1.2　國內(nèi)外研究進(jìn)展

1.2.1　河湖生態(tài)水文研究

20世紀(jì)中后期，生態(tài)水文學(xué)理論的發(fā)展達(dá)到巔峰，在河流生態(tài)學(xué)研究中不斷提出一系列新的概念和理論，從不同角度理解了河流生態(tài)水文學(xué)的理論框架，這些理論的發(fā)展奠定了河流生態(tài)水文的堅實基礎(chǔ)。1954年，Huet等[4]提出了地帶性的概念（Zonation Concept，ZC），是描述河流生態(tài)系統(tǒng)完整性的第一次嘗試。地帶性概念描述了河流的劃分情況，即按照魚類種群或大型無脊椎動物種群特征將其分為不同區(qū)域，不同的分區(qū)反映了水體不同的溫度和流量對水生生物的影響。1980年，Vannote[5]提出了河流連續(xù)體的概念（River Continuum Concept，RCC），描述了河流從發(fā)源口到入?？谥g，整個河流長度內(nèi)的生物群落整體性結(jié)構(gòu)特征和功能，是對河流生態(tài)學(xué)理論的一大發(fā)展，影響頗深。該理論指出在自然水系中，河流的每個角落都有生物群落的存在，且它們沿河流的流向在發(fā)生著變化，構(gòu)成時空連續(xù)體。同時描述了整條河流水力梯度的連續(xù)性；分析了各個河段水文、水力條件的變化引起的生物生產(chǎn)力的變化；介紹了不同顆粒級配有機(jī)物質(zhì)的運輸、遮陰效應(yīng)影響以及河流底質(zhì)組成對食物網(wǎng)的影響等。河流連續(xù)體概念強(qiáng)調(diào)河流沿縱向的變化，忽視了河道與基底、高地和洪泛區(qū)之間的聯(lián)系和功能。1983年，Ward[6]提出了河流非連續(xù)體的概念（Serial Discontinuity Concept，SDC），主旨在于強(qiáng)調(diào)梯級布置的大壩對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響。河流非連續(xù)體概念設(shè)定了兩組參數(shù)來評價大壩工程對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響，并強(qiáng)調(diào)了大壩工程對其結(jié)構(gòu)和功能的改變。其中一組參數(shù)命名為“非連續(xù)性距離”，另外一組稱為強(qiáng)度參數(shù)（Intensity），反映了人工調(diào)蓄水量的行為對河流生態(tài)系統(tǒng)造成影響的強(qiáng)烈程度。隨后，該理論得到了進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用。1986年，F(xiàn)rissel等[7]提出了流域的概念（Catchment Concepts，CC），意在考查河流與整個流域時空尺度的關(guān)系，在之前理論研究的基礎(chǔ)上增加了流域時空尺度的內(nèi)容，最后強(qiáng)調(diào)并建議了河流棲息地的分級框架，包括河道、池塘、淺灘和小型棲息地之間的分級。1989年，Junk[8]提出了洪水脈沖的概念（Flood Pulse Concept，F(xiàn)PC），強(qiáng)調(diào)了洪水脈沖是洪水對河道和洪水灘區(qū)生態(tài)系統(tǒng)中生物生存、發(fā)展和相互作用的主導(dǎo)力量。從而成為河流生態(tài)學(xué)理論上的一項重大突破，為以后河流規(guī)劃整治項目和河流生態(tài)修復(fù)工作起到了舉足輕重的作用，解決了相關(guān)領(lǐng)域中的不少難題。

