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【摘 要】从水资源开发利用中的水环境问题出发，探讨海河流域生态环境需水量的内涵，构建计算海河流域生态环境需水量的理论基础。计算结果表明海河流域生态需水量为121×108m3，约占多年平均年径流总量的55%。
【关键词】生态环境需水量；海河流域
Haihe River Basin water calculation and analysis of the ecological environment
Na Na1,Guo Rui2,Wang Dong2
(1.Hydrology and Water Resources Survey Bureau of Liaoning Province, Fushun Branch Fushun Liaoning 113015；
2.Hydrology and Water Resources Survey Bureau of Liaoning Province Shenyang Liaoning 110003)
【Abstract】Development and utilization of water resources in the water environment, discusses the Haihe River Basin eco-environmental water content, build a computing environment Haihe River Basin water demand of the theoretical basis. The results show that the Haihe River ecological water requirement for the 121 × 10 8m 3, accounting for the total mean annual runoff of 55%.
【Key words】Eco-environmental water;Haihe River Basin
狭义的生态环境用水是指为维护生态环境质量不再进一步恶化并逐渐改善所需消耗的地表水和地下水资源总量，主要包括维持河流的生态基流、维持必要的湖泊与湿地水面、维持一定地下水水位用水、水土保持用水、污染水域的稀释更新用水及城市河湖用水等。简单地说，生态环境用水就是养护生态环境、维护生态平衡所需要的水资源。
根据国内外生态环境用水的研究和实践，针对海河流域生态环境特性和存在问题，海河流域生态环境用水的研究方向确定为：防治河流水质污染，满足生活、工业、农业等集中取水供水的水质要求；保持河流具有一定的流态、流量和水环境质量，满足社会发展和人民生活水平提高对“亲水”环境的需求；有效保护流域内的湿地生态系统和地下水系统；保持河流具有一定的入海流量，维持河口地区生态系统；水土保持所需的生态水量。
通过分析计算，海河流域生态环境用水总量约为121亿m3，占多年平均年径流量的55%(1956～1998年系列)。其中地下水恢复水量30亿m3，城市河湖环境用水9.8亿m3，湿地恢复用水13亿m3，河道最小环境用水量22亿m3，水土保持生态水量16.2亿m3，入海水量30亿m3。
1. 浅层地下水恢复水量
如前所述，海河流域自七十年代大规模开发地下水以来，出现严重超采状况。1958～1998年，全流域地下水储量累计消耗896亿m3，其中浅层地下水471亿m3。因此，恢复海河流域浅层地下水，必须严格控制浅层地下水的开采。为使浅层地下水在2050年左右基本得到恢复，本次研究浅层地下水恢复水量取为每年30亿m3。
2. 城市河湖环境用水量
采用水面生态效益法，按照10%和15%的水面比例计算了海河流域主要城市的河湖环境用水量，分别为5.5亿m3和8.3亿m3。见下表1。
据有关研究预测，2050年全流域城镇人口为8950万人。若按城市城区人口占55%计，为4900万人。采用人均水量法，人均河湖环境水量20m3推算，流域内主要城市河湖环境用水每年需9.8亿m3，相当于现状城区总面积17%水面的水量。因此，本次研究城市河湖环境用水量取为9.8亿m3。
3. 湿地恢复水量
确定洼淀的生态蓄水量，首先根据洼淀的多种功能，特别是生态功能，确定湖泊洼淀的最低生态水位，然后确定相应的水面和容量，再考虑蒸发、渗漏损失所需的补水量。以白洋淀为例，最低水位的确定主要考虑以下因素:
3.1 渔业所需水位。
白洋淀现有围堤、围栏、网箱和天然养鱼四种养殖方式。所需水深至少为1.0m，最好为2.0～3.0m。如最低水深为1.0m，则相应的水位是5.9m。
3.2 芦苇生长所需的水位。
春季芦苇开始发芽，最佳水深是0.5～1.0m。在生长期，最佳水深是1.0m。水深的大幅度变化对芦苇的生长极为不利。如果平均水深为0.7m，相应的水位就是5.6m。
3.3 其它水生植物所需的水位。
这些水生植物是指根或茎有经济价值的种类，如藕等。其发芽的最佳水深是1.0～1.5m，相应水位是5.9～7.4m。
3.4 旅游业所需的水位。
旅游活动包括野营、划船、垂钓、游泳和其它水上运动项目。一般来说，0.7m或稍深一点的水面可以划船，1.0～2.0m适宜游泳，大于2m适于其它机械船只航行。见表2。
注：洼底（黄海高程）为4.9m。
综合分析上述要求，确定保证白洋淀养鱼、植苇、水生植物、旅游业及维持生态平衡所需的最低水位为5.9m。这一水位对应的水深是1.0m，水面面积是122Km2，相应的最低生态水量是1.2亿m3。补充蒸发、渗漏损失所需的水量分别为1.34亿m3和0.18亿m3，合计年补水量为1.52亿m3。
