［澳大利亞］ A.H.阿辛頓等

1 概述

湖泊、濕地和河流的淡水，支持著地球上多種生命形式的生態(tài)系統(tǒng)，而這些多樣性的生物，與水體自身一起，構(gòu)成了人類社會(huì)至關(guān)重要的產(chǎn)品和人類賴以生存的自然環(huán)境條件。清潔淡水，對(duì)世界上的每個(gè)人來(lái)說(shuō)都是必不可少的。在發(fā)達(dá)國(guó)家，淡水生態(tài)系統(tǒng)理所當(dāng)然是配給用戶的水源，但它是經(jīng)過(guò)處理后再配送給用戶的。而在發(fā)展中國(guó)家，數(shù)以億計(jì)的人們卻一直是直接從水生態(tài)系統(tǒng)取水，在用水的時(shí)候才進(jìn)行處理而得到飲用和生活用水。還有數(shù)目驚人的居民使用著未經(jīng)處理的污染水。

生物地球化學(xué)過(guò)程和多樣性的水生生物物種，對(duì)淡水的量與質(zhì)有著不斷調(diào)整的作用，但這一點(diǎn)還沒(méi)有被人類充分認(rèn)識(shí)和了解，不過(guò)世界淡水資源呈普遍減少的趨勢(shì)卻可作為充分的例證。淡水生態(tài)系統(tǒng)是支撐全球食物生產(chǎn)的基礎(chǔ)，如作坊式的和商業(yè)性的漁業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、泛洪區(qū)回歸農(nóng)業(yè)(regression agriculture)和畜牧業(yè)等。由沿岸和濕地植物生產(chǎn)出來(lái)的纖維和生物化工產(chǎn)品，對(duì)全人類至關(guān)重要，但這些生態(tài)產(chǎn)品和人類賴以生存的自然環(huán)境條件卻漸漸遭到河岸及其流域內(nèi)人類頻繁活動(dòng)的威脅。

具體來(lái)說(shuō)，其威脅主要有:淡水過(guò)度開(kāi)采、水污染、植被破壞、生物棲息地的破壞或生境惡化、外來(lái)物種的入侵等，且這種威脅還在日益加劇，這不僅與河道流量的變化和濕地淹沒(méi)的形態(tài)密切相關(guān)，而且土地利用的改變、河道蓄水、地表和地下水抽取以及跨流域調(diào)水等等，都極大地改變了河流的自然流態(tài)。從全球來(lái)看，人為改變河道自然流量的情況相當(dāng)普遍，全球15 m高以上的水壩攔蓄的水量，約占全球大大小小河流年徑流總量的15%。此外，江河數(shù)量有增無(wú)減，江河的水也就不再永久性地(或部分季節(jié))流歸大海。

在全球水文系統(tǒng)中，淡水量的重大變化反映在眾多地區(qū)的各個(gè)方面，其中人口增長(zhǎng)、工業(yè)發(fā)展、缺水，以及與氣候變化有關(guān)的降雨類型或徑流形態(tài)的變化是主因?，F(xiàn)行的水管理策略可能不再適應(yīng)不可預(yù)料的水流流態(tài)和人口更為密集的世界。

人類對(duì)淡水的需求，以及對(duì)生態(tài)產(chǎn)品的需求和健康淡水生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)，不僅是水管理者，也是科學(xué)工作者所面臨的一大挑戰(zhàn)?？茖W(xué)工作者需要開(kāi)發(fā)有助于生態(tài)可持續(xù)的水管理的工具和模型，從而在復(fù)雜的、動(dòng)態(tài)的、變化的社會(huì)和政治環(huán)境中平衡人類和生態(tài)對(duì)淡水的需求。

將淡水管理納入到更廣范圍的生態(tài)可持續(xù)的一個(gè)最佳策略是，提供河流的“環(huán)境流量”，或恢復(fù)開(kāi)發(fā)的江河，以實(shí)現(xiàn)其生態(tài)和社會(huì)價(jià)值。其他術(shù)語(yǔ)，如“生態(tài)基流量”、“生態(tài)流量”、“環(huán)境水量分配”、“規(guī)范的流態(tài)”等，都基本上是相同的概念，不過(guò)“環(huán)境流量”一詞目前更廣為通用一些。2007年9月在澳大利亞布里斯班舉行的國(guó)際環(huán)境流量會(huì)議上，參會(huì)代表們也都認(rèn)可這一術(shù)語(yǔ)及其含義，所以在今后的運(yùn)用中推薦使用術(shù)語(yǔ)“環(huán)境流量”。

