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摘要 在生态环境需水研究中，生态环境需水的概念与定义十分重要，它通常包含了研究者的研究 对象、研究角度以及计算方法等方面的内容。然而，关于生态环境需水的概念与定义至今尚 未达成统一的认识，给生态环境需水研究和水资源配置实践均造成了极大的不便。针对这一 问题，本文从已有研究的相关概念中提取出一系列关键词并加以辨析，在此基础上将其归纳 为一个概念体系，并提出了选用上的建议。通过对已有相关定义之间本质联系的深入分析， 将生态环境需水定义为“维持生态系统健康所需的水”；这一定义能将各种说法较好地统一 起来，有助于合理确定生态环境需水量以及检验生态环境用水的配置效果。
关键词 生态需水；生态用水；生态环境需水；概念；定义
中图分类号 P343 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2008）05-0168-06
生态环境需水研究是近年来的热点之一，它起源于人们对自然生态系统需水的认识。自然生 态系统提供的生态服务是人类社会持续发展的重要支柱；对水资源的过度开发致使自然生态 系统的需水不能得到满足，必然造成自然生态系统的退化与生态服务的减少，反过来威胁到 人类自身的生存与发展。因此，水资源的可持续利用与配置要求必须满足生态环境需水。生 态环境需水研究在理论上属于生态水文学的范畴，在实践上服务于水资源的合理配置。在生 态环境需水研究中，生态环境需水的概念与定义十分重要，它通常包含了研究者的研究对象 、研究角度以及计算方法等方面的内容。例如，将河流生态环境需水定义为维持河流各种功 能所需的水量，则可运用功能设定法来计算［1,2］。生态环境需水的概念与定义是 生态环境需水研究首先要解决的问题，各研究者在研究之初都要明确生态环境需水的概念与 定义。然而，关于生态环境需水的概念与定义至今尚未达成统一的认识。已有研究中出现了 多个相关的概念，如生态需水、生态用水、环境需水、环境用水等；即使是相同的概念，不 同研究中给出的定义也会有所不同，例如生态用水这一概念，在有的研究中被定义为“人为 补充到生态系统中的水量”［3］，而在有的研究中则被定义为“生态系统实际利用 的水量”［4］，显然二者的含义是不同的。概念与定义在不同研究中的不一致，给 生态环境需水研究和水资源配置实践均造成了极大的不便，这一点已经被众多研究者普遍认 识。由于迄今为止，对生态环境需水的概念与定义依然没有一个统一的认识，本文在归纳总 结已有研究成果的基础上，分析生态环境需水各相关概念的区别与联系，将其归纳为一个概 念体系，并对生态环境需水的定义作了探讨，希望能对生态环境需水研究有所裨益。
1 关于生态环境需水的概念
1.1 生态环境需水研究中的相关概念
国外的研究主要集中在河流生态系统上，描述其需水的相关概念有枯水流量（Low Flow）、 最小流量（Minimum Flow）、河道内流量（Instream Flow）、环境需水量（Environmenta l Flow Requirements）、生态需水量（Ecological Flow Requirements）、生态可接受流 量（Ecology Acceptable Flow Regime）和最小可接受流量（Minimum Acceptable Flows） 以及补偿流量（Compensation Flow）等等［5］。
随着研究对象从河流拓展到植被、城市、湖泊、湿地等生态系统，自然会提出更具概括性的 概念。近年来，我国学者在表述各类生态系统需水时，相继采用了生态需水、生态用水、环 境需水、环境用水、生态环境需水、生态环境用水等术语。而随着对生态环境需水机理研究 的深入以及水资源配置实践的进展，又提出了生态储水、生态耗水、生态缺水等概念［ 3］。
1.2 概念辨析
产生上述诸多相关概念的根本原因在于研究的具体问题不同。生态环境需水研究服务于水资 源配置，大致应回答几大方面的问题：需水主体是什么？需要多少水？已经用了多少水？还 缺多少水？怎样配置？ 正是由于研究的具体问题不同，造成了在“生态”、“环境”、“ 需水”、“用水”、“缺水”、“储水”、“耗水”等关键词选用上的不同。为了明晰各关 键词的具体含义以便在研究中正确使用恰当的概念，需要对这些关键词进行辨析。
根据已有研究以及上述关键词之间的内在联系，本节将这些关键词分为三组，即“生态与环 境”、“需水、用水与缺水”以及“储水与耗水”，并进行辨析。
1.2.1 生态和环境
生态和环境这两个用词体现了研究对象的差别。生态系统由两部分构成，一部分是有生命的 生物有机体构成的生物群落，另一部分是无机环境。从生物群落与无机环境的相对比重来看 ，有些生态系统的生物群落占有较大比重，如植被生态系统；而有些生态系统中无机环境则 占有较大比重，生物群落相对次要，如河流生态系统。从生态系统功能的角度来看，在有些 生态系统中水只是供给生物群落生长，依靠生物群落来发挥功能，如植被生态系统；而在有 些生态系统中，水直接发挥功能，如河流生态系统，径流直接发挥维持地下水位、维持栖息 地以及输沙等功能。
