河湖水系連通研究現(xiàn)狀分析

摘要：河湖水系是人類社會(huì)生存發(fā)展必不可少的基石，而河湖水系連通則是人類在現(xiàn)有的河湖水系格局基礎(chǔ)上進(jìn)行一定的格局改動(dòng)，以便更好的實(shí)現(xiàn)河湖水系的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)等各方面價(jià)值。本文充分分析了河湖連通的背景，研究分析了歷來(lái)人類對(duì)此的部分研究與成果，同時(shí)以?？谑袨檠芯繉?duì)象，進(jìn)行簡(jiǎn)要的河湖連通研究，并分析連通后的影響。研究分析得出，海口市河湖水系眾多，但水質(zhì)狀況不容樂觀，許多河湖水質(zhì)仍處于較差等級(jí)，以及水動(dòng)力不足、水生態(tài)差等問題，需要進(jìn)行合理規(guī)劃調(diào)整現(xiàn)有水系格局，以改善?？谑械暮雍悼傮w質(zhì)量。關(guān)鍵詞：河湖水系；連通研究；?？谑幸?、緒論1.1研究背景河湖水系是城市賴以生存和發(fā)展的基石，臨水而居是人類亙古不變的選擇，各類水體構(gòu)筑起城市的基本框架，并在供水、航運(yùn)、景觀、生態(tài)維護(hù)等相關(guān)方面中扮演著重要的角色。河湖水系連通對(duì)人類社會(huì)具有巨大的戰(zhàn)略作用。如水資源時(shí)空分布不均、分布與人類生產(chǎn)生活不匹配的問題等。我國(guó)地大物博，河湖資源豐富，名列世界前茅。而為了維持人水關(guān)系和諧，我國(guó)一直以來(lái)都十分重視水利工程的建設(shè)，以推動(dòng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)的多方面發(fā)展。提高水安全、實(shí)現(xiàn)人水和諧，對(duì)于我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)、科學(xué)治水興水均具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。但矛盾始終存在于一切事物之中，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人類對(duì)河湖水系的影響范圍逐漸擴(kuò)大，越來(lái)越多的人類活動(dòng)使得水系格局受到影響，生態(tài)遭到破壞，由此引發(fā)的一系列問題嚴(yán)重威脅著河湖水系的健康。近年來(lái)，我國(guó)南方地區(qū)洪水災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，而北方地區(qū)又多發(fā)旱災(zāi)，降水的時(shí)空分配不均導(dǎo)致水資源時(shí)空分配不均。同時(shí)，生活污水、企業(yè)污水等亂排亂放的現(xiàn)象也層出不窮，雖然國(guó)家對(duì)此進(jìn)行了大力整治，但仍有人為了利益對(duì)生態(tài)安全不屑一顧。根據(jù)環(huán)保部發(fā)布的《中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》顯示:2023年1—12月，3641個(gè)國(guó)家地表水考核斷面中，水質(zhì)優(yōu)良（Ⅰ—Ⅲ類）斷面比例為89.4%，同比上升1.5個(gè)百分點(diǎn)；劣Ⅴ類斷面比例為0.7%，同比持平。由此可見，近年來(lái)我國(guó)的水環(huán)境治理和管控取得了很好的成績(jī)，但仍然存在進(jìn)步空間。為了人水關(guān)系的和諧，我們必須盡快改善河湖水系的連通格局，優(yōu)化水資源的分配結(jié)構(gòu)，同時(shí)加大亂排亂放整治力度，保護(hù)水質(zhì)安全，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展[1]。本文主要內(nèi)容為分析已有的河湖水系連通現(xiàn)狀，并對(duì)?？谑械暮雍蹈窬诌M(jìn)行考察與研究。?？谑凶鳛槲覈?guó)發(fā)展勁頭正盛的城市之一，城市化的加快無(wú)疑會(huì)對(duì)水系造成諸多影響。?？谑薪邓S富，但由于人類活動(dòng)的影響，各種水資源問題不斷出現(xiàn)，同時(shí)相關(guān)管理監(jiān)督不到位，人水關(guān)系緊張，急需興建水利工程，大力整治不良行為。1.2研究目的及意義河湖水系與生態(tài)健康安全、社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展、人類生產(chǎn)生活等方面密不可分，河湖水系連通可以優(yōu)化河湖生態(tài)系統(tǒng)，改善水力聯(lián)系，調(diào)整河湖水系格局，形成引排順暢、蓄泄得當(dāng)、豐枯調(diào)劑、多源互補(bǔ)、可調(diào)可控的江河湖庫(kù)水網(wǎng)體系，同時(shí)為社會(huì)生活與經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供助力。