海島型水系連通及水美鄉(xiāng)村建設(shè)模式探索

林祎熙

（福建省水利水電勘測設(shè)計研究院，350001，福州）

福建省秀嶼區(qū)是全國第一批水系連通及農(nóng)村水系綜合整治試點縣之一。 根據(jù)地貌特色，秀嶼區(qū)水系連通及水美鄉(xiāng)村綜合整治項目分為湄洲島片區(qū)和埭頭半島片區(qū)， 分別探索海島和半島農(nóng)村水美鄉(xiāng)村治理模式， 均取得較大成效。 湄洲島作為第一批試點縣中少有的海島單元， 存在問題和治理對策極具特色，其實踐探索可為今后海島水系治理及水美鄉(xiāng)村建設(shè)提供寶貴經(jīng)驗。

一、工程概況

福建省秀嶼區(qū)水系連通及水美鄉(xiāng)村綜合整治項目總投資6.36 億元，共治理河流26 條、湖塘23 處，總治理河長38.39 km。 其中湄洲島片區(qū)投資3.32 億元， 治理河道13.85 km，治理河流22 條、湖塘23 處。

湄洲島位于福建沿海中部，全島地形狹長，海岸線長31 km，島嶼面積14.35 km2，地勢南北高、中部低，最大海拔高差近110 m。 全島河流26 條，均獨流入海，中部為全島最大的淡水湖——湖石淉，湖體面積約16 hm2。

二、主要問題

湄洲島作為我國東南海島，除南方農(nóng)村水系普遍存在的淤塞萎縮、岸線侵占、防洪標準低等問題外，還存在以下海島水系突出問題。

1.水資源嚴重不足，河道干涸

湄洲島作為海島，水資源匱乏，降水少、蒸發(fā)大，年平均降水量僅1 033 mm， 不足福建省平均值的2/3。湄洲島人口4.8 萬人， 作為媽祖的故鄉(xiāng)和媽祖文化發(fā)祥地，福建的重要旅游區(qū)， 島內(nèi)人均水資源量嚴重不足。同時，海島地形特點使湄洲島上河短坡陡，地表徑流蓄積難，河道多干涸，島上26 條河流十河九枯。 水資源問題嚴重制約湄洲島經(jīng)濟、社會、文化、生態(tài)的發(fā)展。

2.水環(huán)境承載能力不足，湖塘富營養(yǎng)化

湄洲島水少人多，加之旅游業(yè)發(fā)達，生活污水及第三產(chǎn)業(yè)污水大量匯入島上湖塘， 加之湖塘間較為獨立，水體交換能力差，致使水環(huán)境容量難堪重負。 全島現(xiàn)狀28 座湖塘均存在不同程度富營養(yǎng)化問題，特別是湖石淉片區(qū)環(huán)湖人口密度大， 周邊溝渠、水塘、 駁岸過濾削減污染物效能有限，水質(zhì)凈化措施不足，導致湖石淉高等維管束沉水植物群落缺失，營養(yǎng)鹽積累， 現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)不能實現(xiàn)微污染水體的深度和高效凈化， 湖體水質(zhì)不斷惡化，有演替成“藻型濁水態(tài)”趨勢。

3.生態(tài)系統(tǒng)脆弱，水生物多樣性降低

湄洲島面積較小， 淡水缺乏，土壤貧瘠， 植被覆蓋率不高， 災害多發(fā)，生態(tài)系統(tǒng)比大陸更加脆弱，恢復能力差。 加之島上人類活動影響加劇，導致湖塘水環(huán)境惡化，河流干涸，對水生生物生境破壞加劇， 水生生物多樣性水平呈下降趨勢。

三、主要對策分析

針對上述突出問題，湄洲島以中水利用管道為補水串聯(lián)軸，以湖石淉濕地為水質(zhì)凈化中心，以雨水回用管網(wǎng)為循環(huán)，以河流為治理脈絡(luò)，創(chuàng)新性地運用水系連通、一水四用、水源涵養(yǎng)、濕地凈化、截污控污、岸坡整治、修復生境等措施對策，實現(xiàn)了“節(jié)水、凈水、活水、美水”治理目標，打造海島水美鄉(xiāng)村建設(shè)的樣板。

1.連通水系，一水四用

水資源匱乏、河道缺水是海島水系治理最大的痛點和難點。 湄洲島水美鄉(xiāng)村建設(shè)與水系治理遵循“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的治水思路，科學規(guī)劃、合理布局，統(tǒng)籌海陸治理，實現(xiàn)了一水四用。

