2.2.1　河流健康用水研究的空间尺度

早期欧洲和北美对洪泛平原与河道采取分开管理的模式,中期对河流纵向空间的研究导致将河流分为离散的河段,随着研究的深入逐渐又形成了河流连续体的概念,垂直范围内又包含地下水对河川径流水文要素和化学成分的影响,以及生活在下层土壤的有机体,所以从空间上来说,河流或流域是一个三维的生态系统,分为横向尺度、纵向尺度和垂向尺度。横向尺度从河道中心线向两侧延伸,分别包含:河道内深水区、河边浅滩(漫滩)、陡岸、沿河岸区及远河岸区等;纵向尺度是从河流源头开始流经上游、中游和下游,最后到达海湾和入海口(或内陆湖泊)的连续体;垂向尺度是包含地下水与地表水的回补与渗漏、河道内不同生物垂向分布与能量间的循环传递、河流水面蒸发与降雨等垂向运动。

空间尺度对河流的开发利用和管理行为都是在一定的空间范围内进行的。影响河流健康的主要因素、决策者的总体目标、管理行为都与空间尺度有关,考虑河流健康的研究内容和人类的影响作用,用于河流健康研究的空间尺度可选择全球、流域、区域、河流系统、河流和河段等几种尺度。河流是气候的函数,河流的发生、生命及其演化都紧密地依赖于气候,从气候变化角度对河流进行研究可以选取全球尺度,河流是全球水循环系统中重要的一环。随着科学技术水平的提高,人类对全球水循环系统的干扰能力越来越大,温室效应、酸雨等全球范围的影响作用都会影响到河流系统的健康。只有在全球范围内规范人类的活动,才能彻底改善环境条件。因此,以全球尺度对河流进行研究有利于从源头上对河流健康进行维护。流域是以水为媒介融合起来的自然环境和社会经济综合体。河流的演变状态和各项功能的健康与否,主要决定于流域面积上的气候、地质地貌等自然条件和社会经济状态。另外,流域范围在时间上比较稳定,空间边界范围明确,因此可作为河流健康的研究单元。流域可分为单一河流的流域和一个完整的河流系统对应的流域两种,可根据研究问题进行选择。以流域为单位对河流进行研究、修复和管理是目前河流健康维护的一种发展趋势,如美国的密西西比河、伊利诺伊河、欧洲的莱茵河、澳大利亚的墨累河等的治理和管理就是从流域尺度上开展工作的。区域是某个地区或特定地域的一种泛称,面积可大可小。用于河流健康研究的区域可以是自然地理单元或社会政治经济单元。区域范围内的政策法规制度、社会经济活动和城市化规模、人口分布状态等都会对河流健康产生一定的影响作用。一些战略性的国民经济和社会发展规划也以区域为单位实施。因此,以区域为单位对河流健康进行研究有利于对河流健康进行调控。河流系统可作为河流健康研究的一个空间尺度。河段是河流的组成部分,可根据研究问题灵活选择研究长度,甚至可以选取离散的有代表性的河段区域进行研究。河流流经的区域,各地的自然环境状态和社会经济条件差异较大,河流的空间变异性特征较明显。由于河段的尺度较其他空间尺度小,以河段为单位收集资料,可以为河流管理提供更翔实的数据,而适当地划分河段,可保证资料在河段内具有一致性、代表性。另外,河流管理的具体行为,如工程措施、水功能区划分及管理、河流的修复等都以河段为单位开展工作,而河流管理的具体措施最终也将落实到一个个具体的河段。因此,以河段为研究尺度,有利于河流的具体管理。综上所述,不同的空间尺度各有特点,具体应用需要根据研究的问题选择,可选用一种尺度或多种尺度结合使用。