河湖水系是自然界極其重要的組成部分，對(duì)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展具有重要的影響。而隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人類活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的影響力度不斷提升，河湖水系研究工作正面臨一系列挑戰(zhàn)。中央水利工作會(huì)議明確提出要“著力建設(shè)水資源配置工程，實(shí)現(xiàn)江河湖庫(kù)水系連通，全面提高水資源調(diào)控水平和供水保障能力”。河湖連通構(gòu)建的是一個(gè)多因素、多層面、多功能的“天然—人工”復(fù)合水網(wǎng)體系，通過建立人工渠道引水，來(lái)達(dá)到水資源的合理調(diào)控分配，引多濟(jì)少，水資源豐富區(qū)補(bǔ)給水資源稀缺區(qū)，從而緩解水源不足地區(qū)的用水問題。其次是通過水系連通，讓水動(dòng)力不足的河湖提高水體流動(dòng)與更換能力，促進(jìn)水體更新，提高生態(tài)水平。同時(shí)，基于河湖在汛期對(duì)水位的調(diào)控能力，水系連通有利于水資源的時(shí)空調(diào)節(jié)調(diào)控，降低洪澇災(zāi)害的發(fā)生率和影響力，并形成應(yīng)急供水通道以應(yīng)對(duì)由各種突發(fā)性事件、戰(zhàn)爭(zhēng)等帶來(lái)的水資源不足的問題[2]。?？谑邪l(fā)展前景良好，城市化進(jìn)程加快，受其影響，河湖水系格局發(fā)生巨大變化，一系列水環(huán)境問題相應(yīng)產(chǎn)生。因此，加強(qiáng)?？谑泻雍颠B通與水動(dòng)力水環(huán)境研究十分必要。本文也將對(duì)海口市部分區(qū)域河湖水系連通進(jìn)行一定的分析研究并提出一些見解，也希望通過此次研究能夠增強(qiáng)我對(duì)?？谑兴蹈窬值恼J(rèn)識(shí)和理解。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀水是人類文明的起源，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)揮著不可替代的作用。在水資源日益匱乏的今天，人類對(duì)水的需求還在不斷提升，而如何合理獲取更多有用的水資源便成了如今人類社會(huì)迫切需要得到解決的問題。我國(guó)水系復(fù)雜，水資源豐富，古人大多臨水而居，因此，我們的祖先很早就意識(shí)到了“水系”一詞。所謂“水系”就是由流域內(nèi)的河流、湖泊、沼澤、濕地等各種水體構(gòu)成的相互連通的水流系統(tǒng)。其中，河流是水系的主要組成部分，由單一河流所組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也稱為水系[3]。我國(guó)從古至今都與水有著不可分割的聯(lián)系。古代以農(nóng)業(yè)為主要支柱產(chǎn)業(yè)，相應(yīng)的，古代的水系連通工程主要是為了更好的進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉，同時(shí)也服務(wù)于航運(yùn)、軍事等方面?？偟膩?lái)說，古代的水系連通工程可以促進(jìn)農(nóng)本經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同時(shí)依托航運(yùn)，促進(jìn)交通發(fā)展，加強(qiáng)沿線地區(qū)的經(jīng)濟(jì)政治文化溝通，相應(yīng)也能強(qiáng)化中央對(duì)地方的管治，利于中央集權(quán)的發(fā)展。春秋時(shí)期建設(shè)了邘溝、菏水和鴻溝三大水運(yùn)工程，將黃河與長(zhǎng)江兩大流域連接在一起，拓寬了當(dāng)時(shí)的水上交通局域。戰(zhàn)國(guó)時(shí)期修建的都江堰水利工程,是成都附近岷江流段的大型綜合性防洪灌溉工程，是集防岷江水災(zāi)與灌溉周邊田地雙項(xiàng)功能于一體的優(yōu)秀工程，至今仍然發(fā)揮著重要作用。秦朝修建的靈渠溝通了湘江和漓江兩大水系,加強(qiáng)了內(nèi)地和嶺南的經(jīng)濟(jì)交流,促進(jìn)了嶺南的開發(fā)。隋朝興修了貫穿南北的京杭大運(yùn)河,連接了錢塘江、長(zhǎng)江、淮河、黃河、海河五大水系，加強(qiáng)了南北經(jīng)濟(jì)、文化的交流，為我國(guó)南方的快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。元朝時(shí)開鑿了會(huì)通河和通惠河,連接了原有運(yùn)河,重新溝通了南北大運(yùn)河,進(jìn)一步加強(qiáng)了南北方的經(jīng)濟(jì)交流。