对于前者，研究关注的对象多侧重于生物群落［6］，主要考虑依赖于水而生存的动 物、植物、微生物所消耗的水量［7］，解决生态问题［8］，故研究者多使 用生态需水或生态用水的概念；而对于后者，研究关注的对象则侧重于无机环境，主要考虑 改善水质、协调生态和美化环境［9］，保护和改善人类居住环境及其水环境［ 10］，保护珍稀和濒危动植物、维持鱼类产卵洄游、保护和创造良好景观等［11］ ，此时便倾向于使用环境需水或者环境用水的概念。在这两种情况下，研究者们倾向于将生 态需水（生态用水）与环境需水（环境用水）区分开来［10, 12, 13］。
然而，生態和环境虽然有所区别，但实际上不可分割；研究对象均为生态系统，只是侧重点 不同。因此在一般的论述中，如不涉及具体的生态系统，通常可统称为生态环境需水（生态 环境用水）［14］。
1.2.2 需水、用水和缺水
需水与用水这两个用语实际上是需求与供给关系的反映。需水是从生态系统自身需求的角度 来说的，是生态系统自身固有的属性，虽然可在一定阈值范围内波动，但相对固定；而用水 则是生态系统实际获得的可供利用的水量，动态多变。对于受人类活动干扰不大的生态系统 来说，尽管用水多变，但从长期来看，用水与需水基本相符；而对于人类开发强度较大的生 态系统来说，用水被大量挤占，需水往往不能满足，二者的差额即是缺水。合理的水资源配 置应保证用水与需水大致相当。
用水的来源包括天然补给和人工补给两个方面。其中人工补给在天然补给不能满足生态系统 需求的情况下才会存在［15］；人工补给用水与社会经济用水以及生活用水相对应， 包含在狭义的水资源（人类可控制和分配的水资源，主要是河川径流）中。
1.2.3 储水与耗水
储水与耗水主要是从生态系统利用水资源的方式来区分的。生态系统对获得的水资源，一部 分用于消耗，另一部分则存储起来；前者称为耗水，后者称为储水。从理论上讲，需水包括 储水与耗水两部分；储水的功能是起缓冲作用，为耗水提供来源。而从水量平衡与水资源配 置时间的角度来看，只要满足耗水则可满足生态系统的需求。
［22］贾宝全, 许英勤. 干旱区生态用水的概念和分类——以新疆为例［J］. 干旱区地理,1998, 21(2): 8～12. ［Jia Baoquan, Xu Yingqin. The Conception of the Ecoenvir o nmental Water Demand and Its Classification in Arid Land：Taking Xinjiang as anExample ［J］. Arid Land Geography, 1998, 21(2): 8～12.］
［23］钱正英, 张光斗. 中国可持续发展水资源战略研究综合报告及各专题报告［M］. 北 京: 中国水利水电出版社, 2001. ［Qian Zhengying, Zhang Guangdou. Strategic Resear ch on Sustainable Development of Water Resource in China ［M］. Beijing: China W aterPower Press, 2001］
［24］贾宝全, 张志强, 张红旗, 慈龙骏. 生态环境用水研究现状、问题分析与基本构架探 索［J］. 生态学报, 2002, 22(10): 1734～1740. ［Jia Baoquan, Zhang Zhiqiang, Zhan g Hongqi, Ci Longjun. On the Current Research Status, Problems and Future Framew ork of Ecological and Environmental Water Use ［J］. Acta Ecologica Sinica, 2002 , 22(10): 1734～1740.］
［25］刘桂民, 王根绪. 我国干旱区生态需水若干问题评述［J］. 冰川冻土, 2004, 26(5) : 650～656. ［Liu Guimin, Wang Genxu. Some Issues of Ecological Water Demand inthe Arid Regions of China ［J］. Journal of Glaciology and Geocryology, 2004, 26 (5): 650～656.］
［26］顧圣华. 长江口环境用水量计算方法探讨［J］. 水文, 2004, (6): 35～37. ［Gu S henghua. Study on the Computational Method for Environmental Water Use in the Ya ngtze River Estuary ［J］. Hydrology, 2004, (6): 35～37.］
［27］郑建平, 王芳, 华祖林, 褚君达. 海河河口生态需水量研究［J］. 河海大学学报(自 然科学版), 2005, 33(5): 518～521. ［Zheng Jianping, Wang Fang, Hua Zulin, ChuJu nda. Research on Ecological Water Requirement of Haihe River Estuary ［J］. Jour nal of Hohai University (Natural Sciences), 2005, 33(5): 518～521.］