各國學(xué)者在不斷實地觀測驗證河流連續(xù)體理論的同時，也不斷對其補(bǔ)充和完善。Ward[9]提出了將河流生態(tài)系統(tǒng)由縱向連續(xù)擴(kuò)展到四維系統(tǒng)，分別為垂向、橫向、縱向和時間，其中垂向是指河道至基底，橫向指洪泛區(qū)至高地，縱向指上游至下游，時間指每個方向隨時間的變化分量，詳細(xì)地說明了河流生態(tài)系統(tǒng)與流域之間的相互作用，并著重指出要把河流生態(tài)系統(tǒng)的開放性、連續(xù)性和完整性作為以后研究工作的重點。使RCC后來成為河流生態(tài)學(xué)中一個具有深遠(yuǎn)影響的理論，為廣大學(xué)者對河流生態(tài)理論的研究提供了深厚的理論支撐。1997年P(guān)off[10]提出了自然水流范式（Nature Flow Paradigm，NFP）的概念，強(qiáng)調(diào)了未被干擾狀態(tài)下自然水流的重要地位，其對河流生態(tài)系統(tǒng)的完整性和原有生物多樣性具有關(guān)鍵意義。Poff認(rèn)為動態(tài)的水流條件對河流的泥沙運動和營養(yǎng)物質(zhì)運輸產(chǎn)生重要影響，自然水流的關(guān)鍵非生命變量表示為水量、頻率、時間、持續(xù)時間和過程變化率，認(rèn)為可以利用這些因子之間的相互關(guān)系來描述整個水文過程。在河流生態(tài)修復(fù)工程中，可以將未受干擾的天然流水文參數(shù)作為生態(tài)修復(fù)的參照。[11]此外，還有一些在河流生態(tài)學(xué)研究中極為重要的概念，即營養(yǎng)螺旋的概念（Resource Spiraling Concept，RSC）[12]、河流水力的概念（Stream Hydraulics Concept，SHC）[13]、河流生產(chǎn)力模型的概念（Riverine Productivity Model，RPM）[14]、近岸保持力的概念（Inshore Retentivity Concept，IRC）[15]以及地帶分布的概念（Zonation Concept，ZC）[16]等。

值得說明的是，上述的概念模型仍存在些許不足之處。生態(tài)系統(tǒng)是一個由各個生態(tài)要素綜合作用的整體，各生態(tài)要素不可能獨立存在，它們之間的作用是相互交融的。同時生境要素也會產(chǎn)生多種綜合效應(yīng)，并且與各生物因子相互作用。以上介紹的幾種概念模型是將生態(tài)環(huán)境要素與生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系作為研究前提，體現(xiàn)了河流生態(tài)系統(tǒng)的局部特征，而未能從綜合性和整體性角度將生態(tài)系統(tǒng)的綜合特征充分顯現(xiàn)出來。

為了彌補(bǔ)現(xiàn)存模型的不足，2008年董哲仁[17]提出了“河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能整體模型”（Holistic Concept Model for the Structure and Function of River Ecosystems），創(chuàng)建了河流水流流勢、水文情勢、地貌景觀這三大類生態(tài)環(huán)境因子與河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能之間的相關(guān)聯(lián)系。強(qiáng)調(diào)了河流生態(tài)系統(tǒng)各個組成之間的相互關(guān)系，也包括與結(jié)構(gòu)關(guān)系相對應(yīng)的物質(zhì)循環(huán)、生物生產(chǎn)、信息流動等生態(tài)系統(tǒng)功能特征。這也是我國學(xué)者對河流生態(tài)系統(tǒng)的一項偉大創(chuàng)新，但其實際應(yīng)用價值還有待進(jìn)一步考究。

