摘要：河口海岸水庫是指修建在河口或者海岸地區(qū)的水庫，其主要特點(diǎn)是利用堤壩分隔海水與淡水，從而達(dá)到在海洋環(huán)境中蓄積淡水的目的。首先回顧了中國歷史上的河口水庫，探討了河口海岸水庫從雛形發(fā)展至今的歷史進(jìn)程，并結(jié)合實(shí)例介紹了現(xiàn)代河口海岸水庫發(fā)揮的重要作用。在整理并總結(jié)不同類別的河口海岸水庫資料的基礎(chǔ)上，提出了河口海岸水庫的科學(xué)分類，當(dāng)以建造位置為分類標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可將其細(xì)分為河口型、海灣型、海岸線型和島嶼型水庫;歸納了建造過程中亟需解決的技術(shù)難題;討論了河口海岸水庫可能造成的生態(tài)環(huán)境影響。結(jié)合我國主要流域的水文與地貌特點(diǎn)，在最后展望了未來可以修建河口海岸水庫的重點(diǎn)區(qū)域，特別提出了在珠江三角洲粵港澳大灣區(qū)建設(shè)河口海岸水庫的設(shè)想，討論了在臺(tái)灣、海南、舟山等幾大主要島嶼修建島嶼性水庫的可行性。

　　關(guān) 鍵 詞：河口海岸水庫; 咸潮入侵; 島嶼型水庫; 珠江三角洲

　　推薦閱讀：《水利科技》(季刊)創(chuàng)刊于1978年，由福建省水利廳;福建省水利學(xué)會(huì)主辦。主要宣傳貫徹黨和國家關(guān)于水利水電建設(shè)的方針政策。

　　1 研究背景

　　我國是一個(gè)缺水的國家，水資源總量約為28 000億m3/a，人均不足2 400 m3/a，僅為世界平均水平的1/4。沿海地區(qū)雖然只有國土面積的13%，卻居住了全國40%的人口，提供了60%以上的國民生產(chǎn)總值。這一地區(qū)由于人口稠密，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，水資源供需矛盾尤為突出。大部分沿海城市人均水資源量低于500 m3/h，其中天津、上海、大連、青島、連云港等城市甚至在200 m3/h以下[1]。

　　沿海地區(qū)常有大小河流流入并入海，在水資源總量統(tǒng)計(jì)時(shí)，其中的區(qū)域地表水入境水量增量一般都很小，這是因?yàn)槌鼍硰搅骺偭恳话愣己唵慰紤]為入海水量，與入境徑流總量大致相當(dāng);即便入境徑流量很大，因?yàn)槿牒Ｋ课幢怀浞掷茫瑢?dǎo)致河流徑流對(duì)水資源總量的貢獻(xiàn)不大。沿海地區(qū)入境徑流利用率低的主要原因是沿海地區(qū)一般地勢(shì)平坦，且受咸潮影響，不易建設(shè)大型的內(nèi)陸水庫。由于缺乏足夠的水庫，大部分入境徑流未被充分利用即流入大海。

　　第一次全國水利普查公報(bào)顯示[2]，我國現(xiàn)有水庫98 002座，總庫容9 323.12億m3(表1)。而根據(jù)2017年中國河流泥沙公報(bào)[3]的數(shù)據(jù)，我國河流年徑流量排名前三的河流分別為長江、珠江、閩江，年徑流量總計(jì)13 127.5億m3，為全國現(xiàn)有水庫總庫容的大約1.5倍。如果我們能充分利用河流入海淡水資源，將可以大大緩解沿海地區(qū)的水資源短缺問題。

　　在沿海地區(qū)，如何尋找足夠大的空間儲(chǔ)存河流入海淡水是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的課題。近年來一個(gè)革命性的方法是將淡水直接儲(chǔ)存在海洋環(huán)境中，最為典型且成功的例子是上海的青草沙水庫，它目前已經(jīng)成為上海最主要的供水水源[4]。事實(shí)上，在河口與海岸地區(qū)修建淡水水庫的想法歷來有之，古今中外均有建成的實(shí)例[5-7]，但將其作為系統(tǒng)解決沿海地區(qū)水資源短缺的重要方式提出，楊樹清無疑是最早的倡導(dǎo)者[8-11]。除此之外，高學(xué)平等[12]、王文等[13]也曾對(duì)中國的海岸水庫發(fā)展進(jìn)行了探索與研究。

