM法水文、基質(zhì)和河面覆蓋類型等，調(diào)查分析指示物種對這些參數(shù)的：：=二二：二三二?一～?。?。
適宜要求。。一
包含水文形態(tài)模型、生物模型和棲息地模型3個部分。水文形態(tài)參該方法即能整體反映河段水文生態(tài)
MesoHABsIM法數(shù)常涉及水深、流速、基質(zhì)等，以物理化學屬性作為自變量，以生關系，又能對水系流域河流管理和
物數(shù)據(jù)作為因變量。建立棲息地環(huán)境與生物豐度的邏輯回歸模型。生態(tài)修復提供科學參考。
與河岸帶群落之間的關系，使推薦的河道流量能夠同時滿足生物保護、棲息地維持、泥沙沉積、污
染控制和景觀維護等功能。
5相關規(guī)定回顧
國外發(fā)達國家如美國、加拿大、法國、澳大利亞等均以法律法規(guī)、導則等多種形式制訂了河流
生態(tài)基流標準，如美國聯(lián)邦制定的《自然和景觀河流法》，法國的《水法》和《漁業(yè)法》，澳大利亞的《水
資源法案》《環(huán)境流導則(1999)》《環(huán)境流導則(2006)》和《環(huán)境流導則草案(2011)》。國際組織如世界銀
行、聯(lián)合國等，也通過了一些生態(tài)基流相關的規(guī)定，如《國際水域非航海使用法條款》。這些規(guī)定對
于河流生態(tài)基流的實踐起到了指導作用，在極大程度上保障了河流水體中的最小流量，對于維持河
流生態(tài)系統(tǒng)健康具有重要作用。與國外相比，為保障河流生態(tài)基流，我國也頒布了一系列河流生態(tài)
基流相關法律、規(guī)范、導則和指南。
5．1法律我國河流生態(tài)基流相關的法律并不多，未形成專門對河流生態(tài)基流的規(guī)定條款，僅在一
些相關法律中體現(xiàn)了對生態(tài)需水量的考慮。如《中華人民共和國水法》第四十五條規(guī)定，調(diào)蓄徑流和
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表7我國河流生態(tài)基流相關規(guī)定
分配水量，應當依據(jù)流域規(guī)劃和水中長期供求規(guī)劃，以流域為單元制定水量分配方案?！吨腥A人民共
和國水資源法》第二十一條規(guī)定，在干旱和半干旱地區(qū)開發(fā)、利用水資源，應當充分考慮生態(tài)環(huán)境用
水需要。2005年新的《中國人民共和國環(huán)境保護法》第二十九條規(guī)定，國家在重點生態(tài)功能區(qū)、生態(tài)
環(huán)境敏感區(qū)和脆弱區(qū)等區(qū)域劃定生態(tài)保護紅線，實行嚴格保護。
已發(fā)布的相關法律雖然未明確提出河流生態(tài)基流的概念內(nèi)涵，但從河流生態(tài)系統(tǒng)保護的角度對
生態(tài)需水提出了要求，即要求在河流生態(tài)環(huán)境保護時，應劃定河流生態(tài)基流紅線。
5．2規(guī)范2006年《江河流域規(guī)劃環(huán)境影響評價規(guī)范》對環(huán)境用水的范圍做出了限定，內(nèi)容包括維護
和改善江河、湖泊等水域環(huán)境的用水；河道輸沙和河口沖淤、壓咸用水；改善鹽漬地和保護草原、
荒漠植被的用水；保護珍稀、瀕危動植物和維持魚類產(chǎn)卵、繁殖的用水；美化環(huán)境及旅游用水等。
2008年《水資源供需預測分析技術規(guī)范》規(guī)定：“生態(tài)基流一般取控制節(jié)點的90％頻率最小月平均流
量；河道內(nèi)最小生態(tài)環(huán)境需水量，北方一般采用控制節(jié)點多年平均年徑流量的lO％一20％，南方采
用20％～30％；滿足特殊要求生態(tài)環(huán)境需水量是在河道最小生態(tài)環(huán)境需水量分析的基礎上，一般也
采用占多年平均年徑流量的百分數(shù)進行估算?！?011年《水利水電工程環(huán)境保護設計規(guī)范》規(guī)定了應
設計生態(tài)與環(huán)境需水保障措施。2014年《河湖生態(tài)環(huán)境需水量計算規(guī)范》規(guī)定了河流、湖泊等生態(tài)需
水量的計算方法，并規(guī)定生態(tài)基流是指年內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水過程中的下限值，該值是維持河流控制斷
面生態(tài)環(huán)境用水需求，河道中必須予以保留的最小水量。