“環(huán)境流量”描述了維持淡水和河口生態(tài)系統(tǒng)以及人類依賴于這些生態(tài)系統(tǒng)生計(jì)和生活所需的水量、水質(zhì)和水流的適時(shí)性，是備受人們關(guān)注和廣泛遵從的環(huán)境流量管理方面的一個(gè)重要標(biāo)志。首先，水質(zhì)(即其化學(xué)和熱學(xué)特性)是與水量和水流的適時(shí)性同等重要的。2007年發(fā)布的“布里斯班宣言”也強(qiáng)調(diào)了河流和河口的連續(xù)性及其對(duì)淡水的相互依存性，闡明了環(huán)境流量、河流和河口生態(tài)系統(tǒng)與人類依賴于這些生態(tài)系統(tǒng)生計(jì)和生活的直接聯(lián)系。很多淡水系統(tǒng)(地下水、濕地和湖泊)實(shí)際上很大程度都依賴于靜水而不是動(dòng)水，但環(huán)境流量概念和方法的科學(xué)進(jìn)展往往都將重點(diǎn)放在河流的需水量上。

目前公認(rèn)的是，需要有動(dòng)態(tài)變化的水流流態(tài)來(lái)維護(hù)各條河流和濕地生態(tài)系統(tǒng)的本土生物多樣性和生態(tài)過(guò)程特征。然而，將源頭到河口的整個(gè)“天然流態(tài)”轉(zhuǎn)變?yōu)閱蝹€(gè)河段所需的定量的環(huán)境流量仍為一挑戰(zhàn)。因?yàn)榱髁?、洪水頻率、適時(shí)性與歷時(shí)、歷史流量和近期流量過(guò)程等河流的天然特性，都具有不同規(guī)模和種種生態(tài)作用，因此，環(huán)境流量的研究，一定要有準(zhǔn)確的、與生物多樣性和生態(tài)過(guò)程相聯(lián)系的流量和流態(tài)的實(shí)用工具、方法、方案和模型的支持。目前至少有200種環(huán)境流量運(yùn)用的方法，每種方法都致力于將物種、或生態(tài)系統(tǒng)所在地或河流需水量量化，但這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，當(dāng)務(wù)之急是需要詳細(xì)了解和研究流量與生態(tài)反應(yīng)之間的關(guān)系，增強(qiáng)其模擬能力，以支持河道流量的管理和生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)。

本文闡明了需要評(píng)估環(huán)境流量的兩個(gè)主要方面，即河流恢復(fù)和河流保護(hù)。首先，評(píng)價(jià)因以往流量調(diào)節(jié)所引起生態(tài)破壞需采取的河流恢復(fù)和局部恢復(fù)措施，而這些措施往往與其他策略，如過(guò)魚(yú)設(shè)施、改善生態(tài)棲息地和沿岸植被、提供環(huán)境流量等相聯(lián)系。具體目標(biāo)是，通過(guò)修復(fù)一些原天然流態(tài)的明顯特征，恢復(fù)一些重要河流中的生物多樣性、生態(tài)過(guò)程和生態(tài)服務(wù)。其次，采取更為主動(dòng)的方法來(lái)保護(hù)河流，其方法是，對(duì)維持特殊生態(tài)和社會(huì)價(jià)值的流量及其適時(shí)性進(jìn)行定性和定量，并將新建基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃、流域的水資源規(guī)劃和評(píng)估作為工作的起點(diǎn)。對(duì)上述兩點(diǎn)，關(guān)鍵是要準(zhǔn)確地推算出生態(tài)產(chǎn)物和產(chǎn)出的社會(huì)或經(jīng)濟(jì)效益(可能由環(huán)境流量引起)，而且要以有效方式定期進(jìn)行，不能靠長(zhǎng)期研究來(lái)尋求答案。建議制定一項(xiàng)全球性的關(guān)于水電開(kāi)發(fā)與生態(tài)保護(hù)的關(guān)系和生態(tài)閾值點(diǎn)的研究計(jì)劃，以支持受到威脅和影響的河流的環(huán)境流量的實(shí)施，從而幫助實(shí)現(xiàn)《千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估》中有關(guān)淡水的目標(biāo)。

以下將介紹河流恢復(fù)和保護(hù)方面的主要成果。

2 河流恢復(fù)

在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)，由于過(guò)量用水和河流流態(tài)的變化，許多最初由河流生態(tài)系統(tǒng)提供的產(chǎn)品和自然環(huán)境條件已經(jīng)喪失或削弱。其最大的需求(除政治需求外)莫過(guò)于采用恢復(fù)更接近天然流態(tài)的方法和模型。

