航道整治工程对河流生态环境的影响分析
时间：
陈会东 金辉虎1由 分享
摘要内河航道整治工程一般包括疏浚工程、炸礁工程、护岸工程、桥梁拆除及跨过河管线改建工程、航标工程、配套设施工程及环境保护工程。其中疏浚工程、炸礁工程等将会对河道内的水生生态造成一定的影响,通过分析施工期施工活动对浮游植物、浮游动物、底栖生物和渔业资源的影响,特别是关注工程炸礁对河流生态环境的影响,以及施工对珍稀水生生物的栖息地、洄游通道的影响分析,并按照预防、减轻、修复和补偿的顺序提出针对性地水生生态保护措施,以避免和减轻内河航道整治工程对河流生态环境的影响,为其他内河航道整治工程的环境保护工作提供一些经验。
关键词航道整治工程;河流生态环境;影响
AbstractThe navigation channel regulation in inland waterway ordinarily includes dredging works,reef blasting,revermene works,spit catting works,aids to navigation,facilities and environmental engineering. Among these,the dredging works and reef blasting will make some influence to aquatic ecosystem. Through analyzing the influences of the constructing to phytoplankton,zooplankton,benthos and fishery resources,especially the focus on the influence of the reef blasting to aquatic ecosystem,and the constructing to the habitat of rare aquatic ecosystem and to the migration pathway,according to the order of preventing,alleviating,restoring and compensating,the measures of the aquatic ecosystem protectingwere put forward to avoid and alleviate the influences of the navigation channel regulation in inland waterway to aquatic ecosystem,so as to provide some experiences in the environment protecting of the the navigation channel regulation in inland waterway.
Key wordsnavigation channel regulation;aquatic ecosystem;effect
河流生态修复方面,目前我国仍处于起步和技术探索阶段,河流整治工作基本处于水质改善和景观建设阶段。缺乏传统水利、生态系统栖息地和景观的有机结合。多数地方的河道整治,尤其是中小型河流,其理念仍停留在渠道化、衬砌等已被发达国家舍弃的做法[1]。内河航道整治使自然河流渠道化,从而破坏水生生物的产卵场、栖息地和河流形态的多样化,以及减弱河流的自然净化能力和破坏其生态环境,因此应做好内河航道整治工程对河流生态环境的影响分析,并针对不同情况采取合理的水生生态保护与修复措施[2-4]。
1对河流生态环境的影响
1.1施工对浮游植物的影响
藻类是一群具有叶绿素和其他光合色素、能进行光合作用的低等植物,是自然水体的原始生产者,多数藻类是鱼类或其他水生动物的饵料。内河航道整治工程对浮游植物的影响主要是航道整治阶段,因新建堤坝、旧堤坝拆除、水流发生变化等引起局部水域水质浑浊,影响阳光透射,使水中浮游植物光合作用暂时降低,不利于藻类生长繁殖,数量减少。待工程结束后,水深相对增加,水体透明度增大,有利于浮游植物光合作用,可促进藻类繁殖,受影响河段藻类的数量可很快恢复到原有水平。
