《Hydrology》：Half a Century of Civil Engineering in the Bahlui River Hydrographic System: The Unexpected Journey from Gray Structures to Hybrid Resilience
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本文综述了罗马尼亚巴卢伊河流域17座水库50年来的功能演变，揭示了灰色基础设施（GYI）在洪水削减中的持续有效性，以及绿色基础设施（GI）在干旱缓冲中的意外作用，强调了混合韧性（HR）对长期水资源管理的重要性。
巴卢伊河水文系统土木工程半世纪：从灰色结构到混合韧性的意外之旅
本文聚焦于罗马尼亚东北部巴卢伊河流域，对其在过去半个多世纪中建设的17座水库的长期性能进行了全面评估。这些水库主要建于20世纪60年代至80年代，旨在缓解洪水和干旱这两种极端水文事件。研究通过分析最新的技术报告、土地利用演变和当前运行功能，揭示了这些人工水库在随时间推移的洪水削减和干旱缓冲方面的贡献。
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材料与方法
2.1. 巴卢伊河水文网络上的土木工程基础设施
巴卢伊河全长119公里，流域面积2025平方公里，水文网络长约3100公里。尽管是一条平均流量仅为2.8至4立方米/秒的雨源河，但其流量变幅巨大，历史上曾记录到夏季完全断流直至洪水期高达600立方米/秒的流量。基于其长度和平均流量，巴卢伊河属于小型河流范畴，但鲜有类似尺度的河流拥有如此高密度的水文工程设施。在过去半个世纪，流域内共建有至少17座水坝和水库，用于缓解洪水和干旱。
研究详细描述了每座水库的技术参数、原始设计功能和当前运行状态。这些水库结构上均为均质土坝，采用当地黏土或黄土类材料建造。例如，Parcovaci水库拥有流域内最高的坝体（25米），而Tansa–Belce?ti水库则是最大的蓄水体，总库容估计达4000万立方米。值得注意的是，所有水库均未设计或运行水力发电功能，这与巴卢伊河流域有限的流量潜力和平缓的坡度相符。
根据运行方式，水库可分为永久性水库和临时性水库。临时性水库（如Barca, Carlig, Cornet, Ciurea, Van?tori）专为洪水削减设计，通常在丰水期蓄水，在正常或低流量条件下保持干涸或部分干涸。
2.2. 巴卢伊河水文系统土地利用的历史演变
在水利基础设施建成之前，巴卢伊河以其变幻莫测著称，在完全干涸与巨大流量（如1932年洪水期间高达600立方米/秒）之间摆动。尽管流域高度工程化，它仍然是一条雨源性的低地河流，拥有许多未设站的间歇性支流；仅约30%的河网有常流水。
通过对1892年、1990年和2025年三个时期的土地利用图分析，揭示了流域土地利用的显著变化。1892年，农业是主要土地利用方式（占总流域面积的71.12%），森林覆盖率 surprisingly 较低（16.7%）。1990年，尽管农业仍是主导（68.40%），但出现了牧场、葡萄园、果园和草地等多样化利用，城市化水平因社会主义时期的强制城市化政策而显著提高（11.66%），森林覆盖率保持相对稳定（16.99%）。到2025年，城市化趋势持续（17.46%），但驱动因素转为房地产市场和去工业化，农业用地占比降至62.27%，且多样性较1990年有所减少。
土地利用的变化，特别是1989年后农业方式的改变、土地撂荒和维护活动减少，显著影响了水库系统内绿色要素的发展。河岸植被、湿地和芦苇床在水库尾部自然发育，这些绿色基础设施（GI）作为意外副产品出现，并逐渐开始对水文调节做出贡献，持续增强被动蓄水、流量削减和生态连通性。
2.3. 土地利用图：图形更新与处理
土地利用信息来源于历史地图和现代遥感数据，使用GIS软件进行数字化分析和处理，为研究提供了制图支持。
2.4. 局限性
