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來源:期刊VIP網(wǎng)所屬分類:水利時(shí)間:瀏覽:次
摘要:河口海岸水庫(kù)是指修建在河口或者海岸地區(qū)的水庫(kù),其主要特點(diǎn)是利用堤壩分隔海水與淡水,從而達(dá)到在海洋環(huán)境中蓄積淡水的目的。首先回顧了中國(guó)歷史上的河口水庫(kù),探討了河口海岸水庫(kù)從雛形發(fā)展至今的歷史進(jìn)程,并結(jié)合實(shí)例介紹了現(xiàn)代河口海岸水庫(kù)發(fā)揮的重要作用。在整理并總結(jié)不同類別的河口海岸水庫(kù)資料的基礎(chǔ)上,提出了河口海岸水庫(kù)的科學(xué)分類,當(dāng)以建造位置為分類標(biāo)準(zhǔn)時(shí),可將其細(xì)分為河口型、海灣型、海岸線型和島嶼型水庫(kù);歸納了建造過程中亟需解決的技術(shù)難題;討論了河口海岸水庫(kù)可能造成的生態(tài)環(huán)境影響。結(jié)合我國(guó)主要流域的水文與地貌特點(diǎn),在最后展望了未來可以修建河口海岸水庫(kù)的重點(diǎn)區(qū)域,特別提出了在珠江三角洲粵港澳大灣區(qū)建設(shè)河口海岸水庫(kù)的設(shè)想,討論了在臺(tái)灣、海南、舟山等幾大主要島嶼修建島嶼性水庫(kù)的可行性。
關(guān) 鍵 詞:河口海岸水庫(kù); 咸潮入侵; 島嶼型水庫(kù); 珠江三角洲
1 研究背景
我國(guó)是一個(gè)缺水的國(guó)家,水資源總量約為28 000億m3/a,人均不足2 400 m3/a,僅為世界平均水平的1/4。沿海地區(qū)雖然只有國(guó)土面積的13%,卻居住了全國(guó)40%的人口,提供了60%以上的國(guó)民生產(chǎn)總值。這一地區(qū)由于人口稠密,經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),水資源供需矛盾尤為突出。大部分沿海城市人均水資源量低于500 m3/h,其中天津、上海、大連、青島、連云港等城市甚至在200 m3/h以下[1]。
沿海地區(qū)常有大小河流流入并入海,在水資源總量統(tǒng)計(jì)時(shí),其中的區(qū)域地表水入境水量增量一般都很小,這是因?yàn)槌鼍硰搅骺偭恳话愣己?jiǎn)單考慮為入海水量,與入境徑流總量大致相當(dāng);即便入境徑流量很大,因?yàn)槿牒K课幢怀浞掷茫瑢?dǎo)致河流徑流對(duì)水資源總量的貢獻(xiàn)不大。沿海地區(qū)入境徑流利用率低的主要原因是沿海地區(qū)一般地勢(shì)平坦,且受咸潮影響,不易建設(shè)大型的內(nèi)陸水庫(kù)。由于缺乏足夠的水庫(kù),大部分入境徑流未被充分利用即流入大海。
第一次全國(guó)水利普查公報(bào)顯示[2],我國(guó)現(xiàn)有水庫(kù)98 002座,總庫(kù)容9 323.12億m3(表1)。而根據(jù)2017年中國(guó)河流泥沙公報(bào)[3]的數(shù)據(jù),我國(guó)河流年徑流量排名前三的河流分別為長(zhǎng)江、珠江、閩江,年徑流量總計(jì)13 127.5億m3,為全國(guó)現(xiàn)有水庫(kù)總庫(kù)容的大約1.5倍。如果我們能充分利用河流入海淡水資源,將可以大大緩解沿海地區(qū)的水資源短缺問題。
在沿海地區(qū),如何尋找足夠大的空間儲(chǔ)存河流入海淡水是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的課題。近年來一個(gè)革命性的方法是將淡水直接儲(chǔ)存在海洋環(huán)境中,最為典型且成功的例子是上海的青草沙水庫(kù),它目前已經(jīng)成為上海最主要的供水水源[4]。事實(shí)上,在河口與海岸地區(qū)修建淡水水庫(kù)的想法歷來有之,古今中外均有建成的實(shí)例[5-7],但將其作為系統(tǒng)解決沿海地區(qū)水資源短缺的重要方式提出,楊樹清無疑是最早的倡導(dǎo)者[8-11]。除此之外,高學(xué)平等[12]、王文等[13]也曾對(duì)中國(guó)的海岸水庫(kù)發(fā)展進(jìn)行了探索與研究。
