浙江省入海河口建閘對環(huán)境的影響

藍雪春,章宏偉,王 軍,許繼良

(浙江省水利水電勘測設(shè)計院,浙江 杭州 310002)

浙江省入海河口建閘對環(huán)境的影響

藍雪春,章宏偉,王 軍,許繼良

(浙江省水利水電勘測設(shè)計院,浙江 杭州 310002)

分析浙江省入海河口建閘對環(huán)境的影響。結(jié)果表明,河口建閘具有防洪御潮、增加可利用水資源量、改善閘內(nèi)河道通航條件、改善城市水環(huán)境景觀等正效益,但同時也會帶來河口地區(qū)河床泥沙淤積、區(qū)域排澇能力降低、水質(zhì)下降、水生態(tài)平衡破壞和漁業(yè)資源衰退等負效益。建議從減輕入海河口建閘不利影響的角度對不同閘址方案、工程布置以及調(diào)度運行方式進行比選,力求入海河口建閘的社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境損失達到最大程度的統(tǒng)一。

入海河口;建閘;環(huán)境影響;浙江省

河口是人類經(jīng)濟活動的熱點地區(qū),蘊藏著豐富的自然資源,是生態(tài)保護重點區(qū)域[1]。河口地區(qū)環(huán)境敏感,生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜且脆弱,一旦遭受破壞將難以恢復(fù),因此,全面分析入海河口建閘對河口環(huán)境的影響具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 浙江省入海河口建閘現(xiàn)狀

浙江省入海河流眾多,自北而南較大的河流有錢塘江、甬江、椒江、甌江、飛云江和鰲江,中部的三門灣還集中分布有白溪、清溪和海游溪等,河口周邊分布著杭州、紹興、寧波、臺州、溫州等經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)。錢塘江、甌江、甬江、椒江、飛云江以及鰲江六大河口地區(qū)的國內(nèi)生產(chǎn)總值已占浙江省全省的70%以上。2009年6月,被譽為“中國第一河口大閘”的曹娥江大閘建成蓄水。該閘的建成使得曹娥江兩岸防洪潮能力從50～100年一遇標準提高至100年一遇標準以上,同時利用閘上形成的河道型水庫,使可用水量增加6.9億m3。曹娥江大閘具有防洪、御潮、治澇、水資源利用、航運、改善平原河網(wǎng)環(huán)境等綜合效益。曹娥江大閘的建成及由此產(chǎn)生的巨大的社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益,在浙江省掀起一股研究河口建閘的熱潮。目前,甬江、三門灣、椒江、楠溪江、飛云江以及鰲江等均已列入河口建閘的前期論證。浙江省入海河口規(guī)劃建閘位置見圖1。

圖1 浙江省入海河口規(guī)劃建閘位置

2 入海河口建閘產(chǎn)生的主要環(huán)境影響

2.1 有利的影響

2.1.1 產(chǎn)生防洪御潮效益

浙江省地處我國東南沿海,臺風頻繁,風暴潮常造成河口地區(qū)人員傷亡和社會經(jīng)濟的重大損失。河口建閘可以發(fā)揮大閘的擋潮功能,消除外海潮位對上游洪水的頂托作用,減輕甚至避免風暴潮對河口地區(qū)的危害。據(jù)分析,三門灣建閘后,結(jié)合堤防建設(shè),可使河口地區(qū)整體防洪潮能力達到50～100年一遇,可基本消除外海潮位頂托對三門、寧海、象山縣域排澇的不利影響。鰲江河口堤防長約69.24 km,目前達到50年一遇標準的堤防(海塘)僅有23.79 km長,20年一遇標準的堤防長約23.55 km,尚有13.9 km岸線未建堤或僅建有低標準土堤。在鰲江河口建閘并結(jié)合堤防建設(shè),可使河口地區(qū)整體防洪潮能力達到50～100年一遇,江堤防潮能力可提升1～2個等級。據(jù)測算,甬江河口不同建閘方案可能帶來的年均效益為1.11億～2.72億元,可見河口建閘產(chǎn)生的防洪御潮效益十分可觀。