　　第7期 林鵬智，等：中國河口海岸水庫發(fā)展現(xiàn)狀與展望 人 民 長 江2019年 上文中的河口海岸水庫指修建在河口或者海岸地區(qū)的水庫，其主要作用是利用其堤壩抵擋咸水入侵，并在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間段蓄積淡水。這一思想很早即在中國有所實(shí)踐，如自唐代以來逐次修建的它山堰、木蘭陂、金清閘等一批河口水利工程，皆為現(xiàn)代河口海岸水庫之雛形。新中國成立以來，中國又建設(shè)了珊瑚沙水庫、寶鋼水庫、青草沙水庫等一系列河口海岸水庫，將河口海岸水庫的設(shè)計(jì)、建設(shè)與運(yùn)行推向了新的高度。本文將首先回顧河口海岸水庫在中國從雛形發(fā)展至今的歷史進(jìn)程，闡明不同河口海岸水庫的特點(diǎn)與解決的問題;根據(jù)水庫所處的具體位置提出河口海岸水庫的科學(xué)分類;討論河口海岸水庫建造中可能遇到的技術(shù)難題以及生態(tài)環(huán)境影響;最后展望未來河口海岸水庫在中國的發(fā)展前景。

　　2 中國河口海岸水庫概覽

　　河口海岸水庫在中國的實(shí)踐最早可以追溯到一千多年前的浙江寧波它山堰，和其它修建在河口的古代水利工程(如木蘭陂、金清閘等)一樣，其主要功能是御咸蓄淡。建國以后，初期的河口海岸水庫延續(xù)了在河口修建閘門的思路，其主要目的仍是防御咸潮。20世紀(jì)70年代以后，防御性的思想逐漸被擴(kuò)展性的思想所取代，通過將堤壩延伸到河口以外的灣區(qū)甚至封堵全部灣區(qū)，將河口海岸水庫的建造位置向海洋突進(jìn)，擴(kuò)大了水庫的水面面積，從而發(fā)揮了更為積極的蓄積淡水的作用。在世界河口海岸水庫的發(fā)展歷程中，中國故事尤其精彩，許多案例獨(dú)樹一幟，對(duì)在世界范圍內(nèi)解決沿海城市缺水問題有很好的借鑒意義和推廣價(jià)值。

　　2.1 古代中國

　　古代中國修建了許多大型水利工程，其中如都江堰、鄭國渠、靈渠、它山堰(圖1)被譽(yù)為中國古代四大水利工程。相較于前3個(gè)修建于內(nèi)陸的古代水利工程，位于浙江省寧波市的它山堰工程(圖2)是唯一一個(gè)以御咸蓄淡引水灌溉為主要目的的水利工程，稱得上是現(xiàn)代河口海岸水庫的“雛形”。 它山堰始建于唐太和七年(公元833年)，位于甬江支流鄞江之上[14]。據(jù)史料記載，古時(shí)鄞江江水“與海潮接，成不可溉田”，江潮上漲時(shí)，“民不能飲，禾不能灌”。該區(qū)域雖然降水充沛，但是由于咸潮侵蝕，附近的明州城經(jīng)常缺少淡水。縣令王元瑋為了解決缺水問題，在“兩山夾流，鈴鎖兩岸”的它山修建了御咸蓄淡并兼具引水功能的它山堰。它山堰建成之后，發(fā)揮了與都江堰類似的旱澇季節(jié)不同的分水功能，“堰上之水，旱時(shí)七分入河，三分入江;澇時(shí)七分入江，三分入河。”它既保證了縣內(nèi)七鄉(xiāng)的農(nóng)田灌溉，又確保了明州城區(qū)用水之需[15-16]。它山堰在現(xiàn)代仍在發(fā)揮作用，如1967年，寧波大旱，海水倒灌入甬江、奉化江、鄞江，它山堰將咸潮擋在了堰外;再如2009年，莫拉克臺(tái)風(fēng)席卷寧波，四明大地暴雨如注，山洪從四明山奔騰而瀉，它山堰水利系統(tǒng)工程及時(shí)泄洪，保住了鄞西的農(nóng)田。

