河湖水系生态连通工程技术体系构建

河湖水系生态连通工程技术体系构建

庞婷婷

河北省张家口市水务局 河北省张家口市 075000

摘要：随着人们生活水平提高，对水资源需求提高。目前，河湖水系是维系自然生态系统的重要组成部分，同时也是社会经济发展的重要支撑。河湖水系生态连通工程技术是生态修复工程补短板的重要手段。通过阐述河湖水系连通性的内涵，构建了基于三流四维生态模型的河湖水系生态连通工程技术体系，包括纵向连通工程技术、横向连通工程技术与垂向连通工程技术，并针对各连通维度具体阐述了各项工程技术。河湖水系生态连通规划工程技术体系的构建，可为国家及水利行业开展河湖水系连通相关工作提供有力的技术支撑。

关键词：河湖水系；生态连通；生态系统；工程技术体系

引言

近几十年来，随着社会经济的发展，人类对水资源的开发利用率不断提高，同时对河湖水系的干扰也不断增强。过度的开发、管理的缺失等一系列因素，使得河湖萎缩、洪涝灾害频繁、水资源短缺、供水保障率低、水污染严重、水生态退化等问题日益突出。自然环境形势的严峻，供给与需求的不匹配，逐渐成为制约经济社会可持续发展的重大问题。

1河湖水系连通性的内涵

连通性的概念起源于生态学，传统上将其定义为景观促进或阻碍资源斑块之间的运动程度。2000年之后关于连通性的研究与探讨发展迅速，并涉及水文学、环境学与生态学多个学科。根据连通性研究的对象与尺度，第47届宾汉姆顿地貌学研讨会将连通性分为水文连通性、沉积物连通性、地球化学连通性、河流连通性与景观连通性。河湖水系连通性的概念起源于提出的“河流连续体”，其强调从源头到河口的生物因子受环境因子的变化所呈现出的梯度变化。国外对于水系连通的研究主要是以流域水文循环角度来开展，将水文连通性定义为以水为媒介的物质、能量和生物体在水文循环要素内或要素之间的迁移或传播的能力。国内主要从水资源利用、水生态保护等方面对河湖水系连通进行了研究，提出河湖水系连通是通过建设闸坝、水库或者通过其自身随着时间而改变原有形态的方式促成新的水力联系。将河湖水系连通性定义为为维持流动水体的稳定及其相关的物质循环状况，维系、重塑或新建满足一定功能目标的水流连接通道。水流是物质流（水体、泥沙、营养盐、污染物等）、物种流（树种漂流、鱼类回游等）和信息流（水文情势变化等）的载体，并指出河湖水系连通性是指在河湖纵向、横向和垂向以及时间维度的结构连通性和功能连通性。结构连通性是功能连通性的基础，反映河流地貌结构特征，同时也是功能连通性的约束，功能连通性是河湖生态过程的驱动力。结构和功能连通性的概念不是彼此隔离的，结构连通性表明潜在的水流运动，而功能连通性可以量化实际的水或溶质运动，并且还是输送和传递物质流、物种流和信息流的基础。结构连通性与功能连通性相结合，共同维系栖息地的多样性和种群多样性。因此河湖水系的连通性也是物质流、信息流和物种流的连通性。综上，笔者认为河湖水系连通性可定义为以水为介质的物质、能量和信息在河流干支流、湖库、湿地等流域水系单元内部或单元之间的传输转移过程及畅通程度，具有动态性、循环性、多维度性等特征，对河湖生态系统的能量流动、物质循环、信息传递和营养结构具有重要作用。

