航道整治工程生態(tài)環(huán)境論文

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一、長江航道整治工程對生態(tài)環(huán)境影響分析

1.筑壩工程。筑壩是按調(diào)整水流分布，改善航行條件的需求，將石料拋筑在具有土工布護(hù)底的局部河床上的工程措施。各壩體上下游河段水文情勢將發(fā)生變化，將局部改變水的流向，使局部流場發(fā)生變化。丁壩、潛壩和梳齒壩體上、下游可能形成一些回水區(qū)或緩流區(qū)，并抬升部分河段水位，增加水深。河床地形發(fā)生變化，建壩后局部河岸被壩體占用，岸邊的水生植被被損毀，對部分產(chǎn)卵魚類不利。丁壩、潛壩等會造成一些原有的產(chǎn)卵場的功能發(fā)生變化或喪失；丁壩壩體上游靠岸側(cè)水流減緩，若漂流性魚卵漂浮至此容易下沉，從而影響魚類的孵化。

2.守護(hù)工程。護(hù)岸是保護(hù)河岸，防止波浪、水流侵蝕的工程。主要作用是控制河勢，不使河床邊界發(fā)生任意變化，保持河勢穩(wěn)定在滿意的狀態(tài)；抑制崩岸，防止水流淘刷和波浪沖勢河岸；防止主流頂沖河岸，尤其洪水主流頂沖的險工地段，需要修建護(hù)岸工程，有效保護(hù)堤防安全。護(hù)底是護(hù)岸的基礎(chǔ)部分，是從坡腳向外直至深槽的防護(hù)體，遏制河底的過度沖刷。護(hù)岸、護(hù)坡、邊灘和低灘守護(hù)主要改變原有岸坡結(jié)構(gòu)，整治使得自然復(fù)雜的河流形態(tài)和流場朝單一化方向發(fā)展，其守護(hù)行為一般不會對河道水文情勢造成大的改變。施工會改變產(chǎn)卵基質(zhì)等棲息生境；邊灘的硬化對水生維管束植物產(chǎn)生影響，使其生物量減少，間接影響喜好在此產(chǎn)沉性卵或粘性卵魚類的繁殖發(fā)育，導(dǎo)致區(qū)域魚類資源量的下降；破壞底棲動物的主要生存場，底棲動物種類、數(shù)量下降，致使魚類減少。拋石、沉排等工序會改變局部地形，增加河床糙度，改變河床底質(zhì)結(jié)構(gòu)。

3.疏浚吹填工程。疏浚后河段水深增加，流速減緩，流量增大；施工使懸浮物濃度升高，影響浮游生物；疏浚處原有的底棲生物被損毀；對工程區(qū)域魚類有驚擾。

4.航道爆破工程。爆破工程主要導(dǎo)致河道部分地形發(fā)生變化，原有的急流環(huán)境變?yōu)榫徚鳌Ｊ┕ぶ芯植繎腋∥餄舛壬撸绊懜∮紊铮还こ陶ǔ甘沟讞锉粨p毀，附近一定區(qū)域的底棲生物被掩埋；施工前如未采取驅(qū)魚措施，將炸死或炸傷過往魚類。

