1.2 国内外河湖连通状况

水是一切生命之源，是人类生存和社会经济发展必不可少的物质基础，早在远古时代人类就循水而居。但是受自然地理及气候等方面因素的影响，全球降水量的时空分布极其不均，洪涝、干旱灾害频发，与区域发展格局不相匹配问题也一直存在。为了解决这些水问题，人类在很早以前就开始开挖沟渠引水灌溉，开凿运河运送货物发展贸易，建设许多河湖水系连通工程来人为调配水资源。

据统计［4］，目前世界上至少40个国家建成了比较大型的350余项河湖水系连通工程，主要分布在美国、加拿大、俄罗斯、印度、巴基斯坦、中国、澳大利亚等国家。

1.2.1 国外河湖连通状况、典型案例

最初的河湖连通工程主要是为了满足农业生产发展的需要。早在公元前2400年，古埃及兴建了世界上第一个河湖水系连通工程，从尼罗河引水到埃塞俄比亚南部，以满足地区灌溉和航运用水需求，在一定程度上促进了埃及文明的发展。

18世纪后期，工业革命对国外河湖水系连通建设起到了巨大的推动作用，同时经济产业的发展增大了对水路输运的需求。到19世纪末，一些国家先后兴建了一些以航运为目的水系连通工程，如举世闻名的基尔运河、苏伊士运河和巴拿马运河等。20世纪以来，河湖连通的重要性受到了越来越多的重视，许多国家开始兴建各种用途的河湖连通工程，满足人类对水资源的需求，支撑社会经济的发展。据统计资料，世界上许多大型的水系连通工程都是在20世纪40—80年代建设的。20世纪80年代后期，一些发达国家的河湖水系连通工程建设速度放慢，而发展中国家仍大力建设。这些河湖水系连通工程的功能主要体现在军事和航运、灌溉和供水、江河湖泊治理、水资源配置和水生态环境修复等方面。早期的河湖连通目标单一，多为引水灌溉，后期除了灌溉还兼顾航运、城市供水、水力发电、生态环境保护等作用，给整个地区的经济发展带来了显著的经济和社会效益。进入21世纪以来，随着水生态环境问题的日益加剧，以水生态环境治理为主要目的的河湖水系连通工程逐渐增多。表1.2列举了国外著名的河湖连通工程［16^-18］。

美国加州北水南调工程是一项宏大的跨流域河湖连通工程，输水渠道南北绵延千余公里，年调水总量超过140亿m³，为加州南部的经济和社会发展、生态环境改善提供了充足的水源，河湖连通工程的成功建设，使加州发展成为美国人口最多、灌溉面积最大、粮食产量最高的一个州。

澳大利亚雪山调水工程是世界上最复杂也是澳大利亚最大的一项水利建设工程，用来解决内陆干旱缺水问题，年调水量超过30亿m³，通过大坝、水库和山涧隧道网，从雪山山脉的东坡建库蓄水，使南流入海的雪山融水向西调至墨累河等需水地区，满足下游灌溉用水的需求，沿途还产生了巨大的发电效益。

巴基斯坦西水东调工程是当今世界上满足灌溉等需求的调水量最大的工程，从西三河向东三河调水，年调水量达148亿m³，解决了东三河下游的灌溉用水等问题，曼格拉和塔贝拉两大水库的建设，也发挥了极大的防洪效益和发电效益，为巴基斯坦整个经济社会的发展提供了强大的动力。

调水发电工程中最为著名的是加拿大魁北克省詹姆斯湾调水工程。拉格朗德河水量充沛，水能资源蕴藏丰富，河道地势有落差360m，利于开发，故从卡尼亚皮斯科河和伊斯特梅恩河引水至拉格朗德河，年引水量382亿m³，干流上四大电站的年发电量717亿kW·h，满足了整个加拿大的用电需要。魁北克省通过河流水系连通工程从相邻河流调水集中进行梯级水电开发的做法经济合理，值得借鉴。

苏联的伏尔加—莫斯科调水工程，于1932年开工建设，1937年5月竣工投入使用。运河线路总长128km，共建有240余座不同的水工建筑物。建设莫斯科运河的主要目的是满足莫斯科市和周边地区的饮用水需求，同时开辟了航道实现航运目标，并沿途进行水力发电产生经济效益。运河建筑物的施工设计具有较高水平和超前意识，为莫斯科市的发展做出了不可替代的贡献。

