破解珠江河口治理挑戰(zhàn)，構筑粵港澳大灣區(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2400萬元經費的資助，基于水安全的珠江河口治理問題及關鍵技術研發(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；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)調問題?！笔澜缭S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、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，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、旨在構筑未來水安全的“網(wǎng)—灣”多目標治理技術是服務于經濟社會的重大需求。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控措施提供技術支撐。第四，河口新格局的河網(wǎng)險段治理和堤圍防護關鍵技術，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，以水安全為靶向，開展河口治理共性關鍵技術研發(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鍵科學問題，以“河口異變機制及趨勢—治理靶向—技術研發(fā)—應用示范”為技術路線依次推進項目的研發(fā)，重點對超強人類活動驅動下河口時空異變、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、河口治理措施及調控理論四個關鍵科學問題為基礎，進而進行技術研發(fā)與示范。項目研究內容為：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控措施；河網(wǎng)堤圍險段治理防護技術與示范；珠江河口海岸防護及生態(tài)海堤建設技術與示范。項目技術路線見圖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項共性關鍵技術。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、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)”的理念轉變，加強水資源綜合開發(fā)利用和安全保障能力建設，基于水安全創(chuàng)新驅動實現(xiàn)該地區(qū)經濟可持續(xù)發(fā)展，具顯著的社會和經濟效益。同時，通過調節(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）是國內高校系統(tǒng)中少數(shù)從事河口海岸研究的知名學術機構（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，有關珠江河口演變研究代表了領先水平。擁有河口水利技術國家地方聯(lián)合工程實驗室（共建）、廣東省海岸與島礁工程技術研究中心等各級研發(fā)平臺，設備先進，資料完備。協(xié)同項目其它團隊，研究基礎雄厚，為項目實施提供有效保障。

圖1 項目技術路線圖