1.2 國內外河湖連通狀況

水是一切生命之源，是人類生存和社會經濟發展必不可少的物質基礎，早在遠古時代人類就循水而居。但是受自然地理及氣候等方面因素的影響，全球降水量的時空分布極其不均，洪澇、干旱災害頻發，與區域發展格局不相匹配問題也一直存在。為了解決這些水問題，人類在很早以前就開始開挖溝渠引水灌溉，開鑿運河運送貨物發展貿易，建設許多河湖水系連通工程來人為調配水資源。

據統計［4］，目前世界上至少40個國家建成了比較大型的350余項河湖水系連通工程，主要分布在美國、加拿大、俄羅斯、印度、巴基斯坦、中國、澳大利亞等國家。

1.2.1 國外河湖連通狀況、典型案例

最初的河湖連通工程主要是為了滿足農業生產發展的需要。早在公元前2400年，古埃及興建了世界上第一個河湖水系連通工程，從尼羅河引水到埃塞俄比亞南部，以滿足地區灌溉和航運用水需求，在一定程度上促進了埃及文明的發展。

18世紀后期，工業革命對國外河湖水系連通建設起到了巨大的推動作用，同時經濟產業的發展增大了對水路輸運的需求。到19世紀末，一些國家先后興建了一些以航運為目的水系連通工程，如舉世聞名的基爾運河、蘇伊士運河和巴拿馬運河等。20世紀以來，河湖連通的重要性受到了越來越多的重視，許多國家開始興建各種用途的河湖連通工程，滿足人類對水資源的需求，支撐社會經濟的發展。據統計資料，世界上許多大型的水系連通工程都是在20世紀40—80年代建設的。20世紀80年代后期，一些發達國家的河湖水系連通工程建設速度放慢，而發展中國家仍大力建設。這些河湖水系連通工程的功能主要體現在軍事和航運、灌溉和供水、江河湖泊治理、水資源配置和水生態環境修復等方面。早期的河湖連通目標單一，多為引水灌溉，后期除了灌溉還兼顧航運、城市供水、水力發電、生態環境保護等作用，給整個地區的經濟發展帶來了顯著的經濟和社會效益。進入21世紀以來，隨著水生態環境問題的日益加劇，以水生態環境治理為主要目的的河湖水系連通工程逐漸增多。表1.2列舉了國外著名的河湖連通工程［16^-18］。

美國加州北水南調工程是一項宏大的跨流域河湖連通工程，輸水渠道南北綿延千余公里，年調水總量超過140億m³，為加州南部的經濟和社會發展、生態環境改善提供了充足的水源，河湖連通工程的成功建設，使加州發展成為美國人口最多、灌溉面積最大、糧食產量最高的一個州。

澳大利亞雪山調水工程是世界上最復雜也是澳大利亞最大的一項水利建設工程，用來解決內陸干旱缺水問題，年調水量超過30億m³，通過大壩、水庫和山澗隧道網，從雪山山脈的東坡建庫蓄水，使南流入海的雪山融水向西調至墨累河等需水地區，滿足下游灌溉用水的需求，沿途還產生了巨大的發電效益。

巴基斯坦西水東調工程是當今世界上滿足灌溉等需求的調水量最大的工程，從西三河向東三河調水，年調水量達148億m³，解決了東三河下游的灌溉用水等問題，曼格拉和塔貝拉兩大水庫的建設，也發揮了極大的防洪效益和發電效益，為巴基斯坦整個經濟社會的發展提供了強大的動力。

調水發電工程中最為著名的是加拿大魁北克省詹姆斯灣調水工程。拉格朗德河水量充沛，水能資源蘊藏豐富，河道地勢有落差360m，利于開發，故從卡尼亞皮斯科河和伊斯特梅恩河引水至拉格朗德河，年引水量382億m³，干流上四大電站的年發電量717億kW·h，滿足了整個加拿大的用電需要。魁北克省通過河流水系連通工程從相鄰河流調水集中進行梯級水電開發的做法經濟合理，值得借鑒。

蘇聯的伏爾加—莫斯科調水工程，于1932年開工建設，1937年5月竣工投入使用。運河線路總長128km，共建有240余座不同的水工建筑物。建設莫斯科運河的主要目的是滿足莫斯科市和周邊地區的飲用水需求，同時開辟了航道實現航運目標，并沿途進行水力發電產生經濟效益。運河建筑物的施工設計具有較高水平和超前意識，為莫斯科市的發展做出了不可替代的貢獻。