2河湖水系生态连通工程技术体系构建

2.1促进流域污染治理，改善河湖水质

实施河湖水系连通工程，恢复河湖联系，形成动态水系网络，可以增强河湖水循环动力，加快水体交换，增强水体流动性，改善河湖水动力条件，增强水体纳污能力，进而有效改善河湖水质，对流域污染治理、改善地区水生态环境问题具有积极意义。历史上水系是与长江相连的，由于历史的变迁和社会的发展，逐步形成了江湖阻隔之势。围湖造田造地、城市建设等频繁的经济活动加剧了对湖泊的蚕食，半个世纪以来，湖泊萎缩面积达32%。湖泊水质仅严东湖达到Ⅲ类标准，其他湖泊(杨春湖、严西湖、北湖、沙湖、东湖等)水质均为劣Ⅴ类。生态水网构建工程将东湖与沙湖、杨春湖、严西湖等湖泊相连，扩建整治青山港、东湖港等15条港渠，同时新建青山港进水闸和曾家巷泵站，恢复江湖的联系。该水网连通工程实施后，建成了以湖泊为中心，江湖连通的生态水网湿地群，通过重塑区域水网系统，加快湖泊水体流动，将长江优良的自然生态系统向大东湖生态亏空区域输入，修复湖泊生态环境，丰富内湖生物多样性，为整个区域创造了良好的人与自然和谐共处的生活、生产环境。

2.2绿色小水电绿色小水电发展及引水式电站闸坝生态改建

我国小型水电站主要分布在丘陵山区，且多为引水式电站。引水式电站对于河流生态系统产生严重的干扰和破坏。引水式电站除了汛期短期弃水闸坝溢洪以外，在非汛期，电站运行会造成闸坝与厂房间河段断流、干涸，其长度往往达到几公里至十几公里。其后果直接影响沿河居民饮水和用水，使水生植物失去水源供给，加之拦河闸坝阻碍了鱼类和底栖动物运动，给滨河带植被和水生生物群落带来摧毁性的打击，造成河流生态系统严重退化。2016年水利部印发了《水利部关于推进绿色小水电发展的指导意见》，从小水电规划、新建小水电站环境影响评价要求、最低生态流量保障、已建小水电站改造、监控系统建立以及管理等诸多方面提出了政策要求。2017年水利部批准发布了《绿色小水电评价标准》。该标准规定了绿色小水电评价的基本条件、评价内容和评价方法。

2.3垂向连通工程技术

河流垂向连通性反映地表水与地下水之间的连通性。人类活动导致河流垂向连通性受损，主要缘于地表水与地下水交界面材料性质发生改变，诸如城市地区用不透水地面铺设代替原来的土壤地面，改变了水文下垫面特征，阻碍雨水入渗；不透水的河湖护坡护岸和堤防衬砌结构，阻碍了河湖地表水与地下水交换通道。恢复垂向连通性的目的在于尽可能恢复原有的水文循环特征，缓解垂向连通性受损引起的生态问题，主要包括拟自然减渗技术、生态清淤技术、滨水区低影响开发技术等。

结语

河湖水系连通是维持河湖生态系统健康的重要手段。但由于水系连通的复杂性及不可预测性，缺乏综合性的可视化分析手段确定方案的优劣。针对目前河湖水系生态连通方案评估现状及所存在的问题，研发河湖水系连通“三层三库三模块”规划布局方案优选平台，主要得出以下3点结论:(1)以河湖水系生态连通技术数据及科学理论为基础，利用分析管理技术、地理信息数据系统分析处理技术、开发软件功能集成技术，结合耦合模型数字分析手段，研发了河湖水系连通“三层三库三模块”规划布局方案优选平台。(2)通过对扬州市市区水系连通度的计算及水动力模型的耦合，筛选了扬州市水系连通的优选方案，并进行了连通后评估，验证了平台部分功能的实用性及可操作性。(3)平台对河湖水系连通方案优选及空间布局确定起到支撑作用，并给出可视化的展示，操作界面友好，可用于河湖生态健康、河湖空间管控方案筛选等决策过程，有效加快了数字化河湖建设进程。后续会将连通后的河湖健康评价加入到优选模块设计中，扩展平台的功能。

参考文献

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［4］夏军，高扬．河湖水系连通特征及其利弊［J］．地理科学进展，2012，31(1):26－31．