河湖水系连通研究现状分析

摘要：河湖水系是人类社会生存发展必不可少的基石，而河湖水系连通则是人类在现有的河湖水系格局基础上进行一定的格局改动，以便更好的实现河湖水系的经济、生态、社会等各方面价值。本文充分分析了河湖连通的背景，研究分析了历来人类对此的部分研究与成果，同时以海口市为研究对象，进行简要的河湖连通研究，并分析连通后的影响。研究分析得出，海口市河湖水系众多，但水质状况不容乐观，许多河湖水质仍处于较差等级，以及水动力不足、水生态差等问题，需要进行合理规划调整现有水系格局，以改善海口市的河湖水系总体质量。关键词：河湖水系；连通研究；海口市一、绪论1.1研究背景河湖水系是城市赖以生存和发展的基石，临水而居是人类亘古不变的选择，各类水体构筑起城市的基本框架，并在供水、航运、景观、生态维护等相关方面中扮演着重要的角色。河湖水系连通对人类社会具有巨大的战略作用。如水资源时空分布不均、分布与人类生产生活不匹配的问题等。我国地大物博，河湖资源丰富，名列世界前茅。而为了维持人水关系和谐，我国一直以来都十分重视水利工程的建设，以推动国家经济、社会、生态的多方面发展。提高水安全、实现人水和谐，对于我国生态文明建设、科学治水兴水均具有十分重要的现实意义。但矛盾始终存在于一切事物之中，随着经济的不断发展，人类对河湖水系的影响范围逐渐扩大，越来越多的人类活动使得水系格局受到影响，生态遭到破坏，由此引发的一系列问题严重威胁着河湖水系的健康。近年来，我国南方地区洪水灾害时有发生，而北方地区又多发旱灾，降水的时空分配不均导致水资源时空分配不均。同时，生活污水、企业污水等乱排乱放的现象也层出不穷，虽然国家对此进行了大力整治，但仍有人为了利益对生态安全不屑一顾。根据环保部发布的《中国环境状况公报》显示:2023年1—12月，3641个国家地表水考核断面中，水质优良（Ⅰ—Ⅲ类）断面比例为89.4%，同比上升1.5个百分点；劣Ⅴ类断面比例为0.7%，同比持平。由此可见，近年来我国的水环境治理和管控取得了很好的成绩，但仍然存在进步空间。为了人水关系的和谐，我们必须尽快改善河湖水系的连通格局，优化水资源的分配结构，同时加大乱排乱放整治力度，保护水质安全，促进经济社会和生态环境的协调和可持续发展[1]。本文主要内容为分析已有的河湖水系连通现状，并对海口市的河湖水系格局进行考察与研究。海口市作为我国发展劲头正盛的城市之一，城市化的加快无疑会对水系造成诸多影响。海口市降水丰富，但由于人类活动的影响，各种水资源问题不断出现，同时相关管理监督不到位，人水关系紧张，急需兴建水利工程，大力整治不良行为。1.2研究目的及意义河湖水系与生态健康安全、社会经济稳定发展、人类生产生活等方面密不可分，河湖水系连通可以优化河湖生态系统，改善水力联系，调整河湖水系格局，形成引排顺畅、蓄泄得当、丰枯调剂、多源互补、可调可控的江河湖库水网体系，同时为社会生活与经济发展提供助力。河湖水系是自然界极其重要的组成部分，对于经济社会的发展具有重要的影响。而随着经济发展，人类活动对自然环境的影响力度不断提升，河湖水系研究工作正面临一系列挑战。中央水利工作会议明确提出要“着力建设水资源配置工程，实现江河湖库水系连通，全面提高水资源调控水平和供水保障能力”。河湖连通构建的是一个多因素、多层面、多功能的“天然—人工”复合水网体系，通过建立人工渠道引水，来达到水资源的合理调控分配，引多济少，水资源丰富区补给水资源稀缺区，从而缓解水源不足地区的用水问题。其次是通过水系连通，让水动力不足的河湖提高水体流动与更换能力，促进水体更新，提高生态水平。同时，基于河湖在汛期对水位的调控能力，水系连通有利于水资源的时空调节调控，降低洪涝灾害的发生率和影响力，并形成应急供水通道以应对由各种突发性事件、战争等带来的水资源不足的问题[2]。