［印度］ B.K.H.庫(kù)馬拉 等

1 概述

世界河流的流量越來(lái)越大程度受如下因素影響:堰壩的截流、取水(用于農(nóng)業(yè)和城市供水)、排水回流、航行中維護(hù)用水、抵御洪水的建造物。這些人為干預(yù)已在極大程度上改變了河流的徑流狀態(tài)，主要是徑流量減少和影響流域的多樣性和季節(jié)性。另一方面，量化和合理配置水資源的方法已相對(duì)成熟。

生態(tài)系統(tǒng)功能的衰退會(huì)導(dǎo)致社會(huì)上和經(jīng)濟(jì)上都付出代價(jià)，受影響的人們大部分來(lái)自貧困地區(qū)。認(rèn)知生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值并做相應(yīng)的投資，將能有效保護(hù)居民的日常生活，確保人們將來(lái)得到收益，挽救巨大損失，有助于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，否則可能會(huì)嚴(yán)重危害這些功能的效果。

“環(huán)境流量”是指為保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和依賴于其的種群所需要的水量。這些流量需求由長(zhǎng)期可供水量和其動(dòng)態(tài)變化綜合決定，并建立在環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)評(píng)估的基礎(chǔ)之上。環(huán)境流量描述了能保持淡水和港灣生態(tài)系統(tǒng)功能以及依賴于這種生態(tài)系統(tǒng)功能的周圍居民日常生活的水流的水量、水質(zhì)和流速。

研究的主要目的是對(duì)棟格珀德拉河現(xiàn)有流量狀態(tài)和環(huán)境條件作出評(píng)估，并評(píng)價(jià)其環(huán)境流量是否得到保障，同時(shí)還討論了保障環(huán)境流量的潛在益處或者結(jié)果。研究還旨在解析環(huán)境流量的變化對(duì)魚(yú)類群落的影響水平。

2 研究區(qū)域

棟格珀德拉河是克里希納(Krishna)河的最大支流，在與干流交匯處年徑流量為147億m3。此河跨越國(guó)際邊境，從發(fā)源地卡納塔克邦流經(jīng)531km到入河口。棟格珀德拉河流域(TBSB)面積超過(guò)48827km2，主要是在其臨邊的卡納塔克邦(38790km2)和安得拉邦(9037km2)(以上數(shù)據(jù)來(lái)源于卡納塔克邦水資源部)。棟格珀德拉河匯入克里希納河，克里希納河最終流向孟加拉灣。

3 材料與方法

監(jiān)測(cè)環(huán)境流量的影響可基于物理變量(流量、水力學(xué)、地貌學(xué))、化學(xué)變量(水質(zhì))、生物變量(動(dòng)植物群落)、生態(tài)變量(生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程的測(cè)量結(jié)果)或這些變量的組合。但由于測(cè)量所有的變量不太可行，所以有必要識(shí)別并選出最敏感的變量。

許多早期關(guān)于環(huán)境流量評(píng)估的應(yīng)用都集中于單一物種，其結(jié)果就是環(huán)境流量被設(shè)定為保持這種生物在臨界水平下的棲息。然而，不考慮其他生態(tài)系統(tǒng)組分而調(diào)控流量可能導(dǎo)致不能獲得生態(tài)系統(tǒng)的過(guò)程和生物群落的交互作用，而這種作用對(duì)產(chǎn)生和維持目標(biāo)生物的棲息是非常關(guān)鍵的。近期在環(huán)境流量評(píng)估方面的進(jìn)步反映了這一認(rèn)知，環(huán)境流量評(píng)估方法也逐漸采納了這種整體的研究方法。

學(xué)者金和布朗(2010年)在對(duì)非洲和東南亞的個(gè)例研究中跟蹤了這一發(fā)展，絕大部分基礎(chǔ)研究已經(jīng)完成。他們描述了“綜合流域流量評(píng)估”，這可以在很大程度上描述河流未來(lái)的發(fā)展和潛在變化趨勢(shì)。在描述的個(gè)例中，研究者用在發(fā)展中國(guó)家的綜合流域提出的10條原則來(lái)指導(dǎo)如何將環(huán)境流量評(píng)估和綜合的流域管理整合起來(lái)。