2004年，澳大利亞制定了一項(xiàng)河流恢復(fù)的重大計(jì)劃，旨在恢復(fù)受水庫(kù)大幅調(diào)節(jié)的墨累河流量，使河流回復(fù)到“健康河流”狀態(tài)。為此，計(jì)劃在5 a的時(shí)間內(nèi)將多年平均流量恢復(fù)到5億m3，期望環(huán)境流量能沿河和在河道本身6個(gè)標(biāo)志性的濕地達(dá)到擬定的目標(biāo)。水文和生態(tài)模擬、試驗(yàn)性泄水和證實(shí)性研究，是研究恢復(fù)濕地所需流量、水流適時(shí)性、洪水頻率和水質(zhì)的基礎(chǔ)。金等學(xué)者于2010年做了一項(xiàng)研究，其成果描述了墨累河上繼澳大利亞史上最大的環(huán)境流量(5.13億m3)泄放之后本土魚(yú)類恢復(fù)的正面情況。澳大利亞拉姆薩爾(Ramsar)濕地，孕育著受日本－澳大利亞候鳥(niǎo)協(xié)議(JAMBA)和中國(guó)－澳大利亞候鳥(niǎo)協(xié)議(CAMBA)保護(hù)的多樣性生物種群，包括本土魚(yú)類、蛙類和水禽。金等學(xué)者總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和預(yù)防性措施(2010年)，無(wú)疑為墨累－達(dá)令河的其他濕地管理奠定了很好的基礎(chǔ)，因?yàn)檫@些濕地肯定會(huì)根據(jù)墨累－達(dá)令流域2011年新的環(huán)境流量規(guī)劃制定出未來(lái)的環(huán)境流量。

河流恢復(fù)的另一個(gè)例子是歐盟水框架指令，這是一個(gè)水資源綜合管理和生態(tài)保護(hù)系統(tǒng)的開(kāi)創(chuàng)性策略，旨在2015年前使歐洲大多數(shù)河流、湖泊和濕地達(dá)到“良好的生態(tài)狀態(tài)”。在英國(guó)，環(huán)境流量的實(shí)施是恢復(fù)或維持河流生態(tài)系統(tǒng)健康的措施之一。雖然環(huán)境流量方法(例如搭積木法)作為一個(gè)目標(biāo)得到了持續(xù)應(yīng)用，但還沒(méi)有顯現(xiàn)出歐盟成員國(guó)努力的成果。學(xué)者?？寺透ジ裆?010年描述了歐盟水框架指令所面臨的挑戰(zhàn)和需要跨越這樣廣的地理范圍規(guī)定環(huán)境流量所呈現(xiàn)的困難。但有以下兩種保證環(huán)境流量的切實(shí)可行的辦法:①限制抽水量，維持健康的河流生態(tài)系統(tǒng)(即限制性管理);②規(guī)定生態(tài)上合適的水庫(kù)泄水量。

在歐洲和許多其他國(guó)家，受水電站影響的河流在水管理上都面臨著特殊的挑戰(zhàn)。這是因?yàn)樗畨魏桶l(fā)電所需的泄水道從根本上改變了河流特性及其生態(tài)系統(tǒng)，給有益于水生態(tài)系統(tǒng)的流態(tài)調(diào)整留下的空間極小。在受水庫(kù)調(diào)節(jié)的河段，最大的挑戰(zhàn)是，發(fā)電損失不大而對(duì)生態(tài)又有積極且明顯的效果。在瑞典的北部和中部，預(yù)計(jì)21世紀(jì)的氣候變化，將導(dǎo)致年徑流量增大和年徑流過(guò)程的改變，而電力需求的變化格局(即春汛期間減小徑流量，冬季增大徑流量)與這種改變更是息息相關(guān)。專家們認(rèn)為，水文過(guò)程如果是氣候因素引起的變化，實(shí)則是大壩電站運(yùn)行時(shí)更有益于河流生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)良好機(jī)遇。

在河流恢復(fù)的研究中，通常的做法是，對(duì)水庫(kù)管理的幾個(gè)方案進(jìn)行探索性研究和模擬。模擬采用的方法是棲息地水力特性法，其模擬范圍及其效果與其他方法有著明顯的不同(例如，用物理?xiàng)⒌啬M和相關(guān)軟件程序)。在美國(guó)西部的亞利桑那州干旱地區(qū)，有一條威廉河，在其環(huán)境流量恢復(fù)計(jì)劃中，其所用的模型，將水庫(kù)調(diào)度、地表和地下水相互作用、河流水力學(xué)的模擬模型與預(yù)測(cè)河岸帶幼苗生長(zhǎng)狀況的生態(tài)系統(tǒng)功能模型結(jié)合在一起，是模型開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的一個(gè)典型實(shí)例。