（1）科學規(guī)劃

湄洲島水美鄉(xiāng)村建設(shè)過程中，首先算好水賬，理順湄洲島近遠期生活需水量、第三產(chǎn)業(yè)需水量、農(nóng)業(yè)需水量、生態(tài)需水量及污水處理量間的關(guān)系。將現(xiàn)狀6 400 m3/d （遠期10 000 m3/d）的污水處理廠中水合理分配至農(nóng)業(yè)灌溉、園林景觀綠化、河道生態(tài)用水等，一水做到“生活用、旅游用、農(nóng)業(yè)用、生態(tài)用”，實現(xiàn)水資源島內(nèi)循環(huán)、河內(nèi)自凈的節(jié)約集約利用模式。（2）合理布局

湄洲島26 條河流散布全島，而島上唯一的污水處理廠位于島中部。 本次水美鄉(xiāng)村建設(shè)綜合考慮地勢地貌特點， 在污水處理廠中水回用池設(shè)置一座中水提升泵站， 向南北方向各布設(shè)一條中水回用主干線，共用提升泵站，實現(xiàn)對南北兩片區(qū)河道生態(tài)補水。 中水回用主干管與補水河道間、現(xiàn)狀臨近的河道間、河道與湖塘間采用支管相互連通，打破了島上原本獨立的河湖格局，形成循環(huán)型水系網(wǎng)絡(luò)， 改善水體流動條件，并增加蓄納雨水能力，消減洪澇災害不利影響。

南部、北部主干線起點均為中水回用池。 南部主干線終點為寶瀾街水溝上游的濕地前池，沿途利用片區(qū)高點設(shè)置中水池， 池中種植美人蕉、矮生苦草、蒲葦、旱傘草等水生植物，凈化水質(zhì)同時美化環(huán)境。 中水可自流至寶瀾街、下山、宮布底等絕大部分南部河道，同時利用電磁閥和噴灌系統(tǒng)為沿途提供綠化、灌溉用水。 北部主干線終點為湖石淉上湖上游前置濕地，中水經(jīng)塘表濕地凈化后自流至湖石淉及湖石渠、西亭渠、北埭渠中部河道等，也為湖石淉周邊提供綠化水源。 遠期將在湖石淉下湖設(shè)置泵站及管線，向牛頭尾、東蔡、下朱等北部河道補水。

（3）海陸統(tǒng)籌

在考慮兩片區(qū)溝渠水質(zhì)、水力停留時間、蒸發(fā)量、灌溉用水量、景觀綠化用水量、下滲補充地下水水量等因素的基礎(chǔ)上，南北兩片區(qū)的補水量規(guī)劃還統(tǒng)籌考慮了近海生態(tài)系統(tǒng)修復的需要， 近期每年預留7 000 m3水量用于調(diào)節(jié)西亭澳灣海水鹽度，保證湄洲島近岸灘涂紅樹林生態(tài)用水。 通過對西亭渠、湖石渠、北埭渠、下白石渠的清淤疏浚、岸坡整治，以及對西亭、港樓等水閘的結(jié)構(gòu)改造及自動化改造，疏通了湖石淉至西亭澳灣紅樹林的水流通道，實現(xiàn)了對陸域排海徑流量的精準控制，既提高了湄洲島陸域防洪防潮排澇能力，又構(gòu)筑了近海海岸生態(tài)屏障，極大拓展了水美鄉(xiāng)村建設(shè)的范圍和成效。

2.涵養(yǎng)水源，凈化濕地

湖石淉作為湄洲島唯一的淡水湖，具有后備水源功能，其水質(zhì)要求為不低于地表水Ⅳ類標準。 在片區(qū)截污控污的基礎(chǔ)上，利用濕地本底，結(jié)合景觀效果， 因地制宜布置多級塘表流系統(tǒng)、湖體生態(tài)自凈系統(tǒng)、湖泊內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)等，保障湖體水質(zhì)，涵養(yǎng)水源。

（1）多級塘表流系統(tǒng)

由于中水需凈化達到Ⅳ類標準后才可排入湖石淉，因此在湖體上游現(xiàn)狀低洼地設(shè)置由氧化塘和表流濕地結(jié)合的多級塘表流系統(tǒng)。 中水經(jīng)前置塘表濕地逐級預處理凈化后進入主水域， 達到補水及污染緩釋的效果。

（2）湖體生態(tài)自凈系統(tǒng)

針對湖石淉湖體面積大、水體凈化能力弱、水體感官差的特點，在湖體及紀念林河道水域內(nèi)采用四季常綠矮型苦草結(jié)合浮游生物、 底棲動物、魚類等的純生態(tài)要素構(gòu)建原位自凈系統(tǒng)，重新恢復“生產(chǎn)者消費者分解者”三者群落，暢通物質(zhì)循環(huán)和能量流通鏈條，使湖石淉水體具備生態(tài)自凈能力，納污產(chǎn)清，提升環(huán)境容量，減少后期維護運營成本，實現(xiàn)環(huán)保與效益雙贏。

（3）湖泊內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)

