夏军：河湖水系连通特性及其利弊 夏军,水文学家，她发展了非线性时变系统水文学途径,提出了一种发展中国家协调流域防洪防污矛盾和河流生态调度新的水系统措施……这是水利人的第187篇文章 目前浏览器不支持播放音乐或语音,请在或其她浏览器中播放 科学大道100号 宇柏凝 - 回不去 注:本文刊登于《地理科学进展》1月,第31卷第1期河湖水系连通特性及其利弊夏军1,高扬1，左其亭2,刘晓洁1，陈庆美1，窦明2（1.陆地水循环及地表过程重点实验室，中国科学院地理科学与资源研究所,北京100１０1;2.郑州大学水科学研究中心,郑州45００01)【摘要】随着水资源以及水环境健康的恶化,河湖水系连通性作为河流健康以及提高水资源运用的一种重要指标在国家“十二五”战略规划中被着重提出目前,中国对河湖水系连通特性及其对河流健康的影响缺少足够的结识,本文重要对河湖水系连通的定义、分类、评判指标、影响因素及其对水环境健康的影响进行了一一论述分析表白：维持水系连通可以明显地改善湿地生态环境，维持湿地生态环境及生物多样性，保障防洪安全和水资源可持续运用同步,河湖连通也会带来对生态环境的负面影响,重要涉及：①原本水质好的河流和水质相对较差河流连通后减少本来河流的水质;②加剧连通河流中物种及鱼类等生命体的竞争；③水量充沛的河流增援水量局限性的湖泊，将减少该河流的有效可运用水量;④导致水面蒸发量减少影响地表及陆地的水循环，影响地区的气候变化;⑤上游地区与下游地区河湖连通将导致下游地区河湖泥沙及淤积量急剧增长。
核心词】水系连通性；河流健康；水环境;生态效应1引言随着水资源的匮乏及水环境健康的恶化，人们逐渐结识到河湖水系连通的重要性，在健康长江评价指标体系中水系连通初次作为一种重要指标被提出来[１－2]但由于河湖水系、水文、地形和地貌特性的复杂性，使得中国的河湖连通战略不能简朴模仿国外的成功案例,仍需要进行反复的验证与调研9月３0日，国务院副总理回良玉在国务院加快水利建设专项会议上着重指出：“抓紧建设一批骨干水资源配备工程、重点水源工程和河湖水系连通工程以提高水资源时空调控和城乡供水保障水平”同年,水利部陈雷部长在部署“十二五”规划工作中也着重强调：“进一步研究河湖水系连通、水量调配和提高水环境承载能力问题,发挥河湖水系的综合功能,实现水量优化调配”目前，中国可供研究的河湖水系连通性的成功案例较少,特别对水系连通性及其环境影响还缺少足够的结识,专门讨论河湖水系连通性及其对河流健康影响的有关报道也较少因此，本文论述了河湖连通的战略意义和特性,以加深水系连通对中国水环境生态健康的影响机理的结识,为中国“十二五”战略规划中河湖水系连通的健康发展、各流域开发运用和综合管理提供基本信息支撑２河流分类与水系分布 中国河流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流,后者是最后流入海洋的河流。
外流河区面积占全国总面积的２/3,河流水量占全国总水量的９5%以上；内流区面积占全国总面积的1/3，河流水量占全国总水量不到5%外流河重要涉及太平洋水系、印度洋水系以及北冰洋水系太平洋水系的重要河流涉及黑龙江、海河、黄河、淮河、长江、珠江、澜沧江等；印度洋水系的重要河流涉及怒江、雅鲁藏布江等；北冰洋水系的河流重要是额尔齐斯河其中国际性河流重要涉及黑龙江、额尔齐斯河、雅鲁藏布江、怒江、澜沧江等，外流河的水系特性见表１中国的内流河涉及塔里木河和黑河，内流河属温带大陆性气候,降水少,蒸发旺，下渗多；水量重要来自冰雪融水和山地降水,季节变化大；再加上温室效应,蒸发加强，导致下游河流水量减少甚至干涸内流河的下游河段来水量锐减,河道干涸断流，土地撂荒甚至严重沙化,生态环境恶化[3-５］ 而根据河流水流的补给条件又划分为下列8大类型[３,6］:①东北地区以雨水补给为主,并有季节性冰雪融水补给的河流;②华北地区以雨水或地下水补给为主,并有少量季节性冰雪融水补给的河流;③内蒙古、新疆部分地区雨水补给的河流；④西北高山地区永久性冰雪融水或季节性冰雪融水补给及雨水补给的河流;⑤华中地区以雨水补给为主的河流;⑥东南沿海地区和岛屿有台风雨补给的河流;⑦西南地区雨水补给为主的河流;⑧青藏高原地区永久性冰雪融水补给和地下水补给的河流。