環(huán)境流量有一個(gè)指導(dǎo)性的原則，即以決定河流和河灘生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)生命力的水文情勢(shì)及水流流態(tài)為主變量。然而正如人們所熟知的，水流流態(tài)不只是河流生態(tài)系結(jié)構(gòu)與功能的主導(dǎo)者，也不是環(huán)境流量只需考慮的唯一方面。溫度也可以說(shuō)是一大因素，它通過(guò)生物代謝這一重要但又與眾不同的途徑而起著重要作用。奈曼等學(xué)者于2010年要求有關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)流態(tài)變化和水溫在河流生態(tài)系統(tǒng)形成的生態(tài)形式和過(guò)程中所起的相對(duì)作用作出一個(gè)清楚的解釋。此外，人類活動(dòng)也改變了河流的熱動(dòng)態(tài)變化，特別是有不同溫層的人工水庫(kù)，即下層滯水層(冷水)或水面溫水層(溫水)的水庫(kù)，泄水時(shí)，都會(huì)發(fā)生熱動(dòng)態(tài)變化，這對(duì)整個(gè)本土生物體系都是不利的。本文探討了天然熱動(dòng)態(tài)的概念，確定了將水溫納入環(huán)境流量評(píng)估的幾大問(wèn)題，包括確定熱動(dòng)態(tài)的可管理性，開(kāi)發(fā)和優(yōu)化管理上利弊分析的模型，以確定一系列能滿足生態(tài)系統(tǒng)和人類對(duì)淡水需求的最佳環(huán)境流量。

另外，人們還采用了一種前后對(duì)比來(lái)確定影響因素的研究方法，可認(rèn)為是一般性地檢測(cè)河系利弊影響因素的最佳手段，但由于缺乏類似的基準(zhǔn)或參考條件，用它來(lái)評(píng)價(jià)環(huán)境流量的作用似乎還不太可能，而且設(shè)定的環(huán)境流量在時(shí)空上是典型地分布不均，往往難以甚至不可能確定提供環(huán)境流量之前和之后的時(shí)間間隔點(diǎn)。再則，流量增加可能是連續(xù)不斷的，不是一成不變的，而且其自然過(guò)程的途徑很可能是在試驗(yàn)河道中。這些問(wèn)題再加上環(huán)境流量試驗(yàn)中考慮不周的影響因素和相互干擾問(wèn)題，如果一并發(fā)生，情況就更復(fù)雜了。

為此，斯圖爾森和科斯特等學(xué)者于2010年提出了另一個(gè)方案，即貝葉斯實(shí)用型分級(jí)法，用此方法可進(jìn)一步探究流量(包括環(huán)境管理流量)與河流生物物理學(xué)效應(yīng)之間的重要內(nèi)在聯(lián)系。這種分級(jí)法的獨(dú)道之處在于，即使數(shù)據(jù)貧乏，也能使試驗(yàn)的結(jié)論大為完善，而在數(shù)據(jù)充足時(shí)，也不至對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。

還要說(shuō)明的是，貝葉斯模型在使用上相當(dāng)靈活，能接近實(shí)際模型，可為任何來(lái)源的數(shù)據(jù)(如河流健康的常規(guī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)或特殊的流量測(cè)驗(yàn)等)進(jìn)行一般性的試驗(yàn)和模擬。在認(rèn)知度提高、有了新的知識(shí)增長(zhǎng)點(diǎn)時(shí)，該模型可升級(jí)，而且在后續(xù)的往復(fù)式研究和試驗(yàn)中，數(shù)據(jù)仍然有用。雖然有這些顯而易見(jiàn)的優(yōu)點(diǎn)，但環(huán)境流量監(jiān)控計(jì)劃往往需要大量的財(cái)政投資，這就需要管理機(jī)構(gòu)看好對(duì)環(huán)境流量的投入，因?yàn)檫@種生態(tài)監(jiān)測(cè)成本低、效果好，其意義非同小可。

3 河流保護(hù)

