夏军院士河湖水系连通特征及其利弊
这是水利人的第篇文章
注：本文颁发于《地舆科学掘起》年1月，第31卷第1期
河湖水系连通特点及其利害
夏军1，高扬1，左其亭2，刘晓洁1，陈庆美1，窦明2
（1.海洋水轮回及地表进程中心测验室，华夏科学院地舆科学与资本探索所，北京；2.郑州大学水科学探索中央，郑州）
跟着水资本以及水处境壮健的恶化，河湖水系连通性做为河道壮健以及升高水资本哄骗的一个严重目标在国度“十二五”策略操办中被注重提议。今朝，华夏对河湖水系连通特点及其对河道壮健的影响不足充足的了解，本文重要对河湖水系连通的界说、分类、评判目标、影响因素及其对水处境壮健的影响施行了逐一阐明。剖析讲明：保持水系连通能够显然地改革湿地生态处境，保持湿地生态处境及生物各类性，保险防洪平安和水资本可接续哄骗。同时，河湖连通也会带来对生态处境的背面影响，重要包含：①素来水质好的河道和水质相对较差河道连通明消沉平昔河道的水质；②加重连通河道中物种及鱼类等性命体的比赛；③水量充分的河道声援水量不够的湖泊，将削减该河道的灵验可哄骗水量；④致使水面挥发量削减影响地表及海洋的水轮回，影响地域的天色变动；⑤上游地域与下游地域河湖连通将致使下游地域河湖泥沙及淤积量赶紧增添。
水系连通性；河道壮健；水处境；生态效应
1引言
跟着水资本的缺乏及水处境壮健的恶化，人们逐步了解到河湖水系连通的严重性，在壮健长江评估目标编制中水系连通初度做为一个严重目标被提议来[1-2]。但由于河湖水系、水文、地形和地貌特点的繁杂性，使得华夏的河湖连通策稍不能简洁摹仿海外的胜利案例，仍须要施行屡次的考证与调研。年9月30日，国务院副总理回良玉在国务院放慢水利成立专题会议上注重指出：“捏紧成立一批主干水资本成立工程、中心水源工程和河湖水系连通工程以升高水资本时空调控和城乡供水保险水准”。同庚，水利部陈雷部长在安排“十二五”操办劳动中也注重强调：“深入探索河湖水系连通、水量调配和升高水处境承载手腕题目，表现河湖水系的归纳成果，测验水量优化调配”。
今朝，华夏可供探索的河湖水系连通性的胜利案例较少，特为对水系连通性及其处境影响还不足充足的了解，特意商议河湖水系连通性及其对河道壮健影响的干系报导也较少。因而，本文阐明了河湖连通的策略意义和特点，以加深水系连通对华夏水处境生态壮健的影响机理的了解，为华夏“十二五”策略操办中河湖水系连通的壮健掘起、各流域开垦哄骗和归纳经管供给底子讯息支柱。
2河道分类与水系散布
华夏河道水系重要分为内流河和外流河（图1），前者是最后未流入海洋的河道，后者是最后流入海洋的河道。外流河区面积占世界总面积的2/3，河道水量占世界总水量的95%以上；内流区面积占世界总面积的1/3，河道水量占世界总水量不到5%。外流河重要包含褂讪洋水系、印度洋水系以及北冰洋水系。褂讪洋水系的重要河道包含黑龙江、海河、黄河、淮河、长江、珠江、澜沧江等；印度洋水系的重要河道包含怒江、雅鲁藏布江等；北冰洋水系的河道主借使额尔齐斯河。此华夏际性河道重要包含黑龙江、额尔齐斯河、雅鲁藏布江、怒江、澜沧江等，外流河的水系特点见表1。华夏的内流河包含塔里木河和黑河，内流河属温带海洋性天色，降水少，挥发旺，下渗多；水量重要来自冰雪融水和幽谷降水，节令变动大；再加之温室效应，挥发加倍，致使下游河道水量削减乃至枯槁。内流河的下游河段来水量锐减，河道枯槁断流，地盘撂荒乃至严峻沙化，生态处境恶化[3-5]。