二、需重點(diǎn)研究的方向

1.長江江豚保護(hù)研究方向。長江江豚：種名，屬于哺乳綱、鯨目、鼠海豚科中江豚屬中的窄脊江豚的一個亞種。長江江豚是江豚生活在淡水中的唯一亞種，2013年7月被IUCN的受脅物種紅皮書列為極危物種。長江江豚僅分布于長江中下游干流及洞庭湖和鄱陽湖，目前主要分布在宜昌至上海段，其中宜昌至鄂州段江豚的密度最低。江豚為近岸型豚類，分布密度隨水深的增加而遞減。長江江豚遷移范圍較小，在彎曲河道的邊灘緩水區(qū)、分汊河道的干支流交匯水域的分離區(qū)和滯留區(qū)，以及心灘的分流區(qū)之間往返遷移。長江江豚一般在春季繁殖，分娩持續(xù)時間較長，4～5月份為產(chǎn)仔盛期。江豚喜單獨(dú)活動，有時也結(jié)成2～3只的小群，主要以青鱗魚、梭魚、銀魚等魚類和蝦、烏賊等為食。①長江江豚保護(hù)策略研究。對長江江豚的歷史及現(xiàn)狀進(jìn)行資料查找和實(shí)地考察，得出長江江豚的種群分布情況、生長狀況及數(shù)量的系統(tǒng)資料及變化趨勢；研究三峽大壩蓄水對長江江豚棲息地及索餌場造成的影響；從人類活動和自然變遷的層面初步分析江豚資源減少的影響因素。基于長江江豚現(xiàn)狀調(diào)研、社會經(jīng)濟(jì)影響和技術(shù)方法，分析棲息地保護(hù)、異地遷建保護(hù)、人工繁殖三大保護(hù)措施的利弊。提出包括水利調(diào)度、加強(qiáng)行政管理、維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)等在內(nèi)的江豚總體保護(hù)策略及近期保護(hù)側(cè)重方向，根據(jù)不同地區(qū)的生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，分江段制定近期及遠(yuǎn)期江豚保護(hù)方案。②航道整治工程對江豚的生態(tài)補(bǔ)償方案研究。采用資料查找的方法調(diào)查歷史上人類活動較少時江豚的數(shù)量及活動水域，將個體江豚所需的活動水域作為江豚的原始生態(tài)足跡值，再參考人類生態(tài)足跡的計算方法，根據(jù)現(xiàn)有的江豚生活需求推算出所需的生態(tài)足跡值，并對原始值進(jìn)行修正，得出合理的生態(tài)足跡值，再計算生態(tài)赤字或生態(tài)盈余值，得出目前長江適應(yīng)江豚的生存空間。采用直接市場法、替代市場法和假想市場法等核算出江豚保護(hù)所需總費(fèi)用；確定人類活動（工程建設(shè)、沿江排污、經(jīng)濟(jì)行為等）對江豚影響所占的權(quán)重，依據(jù)模糊數(shù)學(xué)統(tǒng)計法、建立模型法、實(shí)地考察法等方法定量分析航道整治工程對江豚生態(tài)足跡的影響，最終確定航道整治工程所需承擔(dān)的保護(hù)費(fèi)用。③航道整治工程對江豚累積影響研究。分別對航道整治工程對江豚覓食場所和遷移路徑的累積影響進(jìn)行研究。采用情景分析法，考慮生物資源自我修復(fù)，通過資料和實(shí)地考察研究航道整治工程對底棲動物等生物資源量的影響。分析長江江豚的食物鏈，確定航道整治工程對江豚的累積影響。綜合考慮江豚被餓死的可能性和危險捕食給江豚帶來的擦傷、撞擊、螺旋槳誤傷等傷亡，確定航道整治工程對江豚覓食場所的累積影響。調(diào)查已建筑壩工程對江豚遷移路徑的影響，結(jié)合江豚遷移路徑要求的流速、水深等水文條件和航道整治工程的建設(shè)情況，通過環(huán)境數(shù)學(xué)模型法確定航道整治工程對江豚遷移路徑的累積影響，得出遷移路徑被壓縮的空間值。④適宜江豚生存的生態(tài)江段選取研究。根據(jù)江豚生存適宜的底質(zhì)、邊灘、流速、水溫、泥沙等水文條件，對各江段水文情勢等進(jìn)行調(diào)研，采用數(shù)學(xué)模型法初步確定若干現(xiàn)狀條件下的適宜江豚生存的生態(tài)保護(hù)江段。由于時間推移，河流環(huán)境發(fā)生變化，根據(jù)現(xiàn)有的河流水文資料，運(yùn)用環(huán)境數(shù)學(xué)模型法，模擬河流水文水動力變化趨勢，分析生物資源變化情況，結(jié)合江豚適宜的生存條件，重新確立若干未來?xiàng)l件下適宜江豚生存條件的生態(tài)保護(hù)江段。綜合考慮江豚保護(hù)、航道整治工程建設(shè)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)、社會影響等方面，采用實(shí)地考察和對比分析等方法，優(yōu)化選取適宜江豚生存條件的最優(yōu)生態(tài)保護(hù)江段。