2.1.2 增加可利用水資源量

在河口建閘,閘內(nèi)形成河道型水庫,咸水變成淡水,使可利用水資源量大大增加。據(jù)測算,在甬江河口外側(cè)建閘,50%保證率下可增加河網(wǎng)環(huán)境用水7 742萬m3,一般工業(yè)用水3 208萬m3,因而緩解上游姚江的調(diào)水壓力,產(chǎn)生農(nóng)業(yè)用水效益9 979萬元/a,環(huán)境用水效益11 146萬元/a,一般工業(yè)用水效益為12 190萬元/a。三門灣建閘后,形成130 km2的閘內(nèi)水庫,其控制集雨面積約1 400 km2,使開發(fā)利用三門灣徑流資源成為可能。椒江河口建閘后,形成48 km2閘內(nèi)水庫,可新增兩岸平原農(nóng)業(yè)灌溉用水及一般工業(yè)用水2.43億m3/a,置換水庫優(yōu)質(zhì)水源0.73億m3/a。飛云江建閘后,形成50 km2的閘內(nèi)水庫,可向兩岸平原供水2.5億m3/a,滿足農(nóng)業(yè)灌溉用水及一般工業(yè)用水需求?？梢?河口建閘可有效解決河口地區(qū)水資源短缺的問題。

2.1.3 改善閘內(nèi)河道通航條件

據(jù)調(diào)查,甬江河口因河床淤積已致姚江大閘至三江口段難以通航。為維持甬江三江河道正常通航,有關(guān)部門每年都投入大量資金對主航道進行疏浚。飛云江上的瑞安港因上游珊溪水利樞紐和趙山渡引水工程建成后減少了洪水對下游的沖刷,其碼頭及航道均有一定程度的淤積,造成港前水深淺、吞吐量小、泊位等級低等問題。鰲江河口目前因河床淤積抬高使得龍港第一碼頭一帶水深從4 m變成最淺處不足1 m,港口吞吐能力明顯下降,而河口建閘后,閘內(nèi)河道不再受海域來沙的影響,淤積量將明顯減少,河道有效水深將加大,從而有利于提高閘內(nèi)河道的航運保證率和通航等級。據(jù)曹娥江河口建閘后的運行資料,杭甬運河曹娥江段9 km長500 t級航道通航保證率從建閘前的50%左右提高到建閘后的95%以上?？梢?河口建閘能改善閘內(nèi)河道通航條件。

2.1.4 改善城市水環(huán)境景觀

浙江省河口泥沙由陸域來沙和海域來沙2部分組成,主要是海域來沙。據(jù)調(diào)查,甬江河口平均含沙量達0.27～2.16 kg/m3,椒江河口含沙量高達9～12 kg/m3,楠溪江河口平均含沙量達2～3 kg/m3。含沙量大,江水渾濁,直接影響沿江城市的水環(huán)境景觀。建閘后,河口地區(qū)不再受海域來沙的影響,閘內(nèi)形成河道型水庫,有利于上游來沙沉降,閘內(nèi)江水變清,水位抬高,水位變幅趨小,水環(huán)境景觀明顯改善,沿江兩岸土地將升值(據(jù)研究,甬江河口建閘后兩岸房地產(chǎn)用地土地升值可達216.49億元[2])。曹娥江河口建閘后吸引了大量游客來大閘觀光旅游,目前大閘區(qū)已被批準為國家級水利旅游風景區(qū)。