1.2 施工对浮游动物的影响
水域中的浮游动物是许多经济鱼类和几乎所有幼鱼的重要饵料。浮游动物含有丰富的营养物质,在水域生态系统的食物链和能量转换中,浮游动物与水生植物、底栖动物、浮游植物一起,各占有重要位置。浮游动物与浮游植物一样,在航道整治阶段,因施工影响而使其数量减少,因工程结束逐步得以恢复。航道整治前,碍航特征为急、浅、险,整治后水流趋于平缓,流速降低,则泥沙含量减少,水深增加,水体透明度增加,在一定程度上有利于原生动物、轮虫及浮游甲壳动物的繁殖。预计整治后河段中的浮游动物数量会有所增加,但种群结构不会发生大的变化[5]。
1.3施工对底栖生物的影响
底栖动物是长期在水域底部泥沙中、石块或其他水底物体上生活的动物。自然水体中底栖动物的种类和数量与底层杂食性鱼类有着极大的关系。航道整治工程对底栖动物较大的影响是直接改变了其生活环境,从而使其种类、数量、分布也产生一定的影响,尤其是挖泥和抛投过程对其影响较大。底栖动物随着挖出的底泥,从挖泥区被人为地转移到深水区抛泥,使挖泥区的数量明显减少;抛投区底栖生物因遭疏浚弃土和礁石覆盖而死亡。喜浅水急流的种类因不适应新的环境而逐渐死亡,少部分适应性强的种类则存活下来。随着时间的推移,局部的原有平衡被破坏后,由于生态效应作用将会在较短时间内形成新的平衡。水下炸礁、疏浚、抛泥都是人为地改变底栖动物的生活环境,仅改变了部分河段的底质环境,对整体底栖动物的影响并不大。
1.4施工对渔业资源的影响
疏浚和抛投工程对鱼类的影响方式较为相似。由于鱼类的游泳活动能力较强,在疏浚机械或施工船舶的扰动作用下,鱼类将会被驱赶出施工水域,因此疏浚和抛投工程对鱼类的直接影响较小;但如果影响底质面积较大,则将对施工后的底质和生境恢复产生不利影响。一般内河航道疏浚施工过程中,对暴露于设计水深之上的岩石采用水下爆破的方法予以清除,对渔业资源会产生一定不利的影响。与疏浚和抛投工程相比,水下炸礁在对渔业资源和底栖生物的影响方式上有很多不同的特点,因此水下炸礁施工对水生生态环境的影响较大。炸礁是施工中用来保证设计水深的常见方法,所采用的工艺通常为打孔(8～10个孔)、起爆、清除,一次起爆药量8～12 kg,所采用的炸药多为防水硝铵炸药。现采用类比分析的方法,参照“辽东湾双台子河口利用水中放炮进行石油地震勘探(使用4 kg硝铵炸药)”的相关试验结果,预测水下炸礁对水环境及生态环境产生的影响。
1.4.1工程炸礁对水环境的影响。水下爆炸后,爆炸对水环境的影响主要有:一是重金属的变化状况。爆破未引起江水中重金属的浓度变化,原因是调查沉积物中重金属含量低,爆炸后,沉积物中重金属与江水混合,不会产生明显的溶出现象。因此,沉积物中重金属的含量直接影响到爆破后重金属的变化。二是有机物的变化。COD和TOC的浓度是江水中有机物含量多少的直接反映。结果表明,这2项均有所增加,但对水环境影响不大。三是水下爆炸对江水的影响主要是浑浊度和悬浮体的增高,如在某水域长期进行水下爆炸,产生的高浑浊水团由于水流产生的输移、扩散和沉降作用,会影响周围生态系统,威胁水生生物资源。
1.4.2工程炸礁对水生生物及水产养殖的影响。一是对水生生物的影响。长期生活于高浑浊水团中的生物,其鳃部会被悬浮物质充塞而呼吸困难,影响发育,甚至引起窒息死亡。此外,水体中悬浮物长期过量会妨碍生物的卵和幼体的正常发育,破坏鱼类及其他动物的栖息环境,抑制水生植物的光合作用,减少动物的饵料。二是对鱼类的影响。据资料记载,4 kg炸药在浅海水下爆炸,距爆炸中心20 m以内,对150 g左右的鱼类致死率可达100%,而在40 m左右致死率可达33%,50 m以外则是安全区。另据国家海洋研究部门对海上石油勘探表层除泥对海洋生物影响的原体试验结果表明,在水深8～20 m,单次起爆用药量8～10 kg的试验条件下,在距爆破点50 m范围内出了鱼、贝等死亡,内脏破裂;在50～100 m范围内,鱼贝类出现精神忧郁,皮坏死、内脏损伤、发育慢或停止发育等现象;100 m以外,对鱼贝类生存无较大影响。