三峡库区江面漂浮垃圾的形成与特征研究

2010-12-22张喆燕

重庆三峡学院学报 2010年3期

宁萍张喆燕

（1.重庆交通大学，重庆 400074）

（2.加拿大约克大学，多伦多 M3J 1P3）

三峡水库自2003年6月蓄水以来，库区河道由流速快、流量大的急流航段变成流速变缓、滞留时间长、回水面积大、港湾河叉多的河道型水库.水面变宽致使在清库中未清干净的掩藏在地底下的垃圾漂浮到水面，加之上游漂来的垃圾，导致江面漂浮垃圾大量滞留和堆积.三峡水库江面漂浮垃圾对库区水体污染的问题，已经受到各级政府的高度重视和社会各界的广泛关注.

2003年国务院领导作出重要批示：“长江三峡漂浮物不仅直接威胁三峡工程安全运行，而且严重影响航运、渔业、旅游事业，破坏自然景观，必须下决心治理”.据国家环境保护部最近的调查表明，尽管三峡库区水污染防治工作取得了较大进展，三峡流域水污染防治任务依然十分艰巨.江面漂浮垃圾的存在，构成了库区水质恶化的直接和重要诱因，严重影响了三峡发电枢纽的安全运行，降低了三峡工程对航运的积极效应，对库区船舶的安全航行已构成威胁，此外，江面漂浮垃圾破坏了“高峡平湖”的壮丽景色与生态景观，降低了三峡库区的旅游价值.[1]

因此，研究三峡库区江面漂浮垃圾的形成与特征，对有效治理三峡库区江面漂浮垃圾，具有十分重要的现实意义.

1 三峡库区的水域特征

1.1 三峡库区地貌特征

三峡库区位于长江上游，流域内支流众多，分布广泛，且流经高山峡谷，主要有巫山大宁河、奉节梅溪河、云阳澎溪河、万州苎溪河、石柱龙河、忠县汝溪河、涪陵乌江、嘉陵江等支流，流域内共有30多条支流.流域地貌总体呈扇状凹形，具有江岸较陡，水流相对较急，水位落差变化大等特点.受降雨影响，雨水汇流迅速，形成山洪暴发，洪水来得快而猛，落差大，对两岸冲刷强度大.

流域内河床平面形态复杂，多流经丘陵地带或山区峡谷，受地理条件的制约，河道弯曲狭窄，岸线极不规则，形成宽窄相间，弯直相连的航道外形.库区分为主汛期和枯水期，从每年的5月到10月，过于集中的降雨导致暴雨成灾，甚至发生泥石流、滑坡等地质灾害.

1.2 三峡水库水位周期交变特征

根据三峡工程设计安排的施工进度，枢纽工程分三期进行.第一期为施工准备和一期工程施工，水位基本不变.第二期船舶经明渠和临时船闸通航，水位提高不多.其后大坝临时蓄水到135米，永久船闸起用，回水到忠县陶家石盘，以上库段仍属天然航道.第三期水库按初期蓄水156米运行，回水到重庆铜锣峡（643公里），枯水季节消落低水位140米，回水到涪陵剪刀峡（554公里），铜锣峡到剪刀峡（89公里）河段成为初期回水变动区.枢纽工程全部建成，坝前水位可以抬高到175米，回水到江津大塘坎（674公里），江津大塘坎到涪陵剪刀峡（120公里）河段成为后期回水变动区.三峡水库的水位按照满足防洪、发电、航运和排沙等综合要求进行调度.为解决移民安置问题，水库蓄水位分初期和最终两个阶段控制.初期蓄水按156—135—140米运行，正常蓄水按175—145—155米运行.每年5月末到6月初，水位降到防洪限制水位145米，整个汛期6月到9月，水库维持此水位运行.当入库流量超过56 700米3/秒，水库拦蓄洪水，洪峰过后，仍降到145米运行.10月份，水库蓄水位逐渐抬高到175米，回水到大塘坎.11月到12月，水位保持175米.翌年元月，上游来水流量减小，用水库蓄水发电使水位逐渐消落至次年4月底，水位不低于155米.此时铜锣峡以上为天然水位状态.

2008年11月，三峡工程进入170米以上蓄水后，按照“防洪、发电、蓄清排浊”的要求，三峡水库水位将以在145米至175米之间年复一年周而复始变化的规律交替变化.

1.3 三峡库区水环境特征

三峡水库是国内外少见的典型河道型水库，具有以下特征：

1）三峡工程正常蓄水至 175米时，三峡大坝前将形成一个长为663公里，平均宽度约1 100米，水面面积约为1084平方公里的狭长河道型水库.三峡库区河段由天然河道变成水库，而在其上游有一座具有3 000万人口的特大城市，这在世界水利史上还没有先例.

