建閘背景下的中小型入海河流河口治理
——以鹽城海岸為例

陸體成，李明亮，陳景東，楊磊，龔緒龍，陸立寅

建閘背景下的中小型入海河流河口治理
——以鹽城海岸為例

陸體成1，李明亮2，3，4*，陳景東4，楊磊2，3，龔緒龍2，3，陸立寅5

1.鹽城市四港港道監(jiān)測管理所，江蘇鹽城224057 2.江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇南京210018 3.國土資源部地裂縫地質(zhì)災害重點實驗室，江蘇南京210018 4.南京大學地理與海洋科學學院，江蘇南京210093 5.鎮(zhèn)江市工程勘測設(shè)計研究院，江蘇鎮(zhèn)江212003

中小型入海河流數(shù)量眾多，每年輸運大量沉積物、營養(yǎng)鹽與污染物入海，會對河口海岸地區(qū)的地貌演化、自然資源開發(fā)與生態(tài)系統(tǒng)平衡產(chǎn)生重要影響。在入海河口建閘，改變原有的物質(zhì)輸運格局，將產(chǎn)生一系列需要治理的河口問題，如河口淤積、污染、生態(tài)系統(tǒng)退化等。以鹽城海岸主要入海河口為例，分析了建閘河口的主要特征，提出了建閘河口可持續(xù)治理概念與對策措施，以確保河口地區(qū)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。

建閘河口；河口治理；鹽城海岸；可持續(xù)治理；公眾參與

陸體成，李明亮，陳景東，等.建閘背景下的中小型入海河流河口治理：以鹽城海岸為例［J］.環(huán)境工程技術(shù)學報，2015，5（6）：492-498.

LU T C，LIM L，CHEN JD，et al.Improvement of small and medium-sized estuarieswith tidal sluices：a case study in Yancheng coast［J］.Journal of Environmental Engineering Technology，2015，5（6）：492-498.

河口區(qū)是陸地與海洋相互作用的過渡區(qū)，具有較大的資源、環(huán)境潛力，同時具有維持濕地生態(tài)系統(tǒng)平衡、保持物種多樣性、輸送營養(yǎng)鹽、降解污染物等功能。在入海河口附近建閘，能夠人工調(diào)控河流的淡水資源，有助于河口區(qū)及上游工農(nóng)業(yè)的發(fā)展。但是，在一定的海洋動力環(huán)境下，建閘使潮汐對閘下河道的水沙動力狀況產(chǎn)生顯著影響，如使河道的納潮能力下降，閘下潮波變形，漲潮流速大、歷時短，落潮流速小、歷時長，泥沙在閘下河道沉降導致淤積［1］。河道淤積會造成河道過水斷面萎縮，行洪排澇能力下降，同時給船舶通行造成嚴重影響。徑流量的減少會造成河口鹽沼濕地的退化、生物多樣性的降低，河口對于自然災害抵御能力的下降［2］。另一方面，建閘會使河口對污染物的降解能力減弱，污染物的富集反過來對河口的生態(tài)系統(tǒng)平衡產(chǎn)生負面影響［3-4］。

以往的河口治理研究多側(cè)重于大型河口，如長江口［5-6］、珠江口［7］、黃河口［8］等。然而，中小型河口由于數(shù)量眾多、流域覆蓋面廣，對于區(qū)域的經(jīng)濟、社會發(fā)展同樣具有非常重要的影響。河口建閘后會顯著改變河口的水文、泥沙、生態(tài)環(huán)境等特征，將對河口產(chǎn)生深遠影響。因此，研究建閘背景下中小型入海河口特征及可持續(xù)開發(fā)和治理對策對于河口區(qū)的資源環(huán)境保護、經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。

1　中小型建閘河口治理研究現(xiàn)狀

國內(nèi)對于大型河口治理的研究較多，研究內(nèi)容也比較全面，如通過對河口物理化學過程、河口水質(zhì)、河口濕地、生物過程、重大工程等［9-12］的分析，提出相應的河口治理、管理的對策建議。