海口市发展前景良好，城市化进程加快，受其影响，河湖水系格局发生巨大变化，一系列水环境问题相应产生。因此，加强海口市河湖水系连通与水动力水环境研究十分必要。本文也将对海口市部分区域河湖水系连通进行一定的分析研究并提出一些见解，也希望通过此次研究能够增强我对海口市水系格局的认识和理解。1.3国内外研究现状水是人类文明的起源，对社会经济发展和生态系统稳定发挥着不可替代的作用。在水资源日益匮乏的今天，人类对水的需求还在不断提升，而如何合理获取更多有用的水资源便成了如今人类社会迫切需要得到解决的问题。我国水系复杂，水资源丰富，古人大多临水而居，因此，我们的祖先很早就意识到了“水系”一词。所谓“水系”就是由流域内的河流、湖泊、沼泽、湿地等各种水体构成的相互连通的水流系统。其中，河流是水系的主要组成部分，由单一河流所组成的网络系统也称为水系[3]。我国从古至今都与水有着不可分割的联系。古代以农业为主要支柱产业，相应的，古代的水系连通工程主要是为了更好的进行农业灌溉，同时也服务于航运、军事等方面。总的来说，古代的水系连通工程可以促进农本经济的发展，同时依托航运，促进交通发展，加强沿线地区的经济政治文化沟通，相应也能强化中央对地方的管治，利于中央集权的发展。春秋时期建设了邘沟、菏水和鸿沟三大水运工程，将黄河与长江两大流域连接在一起，拓宽了当时的水上交通局域。战国时期修建的都江堰水利工程,是成都附近岷江流段的大型综合性防洪灌溉工程，是集防岷江水灾与灌溉周边田地双项功能于一体的优秀工程，至今仍然发挥着重要作用。秦朝修建的灵渠沟通了湘江和漓江两大水系,加强了内地和岭南的经济交流,促进了岭南的开发。隋朝兴修了贯穿南北的京杭大运河,连接了钱塘江、长江、淮河、黄河、海河五大水系，加强了南北经济、文化的交流，为我国南方的快速发展奠定了基础。元朝时开凿了会通河和通惠河,连接了原有运河,重新沟通了南北大运河,进一步加强了南北方的经济交流。经济社会的发展使得水资源越来越满足不了人们的需求，更好的水质、更多的可用水资源、更安全的水环境需求促使我们必须进一步改善水系格局，为此，近年来，我国陆续建设了一批水系连通工程，如东深供水工程、引滦入津工程、南水北调工程等，以解决城市发展缺水问题，改善农业灌溉状况，保证区域防洪安全等。在世界范围而言，不仅我国与水系密不可分，其他国家也离不开水系的支持。公元前2400年，尼罗河下游的古埃及深受水资源分配不均的困扰，为此，世界上第一个河湖水系连通工程尼罗河引水灌溉工程应运而生，该工程将尼罗河水源引至今埃塞俄比亚高原南部，缓解了当地的农业灌溉问题，古埃及文明因此得以发展繁荣。新大陆的发现，使得水路运输需求大大增加，水系连通工程的建设空前发展，苏伊士运河、巴拿马运河以及基尔运河三大运河连通了几个不同水域，大大缩短了航运里程，为资源在全世界的流通提供了更便捷的路线[4]。近代的两次世界大战后，水资源对于受战争影响的国家来说尤其重要，其需求程度大大提升，以实现战后经济、社会、生态等各方面的迅速恢复。如美国加利福尼亚调水工程、美国中部亚利桑那工程、美国密西西比河流域调水工程、原苏联的伏尔加—莫斯科调水工程、纳伦河―锡尔河调水工程、库班河—卡劳斯河调水工程、北水南调工程、澳大利亚雪山调水工程、巴基斯坦西水东调工程、秘鲁马赫斯西瓜斯调水工程、埃及尼罗河调水工程等[3]。目前，不管是国内学者还是国外相关研究人员，对水系连通工程的评价分析大都全面深刻，根据不同的研究方法、立场、角度等，不同学者也会有其独到的见解，但总体来说，研究分析基本围绕经济、政治、社会等各方面。冯晓晶等用分摊系数法、生产率变动法、水污染经济损失计算模型等方法，从经济、社会、生态三个方面对引江济太工程的调水效益进行量化分析。祝雪萍[5]通过增加引水线，改进了常规调度图，以碧流河水库为研究对象，选取SWAT水文模型为工具，基于未来气候情景数据分析和水利工程影响的考量，深入分析变化条件对跨流域引水和水库供水联合调度的影响。