2“.四大家魚”保護(hù)研究方向。“四大家魚”指的是青魚、草魚、鰱魚、鳙魚四類魚，是我國主要的淡水養(yǎng)殖和捕撈對象，在淡水漁業(yè)中占有很大的比重。長江是我國四大家魚的主要天然原產(chǎn)地，是寶貴的天然物種種質(zhì)資源庫。“四大家魚”屬典型的產(chǎn)漂流性卵魚類，繁殖季節(jié)在每年4月下旬至7月上中旬，此時江水的平均溫度為18～27℃，產(chǎn)卵盛期水溫為21～24℃。一般認(rèn)定，“四大家魚”產(chǎn)卵期的適宜流速最小為30cm/s，最大為60cm/s。研究發(fā)現(xiàn)“四大家魚”的產(chǎn)卵環(huán)境多為河床地形、水流流態(tài)較為復(fù)雜，動能梯度和弗勞德數(shù)較小、流速梯度和能量損失較大的河段。①“四大家魚”保護(hù)策略及生態(tài)補(bǔ)償研究。A：“四大家魚”保護(hù)策略研究，采用資料收集、實(shí)地考察等方法，調(diào)查目前四大家魚“三場一通道”的分布情況及三峽工程蓄水對“四大家魚”產(chǎn)卵場分布區(qū)域的影響；初步分析人類活動中（工程建設(shè)、水體污染、非法捕撈等）對“四大家魚”種群變化的影響因素。“四大家魚”的保護(hù)主要分為對“三場一通道”的生態(tài)保護(hù)和人工增殖放流。基于“四大家魚”影響因素的初步研究，通過對生態(tài)環(huán)境、社會影響及經(jīng)濟(jì)技術(shù)的綜合分析，針對種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)及一般江段提出系統(tǒng)保護(hù)方案。同時，對現(xiàn)有人工增殖放流站進(jìn)行考察，研究存在問題并提出解決措施。B：“四大家魚”生態(tài)補(bǔ)償方案研究，采用直接市場法、替代市場法、假想市場法等對“四大家魚”生態(tài)補(bǔ)償費(fèi)用進(jìn)行核算；通過人類活動對“四大家魚”主要影響因素的定性分析，依據(jù)模糊數(shù)學(xué)統(tǒng)計法、建立模型法、實(shí)地考察法等定量研究出航道整治工程在人類活動中對“四大家魚”影響所占的權(quán)重；最終確定航道整治工程所需承擔(dān)的保護(hù)費(fèi)用。②航道整治工程對“四大家魚”的累積影響研究，分別對航道整治工程對江豚覓食場所和遷移路徑的累積影響進(jìn)行研究。由于“四大家魚”主要以底棲生物和浮游生物為食，采用情景分析法，在考慮生物資源自我修復(fù)的情況下，通過資料查找和實(shí)地考察研究守護(hù)工程、疏浚吹填工程、航道爆破工程等對底棲動物和浮游動物等生物資源量的影響，確定航道整治工程對“四大家魚”索餌場的累積影響。通過資料查找和實(shí)地考察對三峽大壩蓄水后“四大家魚”產(chǎn)卵場分布情況進(jìn)行調(diào)研，分析已建的嘉魚至燕子窩段航道整治工程、羅湖州水道整治工程等對“四大家魚”產(chǎn)卵場的影響。根據(jù)“四大家魚”產(chǎn)卵場所需水文環(huán)境（底質(zhì)、流量、水溫、泥沙等）及相關(guān)整治工程的建設(shè)情況，采用環(huán)境數(shù)學(xué)模型法確定航道整治工程對“四大家魚”產(chǎn)卵場的累積影響，分析航道整治工程建設(shè)的閾值。

3.中華鱘保護(hù)研究方向。白鱀豚屬哺乳綱、鯨目、白鰭豚，國家Ⅰ級保護(hù)動物，是世界上現(xiàn)存的4種淡水豚數(shù)量最少的物種。歷史上從宜昌到長江入海口曾經(jīng)廣泛分布。受人類活動的影響，其種群數(shù)量和分布區(qū)域逐漸縮小。上世紀(jì)90年代，白暨豚在洞庭湖與鄱陽湖湖區(qū)絕跡，在長江分布范圍的上限移至葛洲壩下游170km處的荊州附近，其下限縮減到南京附近。2000年至2004年的幾次觀測中，其主要聚集在銅陵段、鄱陽湖段和洪湖段3個區(qū)域。白暨豚目前現(xiàn)存數(shù)量很難估計，但一般認(rèn)為已經(jīng)功能性絕滅。①中華鱘保護(hù)策略研究。采用資料查找和實(shí)地考察等方法，調(diào)查中華鱘的歷史及現(xiàn)狀，得出中華鱘的種群分布、數(shù)量及生長狀況的系統(tǒng)資料和變化趨勢；研究三峽蓄水、葛洲壩下游河勢調(diào)整，導(dǎo)致中華鱘棲息地、生殖洄游及產(chǎn)卵場的變化；從人類活動和自然變遷等層面，分析中華鱘資源減少的影響因素。基于中華鱘的現(xiàn)狀調(diào)研、社會經(jīng)濟(jì)影響和技術(shù)方法，綜合分析建立自然保護(hù)區(qū)、研究人工繁殖及放生技術(shù)、探索野生中華鱘卵孵化、苗種培育及自然繁殖技術(shù)等保護(hù)措施的利弊，提出包括水利調(diào)度、行政管理、生態(tài)系統(tǒng)維護(hù)等在內(nèi)的中華鱘總體保護(hù)策略。研究保護(hù)產(chǎn)卵場和自然繁殖活動、降低孵化后死亡率的可行措施，在結(jié)合生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，制定貼合中華鱘近期及遠(yuǎn)期的保護(hù)方案。②航道整治工程對中華鱘的生態(tài)補(bǔ)償方案研究。采用直接市場法、替代市場法和假想市場法等對中華鱘生態(tài)補(bǔ)償費(fèi)用進(jìn)行核算；通過對中華鱘影響因素的定性分析結(jié)果，依據(jù)模糊數(shù)學(xué)統(tǒng)計法、建立模型法、實(shí)地考察法等定量分析航道整治工程對中華鱘的影響，確定其在所有人類活動中對中華鱘影響所占的權(quán)重，最終確定航道整治工程所需承擔(dān)的保護(hù)費(fèi)用。

