破解珠江河口治理挑戰(zhàn)，構(gòu)筑粵港澳大灣區(qū)用水安全

楊清書

（中山大學河口海岸研究所/中山大學海洋工程與技術(shù)學院，廣東廣州 510275）

“水乃生命之源”，而“飲水不再是生命之痛”是為生民立命之永恒課題！曾幾何時，珠三角談咸色變，守著偌大珠江苦無“水”飲！十三五科技規(guī)劃正破解珠江河口治理之挑戰(zhàn)，水質(zhì)性缺水將不再困擾粵港澳大灣區(qū)居民用水安全，“珠江河口與河網(wǎng)演變機制及治理研究”項目（簡稱項目）榮獲2016年國家重點研發(fā)計劃“水資源高效開發(fā)利用”重點專項2400萬元經(jīng)費的資助，基于水安全的珠江河口治理問題及關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)將獲重大突破。

如何精準把控河口水安全的牛鼻子？河口治理是關(guān)鍵。珠江河口是世界上最復雜的河口之一，由河網(wǎng)與河口灣兩大地貌單元構(gòu)成，八大口門連接成“網(wǎng)-灣”復雜河口系統(tǒng)。試問珠江河口缺水嗎？眾所周知珠江徑流量居全國第二，僅次于長江，缺水似天方夜譚，為何其水安全問題如此凸顯？珠江河口的健康出問題了嗎？如何診斷和把脈？河口治理良方安在？這些既是立項背景，又是項目必須回答的科學問題。

1 項目重大意義

首先，珠江河口位于世界著名大灣區(qū)之一的“粵港澳大灣區(qū)”，是中國乃至亞太地區(qū)最具活力的經(jīng)濟區(qū)之一，具有用水高度集中、供求錯位、對人類活動高度敏感及水安全脆弱性特征。超強人類活動外科手術(shù)式的強烈而無序干預，珠江河口“網(wǎng)—灣”格局發(fā)生巨大變化：河網(wǎng)河床大幅下切，水位下降，伶仃洋河口灣出海航道也不斷疏浚變深等；人類活動的直接干預效應已遠超其自然過程，故稱之為“河口格局的異變”；所謂“異變”，是指人類活動主導的河口異常變化，表現(xiàn)為變化范圍、規(guī)模、強度均遠超其自然過程，甚至變化趨勢逆轉(zhuǎn)；著名河口學家陳吉余院士認為：“人類活動已成為河口系統(tǒng)演變的第三驅(qū)動力，迫切需要深入研究河口系統(tǒng)的自然適應與人工干預的協(xié)調(diào)問題。”世界許多重要河口受人工干預亦發(fā)生泥沙來源及潮汐動力格局的異變，對水安全和水生態(tài)造成極大威脅，從全球視野來看，河口系統(tǒng)異變不是局部偶然現(xiàn)象。珠江三角洲是我國重要的經(jīng)濟圈，超強人類活動及其效應問題凸出，典型人類活動主要包括水庫建設(shè)、河道采砂、口門整治、灘涂圍墾、航道疏浚、橋梁建造等，特別是河床采砂活動，自1983年始15年內(nèi)河網(wǎng)采砂總量相當于其70～125年的自然淤積量，河口系統(tǒng)難于恢復乃至不可逆轉(zhuǎn)，導致河網(wǎng)水沙分配、鹽水入侵及河勢發(fā)生異變，而河口灣，其三灘兩槽的地貌格局也發(fā)生巨大變化，灘槽原有的穩(wěn)態(tài)打破，中灘采砂挖深，灘槽格局異變，因此，珠江河口異變已成為河口治理不可回避的重大科學問題，對水安全帶來新的挑戰(zhàn)。研發(fā)河口新格局、旨在構(gòu)筑未來水安全的“網(wǎng)—灣”多目標治理技術(shù)是服務于經(jīng)濟社會的重大需求。其次，河口位置獨特，環(huán)境特殊，其扼守河海相互作用之要津，受河、海雙重因子控制。洪水期大量淡水入注及過境，而枯水期隨潮上溯的咸潮災害頻發(fā)；河口格局異變，改變了河口區(qū)的咸潮活動格局，直接威脅河口用水安全。第三，河口新格局的水安全風險研究是珠江河口治理及水沙調(diào)控的靶向問題。國外河口治理普遍采用整治工程措施，如荷蘭的“三角洲工程”，美國密西西比河干支流河道整治等，這些工程只能滿足當時經(jīng)濟社會發(fā)展的防洪、排澇及航運等需求。珠江河口從20世紀50年代開始進行相關(guān)治理，并取得成效，對河口的穩(wěn)定及用水安全起重要作用。然而，河口格局異變，水安全形勢和需求發(fā)生了根本改變，有必要對水安全風險進行再評估，并提供靶向問題，為未來珠江河口治理方案及水沙調(diào)控措施提供技術(shù)支撐。第四，河口新格局的河網(wǎng)險段治理和堤圍防護關(guān)鍵技術(shù)，是河口治理迫切需要解決的核心問題。江海堤防是珠三角最重要的直接防洪（潮）屏障，河口格局異變，河床嚴重下切，險段惡化，河口灣的灘槽失穩(wěn)，洪水和風暴潮災害的風險加劇，險段堤圍潛在風險陡增，險段堤圍治理成新的難題，箭在弦上，迫在眉睫。