經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展使得水資源越來(lái)越滿足不了人們的需求，更好的水質(zhì)、更多的可用水資源、更安全的水環(huán)境需求促使我們必須進(jìn)一步改善水系格局，為此，近年來(lái)，我國(guó)陸續(xù)建設(shè)了一批水系連通工程，如東深供水工程、引灤入津工程、南水北調(diào)工程等，以解決城市發(fā)展缺水問題，改善農(nóng)業(yè)灌溉狀況，保證區(qū)域防洪安全等。在世界范圍而言，不僅我國(guó)與水系密不可分，其他國(guó)家也離不開水系的支持。公元前2400年，尼羅河下游的古埃及深受水資源分配不均的困擾，為此，世界上第一個(gè)河湖水系連通工程尼羅河引水灌溉工程應(yīng)運(yùn)而生，該工程將尼羅河水源引至今埃塞俄比亞高原南部，緩解了當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)灌溉問題，古埃及文明因此得以發(fā)展繁榮。新大陸的發(fā)現(xiàn)，使得水路運(yùn)輸需求大大增加，水系連通工程的建設(shè)空前發(fā)展，蘇伊士運(yùn)河、巴拿馬運(yùn)河以及基爾運(yùn)河三大運(yùn)河連通了幾個(gè)不同水域，大大縮短了航運(yùn)里程，為資源在全世界的流通提供了更便捷的路線[4]。近代的兩次世界大戰(zhàn)后，水資源對(duì)于受戰(zhàn)爭(zhēng)影響的國(guó)家來(lái)說尤其重要，其需求程度大大提升，以實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)等各方面的迅速恢復(fù)。如美國(guó)加利福尼亞調(diào)水工程、美國(guó)中部亞利桑那工程、美國(guó)密西西比河流域調(diào)水工程、原蘇聯(lián)的伏爾加—莫斯科調(diào)水工程、納倫河―錫爾河調(diào)水工程、庫(kù)班河—卡勞斯河調(diào)水工程、北水南調(diào)工程、澳大利亞雪山調(diào)水工程、巴基斯坦西水東調(diào)工程、秘魯馬赫斯西瓜斯調(diào)水工程、埃及尼羅河調(diào)水工程等[3]。目前，不管是國(guó)內(nèi)學(xué)者還是國(guó)外相關(guān)研究人員，對(duì)水系連通工程的評(píng)價(jià)分析大都全面深刻，根據(jù)不同的研究方法、立場(chǎng)、角度等，不同學(xué)者也會(huì)有其獨(dú)到的見解，但總體來(lái)說，研究分析基本圍繞經(jīng)濟(jì)、政治、社會(huì)等各方面。馮曉晶等用分?jǐn)傁禂?shù)法、生產(chǎn)率變動(dòng)法、水污染經(jīng)濟(jì)損失計(jì)算模型等方法，從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)三個(gè)方面對(duì)引江濟(jì)太工程的調(diào)水效益進(jìn)行量化分析。祝雪萍[5]通過增加引水線，改進(jìn)了常規(guī)調(diào)度圖，以碧流河水庫(kù)為研究對(duì)象，選取SWAT水文模型為工具，基于未來(lái)氣候情景數(shù)據(jù)分析和水利工程影響的考量，深入分析變化條件對(duì)跨流域引水和水庫(kù)供水聯(lián)合調(diào)度的影響。郭瀟[6]等從跨流域調(diào)水對(duì)水源、輸水和受水三個(gè)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境影響出發(fā)，從物理化學(xué)系統(tǒng)、生物系統(tǒng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)三方面構(gòu)建了跨流域調(diào)水生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。張君[7]基于河湖連通的水資源承載能力計(jì)算模型，以山東省泰安市研究區(qū)域，研究與分析城市水網(wǎng)建設(shè)前后的水資源承載能力變化。水系連通有一定的效益，但正如任何事物都有矛盾的兩面，水系連通工程也有可能引發(fā)一定的危害。水系連通將不同的水系相連接，如果此內(nèi)某區(qū)域發(fā)生了諸如水質(zhì)受損、外來(lái)生物入侵等生態(tài)破壞事件，就很容易形成擴(kuò)散反應(yīng)，即影響到其他水系，從而進(jìn)一步引發(fā)一系列大范圍的生態(tài)問題。對(duì)于發(fā)展中國(guó)家而言，水系連通工程有利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因此大多會(huì)選擇繼續(xù)修建水利工程。對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家而言，經(jīng)濟(jì)發(fā)展并不是首要任務(wù)，因此他們選擇盡可能減緩水利工程的增加，同時(shí)健全完善已有水利工程，補(bǔ)充相應(yīng)的生態(tài)保護(hù)措施，以達(dá)到人水和諧發(fā)展。