從發(fā)展中國(guó)家的一般情況看，它們需要用其水資源來(lái)創(chuàng)造常規(guī)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還得應(yīng)對(duì)巨大的國(guó)際壓力(例如，世界大壩委員會(huì)，布里斯班宣言等)，因此在進(jìn)行用水決策之前，得通盤(pán)考慮整個(gè)環(huán)境與社會(huì)代價(jià)。但這種考慮不是簡(jiǎn)單易行的，需要通過(guò)某種方法做出一系列的環(huán)境流量方案，且每個(gè)方案代表某個(gè)河系內(nèi)在1 a中適當(dāng)?shù)臅r(shí)候和一定的區(qū)域上以某一年頻數(shù)(或年際變化的頻數(shù))可維持的水量和水流的適時(shí)性。有了這些方案，就可以探究和權(quán)衡生態(tài)保護(hù)價(jià)值和收益損失之間的利害關(guān)系(這里所說(shuō)的收益損失，可能源自于河道取水或水力發(fā)電)。例如，某些國(guó)家資源有限，環(huán)境流量的評(píng)估需在無(wú)數(shù)未來(lái)水資源開(kāi)發(fā)的河流中，采用物理?xiàng)啬M法對(duì)生物棲息地進(jìn)行詳盡的模擬。然而這種模擬很可能是不得當(dāng)?shù)模驗(yàn)槟M重點(diǎn)是放在生物棲息地需求和提供魚(yú)類棲息地的最小流量上，這對(duì)時(shí)下考慮生物多樣性保護(hù)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)也是不適當(dāng)?shù)摹?0世紀(jì)90年代，人們提出了河流生態(tài)連續(xù)統(tǒng)一體的概念，在此基礎(chǔ)上提出了解決大范圍水電開(kāi)發(fā)與生態(tài)保護(hù)關(guān)系的整體方法。這些方法凝結(jié)了河流研究技術(shù)人員、管理人員和有識(shí)居民的集體智慧，并將其融入了一個(gè)共同的決策支持框架中。

金和布朗等學(xué)者通過(guò)在非洲和東南亞開(kāi)展的大量基礎(chǔ)工作的實(shí)例分析，對(duì)上述研究進(jìn)行了追蹤。他們?cè)谄溲芯空撐闹袕?qiáng)調(diào)，環(huán)境流量的實(shí)現(xiàn)必須融入更廣的概念，要按流域規(guī)模來(lái)實(shí)現(xiàn)淡水資源的生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。他們以術(shù)語(yǔ)“河流環(huán)境流量綜合評(píng)估”(IBFA)來(lái)定性事物的漸進(jìn)發(fā)展過(guò)程，而對(duì)未來(lái)的任何開(kāi)發(fā)方案，都具體描述河流廣泛特性的潛在變化，如河道形態(tài)、河岸沖刷、水化學(xué)、河岸森林、河流、河口和近岸海洋漁業(yè)、珍稀物種、有害生物種，與河流相關(guān)的人畜健康、家庭收入、國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值、就業(yè)機(jī)會(huì)等等。根據(jù)上述實(shí)例研究，金和布朗提出了關(guān)于指導(dǎo)發(fā)展中國(guó)家將環(huán)境流量評(píng)估與流域綜合管理相結(jié)合的10項(xiàng)原則。

最初提出的一種方案是以設(shè)想方案(情景邏輯)為基礎(chǔ)、對(duì)河流逐條進(jìn)行評(píng)估的生態(tài)系統(tǒng)方法。該方法根據(jù)水系條件或河流的相似性，或鄰近部分自然分布區(qū)的物種生活周期特征來(lái)判斷和評(píng)估。但河流管理人員往往認(rèn)為，逐條河流評(píng)估速度慢、效率低且成本高，他們希望能將流量－生態(tài)模型和管理規(guī)程運(yùn)用到眾多的河流中并跨越更廣的生態(tài)地區(qū)。

在這種背景下，波夫等學(xué)者采用了一種名為ELOHA(水文環(huán)境改變的生態(tài)限制)的新框架。最初，他們對(duì)一般類型的河流提出了流量與生態(tài)反應(yīng)的關(guān)系，未建模型，而對(duì)于特殊水文類型的河流，如特殊天然流態(tài)的干旱地帶或融雪來(lái)水的河流，就可能采用建模的方法進(jìn)行研究。他們建議，以類似的方式找出水文特性相近的河流與特殊流態(tài)變化類型河流的相關(guān)關(guān)系。如果流量變化與生態(tài)反應(yīng)的關(guān)系對(duì)特殊水文類型和各種型式流量的變化都適用，那么就可制定出環(huán)境流量的“指導(dǎo)方針”或“規(guī)程”，并應(yīng)用到各種類型的所有河流中，從而避免再去研究單條河流的這種關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)。ELOHA中定出了許多良好的環(huán)境流量細(xì)則，旨在充分利用現(xiàn)有的科學(xué)知識(shí)，并認(rèn)為其置信度在于流量與生態(tài)反應(yīng)的相關(guān)關(guān)系上。