［28］石伟, 王光谦. 黄河下游最小输沙用水总量的初步估算［J］. 泥沙研究, 2003, (2) : 60～64. ［Shi Wei, Wang Guangqian. Estimate of the Minimum Water Requirement f or Sediment Transport in the Lower Yellow River ［J］. Journal of Sediment Resea rch, 2003, (2): 60～64.］
［29］Luo Huaming, Li Tianhong, Ni Jinren, Wang Yudong. Water Demand for Ecosyst em Protection in Rivers with Hyperconcentrated Sedimentladen Flow ［J］. Sci en ce in China Ser. EEngineering & Materials Science, 2004, 47(Supp.I ): 186～198 .
［30］崔保山, 杨志峰. 湿地生态环境需水量研究［J］. 环境科学学报, 2002, 22(2): 21 9～224. ［Cui Baoshan, Yang Zhifeng. Water Consumption for Ecoenvironmental As pe ct on Wetlands?［J］. Acta Scientiae Circumstantiae, 2002, 22(2): 219～224. ］
［31］杨志峰. 生态环境需水量理论、方法与实践［M］. 北京: 科学出版社, 2003. ［Yan g Zhifeng. Theory, Method and Practice of Ecoenvironmental Water Requirement［M］. Beijing: Science Press, 2003.］
［32］唐占辉, 马逊风, 盛连喜. 生态用水量估算与植被生态建设［J］. 环境保护, 2004,(9): 31～33. ［Tang Zhanhui, Ma Xunfeng, Sheng Lianxi. Estimation of EcologicalWater Consumption and Vegetation Ecological Construction ［J］. Environmental P rotection, 2004, (9): 31～33.］
［33］Costanza R, Mageau M. What is a Healthy Ecosystem［J］. Aquatic Ecology,1999, 33: 105～115.
［34］刘昌明. 中国21世纪水供需分析: 生态水利研究［J］. 中国水利, 1999, (10): 18 ～20. ［Liu Changming. Supply Demand Analysis of Water Resources in 21st C enturyin China: Study on Ecological Water Conservancy ［J］. China Water Resources, 1 999, (10): 18～20.］
［35］丰华丽, 王超, 朱光灿. 土地利用变化对流域生态需水的影响分析［J］. 水科学进 展, 2002, 13(6): 757～762. ［Feng Huali, Wang Chao, Zhu Guangcan. Effect of LandUse on Ecological Water Requirement of River Basin ［J］. Advances in Water Sci ence, 2002, 13(6): 757～762.］
［36］夏军, 郑冬燕, 刘青娥. 西北地区生态环境需水估算的几个问题研讨［J］. 水文, 2 002, 22(5): 12～17. ［Xia Jun, Zheng Dongyan, Liu Qinge. Study on Evaluation o f Ecowater Demand in Northwest China ［J］. Hydrology, 2002, 22(5): 12～17.］
［37］左其亭. 干旱半干旱地区植被生态用水计算［J］. 水土保持学报, 2002, 16(3): 11 4～117. ［Zuo Qiting. Study on Vegetation Ecological Use for Water Resources inArid and Semiarid Region ［J］. Journal of Soil and Water Conservation, 2002, 16 (3): 114～117.］
［38］Rapport D J. What Constitutes Ecosystem Health ［J］. Perspectives in Biol ogy and Medicine, 1989, 33: 120～132.