３河湖水系连通的定义与类型3.1水系连通定义水系连通性可定义为:在自然和人工形成的江河湖库水系基本上,维系、重塑或新建满足一定功能目的的水流连接通道，以维持相对稳定的流动水体及其联系的物质循环的状况河湖水系通道畅通性重要涉及两种状况:水系通道的过流能力,重要体目前河流连通对洪水的排泄能力方面；水系连通与否受人工建筑物阻隔,重要体目前水流通道、生物通道、航运通道与否受阻等方面[7-8]３.２河湖水系连通分类的指引思想在认真贯彻贯彻人水和谐治水理念、尊重自然演变规律和社会发展规律基本上,进一步探讨河湖水系连通的驱动因素、自然地理特性、连通目的、连通形式和连通特点,并综合运用现代水资源学、经济学、社会学、生态学、环境学、地理学、系统工程、信息学原理，构建适合中国国情的河湖水系连通分类体系，以指引河湖水系连通的自然保护与人工控制、修复,水资源合理配备和经济社会合理布局，推动流域经济社会与生态系统协调、健康发展[9-１1]3．３河湖水系连通分类的基本原则(１)有关性原则在分类过程中，应综合考虑流域自然地理和气候条件、流域上下游水资源条件、湖泊分布连通特点、水生态系统特点、用水需求等核心要素，既要考虑它们在空间上的差别，以突出不同分类的特点,又要考虑其具有一定相似性,以保证分类具有可操作性。
2）主导性原则在有跨多种流域的河湖水系连通分类时，以大流域连通优先；在具有多种连通方式的河湖水系连通分类时,以主导连通方式优先;在河湖水系连通具有多种连通目的时，以主导连通目的优先，等3）完整性原则按照一定分类角度、属性进行分类时,要考虑完备、不漏掉,虽然有些分类也许目前并无有关案例，但作为分类指引，要将所有也许涉及的子类予以列出4）表征性原则通过不同河湖水系连通角度、属性进行分类,从得出成果可以构绘出河湖水系连通基本状况，体现出各个特性，便于对河湖水系连通的理解、研究３．４河湖水系连通分类体系构建（1)按驱动因素可分为自然演进型、人工驱动型、自然-人工复合型等；(2)按地理位置可分为北方干旱型、南方湿润型、西南高原型、西北内陆型等;(3）按水系特点可分为山区连通型、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）按连通目的可分为资源调配型、环境修复型、灾害防御型、综合效益型等；(6)按连通对象可分为河河连通型、河湖连通型、河库连通型、河湿连通型、河湖都市连通型、市市水网连通型、河渠连通型、组合连通型等;(7）按连通方式可分为疏通修复型、连通新建型、阻隔断绝型等；(8）准时间效应可分为短期效应型、长期效应型等。
其中从水资源管理工作需求出发,推荐以连通目的、空间格局和连通对象的分类方式上述分类体系如图2所示 3．５水系连通分类级别与功能组合河湖水系连通分类级别重要从自然地理分异、连通区域、连通目的3个层面来划分江河湖库水系连通类型①以自然地理分异为根据,可分为湿润半湿润区水系连通型、干旱半干旱区水系连通型两大类;②以连通区域尺度为根据,可分为国家层面水系连通型、流域层面水系连通型、区域层面水系连通型、都市层面水系连通型4大类；③以连通目的为根据,可分为资源调配型、水质改善型、水灾害防御型、综合治理型４大类（表２) 在河湖水系连通功能组合方面，以上3个层面的江河湖库水系连通分类方式可以自由组合，进一步生成32种具体的连通类型例如，湿润半湿润区-国家层面-资源调配型(如南水北调工程)；干旱半干旱区－流域层面-水质改善型(如塔里木河流域下游应急输水工程）;湿润半湿润区-都市层面-水灾害防御型(如德州水网工程）等等4河湖水系连通评判指标与特性4.1河湖水系连通类型评判指标（1)人均水资源占有量人均水资源占有量是进行水资源紧缺限度评价的常用指标河湖水系连通实现前后，通过使用该指标进行评价，得各区域水资源紧缺限度变化。