采用ELOHA及其他環(huán)境流量方法，首先要建立基于流量自然變化資料基礎(chǔ)上的“水文依據(jù)”，然后進(jìn)行水文分級(jí)，再在一個(gè)確定的研究區(qū)內(nèi)(例如一個(gè)國(guó)家，一個(gè)生態(tài)區(qū)域或一個(gè)大河流域)確定水流流態(tài)類型?？霞{德等學(xué)者在研究中列舉了首個(gè)可用于澳大利亞陸地類型的基本原則和方法，運(yùn)用了830個(gè)水位－流量站測(cè)得的15～30 a的流量數(shù)據(jù)來(lái)分析天然水情的相關(guān)生態(tài)特征。研究中，他們還采用了模糊分割法(即貝葉斯混合模擬)，分析表明，特殊的流態(tài)類型共有12種，這些類型與季節(jié)性的流態(tài)，水流穩(wěn)定度(即常年性和周期性變化的程度)，洪量、洪水頻率的變化以及流量可預(yù)測(cè)性和可變性等等都不相同。另外，當(dāng)某地河流缺乏流量資料時(shí)，專家們還可根據(jù)流域的控制性氣候狀況和地形因素，利用決策樹(shù)來(lái)判別天然流態(tài)的類型。這些方法，對(duì)受到人類開(kāi)發(fā)活動(dòng)、干旱及氣候變化威脅的澳大利亞河流的恢復(fù)和保護(hù)進(jìn)行環(huán)境流量評(píng)估時(shí)，是有很大支撐作用的。

在其他研究方面，科斯特等學(xué)者通過(guò)精心研究，運(yùn)用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)(BN)對(duì)流量與河流生態(tài)系統(tǒng)健康以及生態(tài)反應(yīng)變量等環(huán)境主導(dǎo)要素之間的關(guān)系進(jìn)行了模擬，其成果展示了如何將貝葉斯網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改進(jìn)和調(diào)整，估算相對(duì)成本和效益的貝葉斯決策網(wǎng)絡(luò)(BDN)。在進(jìn)行河流恢復(fù)時(shí)的環(huán)境流量評(píng)估時(shí)，如果在現(xiàn)有的評(píng)估框架內(nèi)納入BDN，就可提高多重壓力源對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)影響以及各種恢復(fù)方案相對(duì)效益的評(píng)估能力。但在污染無(wú)法減輕、河岸管理不良及棲息地?zé)o法恢復(fù)的情況下，提供環(huán)境流量必然就不是最有效的恢復(fù)方案，甚至根本就不可能解決問(wèn)題。

4 新的挑戰(zhàn)和研究機(jī)遇

2008年，全球水系工程(GWSP)對(duì)淡水研究提出了一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)，即需要了解全球淡水系統(tǒng)的水文整體變化，而且要了解這種變化是如何增大了全球生態(tài)系統(tǒng)和群居社會(huì)脆弱性的。在GWSP的核心內(nèi)容中提到的環(huán)境流量，將其描述為幫助各國(guó)保護(hù)淡水生物多樣性、淡水恢復(fù)能力，以及通過(guò)健康的水生態(tài)系統(tǒng)提供生態(tài)產(chǎn)品及服務(wù)的一個(gè)重要工具。同時(shí)，也將淡水問(wèn)題納入到“千年發(fā)展目標(biāo)”中，而且在其他國(guó)際性的重要規(guī)劃中，重點(diǎn)不僅是放在解決水沖突問(wèn)題上，同樣也接受了環(huán)境流量的理念。

此外，許多國(guó)家和國(guó)際機(jī)構(gòu)在國(guó)際流域合作和工程實(shí)施過(guò)程中(例如，自然保護(hù)區(qū)的淡水可持續(xù)工程，國(guó)際水管理協(xié)會(huì)、世界銀行、瑞典水資源之家等機(jī)構(gòu)所資助的工程，美國(guó)國(guó)際開(kāi)發(fā)署制定的全球水資源可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃)，都少不了環(huán)境流量的評(píng)估和實(shí)施方案的研究。最近舉行的3次國(guó)際會(huì)議(會(huì)議分別于2002、2007、2009年在開(kāi)普敦、布里斯班和南非的伊麗莎白港舉行)，很突出的一個(gè)主題就是環(huán)境流量的實(shí)施，而且在世界水論壇和斯德哥爾摩的世界水周上也始終突出了環(huán)境流量這一鮮明的主題。

2007年的布里斯班宣言，是第10屆國(guó)際河流學(xué)術(shù)研討會(huì)及環(huán)境流量討論會(huì)上一份有特殊意義的文獻(xiàn)，由多個(gè)國(guó)家超過(guò)750名代表共同編寫(xiě)。宣言重點(diǎn)突出了人類和大自然進(jìn)行環(huán)境流量分配的重大意義，并提出了一項(xiàng)全球性的行動(dòng)綱領(lǐng)，號(hào)召各國(guó)政府、開(kāi)發(fā)銀行、捐贈(zèng)機(jī)構(gòu)、流域機(jī)構(gòu)、水和能源協(xié)會(huì)、社區(qū)機(jī)構(gòu)、研究機(jī)構(gòu)和私營(yíng)部門(mén)，跨越地域界限，對(duì)所有的河流采取恢復(fù)和維持環(huán)境流量的行動(dòng)。我們強(qiáng)烈贊同該宣言的行動(dòng)綱領(lǐng)，支持、倡導(dǎo)國(guó)際上的有生力量來(lái)加強(qiáng)對(duì)環(huán)境流量相關(guān)方面的研究，包括環(huán)境流量的評(píng)估和各種大小江河實(shí)施環(huán)境流量的研究。此外，在局部和區(qū)域性河流恢復(fù)和保護(hù)的基礎(chǔ)上制定全球性的環(huán)境流量研究計(jì)劃，將有助于預(yù)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化和未來(lái)人類適應(yīng)性地控制水系的反應(yīng)，為實(shí)現(xiàn)“千年發(fā)展目標(biāo)”中有關(guān)淡水的目標(biāo)奠定堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。

