楊清書(shū)

（中山大學(xué)河口海岸研究所/中山大學(xué)海洋工程與技術(shù)學(xué)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(shí)，珠三角談咸色變，守著偌大珠江苦無(wú)“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(jī)制及治理研究”項(xiàng)目（簡(jiǎn)稱(chēng)項(xiàng)目）榮獲2016年國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“水資源高效開(kāi)發(fā)利用”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)2400萬(wàn)元經(jīng)費(fèi)的資助，基于水安全的珠江河口治理問(wèn)題及關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)將獲重大突破。

如何精準(zhǔn)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(fù)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(mén)連接成“網(wǎng)-灣”復(fù)雜河口系統(tǒng)。試問(wèn)珠江河口缺水嗎？眾所周知珠江徑流量居全國(guó)第二，僅次于長(zhǎng)江，缺水似天方夜譚，為何其水安全問(wèn)題如此凸顯？珠江河口的健康出問(wèn)題了嗎？如何診斷和把脈？河口治理良方安在？這些既是立項(xiàng)背景，又是項(xiàng)目必須回答的科學(xué)問(wèn)題。

1 項(xiàng)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(guó)乃至亞太地區(qū)最具活力的經(jīng)濟(jì)區(qū)之一，具有用水高度集中、供求錯(cuò)位、對(duì)人類(lèi)活動(dòng)高度敏感及水安全脆弱性特征。超強(qiáng)人類(lèi)活動(dòng)外科手術(shù)式的強(qiáng)烈而無(wú)序干預(yù)，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(lèi)活動(dòng)的直接干預(yù)效應(yīng)已遠(yuǎn)超其自然過(guò)程，故稱(chēng)之為“河口格局的異變”；所謂“異變”，是指人類(lèi)活動(dòng)主導(dǎo)的河口異常變化，表現(xiàn)為變化范圍、規(guī)模、強(qiáng)度均遠(yuǎn)超其自然過(guò)程，甚至變化趨勢(shì)逆轉(zhuǎn)；著名河口學(xué)家陳吉余院士認(rèn)為：“人類(lèi)活動(dòng)已成為河口系統(tǒng)演變的第三驅(qū)動(dòng)力，迫切需要深入研究河口系統(tǒng)的自然適應(yīng)與人工干預(yù)的協(xié)調(diào)問(wèn)題?！笔澜缭S多重要河口受人工干預(yù)亦發(fā)生泥沙來(lái)源及潮汐動(dòng)力格局的異變，對(duì)水安全和水生態(tài)造成極大威脅，從全球視野來(lái)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(guó)重要的經(jīng)濟(jì)圈，超強(qiáng)人類(lèi)活動(dòng)及其效應(yīng)問(wèn)題凸出，典型人類(lèi)活動(dòng)主要包括水庫(kù)建設(shè)、河道采砂、口門(mén)整治、灘涂圍墾、航道疏浚、橋梁建造等，特別是河床采砂活動(dòng)，自1983年始15年內(nèi)河網(wǎng)采砂總量相當(dāng)于其70～125年的自然淤積量，河口系統(tǒng)難于恢復(fù)乃至不可逆轉(zhuǎn)，導(dǎo)致河網(wǎng)水沙分配、鹽水入侵及河勢(shì)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(xué)問(wèn)題，對(duì)水安全帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。研發(fā)河口新格局、旨在構(gòu)筑未來(lái)水安全的“網(wǎng)—灣”多目標(biāo)治理技術(shù)是服務(wù)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的重大需求。其次，河口位置獨(dú)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(guò)境，而枯水期隨潮上溯的咸潮災(zāi)害頻發(fā)；河口格局異變，改變了河口區(qū)的咸潮活動(dòng)格局，直接威脅河口用水安全。第三，河口新格局的水安全風(fēng)險(xiǎn)研究是珠江河口治理及水沙調(diào)控的靶向問(wèn)題。國(guó)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(guó)密西西比河干支流河道整治等，這些工程只能滿(mǎn)足當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的防洪、排澇及航運(yùn)等需求。珠江河口從20世紀(jì)50年代開(kāi)始進(jìn)行相關(guān)治理，并取得成效，對(duì)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(shì)和需求發(fā)生了根本改變，有必要對(duì)水安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行再評(píng)估，并提供靶向問(wèn)題，為未來(lái)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(xiǎn)段治理和堤圍防護(hù)關(guān)鍵技術(shù)，是河口治理迫切需要解決的核心問(wèn)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(yán)重下切，險(xiǎn)段惡化，河口灣的灘槽失穩(wěn)，洪水和風(fēng)暴潮災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)加劇，險(xiǎn)段堤圍潛在風(fēng)險(xiǎn)陡增，險(xiǎn)段堤圍治理成新的難題，箭在弦上，迫在眉睫。