2）三峡库区是季节性变化水库，库区蓄水位175米，主汛期为防洪需要，大坝蓄水位降至 145米，全年水位高差变化达30米以上.每年6月至9月水位回落时，库区两侧将形成长2 000多公里、面积达300多平方公里的消落带.由于水位涨落幅度过大，消落带暴露出水面正值炎热潮湿、降雨频繁的夏秋之际，易引发环境灾害.三峡库区近几年的运行表明，消落带潜藏的库岸污染（含漂浮垃圾）、地质脆化、生物多样性退化等生态隐忧已经有所显现.175米蓄水后，消落带的水位落差和裸露面积将进一步扩大，库岸漂浮垃圾数量也将越来越大.

3）库区气候温暖潮湿，夏季水位下降后，消落带上杂草丛生，河道内沉淀的各种污染物将留滞在消落带上，加上经过半年左右浸泡的泥土，不易排水，污染伴着垃圾、杂草，不仅造成景观破坏，而且在高温下产生异臭，滋生病菌、寄生虫和蚊蝇，导致流行病发生.

4）三峡水库枯、汛两季蓄退水位交替往复，头一年沉淀在消落带内的污染物，又将成为第二年水质污染源，年复一年，周而复始，对库区水环境的影响巨大.

5）蓄水以来，水流减缓，水体自净能力降低，次级河流开始出现水华现象，部分次级河流回水区和干流较大河汊多次暴发水华，部分河段还出现大量浮萍、水葫芦等浮游生长植物，部分支流水华已出现由河流型硅藻、甲藻等向湖泊型绿藻、隐藻、蓝藻等演变的趋势.

2 三峡库区江面漂浮垃圾的形成

三峡库区蓄水后，库区长江水流速度大部分时间从2.68—2.88米/秒减少至0.38米/秒左右，江水的自净能力大大降低，江面漂浮垃圾主要聚集在沿江两岸靠近城镇的水域，尤其容易聚集在有回水沱、港湾河汊江面、码头、船舶锚地及部分流速缓慢的水域等区域.支流的库湾水面将占库区总水面的三分之一左右.这些地方容易产生局部污染和富营养化.经现场考察和分析，发现三峡库区江面漂浮垃圾的形成有以下三个方面：

2.1 来自沿江两岸

由于历史的原因，两岸居住的人群和企业都极为自然的将垃圾抛向两岸.

2.2 来自上游江面顺水下流的垃圾

由于江水自上游流往下游的自然规律，来自上游四川、贵州等河流的漂浮垃圾自然流往下游重庆，这部分垃圾经过长途跋涉，最终停留在流速缓慢的库区江面上.

2.3 来自库区航行和作业的各类船舶

尽管国家和地方各级政府和职能部门均颁布了相关法规对船舶垃圾有管理规定，但实际上有部分船舶仍有往江上丢垃圾的行为.

如上所述，江面漂浮垃圾大多由于洪水冲刷汇集而成，汛季产生量大，成份复杂，外形尺寸范围大.由于库区全年雨量分布不均，降雨量过于集中于5月到10月，这段时间也是库区的主汛期，库区漂浮垃圾大多集中于主汛期，特别是每年当主汛期第一、二个洪峰到达库区时，随洪峰漂流到库区的漂浮垃圾约占全年库区漂浮垃圾的50%以上.当每年第一次洪峰到来时，两岸消落带上和山洪暴发挟带的飘浮物被洪水冲入库区水域.其中包括大量农作物秸秆、树根木料、动物尸体等外形尺寸、质地各异的漂浮垃圾被冲进三峡库区内，这类垃圾的清理较国内平原水网地区（如长江三角洲、珠江三角洲）水上垃圾的清捞难度更大.

3 江面漂浮垃圾的分类及特征

三峡大坝蓄水初期，库区上下游均发现大量江面漂浮垃圾，部分水域形成了江面漂浮垃圾物带，部分沿岸漂浮垃圾物带厚度达0.3～0.5米，库区沿江水域均有呈分散状的漂浮物带.

3.1 漂浮垃圾的分类

1）树枝树叶、来自长江上游田间地头随雨水冲进江中的秸秆柴草、灌木、树根；该类垃圾具有外形尺寸各异的特征.见图1.

图1 树枝、树叶、秸秆等垃圾

2）来自沿江城镇的各色塑料袋、快餐饭盒、白色泡沫板、废纸和破布等等白色垃圾；由于其重量轻、体积大，不易降解，危害巨大（见图2）.

图2 白色泡沫垃圾

3）建筑废料、自身不同程度带污染.见图3.

图3 建筑废料等混合漂浮垃圾

4）过往船舶排放到长江的固体垃圾，含白色污染.

5）水葫芦和浮萍等水生植物.见图4.

图4 江面漂浮的水葫芦

国家环境保护部最近公布的《三峡工程生态与环境监测公报》显示，三峡库区干流水质总体较好，但支流水质较差，汝溪河、黄金河、澎溪河、磨刀溪、梅溪河、大宁河和香溪河等7条长江一级支流出现水华现象，库区支流水体氮、磷含量较高，总体处于中营养——富营养水平，局部水域部分时段富营养化水平较高.[2]水体的富营养现象促生了水葫芦、浮漂等水生植物的生长和泛滥.水葫芦、浮漂具有繁殖极快的特征.在适宜的条件下，1株水葫芦在90天内就可以繁殖25万株.