第7期 林鵬智,等:中國(guó)河口海岸水庫(kù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望 人 民 長(zhǎng) 江2019年 上文中的河口海岸水庫(kù)指修建在河口或者海岸地區(qū)的水庫(kù),其主要作用是利用其堤壩抵擋咸水入侵,并在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間段蓄積淡水。這一思想很早即在中國(guó)有所實(shí)踐,如自唐代以來逐次修建的它山堰、木蘭陂、金清閘等一批河口水利工程,皆為現(xiàn)代河口海岸水庫(kù)之雛形。新中國(guó)成立以來,中國(guó)又建設(shè)了珊瑚沙水庫(kù)、寶鋼水庫(kù)、青草沙水庫(kù)等一系列河口海岸水庫(kù),將河口海岸水庫(kù)的設(shè)計(jì)、建設(shè)與運(yùn)行推向了新的高度。本文將首先回顧河口海岸水庫(kù)在中國(guó)從雛形發(fā)展至今的歷史進(jìn)程,闡明不同河口海岸水庫(kù)的特點(diǎn)與解決的問題;根據(jù)水庫(kù)所處的具體位置提出河口海岸水庫(kù)的科學(xué)分類;討論河口海岸水庫(kù)建造中可能遇到的技術(shù)難題以及生態(tài)環(huán)境影響;最后展望未來河口海岸水庫(kù)在中國(guó)的發(fā)展前景。
2 中國(guó)河口海岸水庫(kù)概覽
河口海岸水庫(kù)在中國(guó)的實(shí)踐最早可以追溯到一千多年前的浙江寧波它山堰,和其它修建在河口的古代水利工程(如木蘭陂、金清閘等)一樣,其主要功能是御咸蓄淡。建國(guó)以后,初期的河口海岸水庫(kù)延續(xù)了在河口修建閘門的思路,其主要目的仍是防御咸潮。20世紀(jì)70年代以后,防御性的思想逐漸被擴(kuò)展性的思想所取代,通過將堤壩延伸到河口以外的灣區(qū)甚至封堵全部灣區(qū),將河口海岸水庫(kù)的建造位置向海洋突進(jìn),擴(kuò)大了水庫(kù)的水面面積,從而發(fā)揮了更為積極的蓄積淡水的作用。在世界河口海岸水庫(kù)的發(fā)展歷程中,中國(guó)故事尤其精彩,許多案例獨(dú)樹一幟,對(duì)在世界范圍內(nèi)解決沿海城市缺水問題有很好的借鑒意義和推廣價(jià)值。
2.1 古代中國(guó)
古代中國(guó)修建了許多大型水利工程,其中如都江堰、鄭國(guó)渠、靈渠、它山堰(圖1)被譽(yù)為中國(guó)古代四大水利工程。相較于前3個(gè)修建于內(nèi)陸的古代水利工程,位于浙江省寧波市的它山堰工程(圖2)是唯一一個(gè)以御咸蓄淡引水灌溉為主要目的的水利工程,稱得上是現(xiàn)代河口海岸水庫(kù)的“雛形”。 它山堰始建于唐太和七年(公元833年),位于甬江支流鄞江之上[14]。據(jù)史料記載,古時(shí)鄞江江水“與海潮接,成不可溉田”,江潮上漲時(shí),“民不能飲,禾不能灌”。
該區(qū)域雖然降水充沛,但是由于咸潮侵蝕,附近的明州城經(jīng)常缺少淡水。縣令王元瑋為了解決缺水問題,在“兩山夾流,鈴鎖兩岸”的它山修建了御咸蓄淡并兼具引水功能的它山堰。它山堰建成之后,發(fā)揮了與都江堰類似的旱澇季節(jié)不同的分水功能,“堰上之水,旱時(shí)七分入河,三分入江;澇時(shí)七分入江,三分入河。”它既保證了縣內(nèi)七鄉(xiāng)的農(nóng)田灌溉,又確保了明州城區(qū)用水之需[15-16]。它山堰在現(xiàn)代仍在發(fā)揮作用,如1967年,寧波大旱,海水倒灌入甬江、奉化江、鄞江,它山堰將咸潮擋在了堰外;再如2009年,莫拉克臺(tái)風(fēng)席卷寧波,四明大地暴雨如注,山洪從四明山奔騰而瀉,它山堰水利系統(tǒng)工程及時(shí)泄洪,保住了鄞西的農(nóng)田。
位于濱海的福建莆田同樣遭受咸潮侵蝕。為解百姓困苦,相傳當(dāng)?shù)劐X四娘于北宋治平元年(1064年)攜巨金動(dòng)工截流筑堰,但因水流湍急,建起來的陂堰很快被山洪沖垮。后人鍥而不舍,在北宋元豐六年(1083年)由侯官人李宏筑陂成功。木蘭陂全長(zhǎng)110 m,高7.5 m。900年來,木蘭陂經(jīng)歷了無數(shù)次洪水與海潮的襲擊,今天仍巍然屹立并繼續(xù)發(fā)揮作用。當(dāng)?shù)卣?961年擴(kuò)建木蘭陂灌區(qū)至20多萬畝,整個(gè)灌區(qū)做到了“未旱先蓄,未澇先排”,既能防洪排澇,又能防旱御潮[17]。
位于東海之濱的浙江臺(tái)州,當(dāng)?shù)匕傩諡榱说钟捎诘貏?shì)低洼帶來的上游洪澇以及海水漲落淹沒浸沒的雙重侵害,于宋淳熙十年(1183年)首次修建了金清閘。在此后的八百多年風(fēng)雨之中,金清閘為當(dāng)?shù)匕傩沼行У钟怂Γ鸬搅擞绦畹懦闈车墓π18]。以上列舉的它山堰、木蘭陂、金清閘等河口水利工程都是中國(guó)古代御咸蓄淡的代表,它們是現(xiàn)代河口海岸水庫(kù)的雛形,其建成和運(yùn)行為后世提供了很好的參考價(jià)值。
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