美国芝加哥调水工程是19世纪末规模最大、最复杂的公共建设工程之一，该工程通过大规模的河湖水系连通设施建设，从供水、水环境治理角度，建立了芝加哥城市河湖水系与密歇根湖以及密西西比河的水力联系，解决了芝加哥的水资源和水环境改善问题。

以上河湖水系连通工程为当地的社会经济发展做出了巨大的贡献，也成为世界上河湖水系连通的成功典范。

1.2.2 国内河湖连通状况、典型案例

我国水利工程历史悠久，修建河湖水系连通工程、合理调控利用河湖水系，在我国有许多成功的典范。

我国古代战争频繁，但由于交通不便影响了人员、粮食的输运，最初修建了许多以军事、航运为目的的河湖水系连通工程。据记载，我国在公元前486年修建的以军事和航运为目的的引长江水入淮河的邗沟工程，是我国最早的河湖水系连通工程；为了保证农业发展、粮食供应，公元前256年修建的引岷江水入成都平原的都江堰引水工程，灌溉了成都平原，成就了四川“天府之国”的美誉；而于1400年前开凿的京杭运河，更形成了联系海河、黄河、淮河、长江以及钱塘江等多条河流的跨流域水系连通工程，在航运和供水方面带来了效益。

新中国成立以来，特别是20世纪80年代以后，为解决缺水城市和地区水资源紧张的问题，全国陆续建设了一批水系连通工程，如广东东深供水工程、天津引滦入津工程、山东引黄济青工程、甘肃引大入秦工程、辽宁引碧入连工程等。21世纪以来，随着我国工业化、城镇化的快速发展，水资源短缺、水生态环境恶化问题日益突出，以水资源调配和水生态环境保护与修复为目的的河湖水系连通工程开始出现，如南水北调、引江济太、引黄济淀等跨流域调水工程。表1.3列举了国内一些影响较大的河湖连通工程。

为了解决苏北地区缺水问题，1961年江苏省开工修建了江水北调工程，以江都站为起点，京杭运河为输水骨干河道，输水线路长达404km，经过30多年的建设，已经形成了多级提水、多库调节、江淮沂沭泗多水源互济、供水与排涝相结合的调水系统，是目前国内引水量最大、受益区范围最广的跨流域水系连通工程，有效地促进了苏北地区工农业生产和社会发展。

2003年开工建设、现已建成通水的南水北调东线、中线工程是缓解我国北方缺水严峻形势的水资源配置战略工程，也是连接海河、淮河、黄河、长江等河流的大规模水系连通工程，对优化水资源配置、保障水资源安全具有重大意义。其中东线工程输水干线1150km，中线工程主干线长1241km，工程可基本解决沿线城市的水资源紧缺问题，大大改善了供水区生态环境，推动了当地经济发展。

2002年以来，太湖流域管理局组织实施了引江济太调水试验，将长江水经常熟水利枢纽通过望虞河引向太湖，以增加太湖水资源量，改善太湖及流域河网的水环境，并通过太浦河和环太湖口向苏州、无锡等太湖周边区域和上海、杭嘉湖等地区供水，由此带动流域内其他诸多水利工程的优化调度。引江济太工程的实施提高了太湖流域的水资源和水环境承载力。

2005年以来，城市居民对城市供水、水环境、水景观、水文化的需求逐渐增加，为改善城市供水条件、提高供水保证率、美化城市环境、提升城市竞争力，全国主要大中型城市纷纷加快了城市生态水网建设的步伐，形成以城市为单元、辐射周边地区的生态水网体系。比较有代表性的有桂林两江四湖工程、银川市河湖水系连通工程、邯郸生态水网建设、杭州西湖综合保护工程、武汉市大东湖生态水网构建工程、郑州市生态水系工程等。