郭潇[6]等从跨流域调水对水源、输水和受水三个区域的生态环境影响出发，从物理化学系统、生物系统、社会经济系统三方面构建了跨流域调水生态环境影响评价指标体系。张君[7]基于河湖连通的水资源承载能力计算模型，以山东省泰安市研究区域，研究与分析城市水网建设前后的水资源承载能力变化。水系连通有一定的效益，但正如任何事物都有矛盾的两面，水系连通工程也有可能引发一定的危害。水系连通将不同的水系相连接，如果此内某区域发生了诸如水质受损、外来生物入侵等生态破坏事件，就很容易形成扩散反应，即影响到其他水系，从而进一步引发一系列大范围的生态问题。对于发展中国家而言，水系连通工程有利于社会经济的发展，因此大多会选择继续修建水利工程。对于发达国家而言，经济发展并不是首要任务，因此他们选择尽可能减缓水利工程的增加，同时健全完善已有水利工程，补充相应的生态保护措施，以达到人水和谐发展。1.4主要研究内容及技术路线1.4.1主要研究内容本次研究以海口市辖区为研究区。海口市地处中国华南沿海、海南省北部，是海南省的省会城市，具体位置在19°31′N～20°04′N，110°07′E～110°42′E之间，陆域总面积为2296.82km²，常年温暖湿润、雨量丰富，年平均气温在23～29℃，属于热带海洋性季风气候。东倚南渡江，隔江与琼山市相望；西北面临海，隔海与越南遥望，西南邻澄迈县；南接琼山市；北濒琼州海峡，隔18海里与雷州半岛上的徐闻县海安镇对望。海口地势相对平缓，多平原及小部分山地，北面是沿海小平原，西北和东南较高，中间受南渡江影响地势低平。海口市的河流有南渡江、美崖河、五源河、那甲河、那博河等。南渡江为海南三大河流之一，源于白沙县南峰山，流经白沙、琼中、儋州、屯昌、澄迈、定安等县市，于海口市新埠岛三联村入海，全长311km，流域面积7176.5km²。南渡江主流在市境内长5.05km，并形成海甸溪、白沙河、横沟河和美舍河等支流。美崖河、五源河、那甲河等均为小河流，流长均在20km左右，单独出海。海口市中小型水库主要有沙坡、永庄、美崖和那博水库，总库容量964万m³，主要用于灌溉。永庄水库与海南最大水库松涛水库干渠相连，目前已进行饮用水开发。海口市地下水包括潜水和承压水。海口市地处河网地带，雨量充沛，潜水分布广泛。海口市的承压水是雷琼盆地承压水的一部分，分布面积广，含水层总厚度可达200～350m。受国家号召，海南省经济发展迅速，海口市城市化加快，人类活动影响范围也逐渐扩大，河湖水系面积相应减小，严重削减了海口市河湖水系的排水与储洪能力，威胁城市防洪排涝安全。人水和谐是城市发展不可忽视的条件，海口市经济发展的同时也要注重构建健康和谐的河湖水系连通格局。以海口市为例，对海口市的河湖水系连通进行简要分析与研究，选取部分水系，主要涉及连通后经济、生态、社会等方面可能会发生的变化。步骤为：（一）选择一种河湖水系连通研究方法，根据海口市的河湖水系与研究背景，应用到研究对象的水系研究；（二）制定连通计划，记录连通后的系列变化与影响；（三）进行对比研究，分析连通中可能存在的问题，选择更优方案，尽量做到维持各方面因素的平衡发展。1.4.2技术方法和路线下图为此次的研究路线，主要以和谐论[8]为指导。和谐论在许多领域都有一定的应用价值，在水科学领域中同样如此。目前和谐论在水科学研究中效果显著，成果优异，因此我希望该研究方法能够在我的河湖水系连通工程研究中发挥一定的数学计算与分析作用。应用和谐论主要从定性和定量两个方面研究河湖水系连通问题。从定性角度分析,主要是综合利用和谐论五要素（即和谐参与者、和谐目标、和谐规则、和谐因素、和谐行为）和和谐度方程，以研究分析河湖水系连通与社会、经济以及生态环境之间的和谐关系,同时分析河湖水系连通对各方面系统的整体影响,找出该连通工程存在的问题或不足等。