河口水资源几个问题研究进展

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(长江科学院 水资源综合利用研究所，武汉 430010)

河口位于河流的末端，河口地区凭借其优越的地理位置和丰富的自然资源，愈来愈成为沿海人口聚居的经济、科技和文化中心[1-3]。河口地区的经济在我国国民经济中占有十分重要的地位。良好的自然生态环境是河口地区经济社会可持续发展的基础和保证[4]，河口地区合理开发利用与治理管理与沿海对外开放、经济繁荣密切相关，同时河口对内地的交通运输、工农业生产、商品流通也具有重要的促进作用[5]。近年来在人类活动和气候变化的双重作用下，大部分河口地区来水来沙量减少，入海污染物显著增加，生态系统受损，海平面上升，而河口的预防措施和管理体系不够健全，使大部分河口水资源不堪重负，无法维持其可持续性，其后果是水质恶化、供水能力不足、防洪体系的完整性受到挑战，以及生态系统恶化，濒危物种增加[6-7]。研究河口水资源特点及人类活动影响，对于改善河口地区生态环境质量，合理开发、管理、保护河口水资源，人与自然和谐相处，及河口健康发展、持续利用具有极其重要的意义。

1 河口水资源特点

河口处于地球4大圈层即岩石圈、水圈、大气圈和生物圈相互作用的典型区域，自然条件复杂。国内外学者常根据河流带来的泥沙条件、潮差大小、盐度结构、波能强弱和沿岸流等水资源特点对河口进行分类[8]，如根据河口盐度分布和水流特性，可分为高度成层河口、部分混合河口和均匀混合河口；根据潮汐的大小，可分为强潮河口、中潮河口、弱潮河口和无潮河口等。

河口水流分汊是河口常见的现象，在部分混合的河口常有最大混浊带出现。最大浑浊带的形成和河口环流有关，悬沙被下泄流带至河口，当它沉降到下层时，和盐水中的物质相结合，并上溯于楔顶，混合作用把部分泥沙带回上层，再向海输送[9-10]。

目前在人类高强度的开发和治理下多数自然河口正逐步向人工河口转变，而河口除了受到当地人类活动直接影响外，还承受上游流域治理开发带来的一系列后果，严重地导致了河口生境的退化及崩溃[11-12]。

2 盐水入侵

河口淡水量不足，海水倒灌，咸淡水混合造成上游河道水体变咸的现象即为盐水入侵[13]。盐水入侵是河口区域普遍存在的一种自然现象，其影响程度通常用氯化物含量——氯度(mg/L)或含盐度(%)表示[14]。随着经济的发展，河口地区工农业及城市生活淡水需求量越来越大，而盐水入侵是大部分河口淡水开发最大的制约因素，深入分析河口水域盐水入侵规律对于社会经济具有非常重要的现实意义[15-17]。

2.1 盐水入侵机理

研究河口区盐水入侵规律在理论和实践上具有重要的意义：一方面，盐水入侵能够改变水体的理化特性，影响河口地区的泥沙絮凝沉降、最大浑浊带、水流结构等过程[18-19]；另一方面，盐水入侵对区域用水安全构成严重的威胁。

孟广兰等(1997年)[20]指出影响咸水入侵的因素包括海洋水文环境变化、气候变化、海岸地貌基础及水文地质环境等自然因素，同时还包括水资源利用及管理等人为因素；肖成猷等(1998年)[21]分析认为盐水人侵是一个多动力因子作用的耦合系统，研究各影响因子及它们之间的耦合作用是研究盐水人侵规律的重要内容；宋志尧等(2002年)[14]在分析了盐水入侵的影响因素后，进一步指出盐水入侵会影响河口地区的淡水资源利用、土地盐碱化及河口物理、化学、生物、生态过程等。由此可见，认识盐水入侵影响因素及其相互关系对于盐水入侵防治具有积极的作用。

2.2 盐水入侵模拟

近几年河口盐水入侵模型方面，在前人的研究基础上又有了新的成果。2007年，K.D.Nguyen等[22]运用可计算河口流场的全三维数值模型研究Gironde河口的河口环流与盐水入侵问题，通过对潮汐与径流作用的详细分析以研究该河口动力结构及河口环流对盐水入侵的主要影响因素；2009年，项印玉等[23]应用改进的三维 ECOM 模式，研究冬季陆架环流对长江河口盐水入侵的影响；2012年,史英标等[24]建立了钱塘江河口段平面二维水流盐度耦合预测模型，数值分析了潮汐和径流对盐水入侵的影响，在平面二维模型方面也有学者针对其他河口进行了研究，如匡翠萍等[25]建立了适合河口复杂边界的基于半隐欧拉-拉格朗日法二维潮流盐度数学模型，孙世伟等[26]建立了珠江三角洲河网及河口海域整体平面二维水流盐度数学模型。