在河湖生態(tài)水文評價方法方面，Richter等[18]在1997年提出了一種評估水文情勢變化程度的指標(biāo)體系IHA（Indication of Hydrologic Alteration），IHA法包括月流量值、年水文極值大小和歷時、年極值水文狀況發(fā)生時間、高低流量脈沖的頻率及歷時和水流條件變化率及頻率等5類指標(biāo)體系，共包括33個指標(biāo)，每個指標(biāo)代表不同的生態(tài)意義。Richter等人采用IHA法分析了洛諾克河上四座大壩建壩前后的生態(tài)水文情勢的變化。澳大利亞的Growns等[19]提出了一套包括7類指標(biāo)體系共91個指標(biāo)的水文情勢評價指標(biāo)體系，Growns等人采用這類指標(biāo)體系分析了澳大利亞東南部107條河流長系列數(shù)據(jù)的水文特征變化。郭文獻(xiàn)等[20]采用RVA方法對丹江口水庫建壩前后漢江中下游襄陽水文站歷年水文數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明，丹江口水庫建壩后，下游的水文情勢改變程度為中度改變，下游水文情勢的變化影響了生物多樣性。徐天寶等[21]采用澳大利亞的Growns提出的生態(tài)水文的指標(biāo)體系方法分析了葛洲壩江段建壩前后的生態(tài)水文特征。分析表明，葛洲壩建壩后對江段的漲水落水過程有一定的影響，而漲水落水過程是刺激長江中下游中華鱘和“四大家魚”等魚類產(chǎn)卵繁殖的必要條件，所以葛洲壩建壩后對該江段魚類產(chǎn)卵繁殖造成了一定的不利影響。馮瑞萍等[22]以長江干流關(guān)鍵點為研究對象，通過IHA法計算水文參數(shù)，從各控制站點的水文變化角度評估了長江流量的變化和生態(tài)環(huán)境影響。王俊娜等[23]以三峽-葛洲壩梯級水庫作為研究對象，采用水文變化指標(biāo)法和變化范圍法，評估梯級水庫正常運行對生態(tài)水文因子的改變程度及其生態(tài)環(huán)境影響，分析認(rèn)為梯級水庫的運行改變了河流水流組成模式，對5月、10月的水流影響較大。張洪波等[24]以渭河流域的21個水文站點為研究區(qū)域，以生態(tài)水文聯(lián)系為分區(qū)因子，通過水文改變指數(shù)法及變異范圍法評估不同時間段的水文改變程度，并通過層次聚類法及主成分分析法對渭河流域進(jìn)行生態(tài)水文分區(qū)，反映不同區(qū)域內(nèi)其生態(tài)水文聯(lián)系綜合變異情勢及生態(tài)水文聯(lián)系變異的空間分布特征。趙偉華等[25]通過流量過程變異程度、高流量頻率等8個指標(biāo)構(gòu)建物理完整性評價指標(biāo)，并分析蓄水前后長江上游珍稀特有魚類國家級自然保護(hù)區(qū)關(guān)鍵河段的物理完整性，揭示了向家壩水庫蓄水對保護(hù)區(qū)水文情勢如流量脈沖頻率及持續(xù)時間、水深及流速多樣性、底質(zhì)中值粒徑等具有一定影響。綜觀我國學(xué)者在河湖生態(tài)方面研究，多為水利工程對河流水文情勢的影響，缺乏對河流生態(tài)效應(yīng)、水生生物種群資源、生物多樣性、河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能以及河流生態(tài)系統(tǒng)具體修復(fù)措施的研究。水利工程建設(shè)與運行過程中需要結(jié)合重點生態(tài)保護(hù)因素，以確保連續(xù)性和穩(wěn)定性的生態(tài)過程，但本階段相關(guān)的研究少之又少。因此還有很多方面需要進(jìn)一步深入研究。