本次研究大致会依据定性分析角度进行河湖水系连通研究。二、研究区水资源概况2.1海口市河湖连通现状2.1.1主要河流现状海口市降水丰沛，地势平缓，大小河流密布，主要水系分布如图2-1。海南岛最长的河流南渡江年径流量60.99亿m³，流域面积1300km²，几乎覆盖整个海口市。海口市有43条主要河流，其中有7条属于南渡江水系。南渡江入海口处分别有海甸溪、横沟河、潭览河、迈雅河和道孟溪五条分支，支流有铁炉溪、三十六曲溪、鸭尾溪、昌旺溪（南面溪）、美舍河和响水河。独流入海的河流有10条。海口市地处南渡江下游河口河网地带和休眠火山口地带，潜水、承压水分布广泛。地下水位于琼北自流盆地面积4605km²范围内，980m深度内共分布自上往下具生活饮用水、生活饮用水+饮用天然矿泉水、医疗热矿水三元结构的10个含水层：潜水2层，半承压水1层，承压水7层。潜水含水层以南渡江三角洲潜水和玄武岩孔隙裂隙潜水为主，分布范围813.7km²，单位涌水量为20～5084.6m³/日·m，允许开采量21.2万m³/日。地下承压水处于雷琼盆地，含水总厚度200～350m。地下热矿泉水处于琼北自流水盆地东北部新生代厚层，分布面积约200km²。图2-1海口市河湖水系现状[2]海口市主城区范围内的河流水系总体呈现“二横七纵”格局，水系分布如图2-2。图例水体图例水体图2-2海口市水系分布图“二横”包括鸭尾溪和海甸溪。鸭尾溪位于海甸岛中部，基本呈近东西走向。鸭尾溪水深较浅，局部已成近沼泽的状态，富营养化严重，河水腥臭味较浓，2016年央视将其作为黑臭水体典型进行曝光，通过政府和相关集团的努力，鸭尾溪于2018年达到地表水Ⅴ类标准以上，并在2019年启动湿地生态系统建设工程，致力于改善鸭尾溪的水质状况，如今鸭尾溪是海甸岛排洪泄污的主要通道之一。海甸河是南渡江出海口分流之一，属于潮流界和纯潮界之间的河段，全长3.35千米，是海口市的重要排洪通道,同时承担了一定的航运功能。“七纵”是指海口市区内七条大致呈南北走向的河流，从西到东依次为荣山河、五源河、秀英沟、龙昆沟、美舍河、响水河-龙塘水和南渡江。除了以上的“二横七纵”外，还有南渡江主干出海口东部的江东地区，该地区属于南渡江下游冲积平原，主要有潭览河、迈雅河和道孟河等。2.1.2主要湖泊现状海口市多为人工修建湖泊或水库，主要包括红城湖、东西湖、海大湖、金牛岭人工湖等，主要用于城市景观和生态维护等需求。以龙昆沟为依托的红城湖、金牛岭、东西湖位于人口众多的老城区，主要是为广大居民提供休闲娱乐场所，三大景观湖分布如下。交通线路水体交通线路水体图2-3老城区主要湖泊分布图[2]图2-4海口市水库分布图表2-4海口市主要水库特征信息[2]海口市建有10座中型水库，分布和主要特征如表2-4。水库的修建大多是为了农业灌溉和生活用水的需求。海口市各乡镇还建有27座小(一）型水库、212座小(二）型水库及塘坝，用以以满足农业灌溉的用水需求。2.2水系连通工程水系连通工程的修建目的多样，包括完善水资源的分配格局以增强宏观调控、居民生活用水、农业灌溉、水力发电、防旱抗洪、航运、生态保护等。因此，为了解决潜在或已出现的相关问题，海口市也建设了若干水系连通工程。如松涛水库引水工程，该工程主要是通过跨流域引水，将南渡江的水资源用以解决海南岛北部的农业灌溉用水问题；主城区水动力工程，该工程是为了解决海口市中心城区的水污染问题，通过调度羊山水库和沙坡水库的水源，补给市区河湖，以增强市区水体的流动、循环和更换能力，提高市中心区水网动力和水体自净能力。还有未完全完工的南渡江引水工程，该工程同样是为了满足居民生活用水和农业灌溉用水需求，改善河流水环境，该工程于2013年底正式立项，预计于2030年发挥整体效益。