波夫等人描述了一種新的模型，即“ELOHA”模型，模型中闡述了這一設(shè)想，他們留意到流量－生態(tài)之間的關(guān)系和模型未必僅僅適用于單一河流，也有望應(yīng)用于特種水文類型的河流，如有自然獨(dú)特的河流流態(tài)的枯河或雪融河。

由于時(shí)間和數(shù)據(jù)有限，該研究用兩種評(píng)估方法，即生物物理評(píng)估與社會(huì)經(jīng)濟(jì)評(píng)估法評(píng)估了研究區(qū)域的環(huán)境流量。

3.1 生物物理評(píng)估

研究分析了棟格珀德拉河大壩30 a來(lái)的入流和出流，并與法國(guó)漁業(yè)法限定的方法和坦南特環(huán)境流量評(píng)估方法做了比較，獲得了河流一段時(shí)期內(nèi)物理狀態(tài)的細(xì)節(jié)。利用水文變化指標(biāo)(IHA)和全球環(huán)境流量計(jì)算(GEFC)軟件評(píng)估了棟格珀德拉河的環(huán)境流量狀態(tài)。

1984年法國(guó)淡水漁法規(guī)定，通過(guò)河流斷面的流量應(yīng)為河流所經(jīng)支流平均流量的1/40與新支流均流量的1/10兩者中的最小值。

坦南特方法是該研究利用的另一種方法。它通過(guò)對(duì)美國(guó)中西部州的數(shù)百條河流進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算來(lái)確定維持一個(gè)河流健康環(huán)境的最小流量，由此該方法得到發(fā)展。將占年平均流量(MAF)的百分比進(jìn)行分類，以標(biāo)示為魚(yú)類提供不同質(zhì)量的生境，如10%是貧瘠的生境，30%是適中的生境，60%是絕佳的生境。

研究中，利用IHA軟件來(lái)評(píng)估棟格珀德拉河的環(huán)境流量需求，此軟件可以計(jì)算每年最大洪峰流量和最小流量以及持續(xù)時(shí)間，并能預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)上述參數(shù)的平均值和其變化情況。因?yàn)榇嬖谥T如建設(shè)大壩或與水陸利用相關(guān)的漸變這些影響，利用比較分析法來(lái)量化描述這些模型應(yīng)用于棟格珀德拉河時(shí)如何變化。

研究還利用了另一個(gè)程序軟件，即GEFC來(lái)評(píng)估棟格珀德拉河的環(huán)境流量狀態(tài)，GEFC是可以快速評(píng)估環(huán)境流量的軟件。GEFC中的環(huán)境流量評(píng)估技術(shù)利用的是步長(zhǎng)為月的天然或不規(guī)律的流量狀態(tài)及其響應(yīng)的流量持續(xù)曲線(FDC)，即流量累計(jì)分布函數(shù)。環(huán)境流量研究的目的是維持生態(tài)系統(tǒng)平衡，或者使其升級(jí)為某種規(guī)定的或協(xié)商的條件，即環(huán)境管理級(jí)別(EMC)。環(huán)境管理級(jí)別越高，維持生態(tài)系統(tǒng)所需要的水量就越多，需要保存的流量多樣性就越多。GEFC軟件中用了6種EMC級(jí)別，范圍從“未做調(diào)整”到“嚴(yán)重調(diào)整”不等。每一種EMC級(jí)別都由其獨(dú)一無(wú)二的FDC表示。

3.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)評(píng)估

流域沿岸分布著漁民群落和魚(yú)類的主要交易市場(chǎng)。這些群落的家庭數(shù)量在4～100之間。小規(guī)模的漁民群落更容易受影響，被迫沿著流域遷徙。研究收集了第一手和第二手來(lái)源的數(shù)據(jù)，第一手?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)源于關(guān)鍵的被調(diào)查者，即直接關(guān)聯(lián)人(漁民家庭和被漁民雇傭的勞動(dòng)力)或間接關(guān)聯(lián)人(中介貿(mào)易者)。第二手?jǐn)?shù)據(jù)的來(lái)源包括漁業(yè)部、卡納塔克邦漁業(yè)發(fā)展公司和漁業(yè)合作協(xié)會(huì)。