河湖水系连通的成功实践为保证供水区工农业和经济社会发展、改善生态环境发挥了重大作用，同时为以后的研究提供了宝贵的经验。

1.2.3 目前河湖连通面临的问题

从国内外河湖连通工程实践总结来看，其重要性已被大家所认同和接受，河湖连通工程是解决水资源短缺、洪涝灾害乃至水生态破坏的重要途径和有效手段。

但河湖连通作为一项复杂的系统工程，有独特的河网体系，在大自然条件多变和人类剧烈活动影响下，必然具有独特的脆弱性［19］。现有的河湖连通性概念并没有达成共识，远未形成完整的理论与技术体系，难以在水文或其他方面得到广泛应用，且其定量化方法还不明确［20］，对工程体系的复杂性还缺乏定量的判断。要使水资源、水环境进入可持续的发展状态，仍然面临诸多问题，有待进一步研究解决。

由于河流、湖泊、湿地、沼泽等各水体的边界并未完全封闭，水资源循环系统属于开放的复杂系统，同时河湖水系连通还涉及复杂的经济、文化等问题，所以亟须针对不同尺度、不同格局的水系调度问题弄清楚为什么连、如何连、连通后如何调度、连通后有哪些正面和负面的效应，如何能让河湖水系连通工程常态、长效地运行下去，如何综合发挥河湖连通工程的效益等众多问题。梳理当前河湖水系连通工程面临的问题，亟待研究的关键技术［21］有：问题分析技术、规划设计技术、运行调度技术、监督管理技术、效果评价技术。

（1）问题分析技术。用以前期识别区域内水资源配置问题、河湖水系健康状况、水旱灾害防御情况的技术方法及判别指标和准则，以便综合全面了解区域水问题、分析连通工程功能目标、判定连通的必要性，使河湖水系连通建设更具针对性。

（2）规划设计技术。从河流健康和水资源可持续利用角度出发，统筹人工措施与自然功能的作用、协调水量水质水生态要素，建立规划设计水系连通方案的规范和标准，以便针对不同尺度的河湖水系连通工程，能够科学确定连通规模、连通方式，确保连通后的经济社会格局与水资源格局匹配。

（3）运行调度技术。河湖水系连通工程不仅仅是基础设施建设，更重要的是运行调度规则，应根据河湖水系连通的功能要求与方式特点统筹连通的运行调度规则，以便合理有效地对综合多目标连通工程进行生态调度，提高水系连通工程的运行效率和水资源的利用效率，使效益最大化、风险损失最小化。

（4）监督管理技术。河湖水系连通工程带来多种效益的同时，也存在诸多负面影响和风险，围绕河湖水系连通工作，尽快建立健全科学化、信息化的监督管理机制、手段和应急预案，是河湖水系连通工程正常运作的有效保障。

（5）效果评价技术。应用河湖水系连通功效评价理论，建立完整的评价方法、评价指标和评价准则，从水系功能、人类活动影响、河湖健康、人水和谐、可持续利用和水安全六个方面评价连通效果，使工程可持续、稳定、有益。

此外，河湖连通工程还面临以下挑战：连通工程的各项设施随着时间推移会老化、淤塞，工程在设计和建造过程中，要重点考虑未来维修的方便性、简单性和经济性［22］；经济社会发展格局随着时间会发生变化，要能保证河湖水系连通的长期稳定调度，也是研究的重点和难点。另外，未来气候变化情景下的河湖水系连通问题也是一个复杂的系统问题，要深入研究极端水文事件对河湖水系连通的影响并提出积极应对措施［14］。

今后的研究，必须跟踪国际相关水科学研究的前沿动态，总结国内外典型案例的成功经验，从不同尺度和方面开展河湖水系连通的理论与技术研究，建立完整的河湖水系连通工程技术理论体系。弄清河湖水系连通工程的内涵和关键技术是实践河湖水系连通工程的基础，分析论证地区连通需求是合理规划河湖水系连通工程的首要前提，丰沛的可调水源是实施河湖水系连通的基本条件，根据不同区域的不同情况选择适当的连通调度方式是实施河湖水系连通的关键，加强水资源综合管理和风险管理、建立健全信息化管理机制是实施河湖水系连通的保障，正确客观地分析评价河湖水系连通工程调度后的效益和影响是支撑。

只有建立完整的河湖水系连通工程技术理论体系，才能更好地实施河湖水系连通战略，才能真正提高水资源统筹调配能力、改善河湖生态健康保障能力和增强抵御水旱灾害能力，最终实现“人水和谐”的可持续发展。