作者從相關(guān)國(guó)際會(huì)議論文、布里斯班宣言行動(dòng)綱領(lǐng)和其他重要文獻(xiàn)中，歸納出以下研究子題，可作為強(qiáng)化全球環(huán)境流量研究和實(shí)施計(jì)劃、加強(qiáng)能力建設(shè)、支持河流保護(hù)和恢復(fù)的一個(gè)重要組成部分。

(1)水電開(kāi)發(fā)與生態(tài)反應(yīng)的關(guān)系。用以支持河流保護(hù)與恢復(fù)的環(huán)境流量評(píng)估，取決于不同水文條件下河流的天然流量(變化的流量)與生態(tài)反應(yīng)之間的精確關(guān)系。需要按照水文變化規(guī)律，對(duì)比全球水電開(kāi)發(fā)對(duì)氣候變化的影響程度，為河流生態(tài)系統(tǒng)生物群落和生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程(例如養(yǎng)分動(dòng)態(tài)、能量流、食物鏈結(jié)構(gòu)等)建立與確定這種生態(tài)反應(yīng)關(guān)系。

(2)水生動(dòng)植物分類特征。雖然各物種的種種響應(yīng)本身就有明顯的特征，但要確定復(fù)雜情形的水生動(dòng)植物的分類特征，即已知的與具體河流類型和水電對(duì)氣候影響區(qū)域相關(guān)的水文變化響應(yīng)時(shí)的特征，才能說(shuō)是一大進(jìn)步。量化物種的屬性和確定所屬的分類特征也很重要。從理想的情況講，這種研究可將植物、無(wú)脊椎動(dòng)物和魚(yú)類按水生動(dòng)植物的特征細(xì)化分類，并羅列出若干項(xiàng)基本指導(dǎo)原則，得出不同生態(tài)系統(tǒng)組份的流量與生態(tài)的關(guān)系、流態(tài)特征或流態(tài)變化，以及河流的水文特征類型等。

(3)溫度和其他主導(dǎo)因素。作用于河系的主參數(shù)(溫度、河流泥沙、有機(jī)物、常規(guī)水質(zhì))是動(dòng)態(tài)的，可通過(guò)河道流量控制和流域管理的穩(wěn)步實(shí)施得到管理上的支持。但這些參數(shù)未必只是從水流流量得到的，它有可能受到穿山越嶺的河流和地下水的影響。了解各種因素間的相互作用、確定水電對(duì)氣候不同程度影響的響應(yīng)閾值，對(duì)實(shí)現(xiàn)流域的綜合管理非常重要。

(4)貝葉斯決策網(wǎng)絡(luò)和貝葉斯統(tǒng)計(jì)模型。采用流量變化前后對(duì)比的研究方法，對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)用的統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)是有影響的，只有分析技術(shù)在環(huán)境流量研究及其成果的評(píng)估中才起著重要作用。如果其他方法可能有礙于統(tǒng)計(jì)原則，不妨采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)和統(tǒng)計(jì)模型。鑒于其具有靈活性和創(chuàng)新性的特點(diǎn)，運(yùn)用起來(lái)就很給力。建議對(duì)水電開(kāi)發(fā)與生態(tài)保護(hù)研究中有潛在效用的統(tǒng)計(jì)模型和方法(包括已有的和其他可用的)進(jìn)行更深入地探討和研究。

(5)適應(yīng)性環(huán)境管理。就生態(tài)對(duì)流態(tài)變化反應(yīng)的不確定性而言，其思路必須建立在環(huán)境流量分配與生態(tài)和社會(huì)效益統(tǒng)一關(guān)系的基礎(chǔ)上。適應(yīng)性管理的前景，與環(huán)境流量模型的驗(yàn)證過(guò)程和管理目標(biāo)的微觀控制密不可分。所以組織上和運(yùn)行管理上要具備靈活性，技術(shù)人員和管理人員在適應(yīng)性管理上應(yīng)加強(qiáng)探索，這對(duì)持續(xù)評(píng)估流量管理過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)和效益很重要。