2.3 盐水入侵防治

世界上40%的人口居住在海岸线80 km以内的地方，盐水入侵及其防护问题越来越受到人们的关注[27]。为解决盐水侵入的问题，自2005年以来，珠江水利委员会组织了几次上游淡水调度工作[28]。针对河口盐水入侵问题，A.Kallioras等[27]提出可以通过安装表面屏障提供一个直接的海水入侵障碍，而该屏障通常使用可以在河床不同地点建设的橡胶坝；开辟能够使盐水朝着选定的研究区域迁移的河道；河口的上游建设能够在汛期存水、枯水期排水的控制大坝以维持整个水文年恒定的环境流；限制枯水期、潮汐期或海平面上升期时地下水的使用。在盐水入侵预警方面，针对长江口我国自主开发了适合咸淡水交汇水域的水体氯度监测系统、长江河口水库链避咸蓄淡预警预报系统，实现了长江河口氯度数据同步获取，解决了陈行水库和宝钢水库避咸蓄淡预警预报、青草沙水库选址和库容等难题，同时为揭示长江河口盐水入侵机理和规律奠定了科学基础[29]。

3 人类活动对河口影响研究

快速发展的经济促进了河口地区的社会进步，同时大量的人类活动也改变了河口的自然条件，加快了河口演变进程。河口地区的人类开发活动日益加剧，主要表现为：因土地开发的需要而围垦河口滩涂；因防洪保安的需要而修建海塘工程；因航运发展的需要而整治河道；因淡水供给的需要而修建河口水库以及大量开展渔业捕捞[30]。围垦滩涂、修建海塘水库及整治河道这些开发活动对促进河口河势向稳定方向发展，提高河口区抗御风暴潮的能力，改善入海航道条件，满足经济社会发展对土地的需求等方面发挥了十分积极的作用，但也产生了河口泥沙沉积、滩涂开发过度以及生态环境恶化等一系列负面影响[31]。

3.1 入海水量减少

枯水季节和流域用水过度是导致河口入海水量减少的主要原因，入海水量受自然和人类活动2种因素的影响；聂仁峰等[32](1999年)指出黄河下游的频繁断流对河口地区的工农业生产发展、渤海生态环境及黄河下游河道淤积都产生了严重影响；朱士康[33](2002年)认为入海水量减少将导致的河口淤积同时将影响泄洪纳潮及通航；罗锋等[34](2011年)指出长江上游引水量增大及枯季的供水高峰期造成的入海流量减少将导致咸潮入侵；史英标等[24](2012年)分析钱塘江河口段盐水入侵的时空变化时指出氯度超标将影响河口地区淡水供应。

3.2 废污水排放量增加

河口临近地区工业迅速发展，河流的废污水排放量逐年增加，导致河口及其临近海域水质进一步恶化[35-36]；G. Abrahim等[37]指出 Tamaki 河口的累计沉积物上部中心部分发现镉、铜、铅和锌等远高于底部沉积物的水平，而这些都是人类活动所造成的；尤爱菊等[38-39]分析钱塘江河口段水质时指出河口段近年水体水质呈下降趋势，局部河段甚至出现过水华现象，这些是因为河口两岸工业、生活、农牧业的排污出口，这些排污口对水生态和引用水有恶劣的影响；胡四一[35]提出长江上游水质污染的加重、长江口废污水排放量呈逐年增加趋势，导致河口局部水域水体污染日趋严重，岸边污染带逐年扩大，严重影响了南支水源地的枯季取水，从而使得北至江苏省的启东、海门，南到上海，均成为我国典型的河口水质型缺水地区。

3.3 河流的控制性工程的影响

河流的控制性工程可直接改变河流下游来水来沙过程，从而影响河口三角洲及其邻近海岸的冲刷演变和生态环境变化。韩曾萃等[31]提到钱塘江河口上游兴建的大型水库及下游的缩窄，较大地改变了游荡性强潮河口的平面摆动及河床冲淤幅度，使河口向稳定方面发展，但同时也加剧了河口咸水入侵；付丽等[40-41]分析指出，辽河口上游水库群修建后调蓄能力提高和经济发展工农业用水的急剧增长，导致可供河道所需的环境用水减少，一般中小水年份河道断面有逐渐缩小的趋势；畅建霞等[42]提出黄河河口水库堤防工程的修筑、工农业用水的增加、黄土高原区水利水保工程的建设等，这一系列活动最明显的影响之一是使黄河径流量和来沙量显著减少；陈舟等[43]指出浙江省入海河流众多，上游水库和河口地区滩涂围垦建设，给防洪(潮)、治涝及河口资源的保护和开发利用带来了较为不利的影响。

3.4 生态环境恶化

英国塞文河河口是位于英国西海岸的大河口之一，两边围绕着布里斯托尔和加的夫，超过100万的人口居住在海岸地区，该地区发展的农业、渔业和工业导致河口地区重金属物沉积、水质恶化和生物多样性降低[44-45]。美国加州卡弗德河口[46]快速增长的人口和经济、难以预知的降水量、偶尔发生的干旱以及未能实施改进的预防措施和体系，使水资源早已不堪重负，无法维持其可持续性，其后果是水质下降、供水能力不足、洪水泛滥，防洪体系的完整性受到挑战，以及生态系统恶化，濒危物种增加。