根據(jù)相關規(guī)范的要求和規(guī)定，河流生態(tài)基流為生態(tài)環(huán)境需水過程的下限值，從2006—2014年發(fā)
布的規(guī)范可以看出，對河流生態(tài)基流的概念內(nèi)涵界定逐漸清晰，逐漸將生態(tài)基流從生態(tài)環(huán)境需水的
概念中剝離，明確了河道中的最小水量。
5．3導則2003年的《環(huán)境影響評價技術導則——水利水電工程》指出應提出生態(tài)用水補償措施。
2005年的《建設項目水資源論證導則(試行)》明確說明，北方河流生態(tài)基流指標原則上應不小于多年
平均流量的lO％，枯水時段不應低于同期流量均值的20％。2010年《河湖生態(tài)需水評估導則(試行)》
總結(jié)出較為成熟的生態(tài)基流計算方法。2011年《水利水電建設項目水資源論證導則》規(guī)定，原則上按
多年平均流量的10％．20％確定，水網(wǎng)區(qū)、湖泊、水庫、閘壩等蓄水工程，可按最小水深控制；季
節(jié)性河流或干旱區(qū)，需在保持現(xiàn)狀生態(tài)用水量的基礎上適度增加。2015年《河湖生態(tài)修復與保護規(guī)
劃編制導則》規(guī)范了生態(tài)需水的類型和概念。2015年《水利建設項目環(huán)境影響后評價導則》對生態(tài)
環(huán)境用水的要求是評價生態(tài)環(huán)境用水量、過程及生態(tài)環(huán)境需水目標滿足程度，評價生態(tài)環(huán)境水量下
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泄保障和管理措施的執(zhí)行情況及實施效果。
已發(fā)布的相關導則提出了河流生態(tài)基流保障的概念和保障措施，在實施過程中不僅要求維持河
流最基本結(jié)構(gòu)和功能的最小流量，同時要求水利水電工程在建設時修建下泄生態(tài)基流保障措施，保
障工程運行時的生態(tài)基流下泄。
5．4指南2005年《水電水利建設項目河道生態(tài)用水、低溫水和過魚設施環(huán)境影響評價技術指南(試
行)》中的重點是確定了河流生態(tài)基流推薦標準，“指南”規(guī)定了生態(tài)基流推薦值為多年平均天然徑流
量的10％。2010年《水工程規(guī)劃設計生態(tài)指標體系與應用指導意見》指出，水工程規(guī)劃與設計時生態(tài)
水文要素應考慮流域尺度、河流廊道尺度與河段尺度的生態(tài)基流與敏感生態(tài)需水，并進一步規(guī)范了
河流生態(tài)基流的內(nèi)涵，即為防止河道斷流、避免河流水生生物群落遭受到無法恢復的破壞所需的最
小流量；在生態(tài)基流計算時應考慮汛期和非汛期的不同水量需求，由于汛期生態(tài)基流多能得到滿
足，通常生態(tài)基流指非汛期生態(tài)基流，對于我國北方缺水地區(qū)則要關注汛期生態(tài)基流是否滿足。
已發(fā)布的相關指南主要從河流生態(tài)基流的概念內(nèi)涵和計算方面做出了規(guī)定和建議，目前我國生
態(tài)基流確定時主要采用“指南”的推薦方法，尚存在一定不足，除年內(nèi)不同時期或不同水期生態(tài)基流
標準的差異外，還應根據(jù)不同區(qū)域的生態(tài)環(huán)境特點開展分區(qū)域差異化的生態(tài)基流區(qū)劃研究，以滿足
水利水電工程建設項目環(huán)境影響評價的要求。
6結(jié)論與展望
通過對多種概念內(nèi)涵的辨析，本文認為河流生態(tài)基流是指為維持河流基本形態(tài)和基本生態(tài)功能
的河道內(nèi)最小流量，是為維持河道不斷流，避免水生生物群落遭受到無法恢復破壞的河道內(nèi)最小流
量。我國河流生態(tài)基流研究方法研究已逐漸從國外水文學方法的引進應用，到多種計算方法的改進
和創(chuàng)新，從水文學方法逐漸發(fā)展至多種計算方法比較使用，對整體法也有所應用并針對我國河流的
實際情況有所創(chuàng)新，建立了適用于我國大型河流的水文一生態(tài)響應關系法。盡管從研究方面建立了多
種河流生態(tài)基流計算方法，但從宏觀戰(zhàn)略管理層面，尤其是水利水電建設項目的環(huán)境影響評價時，
如何確定最小下泄流量標準是仍未解決的問題，當前河流生態(tài)基流計算方法采用改進后的Tennant
法，以多年平均天然徑流量的10％結(jié)合其它環(huán)境保護目標和敏感保護對象的用水需求作為生態(tài)基
流，統(tǒng)一管理存在一定難度。