綜上分析，針對河口異變新格局，緊密圍繞國家水資源的重大需求，以河口演變?yōu)榛A(chǔ)，以水安全為靶向，開展河口治理共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，并進行應用與示范。項目不僅破解河口異變格局下亟需解決的治理難題和挑戰(zhàn)，而且構(gòu)筑粵港澳大灣區(qū)水安全的重要保障，打造河口治理研發(fā)平臺，項目具有重要性、前瞻性和迫切性。

2 項目研究內(nèi)容

基于珠江河口異變新格局，項目圍繞水安全的河口演變及治理關(guān)鍵科學問題，以“河口異變機制及趨勢—治理靶向—技術(shù)研發(fā)—應用示范”為技術(shù)路線依次推進項目的研發(fā)，重點對超強人類活動驅(qū)動下河口時空異變、異變機制及演變趨勢、異變下堤圍安全潛在風險及水安全的脆弱性、河口治理措施及調(diào)控理論四個關(guān)鍵科學問題為基礎(chǔ)，進而進行技術(shù)研發(fā)與示范。項目研究內(nèi)容為：河口與河網(wǎng)異變過程、機制及演變趨勢；基于過程的多維時空尺度耦合模擬及長周期模型預測；復雜異變條件下河口治理適應性及水安全風險評估；“網(wǎng)—灣”多目標治理及水沙調(diào)控措施；河網(wǎng)堤圍險段治理防護技術(shù)與示范；珠江河口海岸防護及生態(tài)海堤建設(shè)技術(shù)與示范。項目技術(shù)路線見圖1。

3 項目預期目標

通過近幾十年超強人類活動過程分析，研究河口異變機制及趨勢，進行復雜異變條件下河網(wǎng)水安全評估，闡明異變引發(fā)的河口治理新格局及新問題，為河口治理提供精準靶向，進而提出未來10～20年基于河網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點控制、河口灣灘槽格局穩(wěn)定及口門控制等多目標治理技術(shù)方案，并列入水利規(guī)劃。形成多維時空尺度的耦合模擬、來水來沙及長周期地形預測、河網(wǎng)治理及水沙調(diào)控、水安全風險評估、河網(wǎng)堤圍防護、生態(tài)海堤（海岸侵蝕）防護等6項共性關(guān)鍵技術(shù)。重點研發(fā)不同類型險段治理、新型生態(tài)堤圍及防護、海岸侵蝕防護等7項新技術(shù)及3項（河網(wǎng)堤圍險段治理示范、海岸侵蝕防護示范及生態(tài)海堤建設(shè)示范）應用示范。

4 項目預期效益

項目可為珠江河口防洪御潮體系建設(shè)、海岸侵蝕防護等河口治理問題，以及水資源高效開發(fā)利用和科學決策提供重要技術(shù)支撐，推動河口治理從“單一防災、有限治理”向“全面整治、協(xié)同開發(fā)”的理念轉(zhuǎn)變，加強水資源綜合開發(fā)利用和安全保障能力建設(shè)，基于水安全創(chuàng)新驅(qū)動實現(xiàn)該地區(qū)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，具顯著的社會和經(jīng)濟效益。同時，通過調(diào)節(jié)河口水資源合理分配，改善河口生態(tài)條件，有效保護河口灘涂濕地，緩解咸潮災害的影響，實現(xiàn)水資源高效開發(fā)利用，彰顯出其生態(tài)效益。

5 項目牽頭單位

項目牽頭單位中山大學河口海岸所（河口海岸研究團隊）是國內(nèi)高校系統(tǒng)中少數(shù)從事河口海岸研究的知名學術(shù)機構(gòu)（始于1964年）之一，以華南海岸及珠江河口為重點，就珠江河口演變與治理研究已有50余載，承擔過973、863、公益專項、國家重點研發(fā)計劃項目等國家及地方研發(fā)項目或課題300多項，有關(guān)珠江河口演變研究代表了領(lǐng)先水平。擁有河口水利技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室（共建）、廣東省海岸與島礁工程技術(shù)研究中心等各級研發(fā)平臺，設(shè)備先進，資料完備。協(xié)同項目其它團隊，研究基礎(chǔ)雄厚，為項目實施提供有效保障。

圖1 項目技術(shù)路線圖