本研究的主要局限性在于混合水文韧性（HR）概念及其评估固有的定性性质。由于长期视角和整个水库系统缺乏可靠、可测量的生态数据，HR使用基于可观察和可重复情况的定性指标进行评估，而非数值方法。因此，本研究不旨在确定HR水平与水库特征之间的定量相关性或因果关系，而是描述自然生态系统要素与灰色基础设施长期、非计划性的协同演化。
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结果与讨论
3.1. 巴卢伊河土木工程基础设施的关键亮点
巴卢伊河流域的水库系统在结构和功能方面相对相似，但某些项目因特定的水利工程元素而有所不同。除了Parcovaci和Tansa–Belce?ti两座水库建于干流上，其余均位于其主要支流上。永久性系统中，Plopi和Sarca水库提供了最大的有效库容（3-4百万立方米）。从历史角度看，Cucuteni水库（1964年投入运行）是最古老的水库，而Rediu、Barca、Plopi和Sarca等结构则代表了1980年代开发的新一代水库。
3.2. 水利基础设施的半世纪功能演变
巴卢伊水库系统的平均年龄约为半个世纪，其建设集中在1964年至1988年之间。因此，大多数结构目前处于典型土坝寿命（预计50年或更长）的中后期。在建成后的五十年间，这些水库经历了多次重大的政治经济转型，这些转型在某些情况下重塑了它们的功能性。
最具影响力的是1990年后国家管理的农业和工业的衰退，这急剧减少了灌溉需求和大部分工业用水需求，使许多水库相对于其原始设计利用率不足。2007年罗马尼亚加入欧盟后，新的环境指令（如《水框架指令》、《洪水指令》、《Natura 2000》）将政策重点转向生态流量维持、生物多样性保护和洪水风险削减，重新定义了水库的运行制度。近年来，与气候变率相关的极端天气事件频发，增加了对洪水削减和干旱韧性的重视，提高了老旧水坝的安全要求。
基于这些考虑，巴卢伊河流域的水坝可分为三类：
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基本保持原有功能的水库：包括（i）非永久性水库（Barca, Carlig, Cornet, Ciurea, Van?tori），其单一功能——洪水削减——得以保留；（ii）Ciric III和Ciurbe?ti水库，保持了洪水削减和渔业的主要功能，并增加了娱乐新用途；（iii）Parcovaci水库，仍执行其设计功能。
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功能部分修改的水库：原始的多功能概念仍然可见，但某些分支（尤其是灌溉）已衰退。
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功能发生重大修改的水库：当前功能与原始设计明显不同。
总之，巴卢伊水库系统在过去五十年中形成了一致的功能轨迹。所有最初为洪水削减而建的水库至今仍服务于这一目的，使防洪成为最可靠、最持久的功能。相比之下，灌溉和工业供水经历了最急剧的衰退。另一方面，渔业和休闲活动已被证明相对具有韧性。
3.3. 混合韧性：从理论概念到实际案例
3.3.1. HR：理论背景
“韧性”概念于20世纪70年代中期由C. S. Holland引入，并在90年代末被同一作者划分为“工程韧性”和“生态韧性”。在水文学中，“韧性”意味着一个水系统能够在干扰（如洪水和干旱）下继续执行设计功能。Nakamura引入了“灰色基础设施”（GYI，代表工程韧性，包括水坝、水库、堤防等）和“绿色基础设施”（GI，代表生态韧性，包括流域内的森林和湿地、河岸走廊、洪泛区等）术语。
虽然水文系统的韧性可以通过自然过程（GI）和工程干预（GYI）产生，但各有优缺点。混合韧性（HR）概念源于认识到传统的灰色基础设施或纯粹的生态、基于自然的系统都无法单独应对人类世日益增长的水文不稳定性。HR包括通过结合使用绿色（基于自然）和灰色（工程化）基础设施，在气候和人为压力条件下管理洪水、维持水质、缓冲干旱和支持生物多样性的能力。
3.3.2. 混合韧性发展的时间动态
