[科普中国]-河流系统

河流系统是由两条以上大小不等的支流以不同形式汇入主流所构成的集合体。

河流系统是一个自然结构、生态环境和经济社会相互耦合的开放系统，由于水体的流动性、系统与外界不断进行物质和能量的交换以及信息的传递，同时通过系统内各组分之间的协同作用完成系统的自我组织、自我协调。河流系统具有明显的耗散性和协同性。1

概念河流系统是指河道中相互联系的水、沙、河床以及生态系统之间形成的复杂体系。河流系统中的物理、化学、生物等各种过程涉及了地貌学、河床演变学、河流动力学、沉积学、水文水环境、生态学等多个学科。2

结构组成河流从河源至河口构成一个完整的河流系统，它是由许多部分构成，各组成部分间通过水流、生物活动等形成了河流系统的复杂结构。河流系统的组成部分既包括物质的，如河岸带、河床、水体、生物、建筑物等；也包括非物质的，如历史、文化。其中，河岸带、河床、水体构成了河流系统的自然结构；生物群落构成了河流系统的生态结构；历史和文化构成了河流系统的文化结构；建筑物构成了河流系统的调节工程。可见，河流系统主要包括自然结构、生态结构、文化结构、调节工程。

自然结构由河流源头、湖泊、湿地、河口构成的不同级别的干流和支流，形成了众多的河网水系。在横向上，河流由河岸带、堤防、滩地、水体和河床构成。河流横向结构与河流有无堤防关系密切，对于有堤防的河流，河流系统横向范围包括两岸堤防外护堤地之间的水域、沙洲、滩地、河道主槽和堤防及护堤地；无堤防的河流，河流系统横向范围包括两岸缓冲带之间水域、沙洲、滩地、河道主槽和河岸带。3

生态结构河流系统中具有丰富的生物组成，包括动物、植物和微生物。有水生的，有陆生的，也有两栖的。由于水体的流动特性决定了河流系统中生物分布具有纵向成带特点，生物大多具有适应急流生境的特殊形态结构。这些丰富的生物经过长期的自然选择，形成了较为稳定的生态系统，在系统内部具有复杂的食物链和食物网，生物之间通过食物链和食物网进行物质、能量和信息交换，同时生物也与自然结构间存在着相互作用，并依赖于自然结构而生存。河流生态系统基本属于异养型系统，其能量、有机物质主要来源于相邻陆地生态系统产生的枯枝落叶和动物残体及地表水、地下水输入过程中所带的各种养分。

文化结构河流系统在发展演化过程中，均承载着丰厚的人文历史，同时也充分体现着现代社会的文明特征。这也是河流系统很重要的组成部分，构成河流系统的文化结构。它包括了历史文化和现代文明。历史文化是指过去发生在河流系统沿线的历史掌故、重要历史人物、重要的文物建筑以及社会发展的历程；现代文明是当代社会治理、建设、开发河流系统中所赋予的新文化。

调节工程河流系统的调节工程是人类用来调节或控制天然径流，进行河流水资源开发利用，防止水旱灾害。满足亲水需求的工程措施。调节工程包括两类：一类是安全保障型调节工程，这类工程是人类为保障生存安全、开发利用水资源而修建的涉水工程，主要包括水闸、水电站、堰坝、桥梁、码头、引排工程和水库等涉水建筑物；另一类是社会服务型调节工程，这类工程是人类为提高河流系统的人水和谐、亲水服务、休闲服务、人文教育等社会服务功能而修建的河岸建筑或设施，它主要包括亲水平台、景观建筑、休闲设施、人文历史建筑、宣传教育基地等。3