因此,参照该试验的结果并在施工中采取毫秒延期爆破方法,炸礁施工对水生生物的影响范围保守起见可确定在400 m范围以内。由此可见,对于鱼类及其他活动性强的游泳生物来讲,爆炸的直接杀伤作用影响较小,除少部分致死外,大部分将迅速出逃,游迁其他水域。调查进行炸礁点周围有没有鱼类索饵区、产卵场、越冬场,整治的河道是不是主要鱼类的重要洄游通道,对于有洄游性鱼类通过需调查鱼类的洄游期,炸礁要避开鱼类集中的栖息地和洄游性鱼类的洄游期。三是对底栖生物的影响。水下爆炸可使位于爆炸中心附近的贝类及其他底栖生物当场毙命,除强声压致死外那些致昏而处于半致死状态的底栖生物,在遭到由爆炸激起的大量泥沙石块掩埋之后,也难逃窒息死亡的命运。由于爆炸量相对集中,沉积物破坏面积相对不大,而且施工时间控制在枯水期施工,底栖生物的资源量处于较少的时期,因此这部分影响不予考虑。四是对养殖区的影响。调查工程影响范围内的养殖区,为避免施工活动对捕捞区产生影响,建设单位务必加强施工组织安排,将施工期控制在枯水期内,且应在施工前与有关村镇密切联系,充分协商,做好作业区内捕捞网具的迁移工作[6]。
2施工期水生生物环境影响保护措施
2.1合理安排施工进度,确保作业安全,减少影响
合理安排施工进度,非特殊情况施工期不得延长,尽量在枯水季节完成水下施工作业。选用装载能力大的运输船舶,降低船舶往返频率,减少水体扰动、悬浮物增加对水生生物和鱼类的影响程度。为确保工程爆破作业安全,减少炸礁(石)震动对江上作业船舶与人员的影响,施工单位在拟定施工方案时应根据国家爆破安全规程的要求,起爆药量应控制在所引起的爆炸的地震速度在规程中所规定的安全范围之内,并在施工过程对爆炸产生的地震效应进行监测,掌握合适的一次爆炸的用药量。其次在导爆方法上,尽量采用导爆索串并联的传爆网络和毫秒延期爆破方法,以减少冲击波、飞石及淤泥对周围水环境、生态环境与水产养殖区的影响,切实做好安全爆破作业。尽量避免对鱼类,特别是珍稀水生生物产生影响,建议正式施工前应先以少量炸药进行试爆,对需炸礁的河段分段进行,实行点炸,起到在施工区域内驱赶鱼类以及珍稀水生生物的作用,尽可能将鱼亡量减少到最低程度;同时建议航道整治作业避开鱼类产卵孵化高峰期及珍稀鱼类的洄游季节(一般为4—6月)。
2.2设置拦网,实行监测,采用生态修复措施
施工单位在与当地渔业部门协商的情况下,可考虑在炸礁和爆破作业前一天,在距炸礁点和爆破作业点中心上下游400 m处分时设置拦网,炸礁和爆破作业后撤网。在航道整治过程中,需开展全程环境监理和监测工作,及时掌握炸礁、抛投对水环境、水生生态环境的影响状况,以便及时调整作业方案,防止对河流生态环境造成破坏。施工中建设方应主动与作业点附近的渔民就作业时间进行协商,以减少渔业资源损失。施工过程中发现珍稀水生动物,应立即停止。如发现有因施工行为而误伤的珍稀水生生物,应暂停施工并报告渔政部门共同处理。可采用河道、河型多样化的生态修复措施,设置人工产卵床,建设人工产卵场、栖息地和回游通道,以及人工放流等措施缓解。内河航道整治对河流生态的胁迫主要是生物生境和生态条件的改变,因而修复措施以河流生态水工学和水生生物增殖、放流为主[7]。
3参考文献
[1] 水利部全球-国际合作与科技司.河流生态修复技术现状及展望[C]∥水利部国际合作与科技司.河流生态修复技术研讨会论文集.北京:中国水利水电出版社,2005.
[2] 陈会东,王志勇,周斌,等.顺德水道航道整治工程环境影响报告书[R].天津:交通部天津水运工程科学研究所,2005.
[3] 崔树彬,刘俊勇,陈军,等.论河流生物-生态修复技术的内涵、外延及其应用[J].中国水利,2005(21):16-19.
[4] 崔树彬,王现方,邓家泉.试论珠江水系的河流生态问题及对策[J].水利发展研究,2005,5(9):7-11.
[5] 于国荣,夏自强,蔡玉鹏,等.河道大型水库水力过渡区及其生态影响研究[J].河海大学学报,2006(6):618-621.