关键词 生态需水；生态用水；生态环境需水；概念；定义
中图分类号 P343 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2008）05-0168-06
生态环境需水研究是近年来的热点之一，它起源于人们对自然生态系统需水的认识。自然生 态系统提供的生态服务是人类社会持续发展的重要支柱；对水资源的过度开发致使自然生态 系统的需水不能得到满足，必然造成自然生态系统的退化与生态服务的减少，反过来威胁到 人类自身的生存与发展。因此，水资源的可持续利用与配置要求必须满足生态环境需水。生 态环境需水研究在理论上属于生态水文学的范畴，在实践上服务于水资源的合理配置。在生 态环境需水研究中，生态环境需水的概念与定义十分重要，它通常包含了研究者的研究对象 、研究角度以及计算方法等方面的内容。例如，将河流生态环境需水定义为维持河流各种功 能所需的水量，则可运用功能设定法来计算［1,2］。生态环境需水的概念与定义是 生态环境需水研究首先要解决的问题，各研究者在研究之初都要明确生态环境需水的概念与 定义。然而，关于生态环境需水的概念与定义至今尚未达成统一的认识。已有研究中出现了 多个相关的概念，如生态需水、生态用水、环境需水、环境用水等；即使是相同的概念，不 同研究中给出的定义也会有所不同，例如生态用水这一概念，在有的研究中被定义为“人为 补充到生态系统中的水量”［3］，而在有的研究中则被定义为“生态系统实际利用 的水量”［4］，显然二者的含义是不同的。概念与定义在不同研究中的不一致，给 生态环境需水研究和水资源配置实践均造成了极大的不便，这一点已经被众多研究者普遍认 识。由于迄今为止，对生态环境需水的概念与定义依然没有一个统一的认识，本文在归纳总 结已有研究成果的基础上，分析生态环境需水各相关概念的区别与联系，将其归纳为一个概 念体系，并对生态环境需水的定义作了探讨，希望能对生态环境需水研究有所裨益。
1 关于生态环境需水的概念
1.1 生态环境需水研究中的相关概念
国外的研究主要集中在河流生态系统上，描述其需水的相关概念有枯水流量（Low Flow）、 最小流量（Minimum Flow）、河道内流量（Instream Flow）、环境需水量（Environmenta l Flow Requirements）、生态需水量（Ecological Flow Requirements）、生态可接受流 量（Ecology Acceptable Flow Regime）和最小可接受流量（Minimum Acceptable Flows） 以及补偿流量（Compensation Flow）等等［5］。
随着研究对象从河流拓展到植被、城市、湖泊、湿地等生态系统，自然会提出更具概括性的 概念。近年来，我国学者在表述各类生态系统需水时，相继采用了生态需水、生态用水、环 境需水、环境用水、生态环境需水、生态环境用水等术语。而随着对生态环境需水机理研究 的深入以及水资源配置实践的进展，又提出了生态储水、生态耗水、生态缺水等概念［ 3］。
1.2 概念辨析
产生上述诸多相关概念的根本原因在于研究的具体问题不同。生态环境需水研究服务于水资 源配置，大致应回答几大方面的问题：需水主体是什么？需要多少水？已经用了多少水？还 缺多少水？怎样配置？ 正是由于研究的具体问题不同，造成了在“生态”、“环境”、“ 需水”、“用水”、“缺水”、“储水”、“耗水”等关键词选用上的不同。为了明晰各关 键词的具体含义以便在研究中正确使用恰当的概念，需要对这些关键词进行辨析。
根据已有研究以及上述关键词之间的内在联系，本节将这些关键词分为三组，即“生态与环 境”、“需水、用水与缺水”以及“储水与耗水”，并进行辨析。
1.2.1 生态和环境
生态和环境这两个用词体现了研究对象的差别。生态系统由两部分构成，一部分是有生命的 生物有机体构成的生物群落，另一部分是无机环境。从生物群落与无机环境的相对比重来看 ，有些生态系统的生物群落占有较大比重，如植被生态系统；而有些生态系统中无机环境则 占有较大比重，生物群落相对次要，如河流生态系统。从生态系统功能的角度来看，在有些 生态系统中水只是供给生物群落生长，依靠生物群落来发挥功能，如植被生态系统；而在有 些生态系统中，水直接发挥功能，如河流生态系统，径流直接发挥维持地下水位、维持栖息 地以及输沙等功能。
对于前者，研究关注的对象多侧重于生物群落［6］，主要考虑依赖于水而生存的动 物、植物、微生物所消耗的水量［7］，解决生态问题［8］，故研究者多使 用生态需水或生态用水的概念；而对于后者，研究关注的对象则侧重于无机环境，主要考虑 改善水质、协调生态和美化环境［9］，保护和改善人类居住环境及其水环境［ 10］，保护珍稀和濒危动植物、维持鱼类产卵洄游、保护和创造良好景观等［11］ ，此时便倾向于使用环境需水或者环境用水的概念。在这两种情况下，研究者们倾向于将生 态需水（生态用水）与环境需水（环境用水）区分开来［10, 12, 13］。