组成亚系统河流系统包含3个亚系统：①流域分水地区或产沙地区，即河流来水来沙区；②干流中下游输水输沙带，对平衡的河道来说，输入的泥沙等于输出的泥沙；③河口三角洲沉积作用区。每个亚系统都是一个开放系统，在系统中，不仅系统与环境气候、地壳运动、基准面等之间，而且系统内部各要素间均不断进行着物质、能量和信息交换。通常第一亚系统为流域科学家、地貌学家和水文学家所关心的对象，在这里环境中的物质、能量以负熵流的形式进入系统；第二亚系统为水力与河道整治工程师和地貌学家共同关心的对象，同时泛滥平原上的古河道及河谷淤积物又为地层学家和沉积学家所关注；第三亚系统关系到地质学和海洋工程，而冲积扇、冲积平原、三角洲的形态、内部结构和地层特点是地质学和地貌学共同关心的课题，在这里物质能量以流的形式输出到环境中去。

三个亚系统的关系是复杂的过程响应关系。受地壳运动、地质条件、地形、气候、植被等独立变量控制的地表侵蚀动力和地表形态决定了第一亚系统的产流及其过程，产沙量及其性质，这些又决定了第二亚系统中的河道特性及第三亚系统的沉积物性质。4

特点按照河流连续体理论，从河流源头到下游，河流系统内的宽度、深度、流速、流量、水温等物理变量具有连续变化特征，生物体在结构和功能方面与物理体系的能苗耗散模式保持一致，生物群落的结构和功能会随着动态的能量耗散模式做出实时调整。可见，河流在空间结构、生物组成和时间尺度上是一个连续的整体，具有很强的系统性，将其称之为河流系统，其结构具有四维特性。

河流系统在纵向、横向、垂向等三维空间表现出各自不同的特征。在纵向上，河流系统表现为蜿蜒曲折、分层分级的特征；在横向上，河流系统表现为水体与陆地间的相互作用：在垂向上，河流系统表现为地下水对河流水文要素和化学成分的影响，以及生活在河床底质中的有机体与河流的相互作用。

在时间上，在自然界长期的演变过程中，河流的河势也处于演变之中，其演变过程是一个动态过程，河流的流量、水位等是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间上的变化而发展周期变化和随机变化的，河流的泥沙冲淤、河流形态变化以及生物群落的演替变化都随时间推移而发生着动态变化。3

功能河流系统的功能由其结构决定，各结构组成相互作用，协调运行，实现河流的各项功能。河流系统自然结构主要完成调蓄洪水、稳定河床等河道结构的自我调节功能。生态结构主要完成河流系统物质动态调节功能，维持生态系统的动态平衡和可持续性。文化结构与凋节上程主要保证河道能够为人们生产、生活提供更为安全可靠的服务。河流系统主要包括自然调节功能、生态功能和社会服务功能。3

自然调节功能河流在自然演变、发展过程中，在水流的作用下，起着调蓄洪水的运行、调整河道结构形态、调节气候等方面的作用，这即是河流系统的自然凋节功能。归纳起来，主要包括水文调蓄功能、输送物质与能量功能、塑造地质地貌功能、调节周边气候功能。

生态功能河流是自然界物质循环和能量流动的重要通道，在生物圈的物质循环中起着重要作用。没有河流的纽带作用，各种生态系统就无法交流。河流为河流内以至流域内和近海地区的生物提供营养物，为它们运送种子，排走和分解废弃物，并以各种形态为它们提供栖息地，使河流成为多种生态系统生存和演化的基本保证条件。这就是河流系统的生态功能。河流系统的生态功能主要包括栖息地功能、通道作用、过滤和屏蔽作用、源汇功能等。

社会服务功能河流系统的社会服务功能是指河流在社会的持续发展中所发挥的功能和作用。这种功能和作用可以分为两个方面：一是物质层面，包括河流系统为生产、生活所提供的物质资源、治水活动所产生的各种治河科学技术、水利工程以及由此带来的生活上的便利和社会经济效益等；二是精神层面，包括文化历史、文学艺术、审美观念、伦理道德、哲学思维、社风民俗、休闲娱乐等。3

本词条内容贡献者为:

郝庆菊 - 副教授 - 西南大学