1.2.2　河湖生態(tài)需水研究

國外針對河流生態(tài)需水的研究起源于20世紀(jì)40年代，美國魚類和野生動物保護(hù)協(xié)會研究河道流速與魚類生長的關(guān)系，提出了“最小生物流量”的概念。20世紀(jì)50年代大量的研究建立了流量、流速對生態(tài)系統(tǒng)的影響，主要研究的水生生物有魚類、大型無脊椎動物、大型水生物植物。20世紀(jì)60年代末到70年代，提出了許多保護(hù)棲息地和魚類的河流生態(tài)需水量的評價模型，形成了許多成熟的計算方法[26]。據(jù)統(tǒng)計，截至2003年，關(guān)于河道內(nèi)生態(tài)流量的計算方法接近207種，方法大致分為4類，即水文學(xué)法、水力學(xué)法、棲息地模擬法以及整體分析法[27-29]。水文學(xué)法包括蒙大拿法（或者稱Tennant法）、7Q10法、Texas法、RVA法等[30-34]；水力學(xué)法包括水力濕周法、R2CROSS法、CASMIR法等[35-36]；棲息地模擬法包括物理棲息地模擬法、IFM法、RCHARC法、PHABSM法、Basque法等[37-39]；整體分析法包括南非的BBM（Building Block Methodology）法和澳大利亞的整體評價法（Holistic Approach）等[40-42]。水文學(xué)法又稱為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定法或快速評價法，是最簡單、最具代表性的一類方法。該類方法主要以長系列的歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用固定流量（年平均或日平均）百分?jǐn)?shù)的形式給出環(huán)境流量推薦值，通過這些推薦值來表示維持河流不同生態(tài)環(huán)境功能的最小環(huán)境流量。該方法適用于設(shè)定初級目標(biāo)和國家性戰(zhàn)略決策，至今仍然是應(yīng)用最為廣泛的方法。水力學(xué)法一般需要對河流的斷面進(jìn)行實地調(diào)查，才能確定有關(guān)的水力參數(shù)，使得該法操作比較困難，這也是20多年來該方法一直發(fā)展比較緩慢的一個原因。但是，該方法可以為棲息地模擬法和整體研究法提供研究方法和手段，屬于向棲息地模擬法和整體研究法過渡的方法，終將融合到這兩種方法之中。棲息地模擬法強(qiáng)調(diào)水文、物理形態(tài)和生物信息的有機(jī)結(jié)合，并產(chǎn)生動態(tài)的水文和棲息地時間序列數(shù)據(jù)，能夠用這些數(shù)據(jù)來驗證不同的生態(tài)環(huán)境用水對目標(biāo)生物生命周期和聚集習(xí)性的影響，最具科學(xué)性，但對數(shù)據(jù)要求較高。整體分析法從河流生態(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、河床形狀與河岸帶群落之間的關(guān)系，使推薦的河道流量能夠同時滿足生物保護(hù)、棲息地維持、泥沙沉積、污染控制和景觀維護(hù)等功能。因此，該類方法需要組成包括生態(tài)學(xué)家、地理學(xué)家、水力學(xué)家、水文學(xué)家等在內(nèi)的專家隊伍。整體分析法的基本原則是保持河流流量的天然性、完整性、季節(jié)變化性。將水生生物生存繁衍、生物群落重新分布，河流生態(tài)結(jié)構(gòu)破壞對應(yīng)不同的流量。該類方法強(qiáng)調(diào)流域系統(tǒng)的整體性，符合流域綜合管理的要求，是生態(tài)環(huán)境需水計算方法的巨大進(jìn)步，但該法對數(shù)據(jù)的要求依然很高。根據(jù)對上述方法的評述可知，水文學(xué)法簡單、方便，但考慮因素單一，準(zhǔn)確性較差；水力學(xué)法雖然考慮了水力學(xué)因素，但所需參數(shù)需要實測，不易操作；生境模擬法將其重點放在一些河流生物物種的保護(hù)上，而沒有考慮諸如河流規(guī)劃以及包括河流兩岸在內(nèi)的整個河流生態(tài)系統(tǒng)，由此計算出和推薦的流量范圍值，并不符合整個河流的管理要求。表1.2.1比較了生態(tài)需水評價方法。

河流生態(tài)需水的發(fā)展經(jīng)歷由單一目標(biāo)發(fā)展為考慮多方面需求，并根據(jù)某時段的各種需求確定需水量的過程；在計算方法上呈現(xiàn)多樣化，在空間尺度上對縱向、橫向、垂向和時間域構(gòu)成的思維動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行研究；研究對象也發(fā)展到湖泊、濕地、河口三角洲等方面。近年來，國際間的合作交流越來越緊密，如FRIEND（Flow Regimes form Experimental and Network Data）行動計劃等。該計劃主要應(yīng)用國家流量（水文）數(shù)據(jù)庫以及不同的研究方法預(yù)測河流的高低流量。例如，澳大利亞與中國開展水權(quán)合作項目，將整體研究法的思想方法應(yīng)用于生態(tài)需水量研究的國際間的合作，使得先進(jìn)的研究技術(shù)和手段應(yīng)用到更多的國家和地區(qū)，取得了豐碩的成果。

