太湖流域河湖连通工程水环境改善综合调控技术
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2.3 太湖流域河湖水系连通格局分析

太湖流域地处我国沿江沿海交汇处,三面濒江临海,长江横卧于流域之北,东海位于流域之东,南部为钱塘江、杭州湾。20世纪60年代以来,在气候变化与人类活动的影响下,大量天然河流水系遭到破坏,水系的数量、长度、水面积大幅度减少;末端河流大量消逝,水系主干化趋势明显;河道淤积严重,河网与湖泊调蓄能力下降;河流水系分割明显,河网内部通达不畅[31]。与此同时,随着流域对河湖连通水系功能需求的重心从区域防洪、水资源利用向兼顾水环境改善的方向转变,太湖流域河湖连通水系格局发生了重大变化。

2.3.1 以区域防洪为主要功能的河湖连通水系格局

受地形因素和水文气象条件的限制,太湖流域区域内洪涝灾害频繁发生。20世纪80—90年代以来,太湖流域几乎年年处于洪水威胁之中,“小水大灾”现象突出[32]。随着太湖流域防洪需求的日益紧迫,流域河湖连通水系格局也随之发生了变化。太湖流域逐渐建立了以防洪为主要目的的河湖连通水系结构。流域北有涵闸控制可引排水量进出长江;南有长山闸可将杭嘉湖涝水南排至杭州湾;东有黄浦江东泄至江海;区内太湖汇集浙西的苕溪水系及湖西荆壤水系来水,构成江河湖海相互贯通的复杂水系。

流域湖泊以太湖为中心,形成西部洮滆湖群、南部嘉西湖群、东部淀泖湖群和北部阳澄湖群。流域内面积大于10km2的湖泊有9个,分别为太湖、滆湖、阳澄湖、洮湖、淀山湖、澄湖、昆承湖、元荡、独墅湖。

流域骨干水网主要为出入太湖骨干水网,流域性排水河道及贯通全区的京杭运河,如苕溪水系、江南大运河、黄浦江、吴淞江及新中国成立以来开挖的人工排水河道太浦河、望虞河、长山河、红旗塘等,其总长度约1200km。地区性河网主要为依附京杭运河的南北分支与骨干水网相通的纵浦横塘,如澄锡虞地区的锡澄运河、张家港、十一圩港、锡北运河等。阳澄地区主要有常浒塘、白茆塘、七浦塘、杨林塘、盐铁塘、浏河及娄江等;淀泖地区有急水港、八荡河、戗港、七星港、瓜泾口等;湖西区有丹金溧漕河、九曲河、新孟河、德胜河等,地区性河道总长度5000~6000km。圩区水网含圩外排水河道及圩内“二”字形、“十”字形、“丁”字形、“月”样、“弓”样等河道,圩内水面面积初步统计达700km2,占流域总水面面积的12%。

2.3.2 兼顾水环境改善功能的河湖连通水系格局

20世纪80年代以来,流域需水量不断增加,水资源短缺问题开始显现,同时地区乡镇企业的快速发展,水环境逐步恶化,水污染问题引起社会的广泛关注,如何改善水环境、确保饮用水水源地安全等问题迫在眉睫。2002年起,经水利部批准,太湖流域管理局会同两省一市(江苏省、浙江省、上海市)水利部门实施了引江济太调水试验,通过望虞河江边的常熟枢纽,以自引与抽引相结合的方式引长江水入望虞河,经过望虞河约60km河道,再从望亭立交进入太湖,同时加大太浦河下泄水量,增加对太湖下游地区供水。2007年太湖蓝藻暴发,无锡市出现供水危机,直接影响约200万人饮水安全,江苏紧急实施引江济太应急调水,及时开启梅梁湖泵站抽排太湖水入京杭运河,迅速改善贡湖水源地水质。

在完善流域防洪功能基础上,为进一步治理太湖及流域水环境问题,依托现状河湖连通工程,实施引江调水扩建工程,在流域上游开辟引江济太第二通道,引长江优质水从太湖上游入太湖,形成新孟河—太湖北部湾区—新沟河、新孟河—太湖湖区—太浦河调水引流循环线路,缩短湖体换水周期,提高水体自净能力和水环境容量,完善兼顾水环境改善的河湖连通工程布局,全面改善太湖水环境,保障水源地供水安全。引江调水扩建工程水流流向示意图如图2.3所示。

图2.3 太湖流域河湖连通引排工程水流流向示意图

2.3.3 快速城镇化影响下的河湖连通水系格局

太湖流域城镇化进程迅速,城镇土地面积占流域土地面积的比例从20世纪80年代的5.1%快速增加至21世纪初的25.6%[33]。城镇化过程中,人类活动叠加到各项自然要素上对流域河网水系会产生明显影响,河流、湖泊形态结构发生改变。

武澄锡虞区是太湖流域腹部的低洼平原河网地区,北滨长江,南临太湖,西部以武澄锡西控制线为界,东部从望虞河江边枢纽起,沿望虞河东岸线直至太湖边沙墩港口止,区域水域面积约248km2。河流纵横交错,水面平缓,圩区众多。武澄锡虞区也是太湖流域城镇化发展迅速且程度高的地区,在太湖流域具有代表性。研究区代表城市无锡的建成区面积从1956年的12.2km2发展至2000年的101km2;而常州市的建成区面积也从1954年的9.5km2发展至2000年的68.95km2。随着武澄锡虞区城镇化的快速发展,区域线状、面状水系在数量上明显减少,河网密度变小,结构简单化,河湖总面积减少。就河流等级而言,一级河流面积有所增长,一级河流延伸拓浚及与其他等级河流的连通是主要原因。总体而言,城镇化影响下,河流的多元化特征削弱,河网演化趋于主干化、单一化,河湖连通性下降[34]

苏州古城区“自流活水”工程则是通过河湖连通工程改善城市水环境的典型成功案例。工程利用望虞河、七浦塘、杨林塘、阳澄湖等调水引流工程,通过科学合理的调配调度,将水量丰沛、水质优良的长江和太湖水引至古城区环城河,为古城区河网环境改善引水工程提供可靠的水源。江湖共济引水格局如图2.4所示。

图2.4 苏州古城区引水江湖共济格局示意图

从恢复太湖流域河湖生态健康的角度来看,流域河湖连通水系布局将不仅以区域防洪为主要功能,修复流域水环境,保障河湖水系生态健康也将是流域河湖连通工程的主要功能,如何在尊重河湖水系自然特征的基础上,合理优化太湖流域河湖连通水系格局是今后水利工作的重要研究课题。