1.4主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線1.4.1主要研究?jī)?nèi)容本次研究以?？谑休爡^(qū)為研究區(qū)。?？谑械靥幹袊?guó)華南沿海、海南省北部，是海南省的省會(huì)城市，具體位置在19°31′N～20°04′N，110°07′E～110°42′E之間，陸域總面積為2296.82km2，常年溫暖濕潤(rùn)、雨量豐富，年平均氣溫在23～29℃，屬于熱帶海洋性季風(fēng)氣候。東倚南渡江，隔江與瓊山市相望；西北面臨海，隔海與越南遙望，西南鄰澄邁縣；南接瓊山市；北瀕瓊州海峽，隔18海里與雷州半島上的徐聞縣海安鎮(zhèn)對(duì)望。?？诘貏?shì)相對(duì)平緩，多平原及小部分山地，北面是沿海小平原，西北和東南較高，中間受南渡江影響地勢(shì)低平。?？谑械暮恿饔心隙山?、美崖河、五源河、那甲河、那博河等。南渡江為海南三大河流之一，源于白沙縣南峰山，流經(jīng)白沙、瓊中、儋州、屯昌、澄邁、定安等縣市，于?？谑行虏簫u三聯(lián)村入海，全長(zhǎng)311km，流域面積7176.5km2。南渡江主流在市境內(nèi)長(zhǎng)5.05km，并形成海甸溪、白沙河、橫溝河和美舍河等支流。美崖河、五源河、那甲河等均為小河流，流長(zhǎng)均在20km左右，單獨(dú)出海。?？谑兄行⌒退畮?kù)主要有沙坡、永莊、美崖和那博水庫(kù)，總庫(kù)容量964萬(wàn)m3，主要用于灌溉。永莊水庫(kù)與海南最大水庫(kù)松濤水庫(kù)干渠相連，目前已進(jìn)行飲用水開發(fā)。?？谑械叵滤撍统袎核?。?？谑械靥幒泳W(wǎng)地帶，雨量充沛，潛水分布廣泛。?？谑械某袎核抢篆偱璧爻袎核囊徊糠?，分布面積廣，含水層總厚度可達(dá)200～350m。受國(guó)家號(hào)召，海南省經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，?？谑谐鞘谢涌欤祟惢顒?dòng)影響范圍也逐漸擴(kuò)大，河湖水系面積相應(yīng)減小，嚴(yán)重削減了?？谑泻雍档呐潘c儲(chǔ)洪能力，威脅城市防洪排澇安全。人水和諧是城市發(fā)展不可忽視的條件，?？谑薪?jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)也要注重構(gòu)建健康和諧的河湖水系連通格局。以?？谑袨槔?，對(duì)?？谑械暮雍颠B通進(jìn)行簡(jiǎn)要分析與研究，選取部分水系，主要涉及連通后經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)等方面可能會(huì)發(fā)生的變化。步驟為：（一）選擇一種河湖水系連通研究方法，根據(jù)?？谑械暮雍蹬c研究背景，應(yīng)用到研究對(duì)象的水系研究；（二）制定連通計(jì)劃，記錄連通后的系列變化與影響；（三）進(jìn)行對(duì)比研究，分析連通中可能存在的問題，選擇更優(yōu)方案，盡量做到維持各方面因素的平衡發(fā)展。1.4.2技術(shù)方法和路線下圖為此次的研究路線，主要以和諧論[8]為指導(dǎo)。和諧論在許多領(lǐng)域都有一定的應(yīng)用價(jià)值，在水科學(xué)領(lǐng)域中同樣如此。目前和諧論在水科學(xué)研究中效果顯著，成果優(yōu)異，因此我希望該研究方法能夠在我的河湖水系連通工程研究中發(fā)揮一定的數(shù)學(xué)計(jì)算與分析作用。應(yīng)用和諧論主要從定性和定量?jī)蓚€(gè)方面研究河湖水系連通問題。從定性角度分析,主要是綜合利用和諧論五要素（即和諧參與者、和諧目標(biāo)、和諧規(guī)則、和諧因素、和諧行為）和和諧度方程，以研究分析河湖水系連通與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)以及生態(tài)環(huán)境之間的和諧關(guān)系,同時(shí)分析河湖水系連通對(duì)各方面系統(tǒng)的整體影響,找出該連通工程存在的問題或不足等。本次研究大致會(huì)依據(jù)定性分析角度進(jìn)行河湖水系連通研究。二、研究區(qū)水資源概況2.1?？谑泻雍B通現(xiàn)狀2.1.1主要河流現(xiàn)狀?？谑薪邓S沛，地勢(shì)平緩，大小河流密布，主要水系分布如圖2-1。海南島最長(zhǎng)的河流南渡江年徑流量60.99億m3，流域面積1300km2，幾乎覆蓋整個(gè)?？谑?。?？谑杏?3條主要河流，其中有7條屬于南渡江水系。南渡江入?？谔幏謩e有海甸溪、橫溝河、潭覽河、邁雅河和道孟溪五條分支，支流有鐵爐溪、三十六曲溪、鴨尾溪、昌旺溪（南面溪）、美舍河和響水河。獨(dú)流入海的河流有10條。?？谑械靥幠隙山掠魏涌诤泳W(wǎng)地帶和休眠火山口地帶，潛水、承壓水分布廣泛。地下水位于瓊北自流盆地面積4605km2范圍內(nèi)，980m深度內(nèi)共分布自上往下具生活飲用水、生活飲用水+飲用天然礦泉水、醫(yī)療熱礦水三元結(jié)構(gòu)的10個(gè)含水層：潛水2層，半承壓水1層，承壓水7層。