美國芝加哥調水工程是19世紀末規模最大、最復雜的公共建設工程之一，該工程通過大規模的河湖水系連通設施建設，從供水、水環境治理角度，建立了芝加哥城市河湖水系與密歇根湖以及密西西比河的水力聯系，解決了芝加哥的水資源和水環境改善問題。

以上河湖水系連通工程為當地的社會經濟發展做出了巨大的貢獻，也成為世界上河湖水系連通的成功典范。

1.2.2 國內河湖連通狀況、典型案例

我國水利工程歷史悠久，修建河湖水系連通工程、合理調控利用河湖水系，在我國有許多成功的典范。

我國古代戰爭頻繁，但由于交通不便影響了人員、糧食的輸運，最初修建了許多以軍事、航運為目的的河湖水系連通工程。據記載，我國在公元前486年修建的以軍事和航運為目的的引長江水入淮河的邗溝工程，是我國最早的河湖水系連通工程；為了保證農業發展、糧食供應，公元前256年修建的引岷江水入成都平原的都江堰引水工程，灌溉了成都平原，成就了四川“天府之國”的美譽；而于1400年前開鑿的京杭運河，更形成了聯系海河、黃河、淮河、長江以及錢塘江等多條河流的跨流域水系連通工程，在航運和供水方面帶來了效益。

新中國成立以來，特別是20世紀80年代以后，為解決缺水城市和地區水資源緊張的問題，全國陸續建設了一批水系連通工程，如廣東東深供水工程、天津引灤入津工程、山東引黃濟青工程、甘肅引大入秦工程、遼寧引碧入連工程等。21世紀以來，隨著我國工業化、城鎮化的快速發展，水資源短缺、水生態環境惡化問題日益突出，以水資源調配和水生態環境保護與修復為目的的河湖水系連通工程開始出現，如南水北調、引江濟太、引黃濟淀等跨流域調水工程。表1.3列舉了國內一些影響較大的河湖連通工程。

為了解決蘇北地區缺水問題，1961年江蘇省開工修建了江水北調工程，以江都站為起點，京杭運河為輸水骨干河道，輸水線路長達404km，經過30多年的建設，已經形成了多級提水、多庫調節、江淮沂沭泗多水源互濟、供水與排澇相結合的調水系統，是目前國內引水量最大、受益區范圍最廣的跨流域水系連通工程，有效地促進了蘇北地區工農業生產和社會發展。

2003年開工建設、現已建成通水的南水北調東線、中線工程是緩解我國北方缺水嚴峻形勢的水資源配置戰略工程，也是連接海河、淮河、黃河、長江等河流的大規模水系連通工程，對優化水資源配置、保障水資源安全具有重大意義。其中東線工程輸水干線1150km，中線工程主干線長1241km，工程可基本解決沿線城市的水資源緊缺問題，大大改善了供水區生態環境，推動了當地經濟發展。

2002年以來，太湖流域管理局組織實施了引江濟太調水試驗，將長江水經常熟水利樞紐通過望虞河引向太湖，以增加太湖水資源量，改善太湖及流域河網的水環境，并通過太浦河和環太湖口向蘇州、無錫等太湖周邊區域和上海、杭嘉湖等地區供水，由此帶動流域內其他諸多水利工程的優化調度。引江濟太工程的實施提高了太湖流域的水資源和水環境承載力。

2005年以來，城市居民對城市供水、水環境、水景觀、水文化的需求逐漸增加，為改善城市供水條件、提高供水保證率、美化城市環境、提升城市競爭力，全國主要大中型城市紛紛加快了城市生態水網建設的步伐，形成以城市為單元、輻射周邊地區的生態水網體系。比較有代表性的有桂林兩江四湖工程、銀川市河湖水系連通工程、邯鄲生態水網建設、杭州西湖綜合保護工程、武漢市大東湖生態水網構建工程、鄭州市生態水系工程等。

