2.2.1　河流健康用水研究的空間尺度

早期歐洲和北美對洪泛平原與河道采取分開管理的模式,中期對河流縱向空間的研究導致將河流分為離散的河段,隨著研究的深入逐漸又形成了河流連續體的概念,垂直范圍內又包含地下水對河川徑流水文要素和化學成分的影響,以及生活在下層土壤的有機體,所以從空間上來說,河流或流域是一個三維的生態系統,分為橫向尺度、縱向尺度和垂向尺度。橫向尺度從河道中心線向兩側延伸,分別包含:河道內深水區、河邊淺灘(漫灘)、陡岸、沿河岸區及遠河岸區等;縱向尺度是從河流源頭開始流經上游、中游和下游,最后到達海灣和入海口(或內陸湖泊)的連續體;垂向尺度是包含地下水與地表水的回補與滲漏、河道內不同生物垂向分布與能量間的循環傳遞、河流水面蒸發與降雨等垂向運動。

空間尺度對河流的開發利用和管理行為都是在一定的空間范圍內進行的。影響河流健康的主要因素、決策者的總體目標、管理行為都與空間尺度有關,考慮河流健康的研究內容和人類的影響作用,用于河流健康研究的空間尺度可選擇全球、流域、區域、河流系統、河流和河段等幾種尺度。河流是氣候的函數,河流的發生、生命及其演化都緊密地依賴于氣候,從氣候變化角度對河流進行研究可以選取全球尺度,河流是全球水循環系統中重要的一環。隨著科學技術水平的提高,人類對全球水循環系統的干擾能力越來越大,溫室效應、酸雨等全球范圍的影響作用都會影響到河流系統的健康。只有在全球范圍內規范人類的活動,才能徹底改善環境條件。因此,以全球尺度對河流進行研究有利于從源頭上對河流健康進行維護。流域是以水為媒介融合起來的自然環境和社會經濟綜合體。河流的演變狀態和各項功能的健康與否,主要決定于流域面積上的氣候、地質地貌等自然條件和社會經濟狀態。另外,流域范圍在時間上比較穩定,空間邊界范圍明確,因此可作為河流健康的研究單元。流域可分為單一河流的流域和一個完整的河流系統對應的流域兩種,可根據研究問題進行選擇。以流域為單位對河流進行研究、修復和管理是目前河流健康維護的一種發展趨勢,如美國的密西西比河、伊利諾伊河、歐洲的萊茵河、澳大利亞的墨累河等的治理和管理就是從流域尺度上開展工作的。區域是某個地區或特定地域的一種泛稱,面積可大可小。用于河流健康研究的區域可以是自然地理單元或社會政治經濟單元。區域范圍內的政策法規制度、社會經濟活動和城市化規模、人口分布狀態等都會對河流健康產生一定的影響作用。一些戰略性的國民經濟和社會發展規劃也以區域為單位實施。因此,以區域為單位對河流健康進行研究有利于對河流健康進行調控。河流系統可作為河流健康研究的一個空間尺度。河段是河流的組成部分,可根據研究問題靈活選擇研究長度,甚至可以選取離散的有代表性的河段區域進行研究。河流流經的區域,各地的自然環境狀態和社會經濟條件差異較大,河流的空間變異性特征較明顯。由于河段的尺度較其他空間尺度小,以河段為單位收集資料,可以為河流管理提供更翔實的數據,而適當地劃分河段,可保證資料在河段內具有一致性、代表性。另外,河流管理的具體行為,如工程措施、水功能區劃分及管理、河流的修復等都以河段為單位開展工作,而河流管理的具體措施最終也將落實到一個個具體的河段。因此,以河段為研究尺度,有利于河流的具體管理。綜上所述,不同的空間尺度各有特點,具體應用需要根據研究的問題選擇,可選用一種尺度或多種尺度結合使用。