(6)社會(huì)和生態(tài)效益、生態(tài)服務(wù)及其利弊權(quán)衡。需要優(yōu)先考慮和研究的問(wèn)題是如何對(duì)生態(tài)效益和生態(tài)服務(wù)進(jìn)行量化，而這種量化是建立在眾多河流、環(huán)境流量和機(jī)體健康之間的有機(jī)聯(lián)系，以及文化和生態(tài)可持續(xù)基礎(chǔ)上的。要強(qiáng)調(diào)的是，需要在整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的大背景下，使環(huán)境流量的合理實(shí)施讓社會(huì)分享，給社會(huì)帶來(lái)效益。那么怎樣才能教育公眾，讓公眾完全了解河流天然變化節(jié)奏的重要性呢?如何以合理的方式讓社會(huì)解決這一古老的問(wèn)題?布朗等學(xué)者提出了“發(fā)展空間”這一概念作為解決問(wèn)題的途徑。

(7)水資源綜合管理。許多國(guó)家都普遍認(rèn)為，環(huán)境需水的概念應(yīng)擴(kuò)展到依附于地下水的生態(tài)系統(tǒng)、河口甚至近岸地區(qū)。對(duì)不同的土地利用類型而攔蓄或加劇的地表徑流，應(yīng)加入到水的整個(gè)大循環(huán)中，這是一項(xiàng)更大的挑戰(zhàn)。因此，環(huán)境流量評(píng)估應(yīng)完全融入水資源綜合管理，使之成為促進(jìn)水、土和相關(guān)資源協(xié)調(diào)發(fā)展和管理的一體化過(guò)程，以合理的方式最大限度地將社會(huì)經(jīng)濟(jì)與民生結(jié)合起來(lái)，不損害重要生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。然而如何以合理的方式將河流進(jìn)行綜合利用，例如通過(guò)環(huán)境流量將水力發(fā)電與生態(tài)功能的維護(hù)結(jié)合起來(lái)，同樣是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。

(8)氣候變化。應(yīng)對(duì)河道流量對(duì)氣候變化帶來(lái)的機(jī)遇和制約，其首要任務(wù)是采取環(huán)境流量的適應(yīng)性管理措施。例如，抓住季節(jié)特征的變化，做到采取相應(yīng)的人為水管理措施后，不但水力發(fā)電或農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的損失要小，還要能顯現(xiàn)良好的生態(tài)優(yōu)勢(shì)。健全的環(huán)境流量管理，還可通過(guò)維持和增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力，避免氣候變化影響可能造成的淡水生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重甚至是無(wú)法挽回的損害。

(9)能力建設(shè)。最艱難的任務(wù)是，教育新一代的水利工作者，并讓政策制定者很好地了解環(huán)境流量概念及其運(yùn)用，使他們能在各種生物地理環(huán)境和文化背景下出色地工作。最理想而可行的途徑是，由諸如大自然保護(hù)協(xié)會(huì)(TNC)、世界野生動(dòng)物基金會(huì)(WWF)、世界自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)、國(guó)際水利及環(huán)境工程學(xué)院(UNESCO－IHE)、世界銀行以及國(guó)際水資源中心(澳大利亞)等世界著名的相關(guān)組織和機(jī)構(gòu)發(fā)起，推出各類培訓(xùn)計(jì)劃。同時(shí)，在不同的地區(qū)設(shè)立試驗(yàn)項(xiàng)目，證明環(huán)境流量實(shí)施方案的可行性和有效性。

總之，希望上述各種建議能有助于今后的探討和研究，在水電開(kāi)發(fā)與生態(tài)保護(hù)兩者之間，以及河流恢復(fù)與保護(hù)方面不斷加大研究力度。通過(guò)開(kāi)展環(huán)境流量實(shí)施方案和能力建設(shè)方面的研究，將有助于扭轉(zhuǎn)某種不良趨勢(shì)，進(jìn)一步減少生物多樣性損失和對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的危害。如果上述計(jì)劃得以實(shí)施，將強(qiáng)化和鞏固已為河流生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)作出貢獻(xiàn)的許多國(guó)家、機(jī)構(gòu)和個(gè)人的努力成果，有助于實(shí)現(xiàn)“千年發(fā)展目標(biāo)”中有關(guān)淡水的目標(biāo)。最后還須強(qiáng)調(diào)的是，要本著科學(xué)的態(tài)度，運(yùn)用好淡水生物多樣性、對(duì)人類至關(guān)重要的生態(tài)和文化服務(wù)的成果，進(jìn)一步防范淡水生物多樣性受損的風(fēng)險(xiǎn)。