类比白洋淀生态水位的计算方法，计算出保护和恢复流域内12处面积接近1000Km2水面的主要湿地所需的最低水位和生态水量。流域湿地所需的最低生态环境用水量为7.3亿m3，考虑水面蒸发、渗漏等因素，水面蒸发量按1100mm/a计算，附加水面蒸发为11亿m3，渗漏水量为2亿m3，两项合计每年需补水13亿m3。见表3。
注：渗漏率按0.2计。
4. 河道最小环境用水量
海河流域多年平均径流量为220亿m3（1956～1998年系列）。按Tennant法的10%计算，海河流域河道应维持的最小水量为22亿m3。
5. 水土保持生态用水
海河流域现有水土流失面积为10.8万Km2，2030年实现全部治理后，按照1.5万m3/Km2的定额计算，相应的生态用水量为16.2亿m3。
6. 入海水量
根据河口的分布特点，海河流域河口大致可分为三个海区：即滦河、海河、漳卫新河（含徒骇马颊河）。若按每个海区上半年入海水量3～５亿m3计算，需要入海水量9～15亿m3。以此推算全年入海水量需要27～45亿m3。此值下限与河道最小流量接近。考虑到入海水量与河道流量的内在联系，可以认为，在保证河道最小流量的情况下，基本能保证河口生态的最小入海水量。超出最小河道流量部分则是汛期的入海水量。
从历史上看，五十年代本流域河口生态并未出现大的生态问题。该时段内最小年入海水量为30亿m3（1951年）。
因此，采用30亿m3作为最小入海流量控制指标。各海区最小入海水量分别为：滦河口10亿m3，海河口10亿m3（永定新河5亿m3、海河干流5亿m3），漳卫新河口5亿m3，徒骇马颊河口5亿m3。
7. 稀释水量
根据《海河流域水污染防治规划》的要求，除饮用水源地外，海河流域大部分水体的水质功能要求为IV类和V类水。按照现行的《污水综合排放标准》（GB8978-88）中COD三级标准（500mg/L），若仅按稀释作用考虑，要达到规划的水质最低功能标准（COD V类，40mg/L），约需要12倍的清水稀释。海河流域年平均废污水入河量在40亿t以上，考虑水体自净因素（污染物衰减率按30%计），稀释水量约需要144亿m3，约占1998年用水量（458亿m3）的32%。显然就海河流域的水资源状况而言，不宜考虑用清洁水稀释的办法来改善水质。根据《海河流域水资源保护规划》，海河流域COD纳污能力为10万t，约占全流域COD现状入河量的8.7%，若要达到水功能区划的水体功能，全流域主要污染物COD平均削减率要达到90%以上。因此，本计算生态环境用水总量中不考虑稀释用水。
8. 生态环境用水总量
综上，海河流域生态环境用水总量约为121亿m3，相当于多年平均年径流量的55%(1956～1998年系列)。其中地下水恢复水量30亿m3，城市河湖环境用水9.8亿m3，湿地恢复用水13亿m3，河道最小环境用水量22亿m3，水土保持生态水量16.2亿m3，入海水量30亿m3。见表4。
若将径流量30%和60%分别作为流域生态环境用水总量控制的下限和上限计算，则海河流域的生态环境用水总量为66～132亿m3，上述结果介于上、下限之间，可以认为是合理的。综合考虑本流域水资源条件、经济发展和环境承载能力，本次研究考虑，此环境用水总量所能达到的效果可以认为是使海河流域水生态恢复到一个适宜的程度，而不是一个理想的状态。
以上分析是以海河流域整体为单元、以多年平均水量为基础进行的宏观评价。由于流域内经济社会发展和水资源条件在时空分布上存在较大差异，生态环境恢复进程有较大差别。特别是浅层地下水恢复，由于各地区亏空程度与补给条件不同，差异很大，有待于深入研究。
［文章编号］1006-7619（2011）10-12-915
［作者简介］ 那娜（1983.08-），女，职称：助工，专业：水文与水资源。
郭锐（1983.11-），女，职称：助工，专业：水文与水资源。
王东（1983.08-），男，职称：助工，专业：水文与水资源。
【关键词】生态环境需水量；海河流域
Haihe River Basin water calculation and analysis of the ecological environment
Na Na1,Guo Rui2,Wang Dong2
(1.Hydrology and Water Resources Survey Bureau of Liaoning Province, Fushun Branch Fushun Liaoning 113015；
2.Hydrology and Water Resources Survey Bureau of Liaoning Province Shenyang Liaoning 110003)
【Abstract】Development and utilization of water resources in the water environment, discusses the Haihe River Basin eco-environmental water content, build a computing environment Haihe River Basin water demand of the theoretical basis. The results show that the Haihe River ecological water requirement for the 121 × 10 8m 3, accounting for the total mean annual runoff of 55%.