[6] 董哲仁.水利工程对生态系统的胁迫[J].水利水电技术,2003(7):1-5.
[7] 夏自强,李琼芳,姜翠玲,等.河流自然功能的利用及保护研究[C]∥水利部国际合作与科技司.河流生态修复技术研讨会论文集.北京:中国水利水电出版社,2005:52-59.
关键词航道整治工程;河流生态环境;影响
AbstractThe navigation channel regulation in inland waterway ordinarily includes dredging works,reef blasting,revermene works,spit catting works,aids to navigation,facilities and environmental engineering. Among these,the dredging works and reef blasting will make some influence to aquatic ecosystem. Through analyzing the influences of the constructing to phytoplankton,zooplankton,benthos and fishery resources,especially the focus on the influence of the reef blasting to aquatic ecosystem,and the constructing to the habitat of rare aquatic ecosystem and to the migration pathway,according to the order of preventing,alleviating,restoring and compensating,the measures of the aquatic ecosystem protectingwere put forward to avoid and alleviate the influences of the navigation channel regulation in inland waterway to aquatic ecosystem,so as to provide some experiences in the environment protecting of the the navigation channel regulation in inland waterway.
Key wordsnavigation channel regulation;aquatic ecosystem;effect
河流生态修复方面,目前我国仍处于起步和技术探索阶段,河流整治工作基本处于水质改善和景观建设阶段。缺乏传统水利、生态系统栖息地和景观的有机结合。多数地方的河道整治,尤其是中小型河流,其理念仍停留在渠道化、衬砌等已被发达国家舍弃的做法[1]。内河航道整治使自然河流渠道化,从而破坏水生生物的产卵场、栖息地和河流形态的多样化,以及减弱河流的自然净化能力和破坏其生态环境,因此应做好内河航道整治工程对河流生态环境的影响分析,并针对不同情况采取合理的水生生态保护与修复措施[2-4]。
1对河流生态环境的影响
1.1施工对浮游植物的影响
藻类是一群具有叶绿素和其他光合色素、能进行光合作用的低等植物,是自然水体的原始生产者,多数藻类是鱼类或其他水生动物的饵料。内河航道整治工程对浮游植物的影响主要是航道整治阶段,因新建堤坝、旧堤坝拆除、水流发生变化等引起局部水域水质浑浊,影响阳光透射,使水中浮游植物光合作用暂时降低,不利于藻类生长繁殖,数量减少。待工程结束后,水深相对增加,水体透明度增大,有利于浮游植物光合作用,可促进藻类繁殖,受影响河段藻类的数量可很快恢复到原有水平。
1.2 施工对浮游动物的影响
