海岛型水系连通及水美乡村建设模式探索

林祎熙

（福建省水利水电勘测设计研究院，350001，福州）

福建省秀屿区是全国第一批水系连通及农村水系综合整治试点县之一。 根据地貌特色，秀屿区水系连通及水美乡村综合整治项目分为湄洲岛片区和埭头半岛片区， 分别探索海岛和半岛农村水美乡村治理模式， 均取得较大成效。 湄洲岛作为第一批试点县中少有的海岛单元， 存在问题和治理对策极具特色，其实践探索可为今后海岛水系治理及水美乡村建设提供宝贵经验。

一、工程概况

福建省秀屿区水系连通及水美乡村综合整治项目总投资6.36 亿元，共治理河流26 条、湖塘23 处，总治理河长38.39 km。 其中湄洲岛片区投资3.32 亿元， 治理河道13.85 km，治理河流22 条、湖塘23 处。

湄洲岛位于福建沿海中部，全岛地形狭长，海岸线长31 km，岛屿面积14.35 km2，地势南北高、中部低，最大海拔高差近110 m。 全岛河流26 条，均独流入海，中部为全岛最大的淡水湖——湖石淉，湖体面积约16 hm2。

二、主要问题

湄洲岛作为我国东南海岛，除南方农村水系普遍存在的淤塞萎缩、岸线侵占、防洪标准低等问题外，还存在以下海岛水系突出问题。

1.水资源严重不足，河道干涸

湄洲岛作为海岛，水资源匮乏，降水少、蒸发大，年平均降水量仅1 033 mm， 不足福建省平均值的2/3。湄洲岛人口4.8 万人， 作为妈祖的故乡和妈祖文化发祥地，福建的重要旅游区， 岛内人均水资源量严重不足。同时，海岛地形特点使湄洲岛上河短坡陡，地表径流蓄积难，河道多干涸，岛上26 条河流十河九枯。 水资源问题严重制约湄洲岛经济、社会、文化、生态的发展。

2.水环境承载能力不足，湖塘富营养化

湄洲岛水少人多，加之旅游业发达，生活污水及第三产业污水大量汇入岛上湖塘， 加之湖塘间较为独立，水体交换能力差，致使水环境容量难堪重负。 全岛现状28 座湖塘均存在不同程度富营养化问题，特别是湖石淉片区环湖人口密度大， 周边沟渠、水塘、 驳岸过滤削减污染物效能有限，水质净化措施不足，导致湖石淉高等维管束沉水植物群落缺失，营养盐积累， 现有生态系统不能实现微污染水体的深度和高效净化， 湖体水质不断恶化，有演替成“藻型浊水态”趋势。

3.生态系统脆弱，水生物多样性降低

湄洲岛面积较小， 淡水缺乏，土壤贫瘠， 植被覆盖率不高， 灾害多发，生态系统比大陆更加脆弱，恢复能力差。 加之岛上人类活动影响加剧，导致湖塘水环境恶化，河流干涸，对水生生物生境破坏加剧， 水生生物多样性水平呈下降趋势。

三、主要对策分析

针对上述突出问题，湄洲岛以中水利用管道为补水串联轴，以湖石淉湿地为水质净化中心，以雨水回用管网为循环，以河流为治理脉络，创新性地运用水系连通、一水四用、水源涵养、湿地净化、截污控污、岸坡整治、修复生境等措施对策，实现了“节水、净水、活水、美水”治理目标，打造海岛水美乡村建设的样板。

1.连通水系，一水四用

水资源匮乏、河道缺水是海岛水系治理最大的痛点和难点。 湄洲岛水美乡村建设与水系治理遵循“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路，科学规划、合理布局，统筹海陆治理，实现了一水四用。