在中小型建閘河口的治理方面，以往的研究多集中在解決建閘后的淤積問題。如竇國仁等［13］對射陽河口的研究，以及其他學者對海河口［14］、永定新河［15］、錢塘江口［16］、曹娥江口［17］、新洋港河口［18］等陸續(xù)開展的研究。研究方法從現(xiàn)場勘查、定性描述到水槽試驗、河口物理模型以及從一維到三維的潮流、泥沙、波浪等數(shù)學模型。在機制、機理研究的基礎(chǔ)上，河口治理的方法也相應地集中在閘下河道的淤積方面，具體的措施從調(diào)度閘門的開閉利用徑流沖淤到納潮沖淤積［19-20］，利用機械挖淤、利用河口海岸工程措施［21］減輕淤積等。

由于入海河流是主要陸源污染物的入海通道，因此建閘河口區(qū)的環(huán)境治理也成為研究重點。焦楠等［4］通過模擬發(fā)現(xiàn)，河口區(qū)建閘使河道內(nèi)污染物平均濃度達到建閘前的1.0～3.5倍，使河口近岸受影響的水域面積增大近7倍。藍雪春等［22］分析了浙江省入海河口建閘的影響，指出會帶來如水質(zhì)下降、水生態(tài)平衡破壞、漁業(yè)資源衰退等負面影響。

國外對于河口的研究與治理開展較早，如D. J.O'Conner等［23］在1968年研究了特拉華河河口（Delaware River Estuary）的水質(zhì)問題；M.P. Kendrick［24］通過現(xiàn)場調(diào)查以及建立模型，研究了泰晤士河（Thames）建閘后可能的淤積問題；S. Shackley等［25］研究了英國塔威河口（Tawe Estuary）建閘后對于河口物理環(huán)境的影響；D.J.Reish［26］在洛杉磯的Long Beach河口對底部生物狀況進行了28年的調(diào)查和觀測；E.A.Pearson等［27］對Grays河口的水質(zhì)和上涌區(qū)的監(jiān)測和研究等。類似的研究還包括塞文河口（Severn Estuary）［28］、默西河口（Mersey Estuary）［29］等。在河口管理方面，美國在20世紀70年代通過了國家河口計劃（The National Estuary Program），將私人與公眾組織納入到全國河口海岸環(huán)境的保護計劃中來，使公眾參與在河口治理中扮演重要角色。澳大利亞在2000年建立了國家河口網(wǎng)絡項目（National Estuaries Network），該項目旨在建立河口管理決策者與科學家之間的密切聯(lián)系，從而提高整個國家河口區(qū)域的資源與環(huán)境管理效率。目前，國外建閘河口研究的重點集中在建閘的水文環(huán)境效應［30］、氣候變化與河口管理［31］、河口污染物的模擬［32］、建閘對魚類運動模式的影響［33］等方面。

2　鹽城海岸主要建閘河口特征

2.1徑流

鹽城主要建閘入海河流包括射陽河、新洋港河、斗龍港河及黃沙港河（圖1）。建閘時間為20世紀50—70年代，總流域面積為1.18×104km2，年徑流總量為98.81×108m3（表1），射陽河與新洋港河所占徑流量比例較大，分別為46%與26%［34］。這些入海河流的主要功能之一是作為江蘇里下河地區(qū)的主要排水入海通道，防止汛期出現(xiàn)大面積的內(nèi)陸洪澇災害。

圖1　鹽城海岸主要入海河流示意Fig.1　Main tidal rivers at Yancheng coast

表1　鹽城主要入海河流統(tǒng)計表Table 1　Statistics of themain estuaries of Yancheng coast

從徑流量統(tǒng)計來看（圖2），鹽城主要入海河流徑流變化特征明顯，具體表現(xiàn)在：1）徑流量年際變化大，不同年份的徑流量區(qū)別較大。如2000—2005年總徑流量呈逐年遞減趨勢，最小達到32.03×108m3。2005—2007年，總徑流量劇增到186.39×108m3，自2007年以來，入?？倧搅髁砍手鹉赀f減趨勢，目前徑流總量約90×108m3左右。2）年內(nèi)徑流量分配不均，表現(xiàn)出季節(jié)性河流的特征。徑流量比較大的時間往往在夏秋季節(jié)（6—10月），此時正是東亞季風季候區(qū)降雨比較集中的月份。正是這種季節(jié)變化的特征，使入海徑流在年內(nèi)的分配極度不均勻，往往造成冬春季的干旱與夏秋季的洪澇災害。