而凭借河道水流的补给前提又区分为以下8大典型[3,6]：①东北地域以雨水补给为主，并有节令性冰雪融水补给的河道；②华北地域以雨水或地下水补给为主，并有少许节令性冰雪融水补给的河道；③内蒙古、新疆部份地域雨水补给的河道；④西北高幽谷域永远性冰雪融水或节令性冰雪融水补给及雨水补给的河道；⑤华中地域以雨水补给为主的河道；⑥东南沿海地域和岛屿有台风雨补给的河道；⑦西南地域雨水补给为主的河道；⑧青藏高原地域永远性冰雪融水补给和地下水补给的河道。
3河湖水系连通的界说与典型
3.1水系连通界说
水系连通性可界说为：在果然和人为构成的江河湖库水系底子上，接连、重塑或新建满意肯定成果目方位水流毗连通道，以保持相对褂讪的震动水体及其接洽的物质轮回的形象。河湖水系通道流畅性重要包含两种环境：水系通道的过流手腕，重要表此刻河道连通对洪流的分泌手腕方面；水系连通能否受人为修筑物屏绝，重要表此刻水通行道、生物通道、航运通道能否碰壁等方面[7-8]。
3.2河湖水系连通分类的疏导头脑
在用心贯彻落实人水融洽治水观念、恭敬果然蜕变规律和社会掘起规律底子上，深入探索河湖水系连通的启动因素、果然地舆特点、连通方针、连通模样和连通特色，并归纳袭用当代水资本学、经济学、社会学、生态学、处境学、地舆学、系统工程、讯息学旨趣，成立合适华夏国情的河湖水系连通分类编制，以疏导河湖水系连通的果然爱护与人为管制、修理，水资本公道成立和经济社会公道布局，推进流域经济社会与生态系统调和、壮健掘起[9-11]。
3.3河湖水系连通分类的基根源则
（1）干系性绳尺
在分类进程中，应归纳琢磨流域果然地舆平和候前提、流域高低拍浮资本前提、湖泊散布连通特色、水生态系统特色、用水须要等关键因素，既要琢磨它们在空间上的不同，以优异不同分类的特色，又要琢磨其具备肯定类似性，以保证分类具备可操纵性。
（2）主宰性绳尺
在有跨多个流域的河湖水系连通分类时，以大流域连通优先；在具备多种连通方法的河湖水系连通分类时，以主宰连通方法优先；在河湖水系连通具备多个连通目标时，以主宰连通目标优先，等。
（3）完备性绳尺
遵照肯定分类角度、属性施行分类时，要琢磨齐备、不漏掉，尽管有些分类也许现时并无干系案例，但做为分类疏导，要将总共也许包含的子类给以列出。
（4）表征性绳尺
经过不同河湖水系连通角度、属性施行分类，从得出成绩能够构绘出河湖水系连通根本环境，表现出各个特点，便于对河湖水系连通的领会、探索。
3.4河湖水系连通分类编制成立
（1）按启动因素可分为果然演进型、人为启动型、果然-人为复合型等；
（2）按地舆地方可分为朔方干旱型、南边润泽型、西南高原形、西北内地型等；
（3）按水系特色可分为山区连通型、平原连通型、平原河网型等；
（4）按空间格局可分为国际连通型、跨流域连通型、流域内连通型、区内连通型、市内连通型等不同层面；
（5）按连通目标可分为资本调配型、处境修理型、灾难抗御型、归纳效力型等；
（6）按连通方针可分为河河连通型、河湖连通型、河库连通型、河湿连通型、河湖都邑连通型、市市水网连通型、河渠连通型、组合连通型等；
（7）按连通方法可分为疏通修理型、连通新建型、屏绝隔绝型等；
（8）依工夫效应可分为短期效应型、永劫间效应型等。此中从水资本经管劳动须要动身，引荐以连通目标、空间格局和连通方针的分类方法。上述分类编制如图2所示。
3.5水系连通分类等第与成果组合