2.3水资源现状分析海口市经济发展加快，虽然近年的河湖管控力度加强，但河湖污染问题仍然未能解决，部分地区仍处于污染严重状态。河湖现状堪忧，主要有以下几方面[3]：水面率降低。城市化进程加快是水面率降低的主要原因，原有河道因城市建设需要而改变，天然河道不断减少，河道宽度也在不断萎缩。水质污染。部分地区污水未经处理直接排放，生活垃圾随意丢弃在地上或直接倒入水中，造成水质严重污染。连通性降低。河道的改变促使河湖水系的连通大大减少，这也意味着河湖的自我修复能力被迫降低，而没有河道，滨水空间也将缺失，河道的亲水性正在逐渐退化。生态敏感区保护欠缺。生态敏感区是具有特殊敏感性，极易受到人类活动影响而对环境起决定性作用的实体区域，主要承担的是一种非物质性的功能，如红树林湿地。生态敏感区缺乏足够保护，水质的破坏带动敏感区的破坏，河湖生态也将逐渐恶化。海口市作为滨海旅游胜地，“水”是其不可忽略的重点，现急需强化多方监督管控，尽量优化河湖水系连通格局，完善相关法律法规，依托政府号召，联合群众一起维护当地河湖质量，共建绿水青山的旅游胜地。三、研究案例分析3.1研究区河湖水系连通研究3.1.1自然-人工水循环人类干预前，水循环的主要以自然水循环模式，随着人类活动的增加，人类对水循环的干预加深：城市化改变了下垫面性质，水利工程改变水系结构，工业发展改变大气状况等。这些因素使得水循环过程逐渐演变为“自然—人工”二元水循环模式。自然水循环的四大过程和社会水循环的六大过程共同组成了真实的流域水循环过程。城市和农村是人工水循环的两大基本单元；凡是有人类活动的流域均呈现出“自然—人工”二元复合水循环特性。人类社会的进一步发展使得原始的临水而居、傍河取水模式不再适合经济发展和城市建设，为满足人类生存和社会发展的需求，于是加大对自然的改造力度，通过修建水库蓄水、开采地下水、跨流域调水等措施，极大地改变了原有的天然水循环模式，并产生了由取水、输水、用水、排水、回归五个基本环节构成的人工侧支循环。侧支循环强调了人类活动对天然水循环的影响，主要指人类社会的发展导致用水量不断增加，改变了水资源回归自然的途径，人类从河道和地下水体中提取的水经过使用后，一部分通过蒸发返回大气，另一部分则以废污水形式回归于地表或地下水体，这就是用水的侧支循环[9]。3.1.2具体研究对象现状海口市万绿园位于\t"/item/%E4%B8%87%E7%BB%BF%E5%9B%AD/_blank"海口市\t"/item/%E4%B8%87%E7%BB%BF%E5%9B%AD/_blank"龙华区东部，\t"/item/%E4%B8%87%E7%BB%BF%E5%9B%AD/_blank"滨海大道的中段，总面积1070亩，是\t"/item/%E4%B8%87%E7%BB%BF%E5%9B%AD/_blank"海口市最大的开放性热带海滨\t"/item/%E4%B8%87%E7%BB%BF%E5%9B%AD/_blank"生态园林。园中有数百种热带或亚热带观赏植物，绿化面积达80%以上，景区景点多样，基础设施完好，是海口市居民休闲娱乐的绝佳场所。万绿园中建有一个人工湖，有“万绿湖”、“浅海”等别称（后文将称其为万绿湖），按照预期，万绿湖是园区内的重点景观设施，承担着景物、河湖生态系统、园内部分需水供给等多种任务，是万绿园的重要“角色”，但近年来对万绿湖的报道都有些不尽人意。2017年7月18日一报刊报道，万绿湖水质长期为劣Ⅴ类，尚未达到国家对于景观水质的相关标准，影响园区景观形象，主要受排污沟、海水倒灌等影响。当时施工规划称万绿园人工湖西侧驳岸将向后扩宽，并种植具有净化水质功能的红树林，同时规划在万绿园人工湖与龙珠湾之间建设连通管，并在入海口等区域建设堤坝，为人工湖调节水位，提高城市防汛抗洪功能。