然而，生態和环境虽然有所区别，但实际上不可分割；研究对象均为生态系统，只是侧重点 不同。因此在一般的论述中，如不涉及具体的生态系统，通常可统称为生态环境需水（生态 环境用水）［14］。
1.2.2 需水、用水和缺水
需水与用水这两个用语实际上是需求与供给关系的反映。需水是从生态系统自身需求的角度 来说的，是生态系统自身固有的属性，虽然可在一定阈值范围内波动，但相对固定；而用水 则是生态系统实际获得的可供利用的水量，动态多变。对于受人类活动干扰不大的生态系统 来说，尽管用水多变，但从长期来看，用水与需水基本相符；而对于人类开发强度较大的生 态系统来说，用水被大量挤占，需水往往不能满足，二者的差额即是缺水。合理的水资源配 置应保证用水与需水大致相当。
用水的来源包括天然补给和人工补给两个方面。其中人工补给在天然补给不能满足生态系统 需求的情况下才会存在［15］；人工补给用水与社会经济用水以及生活用水相对应， 包含在狭义的水资源（人类可控制和分配的水资源，主要是河川径流）中。
1.2.3 储水与耗水
储水与耗水主要是从生态系统利用水资源的方式来区分的。生态系统对获得的水资源，一部 分用于消耗，另一部分则存储起来；前者称为耗水，后者称为储水。从理论上讲，需水包括 储水与耗水两部分；储水的功能是起缓冲作用，为耗水提供来源。而从水量平衡与水资源配 置时间的角度来看，只要满足耗水则可满足生态系统的需求。
［22］贾宝全, 许英勤. 干旱区生态用水的概念和分类——以新疆为例［J］. 干旱区地理,1998, 21(2): 8～12. ［Jia Baoquan, Xu Yingqin. The Conception of the Ecoenvir o nmental Water Demand and Its Classification in Arid Land：Taking Xinjiang as anExample ［J］. Arid Land Geography, 1998, 21(2): 8～12.］
［23］钱正英, 张光斗. 中国可持续发展水资源战略研究综合报告及各专题报告［M］. 北 京: 中国水利水电出版社, 2001. ［Qian Zhengying, Zhang Guangdou. Strategic Resear ch on Sustainable Development of Water Resource in China ［M］. Beijing: China W aterPower Press, 2001］
［24］贾宝全, 张志强, 张红旗, 慈龙骏. 生态环境用水研究现状、问题分析与基本构架探 索［J］. 生态学报, 2002, 22(10): 1734～1740. ［Jia Baoquan, Zhang Zhiqiang, Zhan g Hongqi, Ci Longjun. On the Current Research Status, Problems and Future Framew ork of Ecological and Environmental Water Use ［J］. Acta Ecologica Sinica, 2002 , 22(10): 1734～1740.］
［25］刘桂民, 王根绪. 我国干旱区生态需水若干问题评述［J］. 冰川冻土, 2004, 26(5) : 650～656. ［Liu Guimin, Wang Genxu. Some Issues of Ecological Water Demand inthe Arid Regions of China ［J］. Journal of Glaciology and Geocryology, 2004, 26 (5): 650～656.］
［26］顧圣华. 长江口环境用水量计算方法探讨［J］. 水文, 2004, (6): 35～37. ［Gu S henghua. Study on the Computational Method for Environmental Water Use in the Ya ngtze River Estuary ［J］. Hydrology, 2004, (6): 35～37.］
［27］郑建平, 王芳, 华祖林, 褚君达. 海河河口生态需水量研究［J］. 河海大学学报(自 然科学版), 2005, 33(5): 518～521. ［Zheng Jianping, Wang Fang, Hua Zulin, ChuJu nda. Research on Ecological Water Requirement of Haihe River Estuary ［J］. Jour nal of Hohai University (Natural Sciences), 2005, 33(5): 518～521.］
