钱塘江河口健康内涵的探讨

2012-07-02李若华郜会彩熊李虎

浙江水利科技 2012年3期

李若华,郜会彩,熊李虎,周维

(浙江省水利河口研究院,浙江杭州 310020)

钱塘江河口为世界著名的强潮河口,因其潮强流急、浪潮汹涌、河床宽浅、主槽摆动频繁,致使历史上灾难频繁,建国后经过流域建库和大规模治江缩窄工程,稳定了河道,缩窄了江宽,健康状况有了极大地改善[1].。然而钱塘江河口作为浙江省经济社会最发达的地区之一,各种资源开发力度较大,在发展经济、满足人们文化生活的同时,一些负面影响逐渐显现出来,如河床冲淤对径流变化的敏感性增加,小流量高水位屡屡发生,水质污染日益加剧,生态环境有所退化。2004年枯水高温季节出现了蓝藻爆发、死鱼等污染致灾现象,表明钱塘江河口健康状况已经受到了严重威胁。2011年初,中央1号文件作出“加快水利改革发展的决定”,在这种形势下,为了进一步以 “可持续发展观”指导河口的治理,统筹保护与开发,维持河口的长久健康,首先应明确河口的治理目标,确定河口健康的内涵。

1 钱塘江河口现状分析

1.1 自然概况[1].

钱塘江流域面积55 558 km2,全长668 km,其中富春江电站以下为感潮河段,即钱塘江河口,长282 km(见图1)。根据各段水动力条件和河床演变特性的差异,钱塘江河口分为3段:富春江电站至闻家堰为近口段,称富春江,长75 km,以径流作用为主,河床基本稳定;闻家堰至澉浦为河口段,长122 km,受径流与潮流共同作用,河床冲淤剧烈;澉浦以下为口外海滨段,称杭州湾,长85 km,以潮流作用为主,河床相对稳定。

图1 钱塘江河口区平面图

钱塘江(富春江电站)多年平均径流量952m3/s,年际分布不均,最大与最小年径流量之比为4.15。径流量年内分配呈单峰型,3—6月或4—7月为丰水期,径流量占全年的70%左右。钱塘江河口为典型的强潮河口,澉浦站多年平均潮差达5.57m,历史最大潮差9.0m。由于钱塘江河口在平面上成喇叭形,纵向存在长达130 km的沙坎,潮波浅水变形显著,在澉浦上游尖山河段形成举世闻名的涌潮。潮头高度最大达3 m以上,涌潮传播速度为4～7 m/s,实测最大测点流速为12m/s,实测最大涌潮压力为70 kPa。钱塘江流域来沙很少,多年平均含沙量0.25 kg/m3。钱塘江河口泥沙主要来自海域。据分析,澉浦断面1个潮的输沙量与流域来沙1 a的输沙量相当。钱塘江河口潮强流急,江道宽浅,海域来沙丰富,泥沙易冲易淤,因而河床冲淤变化剧烈、主槽摆动频繁,是典型的游荡性河道。由于强潮特性,钱塘江河口深受咸水入侵的影响,在大潮汛期,咸水可上溯至闻家堰附近。

1.2 治理、开发和利用现状

自古以来,钱塘江受洪水、涌潮和台风暴潮的侵袭,灾难频繁,严重威胁两岸人们的生存发展。新中国成立后,钱塘江流域进行了大规模的治理开发,最为重要的是流域建库和治江围涂。新中国成立后,钱塘江流域陆续兴建了大中型水库55座,小型水库2 000余座,总库容283亿m3,其中1960年建成的新安江水库库容最大,达178.6亿m3,新安江水库建成后,径流年内分配趋向均匀,起到了较好的削峰填谷作用。20世纪60年代,开始了以稳定河势为目的的大规模治江缩窄工程,采用“全线缩窄”的治江方案和“治江结合围涂,围涂服从治江”的方针治理河口段。自20世纪60年代至2008年末,钱塘江河口累计围涂约11.13万hm2(167万亩)土地。

