生态安全是国家安全的重要组成部分,是区域与国家经济安全和社会安全的基础和支撑,漓江流域作为桂北重要生态屏障、南岭地区生物多样性保护重地、国家重要生态功能区以及喀斯特世界自然遗产保护地,其生态战略地位十分突出[3]。
也正因漓江流域生态意义非凡,水资源的合理调配才显得尤为关键。从生态层面看,丰水期大量降水与地表径流汇入漓江,合理分配能补给河道、湿地,维持水生生物生存繁衍环境,稳固鱼类栖息地[4],润泽沿岸植被,利于岩溶地貌植被群落繁衍,助力岩溶地区植被生长,稳固水土,强化水土保持功效。枯水期则需适当保水,避免河流水位骤降致生态失衡,维系珍稀物种存活、地下水位稳定,保护生态链完整。于旅游维度而言,丰水期水量足,漓江游船运行顺畅,吸引游客前来观赏沿线美景,带动周边餐饮、住宿消费,刺激旅游经济。枯水期则科学分配,维持标志性景观河段水位,保证景点观赏性,维持旅游热度,避免游客流失,稳固旅游产业根基[5]。聚焦社会经济领域,丰水期水资源多用于发电、工业生产,缓解电力紧张,降低企业成本,助力产业平稳运转;还能补给农业灌溉,保粮食丰收。枯水期精准调配,优先保障居民生活用水,维持日常起居不受影响;同时合理分配给关键产业,稳住生产链条,规避因缺水停工停产造成的经济冲击,维系社会安稳[6]。故而,出于漓江生态保护与可持续发展考量,钻研景观需水量、多元需水协同配置,是水资源智能调控的重中之重。
景观需水量,指维系河流及其周边景观系统结构、功能完整的必备水量,具有时空动态变化特性。相较于一般生态需水量,其独特之处在于着重考量嵌块体、廊道需水,凸显景观观赏价值[7,8]。近年借统计景观河段水位—流量关系,城市河流景观需水研究初有成效[9],但面对生态径流多变、用水保障与协调难题,仍未寻得清晰解决路径。
生态流量是江河湖泊生态关键要素,关乎系统结构、功能稳定,维持生物生境与健康,在水资源开发、节约、配置及调度管理中起重要基础性作用,支撑整个水生态良性运转。国外对生态流量的研究从20世纪40年代开始,国内于20世纪70年代开始。围绕生态流量的本质含义、计算方法等维度深耕细作。生态流量计算方法大致可以分为水文学方法[10]、水力学方法[11]、生境模拟法[12]以及整体分析法[13]等四大类。其中水文学法(如 Tennant 法[14])和水力学法(如湿周法[15])计算简便,应用最为广泛,但生态学意义不明显;其评估结果不确定性强、精度欠佳,据此制定的水资源配置方案不一定能保证生态系统朝着健康方向发展。想攻克这一难题,达成漓江水资源科学调配、永续利用,就务必深挖水文与生态间的内在联系。组建专业团队,长期实地监测漓江不同水文阶段,精准剖析生态系统的实时状态,掌握二者互动规律,进而打造契合漓江特质的科学计算模型,为合理分配水资源筑牢根基。
通航流量的精准设定需全方位考量诸多要素,涵盖通航流量、水位、流速以及局部水面比降等,旨在实现通航保证率与通航效率的最优平衡。早期航运调度模式存在局限,仅依赖最大最小通航流量、最高最低通航水位这类单一指标来界定调度需求,难以精准呈现河道综合水力要素对航运产生的实际影响[16]。伴随一维、二维水动力学模型逐步融入航运调度体系,借由模拟非结构三角形、四边形网格内各单元水力特性[17],得以细致剖析河道流速、水面坡降、水位变动幅度及小时水位波动等关键航运条件。深入探究引航道与关键碍航河段的水流动态演变规律,能够为景观可持续利用流量的模型构建提供关键参考。
城镇化进程加速推进之际,经济社会用水需求呈现迅猛增长态势,已然成为全新需水增长点。河道外需水主要受制于四大关键因素:①人口因素,城镇居民用水人口比例每上升1%,用水需求相应增长0.943%,并且该需求随城镇化率提升呈单调递增趋势;②节水技术,节水器具普及率与管网耗损率在很大程度上制约生活需水量增幅;③经济发展水平,居民用水需求随经济发展而水涨船高;④气候因素,气温攀升致使蒸发量加大,家庭日用水量随之增加。当下,部分学者运用主成分分析法[18]、灰色关联分析法[19]、多元逐步回归分析[20]、集对分析法[21]等多元手段开展用水影响因素剖析,但精准量化各影响因子对用水变化的作用程度依旧颇具挑战,且针对不同层次经济社会需水因素的精细化拆解尚无相关成果报道。
总体而言,流域流量评估领域持续取得进展,伴随不同保障目标涌现,评估方法愈发多样,研究视野不断拓展,内容深度持续加强。不过,鉴于不同区域岩溶景观存在差异,加之各地、各部门以及各行业实际发展情况与需水特性不尽相同,致使流域多目标需水过程中的竞争与协调机制尚不明晰,不同保障情境下流量需求的精确量化研究仍较为欠缺,亟待进一步夯实相关理论与方法体系。
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