河湖水系連通的成功實踐為保證供水區工農業和經濟社會發展、改善生態環境發揮了重大作用，同時為以后的研究提供了寶貴的經驗。

1.2.3 目前河湖連通面臨的問題

從國內外河湖連通工程實踐總結來看，其重要性已被大家所認同和接受，河湖連通工程是解決水資源短缺、洪澇災害乃至水生態破壞的重要途徑和有效手段。

但河湖連通作為一項復雜的系統工程，有獨特的河網體系，在大自然條件多變和人類劇烈活動影響下，必然具有獨特的脆弱性［19］。現有的河湖連通性概念并沒有達成共識，遠未形成完整的理論與技術體系，難以在水文或其他方面得到廣泛應用，且其定量化方法還不明確［20］，對工程體系的復雜性還缺乏定量的判斷。要使水資源、水環境進入可持續的發展狀態，仍然面臨諸多問題，有待進一步研究解決。

由于河流、湖泊、濕地、沼澤等各水體的邊界并未完全封閉，水資源循環系統屬于開放的復雜系統，同時河湖水系連通還涉及復雜的經濟、文化等問題，所以亟須針對不同尺度、不同格局的水系調度問題弄清楚為什么連、如何連、連通后如何調度、連通后有哪些正面和負面的效應，如何能讓河湖水系連通工程常態、長效地運行下去，如何綜合發揮河湖連通工程的效益等眾多問題。梳理當前河湖水系連通工程面臨的問題，亟待研究的關鍵技術［21］有：問題分析技術、規劃設計技術、運行調度技術、監督管理技術、效果評價技術。

（1）問題分析技術。用以前期識別區域內水資源配置問題、河湖水系健康狀況、水旱災害防御情況的技術方法及判別指標和準則，以便綜合全面了解區域水問題、分析連通工程功能目標、判定連通的必要性，使河湖水系連通建設更具針對性。

（2）規劃設計技術。從河流健康和水資源可持續利用角度出發，統籌人工措施與自然功能的作用、協調水量水質水生態要素，建立規劃設計水系連通方案的規范和標準，以便針對不同尺度的河湖水系連通工程，能夠科學確定連通規模、連通方式，確保連通后的經濟社會格局與水資源格局匹配。

（3）運行調度技術。河湖水系連通工程不僅僅是基礎設施建設，更重要的是運行調度規則，應根據河湖水系連通的功能要求與方式特點統籌連通的運行調度規則，以便合理有效地對綜合多目標連通工程進行生態調度，提高水系連通工程的運行效率和水資源的利用效率，使效益最大化、風險損失最小化。

（4）監督管理技術。河湖水系連通工程帶來多種效益的同時，也存在諸多負面影響和風險，圍繞河湖水系連通工作，盡快建立健全科學化、信息化的監督管理機制、手段和應急預案，是河湖水系連通工程正常運作的有效保障。

（5）效果評價技術。應用河湖水系連通功效評價理論，建立完整的評價方法、評價指標和評價準則，從水系功能、人類活動影響、河湖健康、人水和諧、可持續利用和水安全六個方面評價連通效果，使工程可持續、穩定、有益。

此外，河湖連通工程還面臨以下挑戰：連通工程的各項設施隨著時間推移會老化、淤塞，工程在設計和建造過程中，要重點考慮未來維修的方便性、簡單性和經濟性［22］；經濟社會發展格局隨著時間會發生變化，要能保證河湖水系連通的長期穩定調度，也是研究的重點和難點。另外，未來氣候變化情景下的河湖水系連通問題也是一個復雜的系統問題，要深入研究極端水文事件對河湖水系連通的影響并提出積極應對措施［14］。

今后的研究，必須跟蹤國際相關水科學研究的前沿動態，總結國內外典型案例的成功經驗，從不同尺度和方面開展河湖水系連通的理論與技術研究，建立完整的河湖水系連通工程技術理論體系。弄清河湖水系連通工程的內涵和關鍵技術是實踐河湖水系連通工程的基礎，分析論證地區連通需求是合理規劃河湖水系連通工程的首要前提，豐沛的可調水源是實施河湖水系連通的基本條件，根據不同區域的不同情況選擇適當的連通調度方式是實施河湖水系連通的關鍵，加強水資源綜合管理和風險管理、建立健全信息化管理機制是實施河湖水系連通的保障，正確客觀地分析評價河湖水系連通工程調度后的效益和影響是支撐。

只有建立完整的河湖水系連通工程技術理論體系，才能更好地實施河湖水系連通戰略，才能真正提高水資源統籌調配能力、改善河湖生態健康保障能力和增強抵御水旱災害能力，最終實現“人水和諧”的可持續發展。