近年来，我国大部分河口生态环境恶化现象越来越严重，最主要的原因就是人们对河口的过度开发利用与改造。胡四一[35]指出，由于受河口污染物无序排放、过度捕捞水产、无序围垦滩涂等人类活动的影响，长江河口生态环境受到破坏，湿地的生产和生态功能迅速降低，生物多样性指数明显降低，河口生态系统呈全面衰退趋势；王新功等[47]分析指出自黄河改走清水沟现行流路以来，由于水沙条件变化、海洋动力作用及人类活动影响，刁口河故道河道地形地貌、自然形态和生态环境发生了较大改变，湿地生态严重恶化，生物多样性资源受到破坏，使其作为山东黄河三角洲国家级自然保护区重要组成部分的生态功能发挥受到严重影响，对黄河三角洲生态系统的稳定及区域经济的可持续发展构成威胁；汪建等[48]提出人类活动包括围绕河口而开展的各项治理措施，是河口生态环境变化的重要因素，如流量调节(修建水库和人工引水)、河流整治(河岸堤防等)、土地开发(湿地滩涂围垦)、生产生活(水环境污染)等，都会影响河流的自然生态条件以及物质能量流动，进而影响生态环境。

4 河口健康内涵及评价

随着河口水资源环境恶化，河口健康也逐渐成为人们研究重点。河流健康有两重含义[45]：既有自然意义上的河流健康，即河流自身的健康；也有经济社会意义上的河流健康，即人——河关系的健康。李若华等[49](2012年)将河流健康的概念拓展至河口，指出河口健康内涵应该在维持良好的生态与环境基础上，人类节约利用水资源和合理利用河口资源的条件下，充分发挥河口为人类服务的各项功能。保持合理的结构状态是河口系统各项功能正常发挥的基础条件，良好的生态状态是河口健康的外在表现，社会服务功能是人类研究河口健康问题的目标所在[50]。

河流健康评价比较有影响力的方法有：美国环保署的快速生物监测协议(RBPs)、英国的河流生境调查(RHS)、澳大利亚的溪流状态指数(ISC)、南非“河流健康计划”的 EHI 指数以及快速生物监测计划中的生境综合评价系统(IHAS)等[51]。生物评价方面，周晓蔚等[52]建立底栖动物完整性(B-IBI)评价指标体系和评价标准评价长江口及毗邻海域健康；Marcus Sheaves等[53]提出鱼类组合作为河口生态健康指标，该方法远离简单的组合措施(比如多样性指数)而指向复杂多元的方法。Kesen Chen等[54]分别从自然功能，生态功能和社会服务功能出发，提出了4个层次，20种指标并用于评价黄河河口湿地健康。

目前我国关于河口健康评价理论及方法的研究刚刚起步，河口健康评价中的指标建立及其权重关系将是河口健康评价研究的重点。

5 河口治理管理研究

过度的开发河口资源给河口带来的负面影响严重制约着河口地区经济社会的可持续发展，因此保护河口以协调河口的生态环境与经济发展十分必要[55]。国内外长期实践经验表明[56-58]，河口地区要实行“综合治理、开发利用”的方针，运用多学科知识，合理地安排各种资源开发利用的布局和比重，进行有计划、多目标开发，采取统筹兼顾的综合治理设施，才能既保护资源与环境，又获得最大的社会经济效益。针对河口管理[59]，美国为建立并实施各个河口的综合性保护和管理计划，制定了国家河口计划，这些计划是针对各个河口面临的环境问题及社会和经济价值来制定；澳大利亚为了加强河口生态保护及减少河流带入重点海域的污染，颁布了《河口管理办法》；荷兰计划将河口三角洲部分围海造成的屯田还归于海，着手沿海湿地恢复工程。

我国制定了《珠江河口管理办法》、《海河独流减河永定新河河口管理办法》，这标志着我国河口管理已归于法制化、规范化的行列，对河口管理起到了一定的积极作用[60-63]。

6 结 语

河口地区是经济社会高度发达地区，也是最具发展潜力地区。目前，盐水入侵、河口水质和生态环境是河口水资源研究重点，同时人类活动对于河口水资源的影响，也将成为研究的重点之一。河口地区的经济在世界国民经济中占有的比重逐渐凸显，随着人口与资源矛盾日益突出，可以预见河口水资源研究将会更关注如何有效利用水资源、保护环境、改善生态条件等方面的问题。目前我国河口水资源管理体系还不完整，需要在实践中不断完善。除了开展全国范围的河口水资源开发治理与管理规划外，针对特定区域河口水资源制定相应的开发治理与管理规划也具有十分重要的意义。只有对河口的调查研究越深入，人们对河口的自然现象及其变化规律的认识才能越深入，从而在保障河口健康的前提下能够扬长避短，更加合理科学地开发河口水资源，这对于经济社会可持续发展，保障防洪安全、维护河口稳定、增强供水保障和保护生态环境等方面都具有十分重要的意义。

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