（1）科学规划

湄洲岛水美乡村建设过程中，首先算好水账，理顺湄洲岛近远期生活需水量、第三产业需水量、农业需水量、生态需水量及污水处理量间的关系。将现状6 400 m3/d （远期10 000 m3/d）的污水处理厂中水合理分配至农业灌溉、园林景观绿化、河道生态用水等，一水做到“生活用、旅游用、农业用、生态用”，实现水资源岛内循环、河内自净的节约集约利用模式。（2）合理布局

湄洲岛26 条河流散布全岛，而岛上唯一的污水处理厂位于岛中部。 本次水美乡村建设综合考虑地势地貌特点， 在污水处理厂中水回用池设置一座中水提升泵站， 向南北方向各布设一条中水回用主干线，共用提升泵站，实现对南北两片区河道生态补水。 中水回用主干管与补水河道间、现状临近的河道间、河道与湖塘间采用支管相互连通，打破了岛上原本独立的河湖格局，形成循环型水系网络， 改善水体流动条件，并增加蓄纳雨水能力，消减洪涝灾害不利影响。

南部、北部主干线起点均为中水回用池。 南部主干线终点为宝澜街水沟上游的湿地前池，沿途利用片区高点设置中水池， 池中种植美人蕉、矮生苦草、蒲苇、旱伞草等水生植物，净化水质同时美化环境。 中水可自流至宝澜街、下山、宫布底等绝大部分南部河道，同时利用电磁阀和喷灌系统为沿途提供绿化、灌溉用水。 北部主干线终点为湖石淉上湖上游前置湿地，中水经塘表湿地净化后自流至湖石淉及湖石渠、西亭渠、北埭渠中部河道等，也为湖石淉周边提供绿化水源。 远期将在湖石淉下湖设置泵站及管线，向牛头尾、东蔡、下朱等北部河道补水。

（3）海陆统筹

在考虑两片区沟渠水质、水力停留时间、蒸发量、灌溉用水量、景观绿化用水量、下渗补充地下水水量等因素的基础上，南北两片区的补水量规划还统筹考虑了近海生态系统修复的需要， 近期每年预留7 000 m3水量用于调节西亭澳湾海水盐度，保证湄洲岛近岸滩涂红树林生态用水。 通过对西亭渠、湖石渠、北埭渠、下白石渠的清淤疏浚、岸坡整治，以及对西亭、港楼等水闸的结构改造及自动化改造，疏通了湖石淉至西亭澳湾红树林的水流通道，实现了对陆域排海径流量的精准控制，既提高了湄洲岛陆域防洪防潮排涝能力，又构筑了近海海岸生态屏障，极大拓展了水美乡村建设的范围和成效。

2.涵养水源，净化湿地

湖石淉作为湄洲岛唯一的淡水湖，具有后备水源功能，其水质要求为不低于地表水Ⅳ类标准。 在片区截污控污的基础上，利用湿地本底，结合景观效果， 因地制宜布置多级塘表流系统、湖体生态自净系统、湖泊内循环系统等，保障湖体水质，涵养水源。

（1）多级塘表流系统

由于中水需净化达到Ⅳ类标准后才可排入湖石淉，因此在湖体上游现状低洼地设置由氧化塘和表流湿地结合的多级塘表流系统。 中水经前置塘表湿地逐级预处理净化后进入主水域， 达到补水及污染缓释的效果。

（2）湖体生态自净系统

针对湖石淉湖体面积大、水体净化能力弱、水体感官差的特点，在湖体及纪念林河道水域内采用四季常绿矮型苦草结合浮游生物、 底栖动物、鱼类等的纯生态要素构建原位自净系统，重新恢复“生产者消费者分解者”三者群落，畅通物质循环和能量流通链条，使湖石淉水体具备生态自净能力，纳污产清，提升环境容量，减少后期维护运营成本，实现环保与效益双赢。