水域中的浮游动物是许多经济鱼类和几乎所有幼鱼的重要饵料。浮游动物含有丰富的营养物质,在水域生态系统的食物链和能量转换中,浮游动物与水生植物、底栖动物、浮游植物一起,各占有重要位置。浮游动物与浮游植物一样,在航道整治阶段,因施工影响而使其数量减少,因工程结束逐步得以恢复。航道整治前,碍航特征为急、浅、险,整治后水流趋于平缓,流速降低,则泥沙含量减少,水深增加,水体透明度增加,在一定程度上有利于原生动物、轮虫及浮游甲壳动物的繁殖。预计整治后河段中的浮游动物数量会有所增加,但种群结构不会发生大的变化[5]。
1.3施工对底栖生物的影响
底栖动物是长期在水域底部泥沙中、石块或其他水底物体上生活的动物。自然水体中底栖动物的种类和数量与底层杂食性鱼类有着极大的关系。航道整治工程对底栖动物较大的影响是直接改变了其生活环境,从而使其种类、数量、分布也产生一定的影响,尤其是挖泥和抛投过程对其影响较大。底栖动物随着挖出的底泥,从挖泥区被人为地转移到深水区抛泥,使挖泥区的数量明显减少;抛投区底栖生物因遭疏浚弃土和礁石覆盖而死亡。喜浅水急流的种类因不适应新的环境而逐渐死亡,少部分适应性强的种类则存活下来。随着时间的推移,局部的原有平衡被破坏后,由于生态效应作用将会在较短时间内形成新的平衡。水下炸礁、疏浚、抛泥都是人为地改变底栖动物的生活环境,仅改变了部分河段的底质环境,对整体底栖动物的影响并不大。
1.4施工对渔业资源的影响
疏浚和抛投工程对鱼类的影响方式较为相似。由于鱼类的游泳活动能力较强,在疏浚机械或施工船舶的扰动作用下,鱼类将会被驱赶出施工水域,因此疏浚和抛投工程对鱼类的直接影响较小;但如果影响底质面积较大,则将对施工后的底质和生境恢复产生不利影响。一般内河航道疏浚施工过程中,对暴露于设计水深之上的岩石采用水下爆破的方法予以清除,对渔业资源会产生一定不利的影响。与疏浚和抛投工程相比,水下炸礁在对渔业资源和底栖生物的影响方式上有很多不同的特点,因此水下炸礁施工对水生生态环境的影响较大。炸礁是施工中用来保证设计水深的常见方法,所采用的工艺通常为打孔(8～10个孔)、起爆、清除,一次起爆药量8～12 kg,所采用的炸药多为防水硝铵炸药。现采用类比分析的方法,参照“辽东湾双台子河口利用水中放炮进行石油地震勘探(使用4 kg硝铵炸药)”的相关试验结果,预测水下炸礁对水环境及生态环境产生的影响。
1.4.1工程炸礁对水环境的影响。水下爆炸后,爆炸对水环境的影响主要有:一是重金属的变化状况。爆破未引起江水中重金属的浓度变化,原因是调查沉积物中重金属含量低,爆炸后,沉积物中重金属与江水混合,不会产生明显的溶出现象。因此,沉积物中重金属的含量直接影响到爆破后重金属的变化。二是有机物的变化。COD和TOC的浓度是江水中有机物含量多少的直接反映。结果表明,这2项均有所增加,但对水环境影响不大。三是水下爆炸对江水的影响主要是浑浊度和悬浮体的增高,如在某水域长期进行水下爆炸,产生的高浑浊水团由于水流产生的输移、扩散和沉降作用,会影响周围生态系统,威胁水生生物资源。
1.4.2工程炸礁对水生生物及水产养殖的影响。一是对水生生物的影响。长期生活于高浑浊水团中的生物,其鳃部会被悬浮物质充塞而呼吸困难,影响发育,甚至引起窒息死亡。此外,水体中悬浮物长期过量会妨碍生物的卵和幼体的正常发育,破坏鱼类及其他动物的栖息环境,抑制水生植物的光合作用,减少动物的饵料。二是对鱼类的影响。据资料记载,4 kg炸药在浅海水下爆炸,距爆炸中心20 m以内,对150 g左右的鱼类致死率可达100%,而在40 m左右致死率可达33%,50 m以外则是安全区。另据国家海洋研究部门对海上石油勘探表层除泥对海洋生物影响的原体试验结果表明,在水深8～20 m,单次起爆用药量8～10 kg的试验条件下,在距爆破点50 m范围内出了鱼、贝等死亡,内脏破裂;在50～100 m范围内,鱼贝类出现精神忧郁,皮坏死、内脏损伤、发育慢或停止发育等现象;100 m以外,对鱼贝类生存无较大影响。因此,参照该试验的结果并在施工中采取毫秒延期爆破方法,炸礁施工对水生生物的影响范围保守起见可确定在400 m范围以内。