綜上分析，針對(duì)河口異變新格局，緊密?chē)@國(guó)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(kāi)展河口治理共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，并進(jìn)行應(yīng)用與示范。項(xiàng)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(tái)，項(xiàng)目具有重要性、前瞻性和迫切性。

2 項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容

基于珠江河口異變新格局，項(xiàng)目圍繞水安全的河口演變及治理關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，以“河口異變機(jī)制及趨勢(shì)—治理靶向—技術(shù)研發(fā)—應(yīng)用示范”為技術(shù)路線(xiàn)依次推進(jìn)項(xiàng)目的研發(fā)，重點(diǎn)對(duì)超強(qiáng)人類(lèi)活動(dòng)驅(qū)動(dòng)下河口時(shí)空異變、異變機(jī)制及演變趨勢(shì)、異變下堤圍安全潛在風(fēng)險(xiǎn)及水安全的脆弱性、河口治理措施及調(diào)控理論四個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題為基礎(chǔ)，進(jìn)而進(jìn)行技術(shù)研發(fā)與示范。項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容為：河口與河網(wǎng)異變過(guò)程、機(jī)制及演變趨勢(shì)；基于過(guò)程的多維時(shí)空尺度耦合模擬及長(zhǎng)周期模型預(yù)測(cè)；復(fù)雜異變條件下河口治理適應(yīng)性及水安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；“網(wǎng)—灣”多目標(biāo)治理及水沙調(diào)控措施；河網(wǎng)堤圍險(xiǎn)段治理防護(hù)技術(shù)與示范；珠江河口海岸防護(hù)及生態(tài)海堤建設(shè)技術(shù)與示范。項(xiàng)目技術(shù)路線(xiàn)見(jiàn)圖1。

3 項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)

通過(guò)近幾十年超強(qiáng)人類(lèi)活動(dòng)過(guò)程分析，研究河口異變機(jī)制及趨勢(shì)，進(jìn)行復(fù)雜異變條件下河網(wǎng)水安全評(píng)估，闡明異變引發(fā)的河口治理新格局及新問(wèn)題，為河口治理提供精準(zhǔn)靶向，進(jìn)而提出未來(lái)10～20年基于河網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)控制、河口灣灘槽格局穩(wěn)定及口門(mén)控制等多目標(biāo)治理技術(shù)方案，并列入水利規(guī)劃。形成多維時(shí)空尺度的耦合模擬、來(lái)水來(lái)沙及長(zhǎng)周期地形預(yù)測(cè)、河網(wǎng)治理及水沙調(diào)控、水安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、河網(wǎng)堤圍防護(hù)、生態(tài)海堤（海岸侵蝕）防護(hù)等6項(xiàng)共性關(guān)鍵技術(shù)。重點(diǎn)研發(fā)不同類(lèi)型險(xiǎn)段治理、新型生態(tài)堤圍及防護(hù)、海岸侵蝕防護(hù)等7項(xiàng)新技術(shù)及3項(xiàng)（河網(wǎng)堤圍險(xiǎn)段治理示范、海岸侵蝕防護(hù)示范及生態(tài)海堤建設(shè)示范）應(yīng)用示范。

4 項(xiàng)目預(yù)期效益

項(xiàng)目可為珠江河口防洪御潮體系建設(shè)、海岸侵蝕防護(hù)等河口治理問(wèn)題，以及水資源高效開(kāi)發(fā)利用和科學(xué)決策提供重要技術(shù)支撐，推動(dòng)河口治理從“單一防災(zāi)、有限治理”向“全面整治、協(xié)同開(kāi)發(fā)”的理念轉(zhuǎn)變，加強(qiáng)水資源綜合開(kāi)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(dòng)實(shí)現(xiàn)該地區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，具顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，通過(guò)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(hù)河口灘涂濕地，緩解咸潮災(zāi)害的影響，實(shí)現(xiàn)水資源高效開(kāi)發(fā)利用，彰顯出其生態(tài)效益。

5 項(xiàng)目牽頭單位

項(xiàng)目牽頭單位中山大學(xué)河口海岸所（河口海岸研究團(tuán)隊(duì)）是國(guó)內(nèi)高校系統(tǒng)中少數(shù)從事河口海岸研究的知名學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)（始于1964年）之一，以華南海岸及珠江河口為重點(diǎn)，就珠江河口演變與治理研究已有50余載，承擔(dān)過(guò)973、863、公益專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目等國(guó)家及地方研發(fā)項(xiàng)目或課題300多項(xiàng)，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(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室（共建）、廣東省海岸與島礁工程技術(shù)研究中心等各級(jí)研發(fā)平臺(tái)，設(shè)備先進(jìn)，資料完備。協(xié)同項(xiàng)目其它團(tuán)隊(duì)，研究基礎(chǔ)雄厚，為項(xiàng)目實(shí)施提供有效保障。

圖1 項(xiàng)目技術(shù)路線(xiàn)圖