潛水含水層以南渡江三角洲潛水和玄武巖孔隙裂隙潛水為主，分布范圍813.7km2，單位涌水量為20～5084.6m3/日·m，允許開采量21.2萬(wàn)m3/日。地下承壓水處于雷瓊盆地，含水總厚度200～350m。地下熱礦泉水處于瓊北自流水盆地東北部新生代厚層，分布面積約200km2。圖2-1?？谑泻雍惮F(xiàn)狀[2]?？谑兄鞒菂^(qū)范圍內(nèi)的河流水系總體呈現(xiàn)“二橫七縱”格局，水系分布如圖2-2。圖例水體圖例水體圖2-2?？谑兴捣植紙D“二橫”包括鴨尾溪和海甸溪。鴨尾溪位于海甸島中部，基本呈近東西走向。鴨尾溪水深較淺，局部已成近沼澤的狀態(tài)，富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重，河水腥臭味較濃，2016年央視將其作為黑臭水體典型進(jìn)行曝光，通過政府和相關(guān)集團(tuán)的努力，鴨尾溪于2018年達(dá)到地表水Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)以上，并在2019年啟動(dòng)濕地生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)工程，致力于改善鴨尾溪的水質(zhì)狀況，如今鴨尾溪是海甸島排洪泄污的主要通道之一。海甸河是南渡江出?？诜至髦唬瑢儆诔绷鹘绾图兂苯缰g的河段，全長(zhǎng)3.35千米，是?？谑械闹匾藕橥ǖ?同時(shí)承擔(dān)了一定的航運(yùn)功能?！捌呖v”是指?？谑袇^(qū)內(nèi)七條大致呈南北走向的河流，從西到東依次為榮山河、五源河、秀英溝、龍昆溝、美舍河、響水河-龍?zhí)了湍隙山?。除了以上的“二橫七縱”外，還有南渡江主干出?？跂|部的江東地區(qū)，該地區(qū)屬于南渡江下游沖積平原，主要有潭覽河、邁雅河和道孟河等。2.1.2主要湖泊現(xiàn)狀?？谑卸酁槿斯ば藿ê椿蛩畮?kù)，主要包括紅城湖、東西湖、海大湖、金牛嶺人工湖等，主要用于城市景觀和生態(tài)維護(hù)等需求。以龍昆溝為依托的紅城湖、金牛嶺、東西湖位于人口眾多的老城區(qū)，主要是為廣大居民提供休閑娛樂場(chǎng)所，三大景觀湖分布如下。交通線路水體交通線路水體圖2-3老城區(qū)主要湖泊分布圖[2]圖2-4?？谑兴畮?kù)分布圖表2-4?？谑兄饕畮?kù)特征信息[2]?？谑薪ㄓ?0座中型水庫(kù)，分布和主要特征如表2-4。水庫(kù)的修建大多是為了農(nóng)業(yè)灌溉和生活用水的需求。?？谑懈鬣l(xiāng)鎮(zhèn)還建有27座小(一）型水庫(kù)、212座小(二）型水庫(kù)及塘壩，用以以滿足農(nóng)業(yè)灌溉的用水需求。2.2水系連通工程水系連通工程的修建目的多樣，包括完善水資源的分配格局以增強(qiáng)宏觀調(diào)控、居民生活用水、農(nóng)業(yè)灌溉、水力發(fā)電、防旱抗洪、航運(yùn)、生態(tài)保護(hù)等。因此，為了解決潛在或已出現(xiàn)的相關(guān)問題，?？谑幸步ㄔO(shè)了若干水系連通工程。如松濤水庫(kù)引水工程，該工程主要是通過跨流域引水，將南渡江的水資源用以解決海南島北部的農(nóng)業(yè)灌溉用水問題；主城區(qū)水動(dòng)力工程，該工程是為了解決?？谑兄行某菂^(qū)的水污染問題，通過調(diào)度羊山水庫(kù)和沙坡水庫(kù)的水源，補(bǔ)給市區(qū)河湖，以增強(qiáng)市區(qū)水體的流動(dòng)、循環(huán)和更換能力，提高市中心區(qū)水網(wǎng)動(dòng)力和水體自凈能力。還有未完全完工的南渡江引水工程，該工程同樣是為了滿足居民生活用水和農(nóng)業(yè)灌溉用水需求，改善河流水環(huán)境，該工程于2013年底正式立項(xiàng)，預(yù)計(jì)于2030年發(fā)揮整體效益。2.3水資源現(xiàn)狀分析?？谑薪?jīng)濟(jì)發(fā)展加快，雖然近年的河湖管控力度加強(qiáng)，但河湖污染問題仍然未能解決，部分地區(qū)仍處于污染嚴(yán)重狀態(tài)。河湖現(xiàn)狀堪憂，主要有以下幾方面[3]：水面率降低。城市化進(jìn)程加快是水面率降低的主要原因，原有河道因城市建設(shè)需要而改變，天然河道不斷減少，河道寬度也在不斷萎縮。水質(zhì)污染。部分地區(qū)污水未經(jīng)處理直接排放，生活垃圾隨意丟棄在地上或直接倒入水中，造成水質(zhì)嚴(yán)重污染。連通性降低。河道的改變促使河湖水系的連通大大減少，這也意味著河湖的自我修復(fù)能力被迫降低，而沒有河道，濱水空間也將缺失，河道的親水性正在逐漸退化。生態(tài)敏感區(qū)保護(hù)欠缺。生態(tài)敏感區(qū)是具有特殊敏感性，極易受到人類活動(dòng)影響而對(duì)環(huán)境起決定性作用的實(shí)體區(qū)域，主要承擔(dān)的是一種非物質(zhì)性的功能，如紅樹林濕地。生態(tài)敏感區(qū)缺乏足夠保護(hù)，水質(zhì)的破壞帶動(dòng)敏感區(qū)的破壞，河湖生態(tài)也將逐漸惡化。?？