研究于2008年1～6月在棟格珀德拉河流域開(kāi)展，數(shù)據(jù)來(lái)源于對(duì)周邊106個(gè)漁民的調(diào)查，這些漁民是按照兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，即水源和社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況從漁民樣本中隨機(jī)挑選的，還對(duì)其中30個(gè)人進(jìn)行了采訪和集中討論。由于時(shí)間和資源有限，進(jìn)行大規(guī)模的取樣調(diào)查是不現(xiàn)實(shí)的。此次調(diào)查本質(zhì)上更加寬泛，以期收集棟格珀德拉河流域漁民對(duì)于漁業(yè)更廣泛的想法。樣本的代表性得到保證，被調(diào)查者來(lái)源于不同的魚(yú)類來(lái)源——水庫(kù):多數(shù)和少數(shù);水箱:多數(shù)和少數(shù);私人池塘;由政府部門租出去的河流流域。男性和女性均在被采訪之列。

4 結(jié)果與討論

城市人口和鄉(xiāng)村人口都在增長(zhǎng)，這給自然資源增加了更多的壓力。早至20世紀(jì)60年代，為了方便取水灌溉，在棟格珀德拉河下游的左右兩岸設(shè)了12個(gè)堰，棟格珀德拉河的天然流量狀態(tài)被徹底改變。早期種植半干旱作物的農(nóng)業(yè)類型現(xiàn)在已變成在整個(gè)流域中都種植耗水量較多作物的農(nóng)業(yè)類型。農(nóng)業(yè)現(xiàn)在是棟格珀德拉河流域的主要產(chǎn)業(yè)，在該研究區(qū)域中，農(nóng)業(yè)耗水量急劇增加，地下水開(kāi)采量也急劇增加。在整個(gè)流域中，地表水和地下水都能滿足不同地區(qū)居民的飲用水需求，不同城鎮(zhèn)每人每天用水量(LPCD)從70～135 L不等。當(dāng)?shù)爻菂^(qū)污水直接進(jìn)入水系或者農(nóng)田，沿河周圍流域村莊的主要飲用水來(lái)源于地下水，地下水由小型供水系統(tǒng)提供。

歷史流量數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示，近年來(lái)河流流量急劇下降，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)以及棟格珀德拉河下游的用水者處于危急狀態(tài)。棟格珀德拉河的年平均流量狀態(tài)顯示出該河1 a內(nèi)的流量變化不成比例。但是，河流流量在所有季節(jié)都隨著時(shí)間的流逝而下降。研究結(jié)果清楚表明河流流量在近年來(lái)不斷變化，年平均流量也在減少，其數(shù)值從1978年的1853 m3/s降到了2004年的42 m3/s。

棟格珀德拉河在1978～1979年和1980～1981年間的環(huán)境流量比較適中，是1981～1986年平均流量的1/10。1976～1977年環(huán)境流量較小，1978～1979年和1980～1985年比較適中。1985～1986年平均流量較小。1986～1991年環(huán)境流量較小，1991～1994年和1997～2001年比較適中。2001～2005年平均流量較小。未能滿足棟格珀德拉河下游的最小環(huán)境流量要求。

棟格珀德拉河在9～10月和12月的環(huán)境流量適中，而在5～7月和11月較小，不能滿足下游所需的最小流量需求。1～4月，棟格珀德拉河由于有下游(安德拉邦)保證，河流狀態(tài)絕佳。有趣的是，在非季風(fēng)期間，盡管入流為零，而出流卻非常高(與下游用水戶的承諾有關(guān))。早至20世紀(jì)70年代時(shí)，棟格珀德拉河的天然流量狀態(tài)被徹底改變，水庫(kù)的利用率很高，從早期種植半干旱作物的農(nóng)業(yè)類型轉(zhuǎn)為種植耗水量較多作物的農(nóng)業(yè)類型。棟格珀德拉河的環(huán)境流量需求用3種不同的水文方法來(lái)評(píng)估?；谔鼓咸胤椒?，低流量季節(jié)的環(huán)境流量需求為9～65 m3/s，這樣才能保持較為適中的流量，從而維持較好的狀態(tài)。