2.2 不利的影響

2.2.1 河床泥沙淤積

潮汐河口建閘后,河床尤其是閘下河床將普遍發(fā)生大量的泥沙淤積[3]。對浙江省各可能建閘的河口海灣建立浙江近海二維水沙數(shù)學模型,進行潮位、流速計算。結(jié)果表明,受河口周邊海域地形的影響,甬江、椒江、楠溪江建閘后閘下附近的高潮位較工程前普遍抬高,低潮位降低,潮差增大;而三門灣、飛云江和鰲江建閘后,閘下附近高潮位不變或略有所降低,低潮位普遍有所抬高,潮差減小。各河口、海灣建閘后,閘址兩側(cè)均出現(xiàn)單側(cè)流速增大或減小,且正對閘址流速減幅最大的現(xiàn)象,如三門灣閘址東側(cè)流速增大約6%、西側(cè)流速減小4%左右、正對閘址處流速減小85%～89%,而椒江閘址東北側(cè)流速增大1%～22%、西南側(cè)流速減小1%～22%、正對閘址處流速減少87%。正是由于水動力條件發(fā)生上述變化,各河口、海灣建閘后均出現(xiàn)正對閘址處閘下淤深最大、離閘越遠淤深越小的現(xiàn)象。建閘后極端條件下最大淤深甬江為2.28 m,飛云江為0.99 m,三門灣為0.81 m。

泥沙淤積所帶來的主要影響之一是閘下航道和周邊港口水深變淺,出海通航和港口靠泊船舶噸位將減小,影響港口城市海運業(yè)的發(fā)展。泥沙淤積所帶來另一主要影響是對閘址下游河道兩岸的防洪排澇不利,這一不利影響更多的是出現(xiàn)于在河口內(nèi)建閘的情況中[3],如楠溪江河口建閘后,閘下泥沙淤積可能導(dǎo)致甌江河口段河床和水位相應(yīng)抬高,而降低甌江兩岸防洪排澇能力。

2.2.2 區(qū)域排澇能力降低

河口建閘對區(qū)域排澇的影響具有兩面性,一方面可以消除外海潮流頂托的影響,但另一方面也會對區(qū)域排澇造成不利影響。建閘后,受攔河建筑物阻水的影響,閘址上游河道洪水位會有一定程度的壅高,此時若再遭遇外海風暴潮的影響,則大閘的排澇能力將大大降低,澇水外排的時間延長,并加劇區(qū)域受淹的程度。這也是2013年第23號“菲特”強臺風造成余姚水災(zāi)的原因之一。

2.2.3 對水質(zhì)的不利影響

2.2.3.1 對閘上河道水質(zhì)的影響

一般說來,河口受外海潮波和徑流共同作用的影響,摻混作用強烈,對水污染物的擴散和輸移有利。河口建閘后,因水閘的擋潮作用,閘內(nèi)水流變緩,有利于水體中懸浮物的沉降,但同時使外海潮波對閘內(nèi)水體不再有摻混稀釋作用,導(dǎo)致閘內(nèi)水體交換能力減弱,自凈能力趨于下降,因而污染物濃度上升。以甬江為例,根據(jù)水資源高效利用與工程安全國家工程研究中心對甬江口建閘的數(shù)值模擬成果[2],在干流90%和75%來水保證率的條件下,不同閘址方案的閘內(nèi)水體中COD和NH3-N的濃度均出現(xiàn)不同程度上升,這直接導(dǎo)致甬江河口段的水環(huán)境容量下降,其中COD 下降20.1%～23.9%、NH3-N下降40%～52.6%。浙江省入海河流氮、磷含量較高。氮、磷是引起水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象的重要營養(yǎng)物質(zhì)。河口建閘后,閘內(nèi)河道易出現(xiàn)“水華”的現(xiàn)象,尤其在高溫少雨的夏秋季節(jié),出現(xiàn)藻類暴發(fā)風險的可能性大大增加。

2.2.3.2 對閘下河口(海域)水質(zhì)的影響

近幾年的調(diào)查監(jiān)測顯示,浙江各主要河口水質(zhì)已呈嚴重污染狀態(tài)。根據(jù)2008年的監(jiān)測評價結(jié)果,海水中首要污染物是無機氮,其次為活性磷酸鹽,劣四類水質(zhì)的海域主要分布在杭州灣、甬江口、象山港、椒江口、甌江口和鰲江口等港灣和河口海域。據(jù)統(tǒng)計,當年全省海域共發(fā)生赤潮29次,累計面積約10 725 km2。其中超過1 000 km2的大面積赤潮有3次。嚴重的海域污染與沿海城市人口密集、社會經(jīng)濟發(fā)展、陸源污水大量排放直接相關(guān)。根據(jù)邢文剛等[4]的預(yù)測,2010年,鰲江河口段僅平陽縣排入的污水就達2 611萬t,COD 13 861 t,分別占到當年全流域排放量的35%和40%(這還不包括南岸蒼南縣的排污量)。