國內(nèi)開展河流生態(tài)需水研究起步較晚，于20世紀(jì)80年代開始對旱地植被生態(tài)需水進(jìn)行研究，關(guān)于生態(tài)需水的研究逐漸展開。[42]湯奇成在針對塔里木盆地水資源與綠洲關(guān)系的研究中提出生態(tài)環(huán)境用水概念。20世紀(jì)90年代后期，生態(tài)環(huán)境用水進(jìn)入了較全面的研究階段，隨著生態(tài)水文學(xué)學(xué)科理論的不斷成熟，針對我國的生態(tài)問題，國內(nèi)開展了不同尺度、不同研究對象的生態(tài)需水研究，并取得了很大的進(jìn)步。劉昌明根據(jù)水資源與生態(tài)用水關(guān)系，提出了水熱平衡、水鹽平衡、水沙平衡和水量平衡原理，探討了生活、生產(chǎn)與生態(tài)用水之間的共享性；楊志峰等在分析流域生態(tài)系統(tǒng)、功能模塊的復(fù)雜性的基礎(chǔ)上，提出了流域生態(tài)需水具有整體綜合性、模塊復(fù)雜性、空間連續(xù)性、時間差異性以及自然、人工雙控性的特性，并結(jié)合全國河流生態(tài)水文分區(qū)體系和分區(qū)方法，為從流域尺度開展生態(tài)環(huán)境需水量提供研究基礎(chǔ)，李麗娟等以海灤河為例研究了河流系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境需水，認(rèn)為河流系統(tǒng)生態(tài)需水包括天然和人工植被、水（濕）生生物棲息、河口地區(qū)生態(tài)平衡、水沙平衡、水鹽平衡、稀釋凈化能力、景觀功能、合理的地下水位等8個方面。[43]王西琴等從水環(huán)境污染問題出發(fā)，探討了河道環(huán)境需水的內(nèi)涵，指出河道最小環(huán)境需水量是指在河流的最基本功能不受破壞的情況下，在河道中常年流動著的最小水量閾值。嚴(yán)登華等[44]將河流水劃分為生態(tài)水、資源水和災(zāi)害水，認(rèn)為河流系統(tǒng)的生態(tài)需水是指維持河流正常的生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能所需要的一定水質(zhì)最小水量，包括河道系統(tǒng)和洪泛區(qū)兩大系統(tǒng)的生態(tài)用水，并計算了東遼河流域河流系統(tǒng)生態(tài)需水量。楊志峰等[30]從河流生態(tài)需水的基本內(nèi)涵出發(fā)，對評價方法進(jìn)行了研究，提出了生態(tài)環(huán)境需水量分級和計算方法，并對黃淮海地區(qū)的生態(tài)環(huán)境需水量進(jìn)行了評估。于龍娟等[45]研究了河流生態(tài)徑流內(nèi)涵，認(rèn)為天然條件下隨機(jī)變化的水文過程不會對河流的物種和種群結(jié)構(gòu)產(chǎn)生根本性的影響，而影響的只是生物量及物種種群大小的變化。在天然狀態(tài)下，任何一種徑流過程都是生態(tài)徑流過程，并確定了生態(tài)徑流過程的準(zhǔn)則，生態(tài)徑流不是一個常量，應(yīng)保持天然條件下河流的水文特征。在此理論方法研究基礎(chǔ)上，陳竹青[46]利用建立的逐月最小生態(tài)徑流計算法和逐月頻率法研究了長江中下游生態(tài)徑流過程，為長江中下游生態(tài)安全提供保障。徐志俠[47]從徑流與河床關(guān)系入手，研究了徑流與河床形態(tài)分析法，用以計算河道最小非生物需水；從徑流、河床和生物關(guān)系著手，研究最小生態(tài)需水計算方法——河道生物空間最小需求法；研究用魚類產(chǎn)卵所需流速估算河道魚類產(chǎn)卵期適宜生態(tài)需水的方法。最后計算了潁河與渦河最小非生物需水、最小生態(tài)需水和適宜生態(tài)需水。