我國河流生態(tài)基流研究與實踐還面臨諸多問題，生態(tài)基流區(qū)域性特征顯著，研究成果不易移
植，給我國水利水電工程建設項目環(huán)境影響評價帶來許多困難；目前法律法規(guī)體系尚不健全，未形
成有效的生態(tài)基流管理指南，在一定層面上制約了水利水電工程的規(guī)劃、設計時對河流生態(tài)系統(tǒng)的
保護。由于我國河流生態(tài)系統(tǒng)的特殊性，未來河流生態(tài)基流研究有待深入開展。未來亟需深入開展
河流生態(tài)基流的理論研究，在凝練生態(tài)基流概念內(nèi)涵的基礎上開展生態(tài)基流實踐研究，同時開展生
態(tài)基流適用性方法研究及生態(tài)基流標準研究，完善河流生態(tài)基流理論體系。未來亟需開展河流生態(tài)
基流法律法規(guī)研究和生態(tài)基流紅線約束區(qū)劃研究，以現(xiàn)有規(guī)范、導則和指南為基礎，開展生態(tài)基流
理論方法研究，以法律法規(guī)的形式切實保障生態(tài)基流，同時積極開展水利水電工程的環(huán)境影響后評
價研究與實踐。根據(jù)國內(nèi)外典型生態(tài)基流調(diào)研資料建立河流生態(tài)基流指標體系，結(jié)合水文分區(qū)、水
資源分區(qū)、生態(tài)水文分區(qū)等分區(qū)方法，建立河流生態(tài)基流分級標準和方法，構(gòu)建生態(tài)基流區(qū)劃系統(tǒng)。
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Abstract： This paper reviews the development of researches and practices on ecological base now in China
f}om fbur aspects such as the concepts and connota“on， the development process， the calculation methods
and relevant provisions．Firstly we summarized the commonly used concepts amund the world， and discrimi·
nated between the connota“ons of the coⅡcepts fmm river ecosystem service fhnctions which ecological now
8atisfies， ecological water demand prucesses and threshold value of ecological base now． Then we divided
the proeess int0 four phases and analyzed the chamcteristics according to 40—ye8r development process of
ecological base now in China． The four phases are exploratory period， the ini“al period， development period
and improvement period． Then we summarized the calculation methods and classified them into{bur
types．In the end， we soned out the promulgated relevant laws， regulations， guidelines and guidance of eco—
logical base flow and analyzed the deficiency and fhtul|e research directions．The results provided the basis
for theoretical studies and decision making in river ecosystem conservation p01icies．
Key words： ecological base now； environmental impact assessment； ecological water demand； environmen．
ta】門ow

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