圖2　鹽城主要入海河流2000—2012年徑流量Fig.2　Runoff into the sea ofmain rivers from 2000-2012 at Yancheng coast

圖3　建閘河口潮流不對稱現(xiàn)象Fig.3　Tidal asymmetry in estuary with tidal sluice

2.2河道淤積

鹽城海岸帶入海河口處于南黃海輻射潮波影響范圍內(nèi)，河口處的潮差能夠達到2～4 m［35］，屬于強潮海域。同時，由于豐富的物源供給，使得河口區(qū)水體的含沙量（懸沙濃度）較高，最大能夠達到4.7 g/ L［18］。由于河口建閘的影響，使得進入閘下河道的潮波發(fā)生變形，產(chǎn)生明顯的潮汐不對稱現(xiàn)象（圖3）。潮汐不對稱具體表現(xiàn)在平均漲潮流大于落潮流，漲潮平均懸沙濃度大于落潮，這種不對稱會引起輸沙不對稱（圖4），致使潮周期中沉積物在河床底部持續(xù)性堆積，同時造成河床的固化、板結(jié)。

如果入海淡水徑流無法將淤積物質(zhì)全部沖刷出河口區(qū)，潮流及輸沙的不對稱會使物質(zhì)在河道持續(xù)淤積并形成正反饋效應。這種變化使得河口底床淤高（表2），過水能力下降。據(jù)統(tǒng)計［35］，鹽城海岸主要入海河口在建閘后河床平均淤高了約2 m，河床容積減少了約4.47×104m3，這對于河流的行洪、通航及河口管理帶來了非常不利的影響。

圖4　建閘河口輸沙不對稱現(xiàn)象Fig.4　Sediment transportation asymmetry in estuary with tidal sluice

表2　鹽城主要入海河流淤積狀況統(tǒng)計Table 2　Statistics of the siltation in main estuaries at Yancheng coast

2.3河口污染

建閘河口的污染主要由2個方面原因引起：1）入海河流本身是陸源污染物的主要入海通道。據(jù)統(tǒng)計［36］，江蘇沿海90%的入海河口水質(zhì)處于污染狀態(tài)，鹽城海岸主要入海河口區(qū)水質(zhì)處于地面水Ⅳ類標準，主要的污染物為總氮（TN）、總磷（TP）、高錳酸鹽類、石油類等，主要的污染物來源包括農(nóng)業(yè)面源污染、工業(yè)廢水排放及河口航運等。2）入海河流的徑流一方面能夠?qū)⑽廴疚飻y帶至河口，另一方面其對污染物同樣具有稀釋功能。隨著入海徑流量的逐年遞減，污染物排放量的逐年增加，河口對于污染物的稀釋、降解能力也在逐漸下降。王俊杰等近期在新洋港河口及鄰近海域的研究發(fā)現(xiàn)，重金屬污染呈加劇趨勢，從河口至海的Cr、Ni、Pb濃度均高于江蘇省海洋帶重金屬濃度背景值，且超過GB 18668—2002《海洋沉積物質(zhì)量標準》的Ⅰ類標準，其中Ni濃度超過了背景值的1～2倍。從污染物來源看，陸源污染物主要是Ni、Cu、Zn、Pb，海域污染物主要為Cr［37］。

2.4河口生態(tài)系統(tǒng)退化

河口生態(tài)系統(tǒng)處于河流與海洋的過渡區(qū)域，受到河流徑流與海洋潮波動力的雙重影響，其生態(tài)系統(tǒng)特征也兼具這二者的特點。由于入海徑流量減少，河口污染加重，河口區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)會表現(xiàn)出一定的退化特征，如河口營養(yǎng)環(huán)境惡化、濕地面積減少、生物多樣性降低、生物趨向小型化、河口初級生產(chǎn)力降低、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)破壞、生態(tài)功能衰退等。