（3）湖泊内循环系统

湖石淉属半封闭型水体，水体整体流动性差，污染物容易积累，环境容量有限，自净能力差。 为提升湖石淉水体整体流动性， 增强其自净能力，同时优化感官效果，在湖石淉周边河道设置内循环泵，增强水体流动性、 增加含氧量的同时减小污染负荷，提升水体净化效果。

3.整治岸坡，修复生境

鉴于海岛生态系统脆弱、水生生物生境退化的特点，湄洲岛在河道岸坡整治方面，在保证安全的基础上采用仿自然的治理方式，着重优化了河道纵向和横向设计。

（1）仿自然纵坡

在河流纵向设计方面，针对海岛河道坡陡、径流蓄积难、河道干涸、水生栖息地匮乏等问题，采用了仿自然阶梯-深潭纵坡设计。 在自然界，宽深比较小且纵坡1%～20%的河道常发育为阶梯-深潭河床。 在湄洲岛水系治理中，宝澜街水沟和宫下沙水沟河道陡峭，呈V 形河谷，符合阶梯-深潭形成条件。 在两处河道纵坡1%～20%段分段设置若干混凝土全衬砌阶梯段，面层覆0.6～1 m 的自然石， 形成仿自然阶梯； 阶梯间设置浆砌石堰壅水，河床底部以生态袋结合黏土层形成若干深潭。 见图1。

图1 仿自然阶梯-深潭设计图

该河床结构能够通过挑流跌水形成水跃，紊流消能，大幅降低陡坡河道的水流冲刷力， 有利于河床稳定。 同时，浆砌石堰形成的缓流区流速小，阶梯顶部流速大，流速变化范围大，可同时给适应动水、静水的底栖动物提供适宜的栖息地，极大提高水生生物多样性。

（2）仿自然护岸

在河流横向设计方面，湄洲岛水系治理采用了植生袋、格宾石笼、多孔混凝土框、 仿木桩等多种生态材料设置仿自然护岸， 构筑河岸栖息地。 特别是植生袋护岸可在不拆除现有硬质挡墙的条件下实现硬质护岸的生态化提升， 在保证护岸抗冲性的同时恢复护岸植被、 改善自然景观，并为滨水生物提供良好栖息地。见图2。

图2 植生袋护岸生态化改造设计图

四、治理成效

1.节水增效，改善生态环境

通过再生水利用，湄洲岛每年可节约生产、生态用水约230 万t，直接节省用水成本近550 万元。 同时，通过对河湖生态补水实现了全岛70%河道内有水体流动， 地下水水位明显提升，有利于改良河道沿线盐碱化土壤；增 加 水 面 面 积70 亩（1 亩=1/15 hm2，下同）， 新增或保护湿地面积85 亩，修复了400 亩红树林的生境，改善了水生生物栖息条件， 丰富了生物多样性，区域水环境、水生态面貌明显改观。

2.巧借水“力”，带动乡村振兴

湄洲岛水美乡村建设带来的变化，不仅是“水清、河畅、岸绿”，更有人水和谐、乡村振兴。 在水环境、水生态面貌明显改观的基础上，新增亲水平台、景观小品等，极大美化了村容村貌。 2021 年，在水美乡村项目助力下， 湄洲岛成功创建国家AAAAA 级旅游景区，岛民的收入和生活水平也随之不断提升。

五、结 语

①经过两年的水系连通及水美乡村综合治理，湄洲岛水资源配置得以优化，水生态、水环境明显改善，岛民生活水平提高，为实现乡村振兴打下坚实基础，样板示范作用强，可为今后区域水系治理，特别是海岛水系治理提供有益借鉴。

②海岛水系治理首先要找准主要问题， 尊重其特有生态环境特性，采用水资源节约集约利用模式，因地制宜、一河一策、精准治理。

③海岛水系治理要坚持统筹施策、系统治理。 海岛一般面积较小，水系治理牵一发而动全身，要综合考虑水资源、水环境、水生态、水安全问题，推进海陆统筹、部门统筹，形成合力，综合系统治理。 ■