谑凶鳛闉I海旅游勝地，“水”是其不可忽略的重點(diǎn)，現(xiàn)急需強(qiáng)化多方監(jiān)督管控，盡量?jī)?yōu)化河湖水系連通格局，完善相關(guān)法律法規(guī)，依托政府號(hào)召，聯(lián)合群眾一起維護(hù)當(dāng)?shù)睾雍|(zhì)量，共建綠水青山的旅游勝地。三、研究案例分析3.1研究區(qū)河湖水系連通研究3.1.1自然-人工水循環(huán)人類干預(yù)前，水循環(huán)的主要以自然水循環(huán)模式，隨著人類活動(dòng)的增加，人類對(duì)水循環(huán)的干預(yù)加深：城市化改變了下墊面性質(zhì)，水利工程改變水系結(jié)構(gòu)，工業(yè)發(fā)展改變大氣狀況等。這些因素使得水循環(huán)過程逐漸演變?yōu)椤白匀弧斯ぁ倍h(huán)模式。自然水循環(huán)的四大過程和社會(huì)水循環(huán)的六大過程共同組成了真實(shí)的流域水循環(huán)過程。城市和農(nóng)村是人工水循環(huán)的兩大基本單元；凡是有人類活動(dòng)的流域均呈現(xiàn)出“自然—人工”二元復(fù)合水循環(huán)特性。人類社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展使得原始的臨水而居、傍河取水模式不再適合經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)，為滿足人類生存和社會(huì)發(fā)展的需求，于是加大對(duì)自然的改造力度，通過修建水庫(kù)蓄水、開采地下水、跨流域調(diào)水等措施，極大地改變了原有的天然水循環(huán)模式，并產(chǎn)生了由取水、輸水、用水、排水、回歸五個(gè)基本環(huán)節(jié)構(gòu)成的人工側(cè)支循環(huán)。側(cè)支循環(huán)強(qiáng)調(diào)了人類活動(dòng)對(duì)天然水循環(huán)的影響，主要指人類社會(huì)的發(fā)展導(dǎo)致用水量不斷增加，改變了水資源回歸自然的途徑，人類從河道和地下水體中提取的水經(jīng)過使用后，一部分通過蒸發(fā)返回大氣，另一部分則以廢污水形式回歸于地表或地下水體，這就是用水的側(cè)支循環(huán)[9]。3.1.2具體研究對(duì)象現(xiàn)狀?？谑腥f(wàn)綠園位于\t"/item/%E4%B8%87%E7%BB%BF%E5%9B%AD/_blank"海口市\(zhòng)t"/item/%E4%B8%87%E7%BB%BF%E5%9B%AD/_blank"龍華區(qū)東部，\t"/item/%E4%B8%87%E7%BB%BF%E5%9B%AD/_blank"濱海大道的中段，總面積1070畝，是\t"/item/%E4%B8%87%E7%BB%BF%E5%9B%AD/_blank"?？谑凶畲蟮拈_放性熱帶海濱\t"/item/%E4%B8%87%E7%BB%BF%E5%9B%AD/_blank"生態(tài)園林。園中有數(shù)百種熱帶或亞熱帶觀賞植物，綠化面積達(dá)80%以上，景區(qū)景點(diǎn)多樣，基礎(chǔ)設(shè)施完好，是?？谑芯用裥蓍e娛樂的絕佳場(chǎng)所。萬(wàn)綠園中建有一個(gè)人工湖，有“萬(wàn)綠湖”、“淺海”等別稱（后文將稱其為萬(wàn)綠湖），按照預(yù)期，萬(wàn)綠湖是園區(qū)內(nèi)的重點(diǎn)景觀設(shè)施，承擔(dān)著景物、河湖生態(tài)系統(tǒng)、園內(nèi)部分需水供給等多種任務(wù)，是萬(wàn)綠園的重要“角色”，但近年來(lái)對(duì)萬(wàn)綠湖的報(bào)道都有些不盡人意。2017年7月18日一報(bào)刊報(bào)道，萬(wàn)綠湖水質(zhì)長(zhǎng)期為劣Ⅴ類，尚未達(dá)到國(guó)家對(duì)于景觀水質(zhì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，影響園區(qū)景觀形象，主要受排污溝、海水倒灌等影響。當(dāng)時(shí)施工規(guī)劃稱萬(wàn)綠園人工湖西側(cè)駁岸將向后擴(kuò)寬，并種植具有凈化水質(zhì)功能的紅樹林，同時(shí)規(guī)劃在萬(wàn)綠園人工湖與龍珠灣之間建設(shè)連通管，并在入?？诘葏^(qū)域建設(shè)堤壩，為人工湖調(diào)節(jié)水位，提高城市防汛抗洪功能。2020年10月末，萬(wàn)綠湖出現(xiàn)大量死魚，從23號(hào)早上開始到24號(hào)，環(huán)衛(wèi)工人打撈上來(lái)兩千斤死魚。當(dāng)時(shí)?？谑协h(huán)境監(jiān)察局信訪科主任鐘仁斌表示，經(jīng)過他們了解，附近沒有排污口通到這個(gè)湖里，因此排除企業(yè)污染，并初步斷定是由于氣壓低，后漲潮造成水體缺氧，從而促使大量死魚出現(xiàn)。隨后，海口市水務(wù)局表示，此前臺(tái)風(fēng)疊加天文大潮，?？诤Ｓ虺霈F(xiàn)風(fēng)暴潮增水。而萬(wàn)綠園人工湖連接?？