这种方法能将生物资料与河流流量研究相结合，使其更具说服力。同时它可与水资源规划过程相结合,在水资源配置框架中直接应用。该方法要考虑到指示生物在不同生活期对生境要求的变化,这种变化在河流流量上表现为对季节变化和适当的洪水规模的要求。另外,该法既不需要建立种群和生境之间的联系,也不需要像水文—生物分析法所需的生物数据量。但是此方法尚不适用于无脊椎动物和植物物种没有预测生物量或者种群变化,只是用生境指标进行代替,与其它模型缺乏紧密结合,没有明确考虑泥沙运输和河道形状变化,结果比较复杂,实施需要大量人力物力,不适合于快速使用。另外,由于该方法将重点放在一些河流生物物种的保护,而没有考虑包括河流两岸在内的整个河流生态系统,因此推荐的流量范围有时与整个河流的管理要求不完全相符合。
1.4综合法
综合法包括南非的BBM 法和澳大利亚的整体研究法。它从生态系统整体出发而不只是考虑一、二生物的需水要求,根据专家意见综合研究流量、泥沙运输、河床形状与河岸带群落之间的关系,使推荐的河道流量能够同时满足生物保护、栖息地维持、泥沙沉积、污染控制和景观维护等功能。因此,这两种方法都需要组成包括生态学家、地理学家、水力学家、水文学家等在内的专家队伍。
BBM 法的目的是确定河流、湿地、湖泊的水质和水量要求,保证它们保持在一个预定的状态,这种预定状态包括4 种水平(A～D) , A 是接近自然状态,D 是接近人工状态。根据专家的意见来定义河流流量状态的组成成分，利用这些成分确定河流的基本特性。这些组成包括干旱年基本流量、正常年基本流量、干旱年高流量、正常年高流量等。生态学家和地理学家对河流流速、水深和宽度提出要求,水文学家根据水文数据尽可能进行分析,以保证河流推荐流量可以得到满足,并且符合河流实际情况。
整体研究法与南非的BBM 法相似。这个方法要求评估整个河流系统,包括源区、河道、河岸带、洪泛区、地下水、湿地和河口地区,其基本原则就是保持河流流量的完整性、天然季节性和变化性。
这两种方法的最大优点都是能够与流域管理规划较好地结合。缺点是资源消耗大,时间长,一般至少需要2 年时间。为此,提出了一个较为快速的方法,即专家
小组法,具体过程是组织多学科专家对不同流量状况下的河流进行现场调查,根据专家经验很快确定流量要求。
2国内河流生态用水计算方法研究
国内对于生态需水的计算方法的研究起步较晚。由于缺少其他相关资料（如不同生物需水需要和环境容量等地区资料），所以所用方法主要以基于水文资料的历史流量法为主。所以国内所用方法是国外方法的套用或改进。如前面提及的改进得7Q10法和枯年天然径流估算法。枯年天然径流估算法以最枯年天然径流进行估算。将河流年最小月均流量的多年平均值作为河流的基本生态环境需水量。这两种河流生态用水量计算方法属于历史流量法的范围，具有与历史流量法相同的优点和不足。在河道生态环境需水研究中,还存在从盐分平衡、泥沙输运等角度出发的研究方法,虽然这些方法还没有被广泛应用,但可为新研究思路的开拓提供借鉴和启发,例如刘昌明从水沙平衡、水盐平衡理论出发,提出河道生态环境需水量的宏观估算方法,该法适合于流域尺度的河道生态环境需水研究。
其它如粟晓玲等提出目前国内有关生态需水的研究是在现有生态系统和生态水文条件下进行的,所讨论的问题大都是针对现有植被或现有地下水位条件,它是现有生态系统的耗水或用水,并不代表所论流域或区域真实的生态需水,生态需水并不等于生态耗水。讨论一个流域或区域的生态需水必须有以下几个前提条件:①最优的生态结构组合；②最适宜的地下水位(区域水资源联合调配的目的就是要控制地下水和地面水的合理利用量,要通过地面水和地下水的最优调控来满足生态地下水位,达到既满足生态植被需水的要求,又不造成因地下水位太高而产生潜水的无效蒸发损失)；③最节水的生态系统；④能维持水和生态系统的平衡；⑤能满足流域或区域生态系统良性循环的需要；⑥有不同水文年型和年内季节的变化。不考虑这些前提条件,所计算出的结果就不能反映生态系统需水的要求,也难以进行考虑生态需水的水资源优化。以此为出发点提出了生态需水计算的另一种方法。它从生态需水原理出发通过各个平衡来来计算。
生态需水的基本原理包括水文学原理以及生态系统学原理,即水分循环与水量平衡、水热平衡、水盐平衡、水沙平衡等原理。
(1)水文循环与水量平衡原理 区域水文循环与水量平衡是生态需水的物质基础。水循环的蒸发过程包含着生物界的基本生理过程———蒸腾作用，涉及到生物生长发育。在水文循环过程中，任一区域、任一时段进入水量与包括生态需水在内的输出水量之差和水的变化量要满足水量平衡原理,因而水循环和水平衡具有重要的生态意义。
(2)水热平衡原理 水分在生态系统的物质循环与能量流动的结构体中，既是物质循环的一部分，又是其它物质运转的载体和能量流动的媒介。地面的水分受热后要向空中蒸发(包括植物的蒸腾)。用热量平衡方程推算蒸发量的方法,称为热量平衡法。
热量平衡方程：
Ｒ=Ａ+ＬＥ+ＱＡ(1)
式中 Ｒ为辐射平衡量；Ａ为大气感热；Ｌ为蒸发潜热；Ｅ为蒸发量；ＱＡ为土壤热交换量，上式可推导出蒸发量计算式：
Ｅ=(Ｒ-ＱＡ)ΔｅΔｅ+0 64αΔＴ(2)
式中 Δｅ为作物冠层上方的湿度梯度；ΔＴ为作物冠层上方的温度梯度；α为标准气压与地面实际气压的比值。
(3)水沙平衡原理 水沙平衡是指为达到河道泥沙的冲淤平衡，而进行输沙、排沙所需要的水量。
输沙水量可通过下式计算：
Ｗｓ(ｔ,ｉ)=Ｓ(ｔ,ｉ)/Ｃｍａｘ(ｔ,ｉ)(3)