湖石淉屬半封閉型水體，水體整體流動性差，污染物容易積累，環(huán)境容量有限，自凈能力差。 為提升湖石淉水體整體流動性， 增強其自凈能力，同時優(yōu)化感官效果，在湖石淉周邊河道設(shè)置內(nèi)循環(huán)泵，增強水體流動性、 增加含氧量的同時減小污染負荷，提升水體凈化效果。

3.整治岸坡，修復生境

鑒于海島生態(tài)系統(tǒng)脆弱、水生生物生境退化的特點，湄洲島在河道岸坡整治方面，在保證安全的基礎(chǔ)上采用仿自然的治理方式，著重優(yōu)化了河道縱向和橫向設(shè)計。

（1）仿自然縱坡

在河流縱向設(shè)計方面，針對海島河道坡陡、徑流蓄積難、河道干涸、水生棲息地匱乏等問題，采用了仿自然階梯-深潭縱坡設(shè)計。 在自然界，寬深比較小且縱坡1%～20%的河道常發(fā)育為階梯-深潭河床。 在湄洲島水系治理中，寶瀾街水溝和宮下沙水溝河道陡峭，呈V 形河谷，符合階梯-深潭形成條件。 在兩處河道縱坡1%～20%段分段設(shè)置若干混凝土全襯砌階梯段，面層覆0.6～1 m 的自然石， 形成仿自然階梯； 階梯間設(shè)置漿砌石堰壅水，河床底部以生態(tài)袋結(jié)合黏土層形成若干深潭。 見圖1。

圖1 仿自然階梯-深潭設(shè)計圖

該河床結(jié)構(gòu)能夠通過挑流跌水形成水躍，紊流消能，大幅降低陡坡河道的水流沖刷力， 有利于河床穩(wěn)定。 同時，漿砌石堰形成的緩流區(qū)流速小，階梯頂部流速大，流速變化范圍大，可同時給適應動水、靜水的底棲動物提供適宜的棲息地，極大提高水生生物多樣性。

（2）仿自然護岸

在河流橫向設(shè)計方面，湄洲島水系治理采用了植生袋、格賓石籠、多孔混凝土框、 仿木樁等多種生態(tài)材料設(shè)置仿自然護岸， 構(gòu)筑河岸棲息地。 特別是植生袋護岸可在不拆除現(xiàn)有硬質(zhì)擋墻的條件下實現(xiàn)硬質(zhì)護岸的生態(tài)化提升， 在保證護岸抗沖性的同時恢復護岸植被、 改善自然景觀，并為濱水生物提供良好棲息地。見圖2。

圖2 植生袋護岸生態(tài)化改造設(shè)計圖

四、治理成效

1.節(jié)水增效，改善生態(tài)環(huán)境

通過再生水利用，湄洲島每年可節(jié)約生產(chǎn)、生態(tài)用水約230 萬t，直接節(jié)省用水成本近550 萬元。 同時，通過對河湖生態(tài)補水實現(xiàn)了全島70%河道內(nèi)有水體流動， 地下水水位明顯提升，有利于改良河道沿線鹽堿化土壤；增 加 水 面 面 積70 畝（1 畝=1/15 hm2，下同）， 新增或保護濕地面積85 畝，修復了400 畝紅樹林的生境，改善了水生生物棲息條件， 豐富了生物多樣性，區(qū)域水環(huán)境、水生態(tài)面貌明顯改觀。

2.巧借水“力”，帶動鄉(xiāng)村振興

湄洲島水美鄉(xiāng)村建設(shè)帶來的變化，不僅是“水清、河暢、岸綠”，更有人水和諧、鄉(xiāng)村振興。 在水環(huán)境、水生態(tài)面貌明顯改觀的基礎(chǔ)上，新增親水平臺、景觀小品等，極大美化了村容村貌。 2021 年，在水美鄉(xiāng)村項目助力下， 湄洲島成功創(chuàng)建國家AAAAA 級旅游景區(qū)，島民的收入和生活水平也隨之不斷提升。

五、結(jié) 語

①經(jīng)過兩年的水系連通及水美鄉(xiāng)村綜合治理，湄洲島水資源配置得以優(yōu)化，水生態(tài)、水環(huán)境明顯改善，島民生活水平提高，為實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興打下堅實基礎(chǔ)，樣板示范作用強，可為今后區(qū)域水系治理，特別是海島水系治理提供有益借鑒。

②海島水系治理首先要找準主要問題， 尊重其特有生態(tài)環(huán)境特性，采用水資源節(jié)約集約利用模式，因地制宜、一河一策、精準治理。

③海島水系治理要堅持統(tǒng)籌施策、系統(tǒng)治理。 海島一般面積較小，水系治理牽一發(fā)而動全身，要綜合考慮水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水安全問題，推進海陸統(tǒng)籌、部門統(tǒng)籌，形成合力，綜合系統(tǒng)治理。 ■