跒?，潮汐太高超過了萬(wàn)綠園的攔截壩，魚群才會(huì)隨潮水涌進(jìn)人工湖。因魚兒不適應(yīng)湖水的鹽度，再加上缺氧，從而引發(fā)大量死亡。萬(wàn)綠湖主要為降雨或自來(lái)水補(bǔ)給，而降雨汛枯分布不均。通過這兩則案例，我們可以初步推測(cè)萬(wàn)綠湖水質(zhì)差的原因，包括但不限于企業(yè)排污、海水倒灌、流通性弱、水動(dòng)力條件弱、自凈能力差。經(jīng)過多年的整治，企業(yè)排污的情況已基本消失，但其他問題仍然存在。3.1.3研究過程此次實(shí)驗(yàn)擬從最近的河流湖泊中選取其一，對(duì)萬(wàn)綠湖進(jìn)行水系連通。海甸河又名海甸溪，是?？谑泻５閸u與海口主城區(qū)之間的一條天然水道，為南渡江在入?？谔幍姆至?，南面是?？谑兄鞲傻乐婚L(zhǎng)堤路，北面則是海甸島。兩者的地理位置如圖3-1。在此過程中，人工側(cè)枝循環(huán)明顯占據(jù)主導(dǎo)，輸水過程中將會(huì)產(chǎn)生多種用水單元，包括但不限于生活用水、工業(yè)用水，灌溉用水等。而對(duì)于每個(gè)用水單元，水資源有流入就有流出，生活污水、生產(chǎn)污水等大概率會(huì)重新匯入這條人工渠道，但受限于流入量，流出量也會(huì)相應(yīng)較少。此次連通的目的是為了改善萬(wàn)綠湖水質(zhì)，同時(shí)為了盡可能對(duì)連通線路附近都產(chǎn)生正面效益，因此我們需要在海甸河出水口和萬(wàn)綠湖入水口各加入一個(gè)小型的污水處理站，用以凈化污水，提高水質(zhì)?？紤]到連線的地形高程，還需在此新修一處加壓泵站，用以提取水源。由于渠道途經(jīng)不同類型區(qū)域，因此渠道將采用多元導(dǎo)水設(shè)施類型，同時(shí)整個(gè)工程包括引水樞紐工程、提水泵站、地下水管、污水處理站等?？珊?jiǎn)單概括為：從海甸河起，沿濱海大道到濱海公園立交橋處，采用水渠或人工露天河道，立交橋處采用地下管道輸水，然后再次改為露天水渠，直到連通萬(wàn)綠湖。海甸河海甸河萬(wàn)綠湖萬(wàn)綠湖地下管道露天渠道地下管道露天渠道交通線路水體交通線路水體圖3-1海甸河與萬(wàn)綠湖地理位置及人工渠道計(jì)劃路線為了確保連通的合理性，我們對(duì)此次假設(shè)進(jìn)行一定的計(jì)算分析。根據(jù)和諧論，我們將采用單因素和諧度方程[10]。某一因素(Fp)和諧度方程定義為:HDp=ai-bj（1）式中:HDp為某一因素Fp對(duì)應(yīng)的和諧度;a為統(tǒng)一度;b為分歧度;a，b∈[0,1]，且a+b=l。假如n方和諧某因素和諧行為A1,A2,…,An,按照和諧規(guī)則,假定n方和諧具有“相同目標(biāo)”的和諧行為分別為Gl，G2,…,Gn,則：，b=1-a（2）比如，A1,A2的和諧規(guī)則是A1:A2=2:1,已知A1，A2分別為100,40,則G1,G2分別是80,40,a=(80+40)/(100＋40)=0.8571,b=1-a=0.1429;已知A1，A2分別為100,80,則G1,G2分別是100,50，a=(100+50)/(100＋80)=0.8333，b=1-a=0.1667。i為和諧系數(shù),反映和諧目標(biāo)的滿足程度,由和諧目標(biāo)計(jì)算確定﹐i∈[0,1]。當(dāng)完全滿足和諧目標(biāo)時(shí),i=l;當(dāng)完全不滿足時(shí),i=0;其他情況介于1和0之間?？梢愿鶕?jù)和諧目標(biāo)滿足程度確定和諧系數(shù)曲線或函數(shù)。j為不和諧系數(shù),反映和諧方對(duì)存在分歧現(xiàn)象的反對(duì)程度﹐由分歧度計(jì)算確定,j∈[0,1]。當(dāng)完全反對(duì)時(shí),j=l;當(dāng)完全不反對(duì)時(shí),j=0;其他情況介于1和0之間?？梢愿鶕?jù)分歧度確定不和諧系數(shù)曲線或函數(shù),或者根據(jù)和諧方對(duì)存在分歧現(xiàn)象的反對(duì)程度給出不和諧系數(shù)。通過該方程，我們可以用以計(jì)算萬(wàn)綠湖連通后的指標(biāo)和諧度?，F(xiàn)以萬(wàn)綠湖的整體蓄水量作為舉例對(duì)象。據(jù)統(tǒng)計(jì)，萬(wàn)綠湖的平均正常蓄水位為1.7m，面積約40畝，約26664m2，可得出萬(wàn)綠湖蓄水量約為45329m3。將萬(wàn)綠湖自身蓄水量設(shè)為na，補(bǔ)給水量為nb，和諧目標(biāo)是在一定時(shí)間內(nèi)，若萬(wàn)綠湖補(bǔ)給水量占萬(wàn)綠湖自身水量的50%即可水質(zhì)達(dá)標(biāo)，占比小于20%則完全不達(dá)標(biāo)。根據(jù)此目標(biāo)，我們做出i與j的函數(shù)，如下：1ji1ji11b1025Na:nb0b1025Na:nb0和諧規(guī)則為湖水總量與補(bǔ)給水量之比為2：1。