　　位于濱海的福建莆田同樣遭受咸潮侵蝕。為解百姓困苦，相傳當(dāng)?shù)劐X四娘于北宋治平元年(1064年)攜巨金動(dòng)工截流筑堰，但因水流湍急，建起來的陂堰很快被山洪沖垮。后人鍥而不舍，在北宋元豐六年(1083年)由侯官人李宏筑陂成功。木蘭陂全長110 m，高7.5 m。900年來，木蘭陂經(jīng)歷了無數(shù)次洪水與海潮的襲擊，今天仍巍然屹立并繼續(xù)發(fā)揮作用。當(dāng)?shù)卣?961年擴(kuò)建木蘭陂灌區(qū)至20多萬畝，整個(gè)灌區(qū)做到了“未旱先蓄，未澇先排”，既能防洪排澇，又能防旱御潮[17]。位于東海之濱的浙江臺(tái)州，當(dāng)?shù)匕傩諡榱说钟捎诘貏?shì)低洼帶來的上游洪澇以及海水漲落淹沒浸沒的雙重侵害，于宋淳熙十年(1183年)首次修建了金清閘。在此后的八百多年風(fēng)雨之中，金清閘為當(dāng)?shù)匕傩沼行У钟怂Γ鸬搅擞绦畹懦闈车墓π18]。以上列舉的它山堰、木蘭陂、金清閘等河口水利工程都是中國古代御咸蓄淡的代表，它們是現(xiàn)代河口海岸水庫的雛形，其建成和運(yùn)行為后世提供了很好的參考價(jià)值。

　　2.2 現(xiàn)代河口海岸水庫

　　新中國建國后，沿海地區(qū)的水利工程建設(shè)經(jīng)歷了不同時(shí)期的發(fā)展，從早期御咸為主的河口水庫逐漸發(fā)展到今天以蓄淡為主的海岸、海島甚至海洋水庫。圖3繪制出了新中國成立后修建的代表性河口海岸水庫的分布圖。從圖中可以看出，北至河北、天津，南到廣東、香港，均有河口海岸水庫的身影，在江蘇和浙江兩省以及上海尤為集中。從修建年代看，則是20世紀(jì)50～70年代較為密集，其中50年代修建的大多是被動(dòng)防御性的御咸型河口水庫，60～70年代香港先后在境內(nèi)修建了兩大水庫，這兩個(gè)水庫都是在海中通過連接天然的島嶼以圍成半人工半天然庫區(qū)。從20世紀(jì)90年代至今，河口海岸水庫迎來了建設(shè)的第二高峰，水庫類型以外延性的蓄淡型海岸水庫為主，將擋水建筑物從河道與河口處外移到灣區(qū)與海中。在第二次修建高峰中，上海起到了很好的先鋒示范作用，從20世紀(jì)90年代的寶鋼水庫、陳行水庫，到21世紀(jì)的青草沙水庫、東風(fēng)西沙水庫，無一例外都成為了行業(yè)的標(biāo)志性工程。

　　建于20世紀(jì)50年代的蘇北射陽閘、海河防潮閘是新中國第一批將水利工程修建于河口海岸的工程。這類工程廣泛修建于長江以北地區(qū)大大小小的河口區(qū)域，其目的都是抵擋海潮對(duì)河道的侵蝕。通過調(diào)節(jié)防潮閘的啟閉，可以有效防止海水侵入上游河道，但缺點(diǎn)是阻隔了河口地區(qū)的物質(zhì)交換，長期運(yùn)行也面臨河道泥沙淤積的問題。另外，因?yàn)榉莱遍l修建的主要目的是防擋海潮，所以上游河道儲(chǔ)蓄的淡水資源一般相對(duì)有限。

　　20世紀(jì)60年代，香港經(jīng)濟(jì)和社會(huì)高速發(fā)展，人口越來越密集，飲用水短缺的問題日益凸顯。時(shí)任香港水務(wù)署署長的T.O. Morgan在船灣游船時(shí)大膽設(shè)想：船灣三面環(huán)島，如能修建堤壩把島嶼連起來，便能在海洋中蓄積淡水，有望解決當(dāng)時(shí)嚴(yán)重的水荒。此設(shè)想很快即付諸實(shí)踐，香港于1968年建成全球第一個(gè)現(xiàn)代海灣水庫——船灣淡水湖(圖4)。船灣淡水湖庫容2.3億m3，是香港水面面積最大而庫容第二的水庫，其庫容僅次于十年后修建的萬宜水庫，后者的庫容為2.73億m3[19]。萬宜水庫同樣建于海中，為了對(duì)抗外海海浪的侵蝕，東西兩條主壩均有主副壩，主壩攔蓄淡水，副壩(弱波堤)對(duì)抗海浪侵蝕，主壩和副壩之間建有緩沖區(qū)。