河口或海灣內(nèi)建閘后,使得原本充分利用漲落潮潮流來稀釋污染物的水動力條件發(fā)生了變化。在河口或海灣內(nèi)建閘,越靠近閘址的地方,納潮量和潮流流速減少的越多,稀釋能力越弱,水質(zhì)污染程度越嚴重。而在河口外建閘,其潮流流場及納潮量的變化較河口內(nèi)建閘更為復(fù)雜,不同區(qū)域納潮量和水體流速也有增有減,對污染物的擴散稀釋能力也有大有小。可見,在入海河口建閘對河口地區(qū)的產(chǎn)業(yè)布局和排污去向所產(chǎn)生的影響,應(yīng)作具體分析。

2.2.4 對水生生態(tài)環(huán)境的影響

2.2.4.1 對浮游生物的影響

河口建閘后,大閘擋咸蓄淡,使得閘上游水體和底泥的鹽度逐漸降低,水流流速下降,水生生物群落結(jié)構(gòu)和生物多樣性將發(fā)生顯著變化。浮游植物、浮游動物群落將由咸水、半咸水型向淡水型、“動水型”向“靜水型”演替。流速下降使得水體對底泥的擾動減小,懸浮物濃度下降,水體透明度增加,這有利于浮游植物的光合作用,部分浮游植物的種類及豐度將增加。藍藻、綠藻數(shù)量將進一步上升,硅藻數(shù)量將下降,可能會出現(xiàn)“水華”現(xiàn)象。閘上河段的底棲生物,除少量河口種外,絕大多數(shù)海水和半咸水種類將因為水體鹽度的降低而消失,淡水種的數(shù)量將增加。浮游生物中,絕大部分的咸水、半咸水種類將消失,代之出現(xiàn)大量淡水種類。隨著閘下河口水體由半咸水變?yōu)橄趟?只有少數(shù)廣鹽性水生生物能繼續(xù)在閘下生存,而淡水、半咸水種將逐漸減少,咸水種將占主導(dǎo)位置。

2.2.4.2 對河口及洄游性水生生物的影響

據(jù)調(diào)查,浙江省共有河口、洄游性魚類39種:洄游性魚類13種,主要有中華鱘、鰣魚、刀鱭、香魚、鰻鱺、松江鱸魚及銀魚科部分種類;近海河口魚類26種,主要有鯔魚、梭魚、鱸魚及鰕虎魚科、舌鰨科和鲀科部分種類[5]。甬江有淺海河口性魚類28種,過河性洄游魚類10種;椒江有包括帶魚在內(nèi)的12種淺海河口及洄游性魚類;楠溪江至少有香魚、花鰻鱺等5種洄游性魚類;飛云江有包括香魚、花鰻鱺在內(nèi)的河口洄游性魚類24種;鰲江68種魚類中有過河口性魚類10種,咸淡水魚類19種[6]。

素有“淡水魚之王”的香魚是我國名貴的經(jīng)濟魚類,在浙江省的椒江、楠溪江、飛云江和鰲江以及象山港和三門灣的主要支流均有分布[7-9]。每年3—5月,當河水水溫逐漸上升到10～15℃,接近于海水的溫度時,在海里越冬的香魚幼魚(體長2～3 cm)便進入河口上溯育肥生長;每年9月水溫開始下降時,香魚陸續(xù)降河進行產(chǎn)卵洄游。甌江河口、飛云江口是溫州地區(qū)日本鰻鱺由海入江的主要通道,每年冬春季鰻鱺溯河生長育肥,也有部分鰻鱺在龍灣、瑞安和蒼南一帶沿海育肥。除香魚、鰻鱺外,鯔魚、鱸魚和中華絨螯蟹等均屬洄游性生物,其成體一般在秋冬季及早春降河游到深海、近?；蚝硟?nèi)產(chǎn)卵,春季或初夏幼苗則會離開海域,溯河游向上游淡水區(qū)域。