式中 Ｗｓ(ｔ,ｉ)为ｔ时段ｉ河段的输沙需水量；Ｓ(ｔ,ｉ)为ｔ时段ｉ河段的多年平均输沙量；Ｃｍａｘ(ｔ,ｉ)为ｔ时段i河段的最大含沙量多年平均值。 (4)水盐平衡原理 水盐平衡是指维持区域盐分平衡所需的排水量。区域水盐平衡可用下式表示：
Ｍ=ｍ1+ｍ2+Ｅ-Ｐ(4)
式中 Ｍ为水盐平衡用水量(冲洗用水量)；ｍ1为在计划冲洗层内，冲洗以前的土壤含水量与田间持水量之差；ｍ2为冲走计划层内过多盐分所需要的水量；Ｅ为冲洗期内蒸发损失量；Ｐ为冲洗期内可利用的降雨量。式中各变量单位均为ｍｍ。ｍ2可用以经验系数为基础的计算方法(以土壤含盐量为指标的排盐系数法)计算。
ｍ2=1000Ｈγ(Ｓ0-Ｓ)/Ｋ(5)
式中 Ｓ0为冲冼前的土壤含盐量(占干土重的%)；Ｓ为冲洗后要求达到的土壤含盐量(占干土重的%)；γ为土壤容重，ｋｇ/ｍ3；Ｈ为要求冲洗脱盐深度；Ｋ为排盐系数，ｋｇ/ｍ3。
例 （具体百分比数值可变动）
历史流量法就是从历史资料中推求生态需水流量。具体方法是将资料排频在按照实验所定出的保证率求的生态需水。具体步骤如下：
1．用各年平均流量来推求生态需水。
用年平均流量来计算生态需水是将所有资料的月平均流量转化为年平均流量，再将所有各年平均流量从大到小排序进行频率计算，取50%保证率对应的年平均流量的30%作为该站所在河段的生态需水量。30%的年平均流量的相应能保持较好生物生存环境的部分。（10％为最低要求）
2.用各月的平均流量推求各月生态需水量。
将各年的每一个月份的平均流量（如各年的一月份）提出来进行排频计算，取每个月份相应的保证率对应的流量作为该站所在河段该月的推荐流量。各月份相应的保证率春秋季节（3月-5月，9月-11月）取75%，夏季（6月-8月）取90%，冬季（12月-2月）取50%。保证率的选取参考了国内外生态需水研究的文献，并考虑到水量的不同季节的丰枯不同而选定的。
3．汛期与非汛期的月份分开考虑推求生态需水。
汛期为4月至10月，将各年（水文年）的汛期7个月的流量资料求算术平均，得出汛期平均流量。再将各年汛期平均流量排频计算，取90%保证率对应的流量作为该站所在河段汛期的推荐流量。非汛期从当年的11月到来年的3月，将这
连续的五个月的流量资料求算术平均，得出非汛期的平均流量。再将各年的非汛期平均流量排频计算，取50%保证率对应的流量为该站所在河段非汛期的推荐流量。这样能考虑的季节的丰枯变化。
表：各站不同方法推求的生态需水
1站 年平均 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 汛期 非汛期 3站 保证率 90% 50% 50% 75% 75% 75% 90% 90% 90% 75% 75% 75% 50% 90% 50% 保证率 90% 50% 50% 75% 75% 75% 90% 90% 90% 75% 75% 75% 50% 90% 50% 流量m/s 生态需水 32站 年平均 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 汛期 非汛期 4站 保证率 90% 50% 50% 75% 75% 75% 90% 90% 90% 75% 75% 75% 50% 90% 50% 保证率 90% 50% 50% 75% 75% 75% 90% 90% 90% 75% 75% 75% 50% 90% 50% 流量m/s 生态需水 3768.0 256.9 280.9 266.5 484.5 804.1 809.2 572.1 504.8 532.4 320.4 279.6 278.8 660.3 334.0 3256.0 256.9 280.9 266.5 484.5 804.1 809.2 572.1 504.8 532.4 320.4 279.6 278.8 660.3 334.0 7.000 6.659 6.873 3.038 8.455 7.770 16.255 23.226 10.883 11.978 9.320 5.763 5.246 16.617 7.800 272.0 85.694 97.526 118.7 227.9 347.2 260.8 168.3 137.4 139.7 109.4 85.752 89.103 229.2 128.0 390.667 85.694 97.526 118.7 227.9 347.2 260.8 168.3 137.4 139.7 109.4 85.752 89.103 229.2 128.0 6.500 11.538 14.175 13.162 13.852 13.473 10.93 14.244 13.022 14.175 16.647 10.355 11.036 15.372 13.800 流量m/s 生态需水 21.000 6.659 6.873 3.038 8.455 7.770 16.255 23.226 10.883 11.978 9.320 5.763 5.246 16.617 7.800 流量m/s 生态需水 19.500 11.538 14.175 13.162 13.852 13.473 10.930 14.244 13.022 14.175 16.647 10.355 11.036 15.372 13.800 年平均 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 汛期 非汛期
年平均 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 汛期 非汛期
生态需水量的计算 - 图文
