一种适用于河湖水系连通规划的水文地貌调查方法

韩 雷，田振华，狄高健，刘发智

(黑龙江省水利科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150080)

随着人类社会的发展，需水量日益增加、水质要求日益提高，人类经济活动对河湖水系的影响逐渐加剧，河湖水系的连通性受阻，水资源水环境形势日益严峻。因此，水利部提出了河湖水系连通战略[1]。为了达到河湖生态修复的目的，需要恢复河湖水系连通性。河湖水系连通规划理论在很大程度上依赖于流域内的水文地貌基本要素。水文现象与地貌现象是相互影响和制约的。各种水体的运动与变化，影响着地貌的发育和演化。如在河流冰川作用下，形成相应的河流与冰川地貌；又如海平面的升降导致侵蚀基准面的变化，从而改变河流侵蚀与堆积的对比关系，影响河床演变。同时，一些水文现象也受控于地貌因素，如区域地形地势，决定了水系的构成和基本流向。水文与地貌的关系总是息息相关的，如河流自山区流向平原时，随着水动力条件的变化，由上游以侵蚀作用为主转变为下游的以堆积作用为主，在地貌上则表现为上游多山峡谷，中下游则发育为冲积平原和河口三角洲。对于某一河流而言，流量、含沙量等变化，也会导致侵蚀和堆积的对比关系的变化，从而对地貌产生周期性影响[2]。总之，水文和地貌相互影响在河湖水系连通规划中是非常值得关注的基础数据，因此需要一种适用于河湖水系连通规划的水文地貌调查方法来获取满足要求的水文地貌基础数据。本文从河湖水系连通规划的角度出发，结合水文地貌相关调查技术及目前国内外最新调查方法，总结提炼了一种适用于我国的流域尺度范围内的水文地貌调查方法。

1 调查内容

由于水文-地貌调查涉及内容较多，如果没有特别的调查目的，而泛泛的调查诸多参数，可能对河湖连通规划的实施起不到关键作用。因此，首先根据河湖水系连通规划的目的，基于不同尺度水文-地貌各要素之间的特点，确定需要调查的主要内容，再根据需要调查的主要内容，细化至不同的水文-地貌参数。对于河湖水系连通规划所涉及到的水文地貌调查内容大致分为：水文-地貌基本调查、河流-湖泊连通性调查及河湖水系连通动态格局调查三个主要方面[3]。

水文-地貌基本调查，主要从地貌单元统计、河流护坡系统及河流-河漫滩系统地貌动态格局调查三个方面入手。而对于地貌单元调查，基于河湖水系规划目的，分别从流域尺度及河流廊道尺度开展调查。对于流域尺度而言，其调查基本要素包括干支流河道、湖泊、大型湿地、故道、河漫滩、湖泊间自然或人工通道、堤防、闸坝、农田、村庄，以及城镇等；而对于河流廊道尺度而言，其调查要素主要包括牛轭湖或牛轭弯道、河漫滩水流通道、鬃岗地貌、局部封闭小水域、自然堤、堤防、道路、水产养殖场，以及农田等。

河流-湖泊连通性调查，主要对比历史与现状连通性特征两个方面。根据河湖水系的连通周期性可分为常年连通与间歇性连通两个方面。对于常年连通情况从丰水期、枯水期两个方面分别对连通性进行调查；而对于间歇性连通则主要调查连通原因，分别从自然原因及人为原因两个方面着手。河流-湖泊连通性调查的各因素主要包括：湖泊名称、面积、容积、进水通道、出水通道、连通方向，以及换水周期等。

河湖水系连通动态格局调查，重点对丰水期及枯水期内湖泊、湿地、河漫滩的水位和面积以及变化率进行统计。调查目的旨在通过对面积、水位、变化率的分析，寻求河湖水系连通动态格局的变化规律，继而为河湖水系连通规划提供理论基础。

2 调查方法

针对河湖水系连通规划所涉及到的水文地貌各调查要素，对于具体的河湖连通案例，第一步需要进行必要的资料搜集，资料搜集的范围主要包括基础资料、历史监测资料、历史文献、监测能力、监督管理，以及法规制度等。而资料的主要来源为水文测站或流域管理部门等官方资料。对于资料搜集有一定难度或者水文地貌数据资料匮乏的地区，需要进行必要的现场调查[4-5]。现场调查主要从水文水资源和河湖地貌调查两个方面分别开展。与河湖连通规划相关的水文水资源调查重点在以下几个方面进行：流域的基本情况、暴雨洪水调查、枯水旱情调查、水文情势调查、水资源调查；而河湖地貌调查则需要对河流、湖泊基本情况，以及河湖演变情况分别实施调查。图1所示为本调查方法采用的研究路线。