研究中，棟格珀德拉河上游和下游的流量持續(xù)曲線清晰顯示出，河流的自然流量狀態(tài)有很大程度的波動(dòng)，由于流量下降，自然流量狀態(tài)在下游急劇改變。相對(duì)于下游段來(lái)說(shuō)，上游的河水流量更為平緩，上游和下游的流量持續(xù)曲線隨時(shí)間變化很大，下游的基流指數(shù)也有所減少。在很多年份河流沒(méi)有基流，這說(shuō)明河流中流量為零。

已知數(shù)據(jù)證明，棟格珀德拉河下游已被零流量嚴(yán)重改變，其下游的環(huán)境流量已改變了其自然流量，通過(guò)對(duì)棟格珀德拉河上游和下游的環(huán)境流量狀態(tài)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)上游和下游的環(huán)境流量狀態(tài)由于珀德拉(Bhadra)水庫(kù)工程和棟格(Tunga)大壩的零流量已被嚴(yán)重改變。

4.1 河流流域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)

水生生態(tài)系統(tǒng)，比如河流，給人類提供各種各樣的好處，包括“商品”，如純凈飲用水、魚(yú)類、纖維等，還包括“服務(wù)”，如水的提純、防洪減災(zāi)、娛樂(lè)機(jī)會(huì)等。健康的河流及其相應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人類存在固有的價(jià)值，這種價(jià)值可體現(xiàn)在文化特別是在本土文化意義方面。對(duì)魚(yú)或者其他水生生物的影響是水質(zhì)好壞的重要指示之一，魚(yú)類死亡是水體污染，特別是工業(yè)污染引起的一類嚴(yán)重問(wèn)題，工業(yè)污染一般發(fā)生在夏季，因?yàn)橄募舅w流量減少和稀釋作用變小。在棟格珀德拉河流域，1 a平均發(fā)生3～4起死魚(yú)事件。1984年，棟格珀德拉河下游發(fā)生了大規(guī)模的死魚(yú)事件，卡納塔克邦污染控制委員會(huì)(KSPCB)指出，工業(yè)污染物的隨意排放是引起魚(yú)類死亡的首要原因，并禁止相關(guān)工廠排放污染物。由于礦業(yè)開(kāi)采活動(dòng)，河流泥沙承載量增加，流量減少。

由于難以識(shí)別和量化，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的固有價(jià)值經(jīng)常被忽略。直到現(xiàn)在，在卡納塔克邦記錄的屬于9個(gè)目27個(gè)科84個(gè)屬的201種淡水魚(yú)中，有40種魚(yú)處于瀕危狀態(tài)，需要采取緊急措施來(lái)保證這些魚(yú)類的存活?？{塔克邦內(nèi)陸水體中記錄的淡水魚(yú)種系統(tǒng)以賈亞拉姆(Jayaram)1999年所作的研究為基礎(chǔ)，其中有84種魚(yú)(分屬8個(gè)目14個(gè)科)屬棟格珀德拉河的特有魚(yú)種?？{塔克邦的淡水魚(yú)產(chǎn)量大約為12萬(wàn)t/a，而預(yù)計(jì)潛在產(chǎn)量為26萬(wàn)t/a。為了增加內(nèi)陸魚(yú)類產(chǎn)量以滿足日益增長(zhǎng)的需求，卡納塔克邦漁業(yè)部已加大了對(duì)生長(zhǎng)快的印度魚(yú)種和外來(lái)魚(yú)種的養(yǎng)殖量，印度魚(yú)種有卡特拉魮鯉魚(yú)(Catla catla)、南亞野鯪魚(yú)(Labeo rohita)和麥瑞加拉鯪魚(yú)(Labeo rohita)，外來(lái)魚(yú)種有鯉魚(yú)(Cyprinus carpio)、白鰱(Hypophthalmichthys molitrix)和草鯉魚(yú)(Ctenopharyngodon idella)。這些引進(jìn)的魚(yú)種都能很好適應(yīng)不同的淡水水體。外來(lái)魚(yú)種的引入在一定程度上引起了本地魚(yú)群量的減少，包括野鯪屬(Labeo)、鯪屬(Cirrhinus)、刺鲃屬(Puntius)、鯰魚(yú)(Catfish)和鱧(Murrels)。私人企業(yè)家養(yǎng)殖的非洲鯰魚(yú)會(huì)威脅到整個(gè)本地魚(yú)群的生存，特別是當(dāng)早期沒(méi)采取正確措施時(shí)(來(lái)自漁民經(jīng)驗(yàn))。養(yǎng)魚(yú)業(yè)除了提供工作崗位、收入來(lái)源和生活保障外，還為農(nóng)村的發(fā)展提供了良好的前景，以及廉價(jià)的富含蛋白質(zhì)食物。