2020年10月末，万绿湖出现大量死鱼，从23号早上开始到24号，环卫工人打捞上来两千斤死鱼。当时海口市环境监察局信访科主任钟仁斌表示，经过他们了解，附近没有排污口通到这个湖里，因此排除企业污染，并初步断定是由于气压低，后涨潮造成水体缺氧，从而促使大量死鱼出现。随后，海口市水务局表示，此前台风叠加天文大潮，海口海域出现风暴潮增水。而万绿园人工湖连接海口湾，潮汐太高超过了万绿园的拦截坝，鱼群才会随潮水涌进人工湖。因鱼儿不适应湖水的盐度，再加上缺氧，从而引发大量死亡。万绿湖主要为降雨或自来水补给，而降雨汛枯分布不均。通过这两则案例，我们可以初步推测万绿湖水质差的原因，包括但不限于企业排污、海水倒灌、流通性弱、水动力条件弱、自净能力差。经过多年的整治，企业排污的情况已基本消失，但其他问题仍然存在。3.1.3研究过程此次实验拟从最近的河流湖泊中选取其一，对万绿湖进行水系连通。海甸河又名海甸溪，是海口市海甸岛与海口主城区之间的一条天然水道，为南渡江在入海口处的分流，南面是海口市主干道之一长堤路，北面则是海甸岛。两者的地理位置如图3-1。在此过程中，人工侧枝循环明显占据主导，输水过程中将会产生多种用水单元，包括但不限于生活用水、工业用水，灌溉用水等。而对于每个用水单元，水资源有流入就有流出，生活污水、生产污水等大概率会重新汇入这条人工渠道，但受限于流入量，流出量也会相应较少。此次连通的目的是为了改善万绿湖水质，同时为了尽可能对连通线路附近都产生正面效益，因此我们需要在海甸河出水口和万绿湖入水口各加入一个小型的污水处理站，用以净化污水，提高水质。考虑到连线的地形高程，还需在此新修一处加压泵站，用以提取水源。由于渠道途经不同类型区域，因此渠道将采用多元导水设施类型，同时整个工程包括引水枢纽工程、提水泵站、地下水管、污水处理站等。可简单概括为：从海甸河起，沿滨海大道到滨海公园立交桥处，采用水渠或人工露天河道，立交桥处采用地下管道输水，然后再次改为露天水渠，直到连通万绿湖。海甸河海甸河万绿湖万绿湖地下管道露天渠道地下管道露天渠道交通线路水体交通线路水体图3-1海甸河与万绿湖地理位置及人工渠道计划路线为了确保连通的合理性，我们对此次假设进行一定的计算分析。根据和谐论，我们将采用单因素和谐度方程[10]。某一因素(Fp)和谐度方程定义为:HDp=ai-bj（1）式中:HDp为某一因素Fp对应的和谐度;a为统一度;b为分歧度;a，b∈[0,1]，且a+b=l。假如n方和谐某因素和谐行为A1,A2,…,An,按照和谐规则,假定n方和谐具有“相同目标”的和谐行为分别为Gl，G2,…,Gn,则：，b=1-a（2）比如，A1,A2的和谐规则是A1:A2=2:1,已知A1，A2分别为100,40,则G1,G2分别是80,40,a=(80+40)/(100＋40)=0.8571,b=1-a=0.1429;已知A1，A2分别为100,80,则G1,G2分别是100,50，a=(100+50)/(100＋80)=0.8333，b=1-a=0.1667。i为和谐系数,反映和谐目标的满足程度,由和谐目标计算确定﹐i∈[0,1]。当完全满足和谐目标时,i=l;当完全不满足时,i=0;其他情况介于1和0之间。可以根据和谐目标满足程度确定和谐系数曲线或函数。j为不和谐系数,反映和谐方对存在分歧现象的反对程度﹐由分歧度计算确定,j∈[0,1]。当完全反对时,j=l;当完全不反对时,j=0;其他情况介于1和0之间。可以根据分歧度确定不和谐系数曲线或函数,或者根据和谐方对存在分歧现象的反对程度给出不和谐系数。通过该方程，我们可以用以计算万绿湖连通后的指标和谐度。现以万绿湖的整体蓄水量作为举例对象。据统计，万绿湖的平均正常蓄水位为1.7m，面积约40亩，约26664m²，可得出万绿湖蓄水量约为45329m³。