謝起浪等[9]認為,珊溪水利樞紐工程的建成對飛云江香魚資源的影響是不可逆的。飛云江香魚的洄游路線受阻于珊溪水庫和趙山渡水庫大壩,因此飛云江香魚的棲息生長范圍僅限于趙山渡水庫大壩至垟灣產(chǎn)卵場之間約5 km長的水域。曹克駒等[7]的研究同樣發(fā)現(xiàn),長潭水庫建成后,靈江流域的香魚已絕跡,而平陽縣南雁蕩山處的蒲潭,因建壩后坡陡水急,香魚上溯困難,香魚也近乎絕跡。為保護漁業(yè)資源,近年來地方漁業(yè)部門在楠溪江、椒江、飛云江和鰲江的上游支流放流香魚、中華絨螯蟹等,使魚類資源得到一定程度的恢復(fù)[10]。但河口建閘的阻隔效應(yīng)將使過河口的洄游性魚類產(chǎn)卵、索餌路線受阻,并影響其幼魚入海越冬和育肥上溯,同時也影響放流魚類資源的保護和增殖效果。

2.2.5 對漁業(yè)資源的影響

2.2.5.1 對浙江近海漁業(yè)資源的影響

每年5—10月,受沿岸徑流、臺灣暖流、外海深層上升流和黃海冷水團等多種流系在近海交匯的影響,浙江近海出現(xiàn)水溫層化和鹽度梯度現(xiàn)象。伴隨著徑流和上升流帶來的豐富營養(yǎng)鹽,海域餌料生物大量生長,吸引了眾多魚群棲息、洄游,形成了舟山漁場、大陳漁場、洞頭漁場和南麂漁場。這些漁場盛產(chǎn)大黃魚、小黃魚、銀鯧、銀姑魚、海鰻、龍頭魚、鳳鱭等主要經(jīng)濟魚類。據(jù)調(diào)查,龍頭魚在浙江的溫州、臺州沿海產(chǎn)量較多,其產(chǎn)卵場在近岸水域,索餌場在產(chǎn)卵場外側(cè)寬敞水域。三門灣是小黃魚和龍頭魚產(chǎn)卵的重要海域。蔡萌等[11]的研究發(fā)現(xiàn),每年6月因餌料生物增加,吸引了大量成魚從外海入三門灣產(chǎn)卵繁殖,9月以后這些成魚又向外海水域開始越冬洄游。椒江口銀姑魚的產(chǎn)卵場主要在東海禁漁線以西水域的海灣、河口和淺灘,索餌場和越冬場則分布在浙江中部和南部近海。部分在東海沿岸產(chǎn)卵的銀姑魚就近索餌,到了冬季,就近在禁漁線外側(cè)越冬。鳳鱭一般于4月下旬開始進入甌江口水域產(chǎn)卵,進行生殖洄游。甌江口北支及其沿海領(lǐng)域是鳳鱭最主要的產(chǎn)卵場之一。鳳鱭產(chǎn)卵期在每年4—6月,當年孵化的仔幼魚在產(chǎn)卵場外側(cè)的淺海及鄰近海域育肥,秋后10—11月移向溫州近海漁場海域越冬。

河口或海灣建閘除了對洄游性魚類產(chǎn)生阻隔效應(yīng)外,還將改變?nèi)牒搅鞯臅r空分布,若考慮建閘蓄淡引水,則還會減少入海徑流量,進一步引起海域鹽度和水溫發(fā)生變化。與水閘同步配套建設(shè)的圍堤,除了占用近海養(yǎng)殖灘涂外,還將引起近岸海域的潮流流場、沖淤環(huán)境等發(fā)生一系列改變。這些變化不僅影響?zhàn)D料生物的生長繁殖,切斷魚類的部分洄游通道,還可能會改變魚類產(chǎn)卵場、索餌場的水文環(huán)境,影響河口、海灣地區(qū)的水生生態(tài)系統(tǒng)平衡,最終可能對近海漁業(yè)資源帶來不利影響。2010年,溫、臺近海主要經(jīng)濟魚類產(chǎn)量同比下降40%。對此,漁業(yè)資源專家分析認為,除了與以往捕撈過度有關(guān)外,還與當年雨量偏少、大陸徑流沖淡水不足、沿海地區(qū)未受臺風或熱帶風暴的明顯影響、海水垂直交換不足等有直接關(guān)系。