為方便計(jì)算，設(shè)湖水量為100，若補(bǔ)給水量為30，則和諧行為分別為60、30，a=（60+30）/（100+30）=0.69，b=1-a=0.31，由此可以得出j=0.31，并計(jì)算得到i=0.44,帶入公式得出HD=0.21<1,即此情況超出和諧目標(biāo)并出現(xiàn)一定分歧，即該狀況下的湖水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，此時(shí)具體湖水補(bǔ)給量為13598.7m3。依據(jù)此方程，我們可以得出在此和諧目標(biāo)下，若萬(wàn)綠湖補(bǔ)給水量為50，則和諧行為分別是100、50，a=(100+50)/(100+50)=1,b=0,j=0,i=1,計(jì)算得出HD=1,此時(shí)na:nb=2:1,為最優(yōu)行為，具體湖水補(bǔ)給量為22664.5m3。相應(yīng)的，通過該計(jì)算方式我們可以得出其他數(shù)值的和諧狀況，但具體和諧規(guī)則需按照實(shí)際情況做出調(diào)整，補(bǔ)給水量由泵站提水量決定，因此要合理分析萬(wàn)綠湖水體情況以決定提水量。此次連通將會(huì)對(duì)連通雙方、連線周邊等產(chǎn)生不同程度的影響。首先是經(jīng)濟(jì)消耗，人工渠道的修建、提水引水設(shè)施和污水處理站等工程建造需要一定的經(jīng)濟(jì)支撐，同時(shí)該工程也會(huì)帶來(lái)諸多工作崗位，有利于促進(jìn)短時(shí)間內(nèi)的民眾就業(yè)，緩解就業(yè)壓力。施工過程中會(huì)產(chǎn)生一定程度的灰塵等污染物，影響周邊地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量，因此要做好煙塵處理和施工廢棄物的回收工作。在海甸河入?？诟浇?，假定的污水處理站建設(shè)完工后，周邊區(qū)域用水質(zhì)量將有一定程度的提升，如世紀(jì)公園，海甸島南部，包括人口集聚的海南大學(xué)等。同時(shí)，沿線生態(tài)環(huán)境將得到更多的水源補(bǔ)給，如濱海公園能夠借助此線路開發(fā)人工河流生態(tài)景觀，種植兼具美觀、凈水等多項(xiàng)功能的植物，增強(qiáng)園內(nèi)生態(tài)活性的同時(shí)進(jìn)一步優(yōu)化水質(zhì)。在立交橋處修建地下管道是可以盡量降低工程對(duì)交通線路樞紐的負(fù)面影響。最后人工渠道進(jìn)入萬(wàn)綠園內(nèi)，連通萬(wàn)綠湖，補(bǔ)充萬(wàn)綠湖外來(lái)水源，做到活水補(bǔ)給，提高萬(wàn)綠湖水動(dòng)力與自凈能力。如此，我們便初步解決了萬(wàn)綠湖的水動(dòng)力不足與自凈力差的問題。同時(shí)，人工渠道是沿交通道路修建，河流可以吸附部分交通所帶來(lái)的灰塵等污染物，也可以在渠道兩側(cè)種植一定數(shù)量的植被，創(chuàng)造生態(tài)美觀、涵養(yǎng)水源、鞏固沙土、吸附污染物、減少噪音、平衡水熱等多方價(jià)值。而對(duì)于海甸河而言，該工程能夠有效提升水質(zhì)，提高環(huán)境容量、水資源利用效率，恢復(fù)河流水生態(tài)，同時(shí)緩解汛期洪澇壓力。其次是海水倒灌問題，在萬(wàn)綠湖與海水交接處設(shè)有攔截壩，但當(dāng)潮汐過高，則有越過壩口的風(fēng)險(xiǎn)，因此，我們需要提高攔截壩高度，或者加裝額外的擋板，在有海水倒灌風(fēng)險(xiǎn)時(shí)進(jìn)行針對(duì)性防范。同時(shí)還可以新增一些園內(nèi)渠道，提高湖水流動(dòng)性的同時(shí)增強(qiáng)湖水與園內(nèi)植物的物質(zhì)輸移交換速率，增強(qiáng)污染物擴(kuò)散降解過程，改善水動(dòng)力條件，提高水質(zhì)。除海甸河外，金牛嶺公園的金牛湖也是實(shí)驗(yàn)的可選擇目標(biāo)，兩者地理位置如圖3-2。金牛湖又名逍遙湖，位于萬(wàn)綠湖南方，是金牛嶺公園的標(biāo)志性地理事物，集水面積2.97km2，總庫(kù)容103萬(wàn)m3，水面面積0.20km2，是園區(qū)極其重要的水生態(tài)維持者，也為園區(qū)創(chuàng)造了獨(dú)特的湖泊景觀，并為附近調(diào)節(jié)水熱、維持生物多樣性、供應(yīng)水資源等方面創(chuàng)造價(jià)值。若以金牛湖為補(bǔ)給源，其路線需要經(jīng)過多條交通路線以及人口聚集區(qū)，途中需要繞過小學(xué)區(qū)以避免學(xué)生溺水情況的發(fā)生。此路線對(duì)周邊地區(qū)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)價(jià)值與第一條路線類似，都能提供水源、改善水熱條件、創(chuàng)造植被種植空間、防塵降噪等效益。小學(xué)連通線路萬(wàn)綠湖金牛湖交通線路水體圖3-2萬(wàn)綠湖與金牛湖地理位置及人工渠道路線小學(xué)連通線路萬(wàn)綠湖金牛湖交通線路水體但與海甸河方案相比，該路線距離居民區(qū)更近，渠道建設(shè)期間的灰塵、噪音等對(duì)周邊的危害更大