一種適用于河湖水系連通規劃的水文地貌調查方法

韓 雷，田振華，狄高健，劉發智

(黑龍江省水利科學研究院，黑龍江 哈爾濱 150080)

隨著人類社會的發展，需水量日益增加、水質要求日益提高，人類經濟活動對河湖水系的影響逐漸加劇，河湖水系的連通性受阻，水資源水環境形勢日益嚴峻。因此，水利部提出了河湖水系連通戰略[1]。為了達到河湖生態修復的目的，需要恢復河湖水系連通性。河湖水系連通規劃理論在很大程度上依賴于流域內的水文地貌基本要素。水文現象與地貌現象是相互影響和制約的。各種水體的運動與變化，影響著地貌的發育和演化。如在河流冰川作用下，形成相應的河流與冰川地貌；又如海平面的升降導致侵蝕基準面的變化，從而改變河流侵蝕與堆積的對比關系，影響河床演變。同時，一些水文現象也受控于地貌因素，如區域地形地勢，決定了水系的構成和基本流向。水文與地貌的關系總是息息相關的，如河流自山區流向平原時，隨著水動力條件的變化，由上游以侵蝕作用為主轉變為下游的以堆積作用為主，在地貌上則表現為上游多山峽谷，中下游則發育為沖積平原和河口三角洲。對于某一河流而言，流量、含沙量等變化，也會導致侵蝕和堆積的對比關系的變化，從而對地貌產生周期性影響[2]。總之，水文和地貌相互影響在河湖水系連通規劃中是非常值得關注的基礎數據，因此需要一種適用于河湖水系連通規劃的水文地貌調查方法來獲取滿足要求的水文地貌基礎數據。本文從河湖水系連通規劃的角度出發，結合水文地貌相關調查技術及目前國內外最新調查方法，總結提煉了一種適用于我國的流域尺度范圍內的水文地貌調查方法。

1 調查內容

由于水文-地貌調查涉及內容較多，如果沒有特別的調查目的，而泛泛的調查諸多參數，可能對河湖連通規劃的實施起不到關鍵作用。因此，首先根據河湖水系連通規劃的目的，基于不同尺度水文-地貌各要素之間的特點，確定需要調查的主要內容，再根據需要調查的主要內容，細化至不同的水文-地貌參數。對于河湖水系連通規劃所涉及到的水文地貌調查內容大致分為：水文-地貌基本調查、河流-湖泊連通性調查及河湖水系連通動態格局調查三個主要方面[3]。

水文-地貌基本調查，主要從地貌單元統計、河流護坡系統及河流-河漫灘系統地貌動態格局調查三個方面入手。而對于地貌單元調查，基于河湖水系規劃目的，分別從流域尺度及河流廊道尺度開展調查。對于流域尺度而言，其調查基本要素包括干支流河道、湖泊、大型濕地、故道、河漫灘、湖泊間自然或人工通道、堤防、閘壩、農田、村莊，以及城鎮等；而對于河流廊道尺度而言，其調查要素主要包括牛軛湖或牛軛彎道、河漫灘水流通道、鬃崗地貌、局部封閉小水域、自然堤、堤防、道路、水產養殖場，以及農田等。

河流-湖泊連通性調查，主要對比歷史與現狀連通性特征兩個方面。根據河湖水系的連通周期性可分為常年連通與間歇性連通兩個方面。對于常年連通情況從豐水期、枯水期兩個方面分別對連通性進行調查；而對于間歇性連通則主要調查連通原因，分別從自然原因及人為原因兩個方面著手。河流-湖泊連通性調查的各因素主要包括：湖泊名稱、面積、容積、進水通道、出水通道、連通方向，以及換水周期等。

河湖水系連通動態格局調查，重點對豐水期及枯水期內湖泊、濕地、河漫灘的水位和面積以及變化率進行統計。調查目的旨在通過對面積、水位、變化率的分析，尋求河湖水系連通動態格局的變化規律，繼而為河湖水系連通規劃提供理論基礎。

2 調查方法

針對河湖水系連通規劃所涉及到的水文地貌各調查要素，對于具體的河湖連通案例，第一步需要進行必要的資料搜集，資料搜集的范圍主要包括基礎資料、歷史監測資料、歷史文獻、監測能力、監督管理，以及法規制度等。而資料的主要來源為水文測站或流域管理部門等官方資料。對于資料搜集有一定難度或者水文地貌數據資料匱乏的地區，需要進行必要的現場調查[4-5]。現場調查主要從水文水資源和河湖地貌調查兩個方面分別開展。與河湖連通規劃相關的水文水資源調查重點在以下幾個方面進行：流域的基本情況、暴雨洪水調查、枯水旱情調查、水文情勢調查、水資源調查；而河湖地貌調查則需要對河流、湖泊基本情況，以及河湖演變情況分別實施調查。圖1所示為本調查方法采用的研究路線。