生態(tài)系統(tǒng)為人類提供一系列服務(wù)，環(huán)境流量所提供的服務(wù)，要么是流量本身(帶來(lái)大量沉積物和控制鹽度)直接提供的，要么就是生態(tài)系統(tǒng)功能間接提供的。自然水流狀態(tài)改變對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)和其中的物種有著非常廣泛的滲透和損傷效應(yīng)，生態(tài)效應(yīng)也與水流改變有關(guān)。許多物種都高度依賴于橫向和縱向的水力連通性，這種水力連通性很容易被水流改變所打破，河流系統(tǒng)中外來(lái)和引入物種的入侵也能因水流改變而加快。由生態(tài)系統(tǒng)功能產(chǎn)生的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)范圍取決于當(dāng)?shù)匚幕?、社?huì)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)背景。因此，生態(tài)服務(wù)并不完全由生態(tài)系統(tǒng)功能的情況決定，也由從中得到益處的人類的獨(dú)創(chuàng)性決定。

4.2 零流量帶來(lái)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響

相對(duì)以前來(lái)說(shuō)，漁民現(xiàn)在對(duì)漁業(yè)的依賴水平有所降低，因?yàn)榇蠖鄶?shù)漁民都覺(jué)得捕魚(yú)并不劃算。漁民認(rèn)為脆弱的生態(tài)系統(tǒng)提高了捕魚(yú)的投資成本和他們對(duì)中間人的依賴性。由于從捕魚(yú)中獲得的收入較少且不確定，從事其他各種各樣職業(yè)的現(xiàn)象變得十分普遍。漁民職業(yè)多樣化的原因如下:捕魚(yú)量少、歉收季節(jié)和淡季。

在現(xiàn)場(chǎng)研究中，許多漁民表達(dá)了對(duì)農(nóng)田中日益增長(zhǎng)的化肥用量的關(guān)心，河流中一些河段已經(jīng)被污染，影響了大約75個(gè)村莊。47%的人認(rèn)為水體污染影響了他們的收入和導(dǎo)致了魚(yú)類死亡，而26%的人聲稱存在有健康問(wèn)題，9%的人認(rèn)為水體污染導(dǎo)致他們收入減少、魚(yú)類死亡，對(duì)人類健康不利。44%的漁民認(rèn)為治理河流是政府的責(zé)任，而20%的漁民認(rèn)為是污染者的責(zé)任。

由于存在各種各樣的限制因素，盡管有改善的空間，棟格珀德拉河流域的魚(yú)產(chǎn)量在一段時(shí)期內(nèi)還是有所減少。雖然棟格珀德拉河有最大的流域面積，但其當(dāng)?shù)睾椭苓叺氖袌?chǎng)還是得從鄰邦進(jìn)口魚(yú)。原因包括:市場(chǎng)出售的小魚(yú)質(zhì)量不好;政府監(jiān)管不力導(dǎo)致非法捕魚(yú)現(xiàn)象增加;政府許可的魚(yú)苗產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實(shí)際需求且缺乏基礎(chǔ)設(shè)施的支持;淡季河流零流量;工業(yè)污染和缺乏責(zé)任感的爆破作業(yè)等。由于各方面的阻撓和干預(yù)，人們的抱怨通常不能引起注意，不了了之，或者沒(méi)能轉(zhuǎn)化成實(shí)際行動(dòng)。