河湖水系连通分类等第重要从果然地舆分异、连通地域、连通目标3个层面来区分江河湖库水系连通典型。①以果然地舆分异为根据，可分为润泽半润泽区水系连通型、干旱半干旱区水系连通型两大类；②以连通地域标准为根据，可分为国度层面水系连通型、流域层面水系连通型、地域层面水系连通型、都邑层面水系连通型4大类；③以连通目标为根据，可分为资本调配型、水质改革型、水患难抗御型、归纳经管型4大类（表2）。
在河湖水系连通成果组合方面，以上3个层面的江河湖库水系连通分类方法能够自在组合，进一步生成32种详细的连通典型。比如，润泽半润泽区-国度层面-资本调配型（如南水北调工程）；干旱半干旱区-流域层面-水质改革型（如塔里木河道域下游救急输水工程）；润泽半润泽区-都邑层面-水患难抗御型（如德州水网工程）等等。
4河湖水系连通评判目标与特点
4.1河湖水系连通典型评判目标
（1）人均水资本据有量
人均水资本据有量是施行水资本紧俏水准评估的罕用目标。河湖水系连通测验先后，经过操纵该目标施行评估，得各地域水资本紧俏水准变动。人均水资本据有量能够为是河湖水系连通的地舆地方属性的子属性。经过评估地域水资本紧俏水准，比较地域所处的地舆地方，施行有序的河湖水系连通分类。
（2）河网密度
河网密度是流域布局特点的一个严重目标。河网密度与天色前提和下垫面前提亲昵干系。从天色方面来讲，果然界为了准时将地表径流向外分泌，势必塑造肯定的河道网络与之相对应，因而河网密度反响了地域降雨及径流特点。从下垫面方面来讲，河网密度还受入渗手腕的影响。跟着浸透性加大，流域河网密度消沉。时时环境下，河网密度越高的处所，遭受洪流的也许性越大[12]。采纳河网密度做为河湖水系连通典型的评判准则，不但能在反响河湖水系连通的地舆地方属性，也能反响河湖水系连通的水系特色属性。
（3）匀称海拔
河湖水系连通地域及连完备道的匀称海拔做为河湖水系连通的评判目标。地域匀称海拔做为华夏海洋地貌典型分类中的一个区分目标，在河湖水系连通典型评判中，其在肯定意义上反响出河湖水系连通体所处地域的地舆地方和水系特色[13]。其它，连通地域之间的匀称海拔之差，能反响出河湖水系连通难易度。
（4）连通工夫
河湖水系连通工夫是河湖水系连通的工夫效应属性的直接评判目标。在保证肯定流量的底子上，经过衡量河道、湖泊等水体的连通工夫，直接反响河湖水系连通体的做历工夫，即河湖水系连通的表现成果的工夫悠久，从而与目标准则较量，得出河湖水系连通的工夫效应分类成绩。
（5）水资本相易与再分派
不同河道的上、中、下游的果然前提不同较大，调整手腕不同，径流量年内分派也不同，经过河道与河道之间的连通移交，加倍连通体的径流量分派，升高水资本轮回革新手腕和蓄泄手腕；半封锁型和封锁型湖泊具备湖泊水量补给不够、湖面挥发量大、换水周期长、自我调整手腕较差、净化成果相对较弱、生态系统脆弱等特色。
4.2河道连通对水处境壮健的影响
水系连通可保持湿地生态系统的完备性，同时也影响到流域水资本的开垦哄骗和地域分派。水系连通性还影响水成果区水质形象，水系连通性越好，水流的自净手腕和纳污手腕都邑增加。同时，水生生物各类性也需经过水系连通来测验，没有水系连通，水生生物各类性就会遭到很大影响[14-16]。流域生态处境需水量的供应惟独经过水系连通才干测验，河道的完备性和地貌特点的各类性惟独经过水系连通才干得以坚持，惟独坚持水系连通，才干坚持生物栖身地的完备和生物各类性的保持。大坝的构筑堵截了河道的纵向连通性，变动水流的工夫和空间散布，引发水文模样的变动及生态系统物理、化学和地貌样式的变动[17]。