由此可见,对于鱼类及其他活动性强的游泳生物来讲,爆炸的直接杀伤作用影响较小,除少部分致死外,大部分将迅速出逃,游迁其他水域。调查进行炸礁点周围有没有鱼类索饵区、产卵场、越冬场,整治的河道是不是主要鱼类的重要洄游通道,对于有洄游性鱼类通过需调查鱼类的洄游期,炸礁要避开鱼类集中的栖息地和洄游性鱼类的洄游期。三是对底栖生物的影响。水下爆炸可使位于爆炸中心附近的贝类及其他底栖生物当场毙命,除强声压致死外那些致昏而处于半致死状态的底栖生物,在遭到由爆炸激起的大量泥沙石块掩埋之后,也难逃窒息死亡的命运。由于爆炸量相对集中,沉积物破坏面积相对不大,而且施工时间控制在枯水期施工,底栖生物的资源量处于较少的时期,因此这部分影响不予考虑。四是对养殖区的影响。调查工程影响范围内的养殖区,为避免施工活动对捕捞区产生影响,建设单位务必加强施工组织安排,将施工期控制在枯水期内,且应在施工前与有关村镇密切联系,充分协商,做好作业区内捕捞网具的迁移工作[6]。
2施工期水生生物环境影响保护措施
2.1合理安排施工进度,确保作业安全,减少影响
合理安排施工进度,非特殊情况施工期不得延长,尽量在枯水季节完成水下施工作业。选用装载能力大的运输船舶,降低船舶往返频率,减少水体扰动、悬浮物增加对水生生物和鱼类的影响程度。为确保工程爆破作业安全,减少炸礁(石)震动对江上作业船舶与人员的影响,施工单位在拟定施工方案时应根据国家爆破安全规程的要求,起爆药量应控制在所引起的爆炸的地震速度在规程中所规定的安全范围之内,并在施工过程对爆炸产生的地震效应进行监测,掌握合适的一次爆炸的用药量。其次在导爆方法上,尽量采用导爆索串并联的传爆网络和毫秒延期爆破方法,以减少冲击波、飞石及淤泥对周围水环境、生态环境与水产养殖区的影响,切实做好安全爆破作业。尽量避免对鱼类,特别是珍稀水生生物产生影响,建议正式施工前应先以少量炸药进行试爆,对需炸礁的河段分段进行,实行点炸,起到在施工区域内驱赶鱼类以及珍稀水生生物的作用,尽可能将鱼亡量减少到最低程度;同时建议航道整治作业避开鱼类产卵孵化高峰期及珍稀鱼类的洄游季节(一般为4—6月)。
2.2设置拦网,实行监测,采用生态修复措施
施工单位在与当地渔业部门协商的情况下,可考虑在炸礁和爆破作业前一天,在距炸礁点和爆破作业点中心上下游400 m处分时设置拦网,炸礁和爆破作业后撤网。在航道整治过程中,需开展全程环境监理和监测工作,及时掌握炸礁、抛投对水环境、水生生态环境的影响状况,以便及时调整作业方案,防止对河流生态环境造成破坏。施工中建设方应主动与作业点附近的渔民就作业时间进行协商,以减少渔业资源损失。施工过程中发现珍稀水生动物,应立即停止。如发现有因施工行为而误伤的珍稀水生生物,应暂停施工并报告渔政部门共同处理。可采用河道、河型多样化的生态修复措施,设置人工产卵床,建设人工产卵场、栖息地和回游通道,以及人工放流等措施缓解。内河航道整治对河流生态的胁迫主要是生物生境和生态条件的改变,因而修复措施以河流生态水工学和水生生物增殖、放流为主[7]。
3参考文献
[1] 水利部全球-国际合作与科技司.河流生态修复技术现状及展望[C]∥水利部国际合作与科技司.河流生态修复技术研讨会论文集.北京:中国水利水电出版社,2005.
[2] 陈会东,王志勇,周斌,等.顺德水道航道整治工程环境影响报告书[R].天津:交通部天津水运工程科学研究所,2005.
[3] 崔树彬,刘俊勇,陈军,等.论河流生物-生态修复技术的内涵、外延及其应用[J].中国水利,2005(21):16-19.
[4] 崔树彬,王现方,邓家泉.试论珠江水系的河流生态问题及对策[J].水利发展研究,2005,5(9):7-11.
[5] 于国荣,夏自强,蔡玉鹏,等.河道大型水库水力过渡区及其生态影响研究[J].河海大学学报,2006(6):618-621.
[6] 董哲仁.水利工程对生态系统的胁迫[J].水利水电技术,2003(7):1-5.
[7] 夏自强,李琼芳,姜翠玲,等.河流自然功能的利用及保护研究[C]∥水利部国际合作与科技司.河流生态修复技术研讨会论文集.北京:中国水利水电出版社,2005:52-59.