人均水资源占有量可觉得是河湖水系连通的地理位置属性的子属性通过评价区域水资源紧缺限度，对照区域所处的地理位置，进行有序的河湖水系连通分类2）河网密度河网密度是流域构造特性的一种重要指标河网密度与气候条件和下垫面条件密切有关从气候方面来说,自然界为了及时将地表径流向外排泄，必将塑造一定的河流网络与之相相应，因此河网密度反映了区域降雨及径流特性从下垫面方面来说,河网密度还受入渗能力的影响随着渗入性加大，流域河网密度减少一般状况下，河网密度越高的地方，遭遇洪水的也许性越大[１２]采用河网密度作为河湖水系连通类型的评判原则,不仅能在反映河湖水系连通的地理位置属性,也能反映河湖水系连通的水系特点属性3)平均海拔河湖水系连通区域及连通通道的平均海拔作为河湖水系连通的评判指标区域平均海拔作为中国陆地地貌类型分类中的一种划分指标,在河湖水系连通类型评判中,其在一定意义上反映出河湖水系连通体所处区域的地理位置和水系特点[13]此外，连通区域之间的平均海拔之差,能反映出河湖水系连通难易度4)连通时间河湖水系连通时间是河湖水系连通的时间效应属性的直接评判指标在保证一定流量的基本上,通过测量河流、湖泊等水体的连通时间，直接反映河湖水系连通体的作用时间，即河湖水系连通的发挥功能的时间长期,进而与指标原则比较,得出河湖水系连通的时间效应分类成果。
5)水资源互换与再分派不同河流的上、中、下游的自然条件差别较大，调节能力不同，径流量年内分派也不同,通过河流与河流之间的连通交接,加强连通体的径流量分派,提高水资源循环更新能力和蓄泄能力;半封闭型和封闭型湖泊具有湖泊水量补给局限性、湖面蒸发量大、换水周期长、自我调节能力较差、净化功能相对较弱、生态系统脆弱等特点4.2河流连通对水环境健康的影响水系连通可维持湿地生态系统的完整性，同步也影响到流域水资源的开发运用和区域分派水系连通性还影响水功能区水质状况,水系连通性越好,水流的自净能力和纳污能力都会增强同步,水生生物多样性也需通过水系连通来实现,没有水系连通，水生生物多样性就会受到很大影响[14-１６]流域生态环境需水量的供应只有通过水系连通才干实现，河流的完整性和地貌特性的多样性只有通过水系连通才干得以保持，只有保持水系连通，才干保持生物栖息地的完整和生物多样性的维持大坝的修建割断了河道的纵向连通性,变化水流的时间和空间分布，引起水文情势的变化及生态系统物理、化学和地貌形态的变化［１7]大坝的存在一方面可以减小流量变率,使径流量在年内的分派更加均匀，减轻汛期的洪水危害,同步增长枯季的水量供应,更好地满足最小生态流量的需求,但由于流量变幅减小,原先可以在洪水季节过水的湿地缺少水源补充，不利于湿地生物的生长，有也许减少河流湿地的生物多样性[１8］。
因此，水系连通性是影响河流健康的重要因子，是健康水系其她评价指标的联系纽带水系连通性对河流健康状况的影响重要表目前对水质、湿地生态环境、水生动物资源、防洪及水资源运用等方面的影响水系连通性对河流健康的影响与河流湖泊水流流动性存在很大的差别,其污染物的迁移和降解特性也存在较大差别,不同连通特性的水体具有不同的降解特性[１9－20]4.3水系连通性影响因素分析河湖连通性的影响因素涉及影响湖泊的形成和河湖的连接通道两个方面从地质历史时期及人类历史时期的时间尺度看，新构造运动、气候变化等自然因素在水系连通的阻碍方面是主导因子，人类活动对水系的连通在诸多地方起着决定性的作用，如人口迁徒、水土流失、湖泊淤积、大面积围垦等[21］新构造运动沉降形成了湖泊容纳水体所需的地形条件，有助于湖泊的形成气候变化不仅使降雨发生变化，使湖泊的入流条件发生变化,并且还由于温度的大幅度变化形成冰期。