　　20世紀(jì)70年代起，華東地區(qū)亦開展了河口海岸水庫的建設(shè)。大塘港水庫和胡陳港水庫都修建于1973年。大塘港水庫位于浙江省象山縣南部，大塘港水庫水面面積4.7 km2，總庫容4 675萬m3，正常蓄水位庫容3 135萬m3[20]，其主要功能是灌溉、防洪、排水和淡水養(yǎng)殖。而胡陳港水庫位于浙江省三門灣，水庫自北向南呈狹長形分布， 水面面積9.4 km2，總庫容8 173萬m3[21]。這兩個(gè)水庫都在一定程度上解決了來自東海的潮汐和海水入侵問題，為沿海城市提供淡水。位于浙江省杭州市錢塘江畔的珊瑚沙水庫建于1979年8月，水面面積0.4 km2，水庫總庫容近190萬m3，有效庫容160萬m3。珊瑚沙水庫在退潮時(shí)期儲(chǔ)存錢塘江的淡水，是杭州市重要的應(yīng)急水源之一[22]。20世紀(jì)80年代，上海市為了解決寶鋼公司煉鋼用水的水質(zhì)問題，也在1985年建成了寶鋼水庫(圖5)。該水庫水面面積1.8 km2，庫容1 200萬m3，為寶鋼安全生產(chǎn)發(fā)揮了重要作用。在這之后不久的1992年，上海市在寶山區(qū)長江江堤外建成了陳行水庫(圖5)。該水庫呈矩形，水面面積1.35 km2，庫容830萬m3[23]。

　　進(jìn)入21世紀(jì)以后，上海市先后在長江河口建立了青草沙水庫(圖6)和東風(fēng)西沙水庫，其中青草沙水庫是目前全世界最大的河口海岸水庫，最大有效庫容達(dá)5.53億m3，設(shè)計(jì)有效庫容為4.35億m3。水庫擁有總長43 km的大堤，圈圍近70 km2的水面，相當(dāng)于10個(gè)杭州西湖[24]。全部工程始建于2006年，于2010年完工。目前上海市50%的飲用水都由青草沙水庫提供，從而改寫了上海市飲用水主要來自于黃浦江的歷史。而東風(fēng)西沙水庫位于上海長江口南支上段的北側(cè)、崇明島西南部，主要包括水庫圍堤、取水泵站和輸水泵站、管理區(qū)、涵閘等。水庫總庫容976.2萬m3，有效庫容890.2萬m3，最高蓄水位5.65 m。2014年1月17日，東風(fēng)西沙水庫正式實(shí)現(xiàn)了通水。該水庫取水口有兩根直徑達(dá)3.2 m、總長度達(dá)450 m的水管，就像探針一樣伸向庫外的江心深處取水，確保取到水質(zhì)穩(wěn)定的長江好水。工程設(shè)計(jì)近期供水規(guī)模為21.5萬m3/d，遠(yuǎn)期供水規(guī)模為40萬m3/d[25]。

　　3 河口海岸水庫的分類、技術(shù)難題及生態(tài)環(huán)境影響

　　3.1 河口海岸水庫的分類

　　按照水庫在河口海岸地區(qū)所處的位置及發(fā)揮的作用，筆者將河口海岸水庫分為以下幾種主要類別(圖7)。

　　(1) 河口型水庫(River Mouth Reservoir)。通過封堵已有的入海河道或河口，從而阻止咸潮入侵，進(jìn)而在上游河道蓄積淡水的水庫。這類水庫是河口海岸水庫在早期常采用的形態(tài)，其擋水建筑物可以是河道中的堰或堤壩，如它山堰，也可以是閘門，如海河防潮閘;前者一般修建在比較上游的河道中，而后者則一般位于下游靠近河口處。

　　(2) 海灣型水庫(Estuarine Reservoir)。利用海灣的地勢(shì)，通過封堵部分或全部海灣形成封閉的庫區(qū)，從而達(dá)到蓄積淡水的目的。與河口型水庫相比，海灣型水庫一般具有更大的水面面積和水庫庫容，因而能發(fā)揮更大的淡水蓄積作用，如新加坡的濱海灣(Marina Bay)就是典型的海灣型水庫。因地形限制，有時(shí)也可通過連接近海的數(shù)個(gè)島嶼形成人工海灣，其典型代表是香港的船灣水庫。

　　(3) 海岸線型水庫(Coastline Reservoir)。利用天然海岸線的一部分，通過在海中建造堤壩分隔淡水與海水，形成包含原海岸線的庫區(qū)，從而達(dá)到蓄積淡水阻擋咸潮的目的。與河口型水庫與海灣型水庫不同，海岸線型水庫一般不封堵河口，不影響河道水流與海水的正常交換，淡水蓄積一般通過管道和人工渠道導(dǎo)入庫區(qū)，對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響相對(duì)較小。海岸線型水庫的代表有上海的寶鋼水庫和陳行水庫。