鹽城海岸建閘河口生態(tài)系統(tǒng)的退化主要表現(xiàn)在互花米草（Spartina alterniflora）的入侵改變了河口濕地優(yōu)勢物種的種類及數(shù)量，進而對棲息地捕食者的數(shù)量產(chǎn)生影響?；セ撞菰a(chǎn)北美海岸，1982年在江蘇海岸開始引種，由于其適應能力很強，逐漸成為優(yōu)勢物種。研究［38-40］顯示，互花米草入侵促進了底棲無脊椎物種個體數(shù)的增加，多毛綱物種往往成為生境的優(yōu)勢物種，但互花米草入侵會排斥大型底棲動物，而代之以小型螺類，如中華擬蟹守螺（Cerithidea sinensis）、緋擬沼螺（Assiminea latercea）等。大型底棲動物往往是河口海岸濕地棲息鳥類等的食物來源，食物來源減少會導致高級捕食者死亡率與遷出率增加，對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負面影響。

另外，建閘引起河口區(qū)污染物（如無機氮與活性磷酸鹽等）濃度逐漸增加，造成河口及附近海域水體富營養(yǎng)化加劇，使得河口近海赤潮、綠潮災害頻發(fā)，生態(tài)系統(tǒng)初級生產(chǎn)力降低，生物資源量減少，生態(tài)系統(tǒng)退化。近期統(tǒng)計［41］結(jié)果顯示，鹽城王港河口岸灘的單位面積綠藻平均濕重生物量達到30.46 g/m2。在一定條件下（如季節(jié)變化），水體的富營養(yǎng)化會造成水體溶解氧（DO）濃度降低，低于2 mg/L時形成缺氧區(qū)（hypoxia area）［42］，此時生態(tài)狀況急劇惡化，不利用底棲生物、無脊椎動物生存，嚴重的甚至會造成氧敏感物種的消亡，進而改變?nèi)郝浣M成，影響生態(tài)效應。目前，在大型河口［43-44］均發(fā)現(xiàn)有季節(jié)性的缺氧現(xiàn)象，而在鹽城海岸的射陽河口等地區(qū)［45］，無機氮磷等濃度遠遠超標，具有形成河口缺氧區(qū)的潛力。

建閘與河口水文、河口生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間具有密切的關(guān)聯(lián)性。入海河流往往攜帶大量營養(yǎng)鹽進入河口地區(qū)，是河口生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)能量的重要供給來源。建閘使得入海徑流減少、污染物富集，一方面造成生態(tài)系統(tǒng)初級生產(chǎn)力降低，生物種類、生物量的減少；另一方面，建閘人為割裂了河流與海洋的聯(lián)通，阻斷了溯河性水生生物（如河鰻、三文魚等）的通道，造成魚蟹難以產(chǎn)卵，生物量下降或種群消失［46］。

3　建閘河口可持續(xù)治理

中小型建閘河口數(shù)量眾多，建閘對河口海岸的水文、泥沙、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)等產(chǎn)生了深遠的影響，因此急需開展治理研究。在以往的建閘入海河口治理中，由于政策制定者與執(zhí)行者的單一，使得河口的治理易出現(xiàn)以下弊端［47］：1）河口的開發(fā)、治理與管理分工不明確，各部門各自為政。如機構(gòu)的重復性設(shè)置導致管理主體不明確，從而造成海岸圍墾、流域水資源保護、流域排污、漁業(yè)養(yǎng)殖等行業(yè)矛盾加劇。2）入海河口監(jiān)測及相關(guān)研究薄弱，河口區(qū)的監(jiān)測數(shù)據(jù)種類單一，如只監(jiān)測徑流及河道底床數(shù)據(jù)，缺乏其他如河口生態(tài)指標、污染物指標等的監(jiān)測。同時，監(jiān)測數(shù)據(jù)在精度及連續(xù)性上存在不足。3）公眾參與不足，公眾認可是河口治理措施有效實施的重要基礎(chǔ)。目前，由于國民對于河口重要性認識不足及相關(guān)政策的缺失，使得河口治理中缺失了公眾參與這一重要環(huán)節(jié)，公眾反饋信息的缺失或失真，最終使政策制定者對相關(guān)河口治理措施的實施效果認識不足。