将万绿湖自身蓄水量设为na，补给水量为nb，和谐目标是在一定时间内，若万绿湖补给水量占万绿湖自身水量的50%即可水质达标，占比小于20%则完全不达标。根据此目标，我们做出i与j的函数，如下：1ji1ji11b1025Na:nb0b1025Na:nb0和谐规则为湖水总量与补给水量之比为2：1。为方便计算，设湖水量为100，若补给水量为30，则和谐行为分别为60、30，a=（60+30）/（100+30）=0.69，b=1-a=0.31，由此可以得出j=0.31，并计算得到i=0.44,带入公式得出HD=0.21<1,即此情况超出和谐目标并出现一定分歧，即该状况下的湖水水质不达标，此时具体湖水补给量为13598.7m³。依据此方程，我们可以得出在此和谐目标下，若万绿湖补给水量为50，则和谐行为分别是100、50，a=(100+50)/(100+50)=1,b=0,j=0,i=1,计算得出HD=1,此时na:nb=2:1,为最优行为，具体湖水补给量为22664.5m³。相应的，通过该计算方式我们可以得出其他数值的和谐状况，但具体和谐规则需按照实际情况做出调整，补给水量由泵站提水量决定，因此要合理分析万绿湖水体情况以决定提水量。此次连通将会对连通双方、连线周边等产生不同程度的影响。首先是经济消耗，人工渠道的修建、提水引水设施和污水处理站等工程建造需要一定的经济支撑，同时该工程也会带来诸多工作岗位，有利于促进短时间内的民众就业，缓解就业压力。施工过程中会产生一定程度的灰尘等污染物，影响周边地区的环境质量，因此要做好烟尘处理和施工废弃物的回收工作。在海甸河入海口附近，假定的污水处理站建设完工后，周边区域用水质量将有一定程度的提升，如世纪公园，海甸岛南部，包括人口集聚的海南大学等。同时，沿线生态环境将得到更多的水源补给，如滨海公园能够借助此线路开发人工河流生态景观，种植兼具美观、净水等多项功能的植物，增强园内生态活性的同时进一步优化水质。在立交桥处修建地下管道是可以尽量降低工程对交通线路枢纽的负面影响。最后人工渠道进入万绿园内，连通万绿湖，补充万绿湖外来水源，做到活水补给，提高万绿湖水动力与自净能力。如此，我们便初步解决了万绿湖的水动力不足与自净力差的问题。同时，人工渠道是沿交通道路修建，河流可以吸附部分交通所带来的灰尘等污染物，也可以在渠道两侧种植一定数量的植被，创造生态美观、涵养水源、巩固沙土、吸附污染物、减少噪音、平衡水热等多方价值。而对于海甸河而言，该工程能够有效提升水质，提高环境容量、水资源利用效率，恢复河流水生态，同时缓解汛期洪涝压力。其次是海水倒灌问题，在万绿湖与海水交接处设有拦截坝，但当潮汐过高，则有越过坝口的风险，因此，我们需要提高拦截坝高度，或者加装额外的挡板，在有海水倒灌风险时进行针对性防范。同时还可以新增一些园内渠道，提高湖水流动性的同时增强湖水与园内植物的物质输移交换速率，增强污染物扩散降解过程，改善水动力条件，提高水质。除海甸河外，金牛岭公园的金牛湖也是实验的可选择目标，两者地理位置如图3-2。金牛湖又名逍遥湖，位于万绿湖南方，是金牛岭公园的标志性地理事物，集水面积2.97km²，总库容103万m³，水面面积0.20km²，是园区极其重要的水生态维持者，也为园区创造了独特的湖泊景观，并为附近调节水热、维持生物多样性、供应水资源等方面创造价值。若以金牛湖为补给源，其路线需要经过多条交通路线以及人口聚集区，途中需要绕过小学区以避免学生溺水情况的发生。此路线对周边地区产生的经济、生态、社会价值与第一条路线类似，都能提供水源、改善水热条件、创造植被种植空间、防尘降噪等效益。小学连通线路万绿湖金牛湖交通线路水体图3-2万绿湖与金牛湖地理位置及人工渠道路线小学连通线路万绿湖金牛湖交通线路水体但与海甸河方案相比，该路线距离居民区更近，渠道建设期间的灰尘、噪音等对周边的危害更大