图1 基于河湖水系规划的水文地貌调查路线

3 应用实例

玉符河流域位于山东省济南市南部山区，位于36°20′N～36°40′N, 116°45′E～117°15′E之间，对济南市的水资源调配及其城市环境具有重要意义。济南市历城区南部山区的锦绣川、锦阳川、锦云川三川汇入玉符山与卧虎山之间的水库，流出水库后称玉符河。北流入党家街道和陡沟街道境内，经丰齐一带至古城村南，折向西北于北店子村注入黄河。全长95.7 km，流域面积764.2 km2。玉符河流经渴马崖时河水大量渗入地下，遂变为季节河。丰齐以下河道逐渐恢复明流。玉符河下渗的河水是济南诸泉的来源之一[6]。玉符河在济南市水资源调配中起着遭遇大雨时分走洪水，遭遇干旱时补源保泉的作用；同时南水北调的长江水、平阴调来的黄河水均进入卧虎山水库；而腊山分洪的水亦通过玉符河进入黄河。玉符河源头的卧虎山水库起着济南市南部山区的“大水缸”作用，既是玉符河回灌补源的源头活水，同时也是济南水生态文明市建设的一个“枢纽”，通过连通工程，众多水源汇聚于此。

鉴于玉符河流域在济南市水资源调配及河湖水系连通工程中的巨大作用，应用本方法对玉符河流域的水文地貌进行调查。基于玉符河流域特征及其在河湖水系连通中所承担的重要作用，确定了本次水文地貌调查的主要内容为玉符河流域的水系结构及地貌特征。基础水文资料包括降雨、地下水位、水环境等数据可通过流域内的雨量站、地下水观测井、水资源监测水文站测得，由当地水文部门提供且资料真实可靠，是河湖水系连通规划中最重要最基础的资料。通过现场调研与资料搜集得出，玉符河流域生态现状表现在以下几个方面：河道萎缩，岸滩破坏严重，河流地貌发生了较大变化，河流功能退化，河道行洪能力降低。生态系统衰退，下游河道断流天数年均达240 d，河道生态连通性遭破坏，沿河水质污染，生物多样性降低。自然景观严重受损，受人类活动的严重干扰，河道断流，沿岸植被枯变，自然秀丽景观原貌消失。湿地萎缩，玉符河下游入黄河口附近，由于经济发展占用土地以及河道挖砂使下游成为大小不等的串珠状水塘，原有湿地面积大幅萎缩，自然生态环境受损[7]。

根据文献[6]、[7]、[8]的研究内容，完成玉符河流域河流湖泊连通性调查表，见表1。

表1 河流湖泊连通性调查表(玉符河流域)

同时得出玉符河流域基本地貌特性表，见表2。

表2 玉符河流域水文地貌特性调查表

注：本表数据源于文献[8]。

玉符河流域及主要支流水文特征参数，见表3。

表3 玉符河流域及其支流流域水文特征参数

注：本表数据源于文献[7]。

经调研知，玉符河流域内相邻水道的分支比在3.00～4.83之间，平均值为4.15；流域内水道的平均长度比为2.43；各级水道的比降按水道级别的升高递减，变化在0.0031～0.1066之间，平均比降0.4545[6]。玉符河卧虎山水库大坝以下干流最小生态基流量为0.39 m3/s，对应流速为0.25 m/s。

4 结 论

以河湖水系连通规划为目的，总结提炼了一种适用于我国的流域尺度范围内的水文地貌调查方法。应用此方法以玉符河流域为例，通过资料搜集、现场调研等方法得出了可满足河湖连通规划要求的水文地貌基础数据。玉符河流域的水文地貌基础数据，为济南市玉符河综合治理工程、济南水生态文明城市建设以及南水北调东线工程起到重要基础数据支撑作用。

[1] 李宗礼，李原园，王中根，等. 河湖水系连通研究：概念框架[J]. 自然资源学报， 2011，3(26)：513-521.

[2] 周松泽.水文与地貌[M]. 上海：华东师范大学出版社，1992.

[3] 董哲仁，王宏涛，赵进勇，等. 恢复河湖水系连通性生态调查与规划方法[J]. 水利水电技术，2013(11)：8-13.

[4] 中华人民共和国水利部. 河湖生态保护与修复规划导则：SL 709—2015[S]. 北京：中国水利水电出版社，2015.

[5] 中华人民共和国水利部. 河道演变勘测调查规范：SL 383—2007[S]. 北京：中国水利水电出版社，2007.

[6] 王斌.山东玉符河流域地貌基本特征及其地貌景观开发利用[D].济南：山东师范大学，2009.

[7] 倪红珍，贾金生，王芳，等.玉符河生态修复目标及方案研究[J].水资源保护，2011(11):53-57.

[8] 刘继勇.玉符河生态修复技术研究[D].济南：山东大学，2008.