建閘河口的可持續(xù)治理主要指在明確河口區(qū)自然功能、生態(tài)功能、經(jīng)濟功能的基礎(chǔ)上，結(jié)合河口動態(tài)監(jiān)測與研究結(jié)果，將跨部門、跨區(qū)域聯(lián)動與公眾參與納入到河口治理措施、政策制定中，實現(xiàn)河口的可持續(xù)利用（圖5）。

圖5　河口可持續(xù)治理模式Fig.5　Pattern of sustainable estuary improvement

具體而言，包含以下幾個方面：1）明確河口功能定位，評估自然、生態(tài)、經(jīng)濟價值。入海河口的功能定位主要指河口在區(qū)域發(fā)展中發(fā)揮的主要作用，就河口價值而言，往往在自然、生態(tài)、經(jīng)濟價值3個方面兼而有之，這三者之間互為依存、相互影響。以鹽城主要入海河口為例，其主要功能被定義為“里下河地區(qū)排水入海主要通道，同時兼具防汛抗旱功能”［35］。實際上，如射陽河、新洋港河兼具航運、漁業(yè)碼頭等功能［48-49］，同時河流輸送的營養(yǎng)鹽等也維持了河口濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定［50-51］。因此，河口的功能定位與價值評估要結(jié)合當?shù)氐淖匀惶卣髋c經(jīng)濟社會發(fā)展的需要從2個方面來考慮。2）建立河口動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。河口的動態(tài)監(jiān)測是一個系統(tǒng)性、長期性的工程。在進行河口功能定位的基礎(chǔ)上，進行動態(tài)監(jiān)測參數(shù)的選取。如在鹽城海岸建閘河口，河口監(jiān)測的動態(tài)參數(shù)應覆蓋斷面徑流量、含沙量、河口水位、河床高程、典型污染物（有機污染物、重金屬等）指標、生態(tài)指標（葉綠素、溶解氧等）等。這些參數(shù)與河口自然、生態(tài)、經(jīng)濟功能的發(fā)揮密切相關(guān)，同時也是制定河口治理措施的重要依據(jù)。在參數(shù)獲取的基礎(chǔ)上，設(shè)定參數(shù)閾值，建立實時監(jiān)測-預警系統(tǒng)，使決策部門能夠及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。3）跨部門、區(qū)域協(xié)作與公眾參與。河口區(qū)屬于陸地與海洋的過渡地帶，河口地區(qū)的治理往往涉及多個部門。如水利部門將河口視為河流的自然延伸，而海洋部門則把河口當作海域來進行管理，環(huán)境保護部門重視河口的生態(tài)功能，往往將河口與濱海濕地聯(lián)系在一起。因此，在進行河口治理時有必要設(shè)置類似“河口管理委員會”的組織來進行有效協(xié)調(diào)和管理。

目前，由于國民對于河口的重要性認識不足，加之管理制度設(shè)計的缺陷，使得公眾普遍缺乏參與當?shù)睾涌谥卫淼囊庾R與機會。而在河口治理中引入公眾參與目的在于打破傳統(tǒng)的“自上而下”的治理模式，將公眾的訴求與經(jīng)驗體現(xiàn)在河口治理措施中，發(fā)揮公眾的積極性，有利于河口的可持續(xù)治理。公眾參與需要2個方面的條件：1）政府應積極提供公眾參與的平臺，如以研討會、社區(qū)組織、公益組織等形式使公眾的意見得到表達；2）制定相應的公眾監(jiān)督機制，使得公眾監(jiān)督貫穿河口治理措施的制定、實施、效果反饋等各方面，實現(xiàn)全民參與的河口治理與管理。

4　結(jié)語

由于入海河口具有較高的自然、經(jīng)濟、社會價值，在資源環(huán)境保護、區(qū)域可持續(xù)發(fā)展中扮演著重要的角色。相對于大型河口而言，中小型入海河口的重要性往往被忽視。僅就沉積物入海通量而言，全球小河口的輸運量要遠大于大型河口。而在亞洲海岸，大量的中小型流域-海岸帶系統(tǒng)，對于河口海岸地區(qū)的沉積物、營養(yǎng)鹽、污染物的輸運有著重要影響。