2.2.5.2 對海水養(yǎng)殖的影響

浙江省海岸線綿長、曲折。岸線漫長、泥質(zhì)灘涂廣闊、餌料豐富等生態(tài)環(huán)境特點決定了浙江省海水養(yǎng)殖以灘涂貝類為主導(dǎo)地位的格局。浙江省灘涂貝類的養(yǎng)殖主要集中在溫州、臺州地區(qū),灘涂貝類養(yǎng)殖產(chǎn)量一直占浙江省海水養(yǎng)殖總產(chǎn)量的70%左右。三門灣、樂清灣沿岸是以南美白對蝦、青蟹、縊蟶、泥蚶、泥螺等名優(yōu)水產(chǎn)品為主的高效生態(tài)養(yǎng)殖基地,溫嶺、玉環(huán)、瑞安、樂清、蒼南是以紫菜、海捕魚蝦、甲殼素為主的水產(chǎn)品精深加工出口基地。浙江省的海水養(yǎng)殖已形成了以內(nèi)塘養(yǎng)殖為主、內(nèi)塘養(yǎng)殖與自然海域養(yǎng)殖并重的產(chǎn)業(yè)特色。河口和海灣建閘后,使得原本適合養(yǎng)殖的內(nèi)塘、灘涂、淺海由于工程征占地、水深增加、水體鹽度降低、水文動力條件改變、沖淤變化而可能變得不再適合進行水產(chǎn)養(yǎng)殖,導(dǎo)致產(chǎn)量下降,養(yǎng)殖戶的收入大大減少,進而引發(fā)社會問題。

3 結(jié) 語

河口建閘能夠帶來巨大的社會經(jīng)濟效益,但對環(huán)境的不利影響和造成的生態(tài)損失也是顯而易見的。此外,河口建閘還可能會對江道河勢穩(wěn)定、沿海地下水水位抬高、地面沉降、海岸線擴張等帶來不利影響。在河口建閘方案的前期研究中,除了關(guān)注河口建閘單一的環(huán)境影響,還應(yīng)重視不同環(huán)境影響因子疊加和累積后所帶來的長期影響,從減輕不利影響的角度進行不同閘址方案、工程布置和調(diào)度運行方式的比選,力求建閘后社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境損失得到最大程度的統(tǒng)一。

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Environmental impacts of building sluice on river estuary of Zhejiang Province

LAN Xuechun, ZHANG Hongwei, WANG Jun, XU Jiliang

(ZhejiangDesignInstituteofWaterConservancy&Hydro-electricPower,Hangzhou310002,China)

The author of this paper analyzed the environmental impacts of building sluice on the river estuary of Zhejiang Province. The results show that building sluice on river estuary has such positive effects as controlling flood, resisting tide，increasing the amount of available water resources, improving the navigation conditions of inner river, better the city water environment landscape, etc. But in the meantime it can bring about some negative effects such as sediment accumulation in estuary area, reduction of regional drainage capacity, degradation of water quality, damage of the ecological balance and decline of fishery resources, etc. The author of this paper suggested that we should make comparison and selection to different schemes about sluice location, methods of engineering distribution and dispatching operation from the angle of reducing the adverse effects of building sluice on the river estuary, achieving the greatest degree of unification in social benefits, economic benefits and environmental loss of building sluice on the river estuary.

river estuary; sluice-building; environmental impacts; Zhejiang Province

10.3880/j.issn.1004-6933.2015.02.016

浙江省水利廳2011年重大科技項目(RA1106)

藍雪春(1975—),男(畬族),高級工程師,主要從事水利水電工程環(huán)境影響研究。E-mail:lanxuechun@163.com

X820.3

A

1004-6933(2015)02-0079-05

2014-01-14 編輯：彭桃英)