5 結(jié)論

在研究區(qū)域附近河流中發(fā)現(xiàn)了水流狀態(tài)改變所產(chǎn)生的瞬時(shí)影響，在此地觀察到農(nóng)民使用的無(wú)機(jī)肥量增加，因此他們的土地變得富營(yíng)養(yǎng)化。河流沿岸的地下水位有所下降，河水水質(zhì)漸漸惡化，這預(yù)示著多樣性因素的減少。農(nóng)業(yè)及工業(yè)的用水需求給沿河流域水資源增加了壓力。由于流量減少，流域發(fā)生了一系列帶有負(fù)面后果的事件。在沿河的許多地方，森林覆蓋率明顯減低。研究區(qū)域內(nèi)的淡季，在河床上進(jìn)行農(nóng)業(yè)活動(dòng)十分普遍。研究還清楚表明河流流量逐年波動(dòng)，在季風(fēng)時(shí)期，流量保持適中狀態(tài)。大壩的利用率高，值得一提的是，在非季風(fēng)時(shí)期，水庫(kù)的入流為零，而出流卻非常高。

棟格珀德拉河大壩周邊的村落受到負(fù)面影響，表現(xiàn)為當(dāng)水庫(kù)大量放水時(shí)，下游一些地區(qū)洪水泛濫。大壩放水所引起的雨季洪水，每年都破壞莊稼，淹沒(méi)周圍村莊，盡管流域上游的洪水比下游的洪水情況好得多。

周圍的居民受干旱季節(jié)水位不規(guī)律的波動(dòng)所影響，其特征為水位超高或超低或急劇變化，高達(dá)2 m的巨浪曾引起了河堤的嚴(yán)重侵蝕。干旱季節(jié)花園被洪水沖垮，還有許多干旱季節(jié)的活動(dòng)如捕魚(yú)受到嚴(yán)重干擾。棟格珀德拉河的水質(zhì)已嚴(yán)重惡化，然而，周圍的居民認(rèn)為水質(zhì)問(wèn)題源于可能已被有害物質(zhì)污染的棟格珀德拉河大壩。河水已變得混濁且發(fā)臭。河水不規(guī)律的起伏波動(dòng)已嚴(yán)重影響了周圍的那些生命過(guò)程依賴于棟格珀德拉河的天然節(jié)律的植被、鳥(niǎo)類、爬行動(dòng)物和許多水生生物。

河水水文狀況和水質(zhì)的變化嚴(yán)重影響到本土魚(yú)種、魚(yú)類生境和河邊的漁業(yè)。由于捕魚(yú)量銳減，高度依賴于捕魚(yú)以獲得食物和經(jīng)濟(jì)收入的村民受到了嚴(yán)重影響，所有的魚(yú)種都受到了影響，顯然，大魚(yú)受影響更為嚴(yán)重，魚(yú)病發(fā)生率也有所提高。

水生生物已形成一定的歷史演變規(guī)律，如它們的繁殖時(shí)間與水體天然流動(dòng)狀態(tài)直接響應(yīng)，水流的改變會(huì)使水生生物的生殖失調(diào)。河流流域的特有現(xiàn)象非常多，不管是陸地生態(tài)系統(tǒng)的物種、兩棲類還是水生生態(tài)系統(tǒng)的物種。農(nóng)業(yè)與工業(yè)的用水需求給沿河流域水資源增加了壓力。由于流量減少，流域發(fā)生了一系列帶有負(fù)面后果的事件。雖然想讓一條河流處于原始狀態(tài)是不可能的，但是有必要通過(guò)有規(guī)律地調(diào)配河流下游的最小需水量，使河流保持一個(gè)相對(duì)原始的狀態(tài)。