宋蘭蘭[48]采用水文指數(shù)法和濕周法計算了廣東省河道生態(tài)環(huán)境需水。蘇飛[49]研究了河道最小和適宜生態(tài)需水量計算方法，并且以遼河為例進(jìn)行了計算。英曉明[50]研究了IFIM計算方法，采用River2D模型計算了中華鱘產(chǎn)卵生境和流量之間的關(guān)系。陳敏建等[51]構(gòu)建了多參數(shù)生態(tài)需水（最小生態(tài)需水、適宜生態(tài)需水、洪水期生態(tài)需水）體系并分析其內(nèi)涵，組成了能反映河流生態(tài)系統(tǒng)健康的流量等級，運用該計算方法計算了黃河流域中下游生態(tài)需水量。吉利娜[52]對河道生態(tài)需水計算的水力學(xué)方法中的濕周法和流速法進(jìn)行了深入研究，并用于南水北調(diào)西線工程流域。樊健[53]探討了基于生態(tài)目標(biāo)的河流生態(tài)徑流計算方法以及RVA法確定河流生態(tài)徑流過程的計算方法，并以廣東東江河源水文站斷面為例，進(jìn)行了實證研究。郭文獻(xiàn)等[54]采用改進(jìn)河道濕周法以及生態(tài)流速-流量法分別計算了長江中下游河道最小和適宜生態(tài)流量，該結(jié)果為長江中下游河流生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供參考。趙長森等[55]以淮河上、中、下游的典型河段為研究區(qū)域，將傳統(tǒng)的水力半徑法進(jìn)行改進(jìn)，計算閘壩河段類型的生態(tài)環(huán)境流量。李亞平[56]依據(jù)徒駭河流域的特征，構(gòu)建了徒駭河流域的分布式水文模型，為量化未來時間段的生態(tài)環(huán)境需水指明了方向。何婷[57]針對淮河流域中下游典型河段水生態(tài)問題，在分析不同流量的生態(tài)學(xué)意義的基礎(chǔ)上，基于洪水脈沖理論計算淮河典型河段生態(tài)水流過程。鞏琳琳[58]以渭河流域為研究區(qū)域，提出了基于生態(tài)的水資源合理配置原則和機(jī)制，并分析了滿足生態(tài)需水的途徑。劉玉安[59]構(gòu)建了SHRD模型，為估算流域生態(tài)需水滿足度提供了全新的解決思路。商玲等[60]通過基于物理機(jī)制水循環(huán)模擬技術(shù)構(gòu)建了HIMS流域分布式水文模型，利用最小流量平均估算了基本生態(tài)需水。董哲仁等[61]針對取水河段的生態(tài)問題，采用新型生態(tài)水文限度法計算河流生態(tài)需水，為生態(tài)需水計算提供了新的解決思路。根據(jù)以上研究可知，近幾年來我國在河道生態(tài)需水研究方面也進(jìn)行了大量研究，但仍有許多方面需要研究。首先，我國學(xué)者在河流生態(tài)需水的定義、內(nèi)涵的理解上還存在較大差異，需要進(jìn)一步研究，對河流生態(tài)需水的內(nèi)涵進(jìn)行界定；其次，我國關(guān)于河流生態(tài)需水評價方法的研究在很大程度上采用國外的研究方法，然而每種研究方法均存在一定的適用條件和不足，因此，需要根據(jù)我國河流的自身特點，提出適合的評價方法；最后，在研究內(nèi)容方面需要進(jìn)一步加強(qiáng)，如河道流量與魚類生息環(huán)境關(guān)系的研究，河道流量、水生生物與DO三者之間的關(guān)系研究，水生生物指示物種與流量之間的關(guān)系研究，水庫調(diào)度考慮生態(tài)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境水量的優(yōu)化分配的研究，環(huán)境生態(tài)用水與經(jīng)濟(jì)用水關(guān)系的研究等方面。