［28］石伟, 王光谦. 黄河下游最小输沙用水总量的初步估算［J］. 泥沙研究, 2003, (2) : 60～64. ［Shi Wei, Wang Guangqian. Estimate of the Minimum Water Requirement f or Sediment Transport in the Lower Yellow River ［J］. Journal of Sediment Resea rch, 2003, (2): 60～64.］
［29］Luo Huaming, Li Tianhong, Ni Jinren, Wang Yudong. Water Demand for Ecosyst em Protection in Rivers with Hyperconcentrated Sedimentladen Flow ［J］. Sci en ce in China Ser. EEngineering & Materials Science, 2004, 47(Supp.I ): 186～198 .
［30］崔保山, 杨志峰. 湿地生态环境需水量研究［J］. 环境科学学报, 2002, 22(2): 21 9～224. ［Cui Baoshan, Yang Zhifeng. Water Consumption for Ecoenvironmental As pe ct on Wetlands?［J］. Acta Scientiae Circumstantiae, 2002, 22(2): 219～224. ］
［31］杨志峰. 生态环境需水量理论、方法与实践［M］. 北京: 科学出版社, 2003. ［Yan g Zhifeng. Theory, Method and Practice of Ecoenvironmental Water Requirement［M］. Beijing: Science Press, 2003.］
［32］唐占辉, 马逊风, 盛连喜. 生态用水量估算与植被生态建设［J］. 环境保护, 2004,(9): 31～33. ［Tang Zhanhui, Ma Xunfeng, Sheng Lianxi. Estimation of EcologicalWater Consumption and Vegetation Ecological Construction ［J］. Environmental P rotection, 2004, (9): 31～33.］
［33］Costanza R, Mageau M. What is a Healthy Ecosystem［J］. Aquatic Ecology,1999, 33: 105～115.
［34］刘昌明. 中国21世纪水供需分析: 生态水利研究［J］. 中国水利, 1999, (10): 18 ～20. ［Liu Changming. Supply Demand Analysis of Water Resources in 21st C enturyin China: Study on Ecological Water Conservancy ［J］. China Water Resources, 1 999, (10): 18～20.］
［35］丰华丽, 王超, 朱光灿. 土地利用变化对流域生态需水的影响分析［J］. 水科学进 展, 2002, 13(6): 757～762. ［Feng Huali, Wang Chao, Zhu Guangcan. Effect of LandUse on Ecological Water Requirement of River Basin ［J］. Advances in Water Sci ence, 2002, 13(6): 757～762.］
［36］夏军, 郑冬燕, 刘青娥. 西北地区生态环境需水估算的几个问题研讨［J］. 水文, 2 002, 22(5): 12～17. ［Xia Jun, Zheng Dongyan, Liu Qinge. Study on Evaluation o f Ecowater Demand in Northwest China ［J］. Hydrology, 2002, 22(5): 12～17.］
［37］左其亭. 干旱半干旱地区植被生态用水计算［J］. 水土保持学报, 2002, 16(3): 11 4～117. ［Zuo Qiting. Study on Vegetation Ecological Use for Water Resources inArid and Semiarid Region ［J］. Journal of Soil and Water Conservation, 2002, 16 (3): 114～117.］
［38］Rapport D J. What Constitutes Ecosystem Health ［J］. Perspectives in Biol ogy and Medicine, 1989, 33: 120～132.