【Key words】Eco-environmental water;Haihe River Basin
狭义的生态环境用水是指为维护生态环境质量不再进一步恶化并逐渐改善所需消耗的地表水和地下水资源总量，主要包括维持河流的生态基流、维持必要的湖泊与湿地水面、维持一定地下水水位用水、水土保持用水、污染水域的稀释更新用水及城市河湖用水等。简单地说，生态环境用水就是养护生态环境、维护生态平衡所需要的水资源。
根据国内外生态环境用水的研究和实践，针对海河流域生态环境特性和存在问题，海河流域生态环境用水的研究方向确定为：防治河流水质污染，满足生活、工业、农业等集中取水供水的水质要求；保持河流具有一定的流态、流量和水环境质量，满足社会发展和人民生活水平提高对“亲水”环境的需求；有效保护流域内的湿地生态系统和地下水系统；保持河流具有一定的入海流量，维持河口地区生态系统；水土保持所需的生态水量。
通过分析计算，海河流域生态环境用水总量约为121亿m3，占多年平均年径流量的55%(1956～1998年系列)。其中地下水恢复水量30亿m3，城市河湖环境用水9.8亿m3，湿地恢复用水13亿m3，河道最小环境用水量22亿m3，水土保持生态水量16.2亿m3，入海水量30亿m3。
1. 浅层地下水恢复水量
如前所述，海河流域自七十年代大规模开发地下水以来，出现严重超采状况。1958～1998年，全流域地下水储量累计消耗896亿m3，其中浅层地下水471亿m3。因此，恢复海河流域浅层地下水，必须严格控制浅层地下水的开采。为使浅层地下水在2050年左右基本得到恢复，本次研究浅层地下水恢复水量取为每年30亿m3。
2. 城市河湖环境用水量
采用水面生态效益法，按照10%和15%的水面比例计算了海河流域主要城市的河湖环境用水量，分别为5.5亿m3和8.3亿m3。见下表1。
据有关研究预测，2050年全流域城镇人口为8950万人。若按城市城区人口占55%计，为4900万人。采用人均水量法，人均河湖环境水量20m3推算，流域内主要城市河湖环境用水每年需9.8亿m3，相当于现状城区总面积17%水面的水量。因此，本次研究城市河湖环境用水量取为9.8亿m3。
3. 湿地恢复水量
确定洼淀的生态蓄水量，首先根据洼淀的多种功能，特别是生态功能，确定湖泊洼淀的最低生态水位，然后确定相应的水面和容量，再考虑蒸发、渗漏损失所需的补水量。以白洋淀为例，最低水位的确定主要考虑以下因素:
3.1 渔业所需水位。
白洋淀现有围堤、围栏、网箱和天然养鱼四种养殖方式。所需水深至少为1.0m，最好为2.0～3.0m。如最低水深为1.0m，则相应的水位是5.9m。
3.2 芦苇生长所需的水位。
春季芦苇开始发芽，最佳水深是0.5～1.0m。在生长期，最佳水深是1.0m。水深的大幅度变化对芦苇的生长极为不利。如果平均水深为0.7m，相应的水位就是5.6m。
3.3 其它水生植物所需的水位。
这些水生植物是指根或茎有经济价值的种类，如藕等。其发芽的最佳水深是1.0～1.5m，相应水位是5.9～7.4m。
3.4 旅游业所需的水位。
旅游活动包括野营、划船、垂钓、游泳和其它水上运动项目。一般来说，0.7m或稍深一点的水面可以划船，1.0～2.0m适宜游泳，大于2m适于其它机械船只航行。见表2。
注：洼底（黄海高程）为4.9m。
综合分析上述要求，确定保证白洋淀养鱼、植苇、水生植物、旅游业及维持生态平衡所需的最低水位为5.9m。这一水位对应的水深是1.0m，水面面积是122Km2，相应的最低生态水量是1.2亿m3。补充蒸发、渗漏损失所需的水量分别为1.34亿m3和0.18亿m3，合计年补水量为1.52亿m3。