大坝的存在一方面能够减小流质变率，使径流量在年内的分派加倍匀称，削减汛期的洪流毒害，同时增添枯季的水量供应，更好地满意最小生态流量的须要，但由于流质变幅减小，其实能够在洪流节令过水的湿地不足水源增添，不利于湿地生物的成长，有也许消沉河道湿地的生物各类性[18]。因而，水系连通性是影响河道壮健的严重因子，是壮健水系其余评估指方位接洽纽带。水系连通性对河道壮健形象的影响重要呈此刻对水质、湿地生态处境、水活泼物质源、防洪及水资本哄骗等方面的影响。水系连通性对河道壮健的影响与河道湖泊水流震动性存在很大的不同，其浑浊物的转移和降解特点也存在较大不同，不同连通个性的水体具备不同的降解个性[19-20]。
4.3水系连通性影响因素剖析
河湖连通性的影响因素包含影响湖泊的构成和河湖的毗连通道两个方面。从地质史册期间及人类史册期间的工夫标准看，新构造疏通、天色变动等果然因素在水系连通的阻止方面是主宰因子，人类行动对水系的连通在许多处所起着决意性的影响，如人丁迁徒、水土散失、湖泊淤积、大面积围垦等[21]。新构造疏通沉降构成了湖泊包容水体所需的地形前提，有益于湖泊的构成。天色变动不但使降雨产生变动，使湖泊的入流前提产生变动，况且还由于温度的大幅度变动构成冰期和间冰期天色。泥沙淤积产生在入汇湖泊的支流或湖泊汇入长江的支流河道内，使河道水系与湖泊接洽通道阻碍，水系连通性变差。
人为因素对水系连通性影响重要包含：围垦、筑堤、建闸和开掘运河等[21-22]。从十年至百年工夫标准看，围垦是影响河湖连通性最为严重的因素之一；筑堤和建闸人为地堵截了河道与湖泊的果然连通，克制了支流及其支流和湖泊间的水力接洽，从而使得平昔的通江湖泊变成屏绝湖泊；开掘运河有益于增加水系的连通，况且能使湖泊增添肯定的水源，缓和地域湖泊的浑浊，修理湖泊生态成果。
5河湖连通的利害与预测
水系连通对坚持河湖处境壮健具备严重影响，其重要呈此刻对水质、湿地生态处境、水活泼物质源、防洪及水资本哄骗等方面。但河湖连通同时也会带来一些对生态处境的背面影响，重要包含：①也许会使素来水质好的河道由于和水质相对较差河道连通明消沉平昔河道的水质；②河湖连通会加重连通河道中物种及鱼类等性命体的比赛，尽管会增进优秀劣汰但也会使其实河道中比赛性较弱的品种面对绝迹；③经过河湖连通，水量充分的河道声援水量不够的湖泊，会大大削减该河道的灵验可哄骗水量，影响通航水深和湿地蓄水量；④径流量充溢的河湖由于水量削减从而致使该地域水面挥发量削减影响该地表及海洋的水轮回，从永劫间看将影响地域的天色变动，如降水削减，极其天色增添等；⑤上游地域与下游地域河湖连通将致使下游地域河湖泥沙及淤积量赶紧增添，从而引发下游地域河湖水处境生态壮健原料消沉。
人为构筑的大坝阻断了水流的自在震动通道和生物通道，使流域生境破裂化，但径流量的年内变动将变得加倍匀称。闸口一方面阻止了江湖连通，但也可为河湖连通带来有益的影响，经过变动闸口调理机制，测验闸口生态调理，对测验江湖连通有较大的协助[21-22]。预测华夏的南水北调工程，经过跨流域的水资本公道成立，大大缓和华夏朔方水资本严峻枯窘题目，增进南朔方经济、社会与人丁、资本、处境的调和掘起。但在来日掘起中也将面对水处境生态壮健及天色变动等诸多题目的挑战，怎样均衡河湖连通的利害，使其朝着有益于处境壮健方位掘起是来日河湖连通策略所急须要克复的题目。
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