4.護(hù)坡、護(hù)底工程研究方向①各生態(tài)護(hù)坡材料的比選及適應(yīng)性研究。生態(tài)護(hù)坡工程建設(shè)必須考慮邊坡的穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟(jì)性，并考慮選取植物的生態(tài)性、形態(tài)性、地域性，原則上生態(tài)護(hù)坡的植被要求抗逆性強(qiáng)、生長迅速、自繁能力強(qiáng)、適應(yīng)粗放管理，日后管理簡單。國內(nèi)外新型的生態(tài)護(hù)坡技術(shù)有液壓噴播植草護(hù)坡、土工網(wǎng)墊植草護(hù)坡、石籠（雷諾墊）護(hù)坡、加筋纖維毯護(hù)坡、香草根技術(shù)護(hù)坡等，調(diào)研這些生態(tài)護(hù)坡技術(shù)對氣候、土質(zhì)、地形、水位、流速等外界環(huán)境要求，分析各自的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍。采用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的研究方法，構(gòu)建物理模型，利用水槽概化模型模擬出各段航道運(yùn)營情況，探究不同水流條件下各類生態(tài)護(hù)坡的適應(yīng)性（抗沖刷能力、抗風(fēng)浪能力、消落帶消能能力、生態(tài)修復(fù)特性等），并在典型航道進(jìn)行試驗(yàn)以驗(yàn)證結(jié)論。綜合社會經(jīng)濟(jì)因素分析各航道整治工程所適合的生態(tài)護(hù)坡的可行性，計算具有各特殊性能要求的生態(tài)護(hù)坡工程施工、維護(hù)的費(fèi)用，遴選出符合社會經(jīng)濟(jì)性的生態(tài)護(hù)坡工程類型。②護(hù)底工程結(jié)構(gòu)及生態(tài)修復(fù)特性研究，護(hù)底工程生態(tài)化建設(shè)不僅對工程的安全性具有要求，其生態(tài)化改造也十分重要。護(hù)底結(jié)構(gòu)既要盡量減少對水流的干擾，以降低護(hù)底結(jié)構(gòu)外緣的沖刷，又要確保護(hù)底結(jié)構(gòu)外緣的沖刷應(yīng)遠(yuǎn)離穩(wěn)定區(qū)以保證建筑物安全。其排體既要具有良好的穩(wěn)定性、排水性、保沙性，又要適合微生物附著以及具有生物保護(hù)功能（例如防止江豚的危險捕食等）。通過室內(nèi)試驗(yàn)（受力試驗(yàn)等），采用科學(xué)方法考察各生態(tài)護(hù)底軟體排的完整性、搭接處安全性、排邊穩(wěn)定性以及護(hù)底的防護(hù)效果，以研究軟體排構(gòu)造及布局的穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上，調(diào)研長江航道整治工程中已實(shí)施的護(hù)底工程技術(shù)，包括其磨損程度和各護(hù)底工程的生態(tài)修復(fù)效果（淤積、底棲生物、周邊生境等），綜合分析各護(hù)底工程的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍。綜合穩(wěn)定性和生態(tài)性，優(yōu)化護(hù)底工程軟體排的構(gòu)造及布局。

三、結(jié)論與建議

1.長江航運(yùn)的發(fā)展和航道的建設(shè)在取得巨大的社會、經(jīng)濟(jì)效益的同時，對長江航道的生態(tài)環(huán)境也帶來了一定程度的不利影響，但目前其影響范圍和程度均未有明確的定義。

2.為了推動生態(tài)航道建設(shè)，相關(guān)部門應(yīng)該結(jié)合國內(nèi)外前沿，開展改善長江航道整治工程生態(tài)環(huán)境方向研究，增強(qiáng)理論的系統(tǒng)性，制定合理可行的對策措施，建立科學(xué)化、規(guī)范化的生態(tài)保護(hù)機(jī)制。

作者:逄勇陳茜李雨晨單位:河海大學(xué)