类比白洋淀生态水位的计算方法，计算出保护和恢复流域内12处面积接近1000Km2水面的主要湿地所需的最低水位和生态水量。流域湿地所需的最低生态环境用水量为7.3亿m3，考虑水面蒸发、渗漏等因素，水面蒸发量按1100mm/a计算，附加水面蒸发为11亿m3，渗漏水量为2亿m3，两项合计每年需补水13亿m3。见表3。
注：渗漏率按0.2计。
4. 河道最小环境用水量
海河流域多年平均径流量为220亿m3（1956～1998年系列）。按Tennant法的10%计算，海河流域河道应维持的最小水量为22亿m3。
5. 水土保持生态用水
海河流域现有水土流失面积为10.8万Km2，2030年实现全部治理后，按照1.5万m3/Km2的定额计算，相应的生态用水量为16.2亿m3。
6. 入海水量
根据河口的分布特点，海河流域河口大致可分为三个海区：即滦河、海河、漳卫新河（含徒骇马颊河）。若按每个海区上半年入海水量3～５亿m3计算，需要入海水量9～15亿m3。以此推算全年入海水量需要27～45亿m3。此值下限与河道最小流量接近。考虑到入海水量与河道流量的内在联系，可以认为，在保证河道最小流量的情况下，基本能保证河口生态的最小入海水量。超出最小河道流量部分则是汛期的入海水量。
从历史上看，五十年代本流域河口生态并未出现大的生态问题。该时段内最小年入海水量为30亿m3（1951年）。
因此，采用30亿m3作为最小入海流量控制指标。各海区最小入海水量分别为：滦河口10亿m3，海河口10亿m3（永定新河5亿m3、海河干流5亿m3），漳卫新河口5亿m3，徒骇马颊河口5亿m3。
7. 稀释水量
根据《海河流域水污染防治规划》的要求，除饮用水源地外，海河流域大部分水体的水质功能要求为IV类和V类水。按照现行的《污水综合排放标准》（GB8978-88）中COD三级标准（500mg/L），若仅按稀释作用考虑，要达到规划的水质最低功能标准（COD V类，40mg/L），约需要12倍的清水稀释。海河流域年平均废污水入河量在40亿t以上，考虑水体自净因素（污染物衰减率按30%计），稀释水量约需要144亿m3，约占1998年用水量（458亿m3）的32%。显然就海河流域的水资源状况而言，不宜考虑用清洁水稀释的办法来改善水质。根据《海河流域水资源保护规划》，海河流域COD纳污能力为10万t，约占全流域COD现状入河量的8.7%，若要达到水功能区划的水体功能，全流域主要污染物COD平均削减率要达到90%以上。因此，本计算生态环境用水总量中不考虑稀释用水。
8. 生态环境用水总量
综上，海河流域生态环境用水总量约为121亿m3，相当于多年平均年径流量的55%(1956～1998年系列)。其中地下水恢复水量30亿m3，城市河湖环境用水9.8亿m3，湿地恢复用水13亿m3，河道最小环境用水量22亿m3，水土保持生态水量16.2亿m3，入海水量30亿m3。见表4。
若将径流量30%和60%分别作为流域生态环境用水总量控制的下限和上限计算，则海河流域的生态环境用水总量为66～132亿m3，上述结果介于上、下限之间，可以认为是合理的。综合考虑本流域水资源条件、经济发展和环境承载能力，本次研究考虑，此环境用水总量所能达到的效果可以认为是使海河流域水生态恢复到一个适宜的程度，而不是一个理想的状态。
以上分析是以海河流域整体为单元、以多年平均水量为基础进行的宏观评价。由于流域内经济社会发展和水资源条件在时空分布上存在较大差异，生态环境恢复进程有较大差别。特别是浅层地下水恢复，由于各地区亏空程度与补给条件不同，差异很大，有待于深入研究。
［文章编号］1006-7619（2011）10-12-915
［作者简介］ 那娜（1983.08-），女，职称：助工，专业：水文与水资源。
郭锐（1983.11-），女，职称：助工，专业：水文与水资源。
王东（1983.08-），男，职称：助工，专业：水文与水资源。