在中小型入海河口建閘，改變了原有的徑流、沉積物、營養(yǎng)鹽等的輸運格局，同時也帶來了一系列河口治理的問題，如河道淤積、河口環(huán)境污染、河口生態(tài)系統(tǒng)退化等。可持續(xù)的河口治理以河口的發(fā)展目標為前提，即確定河口的定位與自然、生態(tài)、經(jīng)濟價值，同時，要避免以往河口治理中出現(xiàn)的各自為政、分工不明的問題。要將公眾參與納入到整個河口治理、管理過程中來，充分發(fā)揮公眾監(jiān)督的作用，最終實現(xiàn)河口的有效治理與可持續(xù)發(fā)展。

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歡迎訂閱2016年《環(huán)境工程技術(shù)學報》

《環(huán)境工程技術(shù)學報》是由中華人民共和國環(huán)境保護部主管，中國環(huán)境科學研究院主辦的綜合性學術(shù)期刊，2015年收錄為“中國科技核心期刊”（中國科技論文統(tǒng)計源期刊）。主要刊載國內(nèi)外環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域的最新研究成果，報道環(huán)境工程及環(huán)保實用技術(shù)應用的典型案例，關(guān)注環(huán)保產(chǎn)業(yè)政策和行業(yè)動態(tài)，以及環(huán)境工程新技術(shù)、新成果的轉(zhuǎn)化應用。本刊主要面向環(huán)境、生態(tài)、管理工程技術(shù)學領(lǐng)域的科研人員、技術(shù)研發(fā)人員、各級環(huán)保管理人員、環(huán)保企業(yè)經(jīng)營者與生產(chǎn)者以及相關(guān)專業(yè)大專院校師生。

《環(huán)境工程技術(shù)學報》為雙月刊，大16開，單月20日出版。每期定價40元，全年240元。歡迎國內(nèi)讀者到當?shù)剜]局訂閱，郵發(fā)代號：2-620；中國國際圖書貿(mào)易總公司承擔本刊國外發(fā)行，發(fā)行代號：6338BM。如有漏訂可直接與編輯部聯(lián)系。

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Im provem ent of Sm all and M edium-sized Estuaries w ith Tidal Sluices：A Case Study in Yancheng Coast

LU Ti-cheng1，LIMing-liang2，3，4，CHEN Jing-dong4，YANG Lei2，3，GONG Xu-long2，3，LU Li-yin51.Waterworks Administration of Yancheng City，Yancheng 224057，China 2.Geology Survey of Jiangsu Province，Nanjing 210018，China 3.Key Laboratory of Earth Fissures Geological Disaster，Ministry of Land and Resources，Nanjing 210018，China 4.School of Geographic and Oceanic Sciences，Nanjing University，Nanjing 210093，China 5.Zhenjiang Engineering Survey and Design Institute，Zhenjiang 212003，China

There are a lot of small and medium-sized estuaries，and they transport giant sediments，nutritive salts and pollutants into the ocean，which could cause great impact on the geomorphology evolution，natural resources exploitation and the balance of ecosystem.Building tidal sluices at the estuaries could change the original sediment transport patterns，resulting in a series of estuary problems，for example，estuary siltation，pollution and degeneration of ecological system.Taking main estuaries of Yancheng coast for instance，the characteristics of estuaries with tidal sluices were analyzed，and the concept of sustainable improvement and corresponding countermeasures were proposed，in order to ensure the sustainable economic and social development of the estuary areas.

estuaries with tidal sluices；estuary improvement；Yancheng coast；sustainable improvement；public participation

X522

1674-991X（2015）06-0492-07doi：10.3969/j.issn.1674-991X.2015.06.077

2015-05-05

江蘇省水利科技項目（2011028）；江蘇省自然科學基金項目（SBK201150144）；中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)大調(diào)查項目（1212011220005）

陸體成（1962—），男，高級工程師，研究方向為泥沙淤積及其治理，ycluticheng@sina.com

李明亮（1988—），男，助理工程師，碩士，研究方向為河口海岸科學，limingliang_vp@hotmail.com