由于社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使得社會經(jīng)濟(jì)對水資源的需求與日俱增，并且對水資源的索取與破壞也在增加，導(dǎo)致與生態(tài)用水的矛盾日漸突出，出現(xiàn)了河流斷流、水環(huán)境惡化、濕地萎縮等諸多生態(tài)問題。我國制定了諸多生態(tài)環(huán)境需水相關(guān)導(dǎo)則與指南，見表1.2.2。

隨后，相關(guān)學(xué)者提出天然水文情勢在維持河流生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)完整性方面具有重要的作用。河流在不同的流量模式包括極端低流量、低流量、高脈沖流量、小洪水、大洪水等對于生態(tài)系統(tǒng)要素生物多樣性、棲息地環(huán)境、河道洪泛區(qū)的形態(tài)具有不同的作用。盡管我國在河流生態(tài)需水研究中取得了很大的進(jìn)步，但目前中國河流的環(huán)境水流研究仍存在一些問題，主要歸納為以下幾個方面。

（1）加強(qiáng)交叉學(xué)科理論發(fā)展。河流生態(tài)環(huán)境涉及水文學(xué)、水力學(xué)、生態(tài)學(xué)以及景觀學(xué)等眾多學(xué)科，各學(xué)科之間的理論都與河流生態(tài)密不可分，但現(xiàn)階段我國河流生態(tài)環(huán)境需水研究的發(fā)展還不足以支撐全面考慮滿足多種因素生態(tài)需水的要求，因此迫切希望能夠通過交叉學(xué)科之間的滲透，完善制定河流生態(tài)需水相關(guān)理論，實現(xiàn)河流生態(tài)環(huán)境需水的全面可持續(xù)發(fā)展。

（2）時空尺度協(xié)調(diào)問題。由于不同時空尺度下的生態(tài)環(huán)境需水規(guī)律可能存在差異，因此在生態(tài)環(huán)境需水實踐管理中，如何科學(xué)合理地實現(xiàn)不同時空尺度之間的轉(zhuǎn)換，制訂適宜的水資源利用方案，并實現(xiàn)與水資源調(diào)度及規(guī)劃之間的耦合，是一個亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。

（3）未考慮氣候?qū)λ倪^程的影響及生物自身的適應(yīng)能力。生態(tài)環(huán)境流量不僅受到人類活動干擾的影響，同時也受到氣候變化的影響，雖然現(xiàn)階段的生態(tài)環(huán)境需水研究已經(jīng)意識到氣候變化對生態(tài)環(huán)境流量產(chǎn)生一定的影響，但研究還不夠深入全面，一般認(rèn)為自然水文情勢自身的演變對生物有一定的正面意義，完全按照歷史資料配水也不是保證河流生態(tài)系統(tǒng)健康完整的最佳解決方案，正確衡量氣候及水文過程的自然演變及生物自身耐受程度的影響才是科學(xué)制訂河湖生態(tài)環(huán)境需水的有效策略。

（4）生態(tài)資料數(shù)據(jù)庫的建立。由于我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)落后，缺乏必要的生態(tài)監(jiān)測資料，生態(tài)基流的計算大多依托于水文數(shù)據(jù)，生態(tài)物種監(jiān)測資料是確定生態(tài)目標(biāo)的前提，也是科學(xué)合理計算生態(tài)基流的基礎(chǔ)。因此，創(chuàng)建生態(tài)資料數(shù)據(jù)共享庫是擺脫生態(tài)需水方法限制的前提，也是推動國內(nèi)生態(tài)需水研究發(fā)展的關(guān)鍵一步。