圖1 基于河湖水系規劃的水文地貌調查路線

3 應用實例

玉符河流域位于山東省濟南市南部山區，位于36°20′N～36°40′N, 116°45′E～117°15′E之間，對濟南市的水資源調配及其城市環境具有重要意義。濟南市歷城區南部山區的錦繡川、錦陽川、錦云川三川匯入玉符山與臥虎山之間的水庫，流出水庫后稱玉符河。北流入黨家街道和陡溝街道境內，經豐齊一帶至古城村南，折向西北于北店子村注入黃河。全長95.7 km，流域面積764.2 km2。玉符河流經渴馬崖時河水大量滲入地下，遂變為季節河。豐齊以下河道逐漸恢復明流。玉符河下滲的河水是濟南諸泉的來源之一[6]。玉符河在濟南市水資源調配中起著遭遇大雨時分走洪水，遭遇干旱時補源保泉的作用；同時南水北調的長江水、平陰調來的黃河水均進入臥虎山水庫；而臘山分洪的水亦通過玉符河進入黃河。玉符河源頭的臥虎山水庫起著濟南市南部山區的“大水缸”作用，既是玉符河回灌補源的源頭活水，同時也是濟南水生態文明市建設的一個“樞紐”，通過連通工程，眾多水源匯聚于此。

鑒于玉符河流域在濟南市水資源調配及河湖水系連通工程中的巨大作用，應用本方法對玉符河流域的水文地貌進行調查。基于玉符河流域特征及其在河湖水系連通中所承擔的重要作用，確定了本次水文地貌調查的主要內容為玉符河流域的水系結構及地貌特征。基礎水文資料包括降雨、地下水位、水環境等數據可通過流域內的雨量站、地下水觀測井、水資源監測水文站測得，由當地水文部門提供且資料真實可靠，是河湖水系連通規劃中最重要最基礎的資料。通過現場調研與資料搜集得出，玉符河流域生態現狀表現在以下幾個方面：河道萎縮，岸灘破壞嚴重，河流地貌發生了較大變化，河流功能退化，河道行洪能力降低。生態系統衰退，下游河道斷流天數年均達240 d，河道生態連通性遭破壞，沿河水質污染，生物多樣性降低。自然景觀嚴重受損，受人類活動的嚴重干擾，河道斷流，沿岸植被枯變，自然秀麗景觀原貌消失。濕地萎縮，玉符河下游入黃河口附近，由于經濟發展占用土地以及河道挖砂使下游成為大小不等的串珠狀水塘，原有濕地面積大幅萎縮，自然生態環境受損[7]。

根據文獻[6]、[7]、[8]的研究內容，完成玉符河流域河流湖泊連通性調查表，見表1。

表1 河流湖泊連通性調查表(玉符河流域)

同時得出玉符河流域基本地貌特性表，見表2。

表2 玉符河流域水文地貌特性調查表

注：本表數據源于文獻[8]。

玉符河流域及主要支流水文特征參數，見表3。

表3 玉符河流域及其支流流域水文特征參數

注：本表數據源于文獻[7]。

經調研知，玉符河流域內相鄰水道的分支比在3.00～4.83之間，平均值為4.15；流域內水道的平均長度比為2.43；各級水道的比降按水道級別的升高遞減，變化在0.0031～0.1066之間，平均比降0.4545[6]。玉符河臥虎山水庫大壩以下干流最小生態基流量為0.39 m3/s，對應流速為0.25 m/s。

4 結 論

以河湖水系連通規劃為目的，總結提煉了一種適用于我國的流域尺度范圍內的水文地貌調查方法。應用此方法以玉符河流域為例，通過資料搜集、現場調研等方法得出了可滿足河湖連通規劃要求的水文地貌基礎數據。玉符河流域的水文地貌基礎數據，為濟南市玉符河綜合治理工程、濟南水生態文明城市建設以及南水北調東線工程起到重要基礎數據支撐作用。

[1] 李宗禮，李原園，王中根，等. 河湖水系連通研究：概念框架[J]. 自然資源學報， 2011，3(26)：513-521.

[2] 周松澤.水文與地貌[M]. 上海：華東師范大學出版社，1992.

[3] 董哲仁，王宏濤，趙進勇，等. 恢復河湖水系連通性生態調查與規劃方法[J]. 水利水電技術，2013(11)：8-13.

[4] 中華人民共和國水利部. 河湖生態保護與修復規劃導則：SL 709—2015[S]. 北京：中國水利水電出版社，2015.

[5] 中華人民共和國水利部. 河道演變勘測調查規范：SL 383—2007[S]. 北京：中國水利水電出版社，2007.

[6] 王斌.山東玉符河流域地貌基本特征及其地貌景觀開發利用[D].濟南：山東師范大學，2009.

[7] 倪紅珍，賈金生，王芳，等.玉符河生態修復目標及方案研究[J].水資源保護，2011(11):53-57.

[8] 劉繼勇.玉符河生態修復技術研究[D].濟南：山東大學，2008.