HR的一个基本特征是它需要时间来发展和显现。由于其生态组成部分，HR不是静态的，而是不断进化和调整。虽然灰色基础设施可以在几年内规划和建成，但绿色基础设施通过较慢的生态过程发展，可能需要数十年才能达到全部功能。HR的进展发生在三个重叠的阶段：
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阶段1（0-5年）：灰色基础设施建设，提供即时保护；可引入一些绿色要素（尚未功能化）。
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阶段2（5-20年）：绿色基础设施发展；绿色和灰色组成部分开始协同运作，产生互补性。
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阶段3（20年以上）：生态系统达到功能成熟期；灰色基础设施可能需要进行重大再投资和/或修复工作。
3.3.3. 混合韧性：可以被设计、预期、加速或延迟吗？
如果允许，绿色组成部分可以自行出现。事实上，像巴卢伊河水动力系统中的许多水库，其年龄比“韧性”概念本身还要老，如今正以混合模式运行。当这种关联的益处被认识到后，HR可以被研究、预期和/或建模。通过种植成熟植物、创建湿地和修复河岸带，可以加速通常需要数十年的生态过程。同样，生态过程也可能因极端天气事件或人类活动而延迟。
3.3.4. 巴卢伊河流域混合韧性的实际案例
在巴卢伊河的案例中，可以排除与GIY、GI和HR等概念的任何刻意联系，因为该水文系统的第一座水坝建于“韧性”概念出现之前十年，且全部建于共产主义时期、1990年代之前。如今，这些水坝大多处于常规土坝寿命的中后期，这表明大多数水坝有足够的时间完成HR发展所需的所有步骤。巴卢伊流域的混合韧性是逐步发展起来的，几乎与HR概念的创建和接受同时发生。
为了统一分析所有水库的HR，采用了三类指标：
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绿色基础设施（GI）发展：湿地、沼泽或芦苇床的出现和扩展；河岸植被带和植被边坡。
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功能性绿-灰整合的证据。
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制度和行政指标（用作支持性、非决定性因素）。
基于这些指标，确定了三类水库（混合化水平）：高HR、中度HR和低HR。巴卢伊水库系统不仅仅是一系列水坝的集合；其部分已经作为一个混合韧性网络运行。
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结论
本研究以罗马尼亚东北部高度调控的巴卢伊河流域为例，对其人工水库缓解极端水文事件的作用进行了长期的流域尺度评估。
分析表明，在经过50多年的运行后，洪水控制仍然是水库最可靠、最持久的功能。尽管存在基础设施老化、泥沙淤积、土地利用和城市化水平变化以及波动的管理优先级等问题，峰值流量削减在整个水库网络中仍然有效，证实了人工水库在降低洪水风险方面的持久作用。
另一方面，自1989年开始的社会经济变革后，诸如灌溉和工业供水等干旱缓解功能已显著减弱。然而，这种缓慢的衰退并未导致干旱缓冲能力的完全丧失。相反，河岸植被、湿地、沼泽性水库尾部和芦苇床等自然系统逐渐增强了被动蓄水和低流量缓冲能力。随着时间的推移，灰色基础设施与自然产生的绿色组成部分之间形成了不同程度的功能整合。这种长期演变被解释为从纯粹的工程控制向多功能绿-灰系统的过渡，并采用了混合水文韧性的概念加以阐述。
重要的是，混合韧性代表的是自然产生的绿色组成部分与人工灰色基础设施之间功能整合的程度，而非生态健康的度量。它反映了在现实约束条件下，人工和自然元素协同和适应性运作的能力。
由于其独特的特点，巴卢伊河流域是混合韧性意外出现的例证。它展示了老化的人工水库如何能保持有效的洪水控制性能，同时逐步发展出支持干旱缓解的互补性生态功能。通过识别、管理并最终设计混合韧性，可以以经济、环保且灵活的方式增强水库对极端水文事件的长期抵抗能力。