钱塘江河口有着丰富的水资源、滩涂、港口航道、涌潮景观等自然资源,均得到较大规模的开发利用。据初步统计,2010年从钱塘江河口取水量达18亿m3,占多年平均可利用水资源量的26%,两岸大型集中式入江排污口废水排放量约380万t/d,规划至2020年后取水量和排污量都将增加1倍以上。河口段因江道主槽摆动、河床宽浅等因素制约,杭州出海航道出海能力受到限制,但是澉浦以下水域有良好的港口建设和航道开发资源,如上海石化、嘉兴电厂、秦山核电厂、浙江炼油厂、北仑电厂、嘉兴港和宁波港等大型企业。钱塘江河口两岸经济发达,跨江大桥已建成近20座,如钱江1～9桥、杭州湾大桥、沽渚大桥、富春江大桥等,沿岸还建有南星桥客运码头、义桥码头、里山渡码头等10余个码头。

1.3 存在的主要健康问题

钱塘江河口周边地区如杭州、宁波、嘉兴、绍兴等市,经济发达,人口稠密,城市集中,在发展过程中给河口健康造成了巨大的压力,总体表现在:水资源供需矛盾凸显,水质污染日益加剧,水环境生态功能有所退化,河床冲淤对径流变化的敏感性增强,小流量高水位屡有发生,短时间河口段咸水入侵加剧,涉水工程影响河口景观和涌潮强度等。

近口段:由于流域来水营养盐含量较高及沿程入江支流、排涝闸水质较差,造成部分月份水质超标,生态功能有所退化;富阳河段采砂活动频繁,造成局部河段河床高程大幅降低,生态环境破坏较为严重。

河口段:上游来水水质略差,尤其是本河段大量污水排入,造成水质较差及生态退化现象,局部水域出现了短时间的死鱼、蓝藻爆发;设置有较多的生活、工业、农业取水口,秋季大潮期经常受到咸水入侵的影响;河床宽浅,且冲淤幅度较大,通航保证率较低;涌潮既是一种资源也是一种灾难,几乎每年都有涌潮卷人的事故发生。

潮流段:该河段的水质受上游来水影响,还深受长江口来水影响,造成水域N、P大幅超标,大部分时间为劣Ⅳ类海水;由于受大规模治江围涂及其他因素影响,该水域河床呈现逐年淤积的趋势。

2 河流健康与河口健康

河流健康概念出现在20世纪80年代的欧美等西方发达国家[2].,在我国最早见诸于21世纪初[3].。2003年10月,李国英在首届黄河国际论坛上提出 “维持河流健康生命”的治河理念后,引发了国内对河流健康的热烈讨论[4-5].,各大流域机构[6-8].、高校[2].、科研机构[9].及地方[10].等相继开展了河流健康的相关工作和研究。

河流健康反映的是人类对河流功能发挥的认可程度[11].。由于人类所处的经济社会环境在不断变化,对自然界的认识在不断进步,使人类对河流功能的价值取向存在明显的时段特征。如西方发达国家研究河流健康一般从生态系统健康角度出发,而我国作为发展中国家,仍处于工业化推进的进程中,故国内专家认为关注河流生态系统健康的同时还应关注其社会服务功能[2,7].。目前国内一般从环境条件 (如河流的连续性、河床的稳定性、河流和断面形态、水质状况等)、生态部分 (如河岸植被、水生动植物、生态系统结构等)以及社会服务功能 (如防洪、供水、航运、旅游等)3个方面进行河流健康的研究[7].。

河流通常是指陆地河流,可分为上、中、下游和河口,由于气候气象、地形地貌及经济社会发展水平的差异,使人类对河流功能的价值取向存在明显的地段特征。如河流上游段一般人迹罕至,主要关注的是自然状态和生态系统健康,而其他河段则需关注较多的社会服务功能健康。河口是河流的终段,河口地区咸淡水混合、径流和潮流相互消长、河床冲淤多变,对流域自然环境变化和人类活动的响应也最为敏感,从而使河口的生态系统独特且相对脆弱。河口地区一般是经济发达地区,人口集聚,资源利用率高,在经济高速发展的同时维持河口健康,做到可持续发展尤为重要。

“人水和谐”的治江新理念要求人类与河流共同发展,在开发中保护,在保护中开发。因而,有必要将河流健康的内涵拓展至河口,河口健康内涵可定义为:在维持良好的生态与环境基础上,人类节约利用水资源和精细利用河口资源的条件下,充分发挥河口为人类服务的功能。

3 钱塘江河口健康内涵

对河口健康的定义既要考虑人类从河口获得的价值、用途和适宜性,也要考虑河口生态保护的问题。钱塘江河口大冲大淤的特性,决定了河口动荡的河床维持优良结构形态的重要性,根据河口结构和功能的关系,河口健康的标准应该既能保持河口结构的健康状态,也能保持河口各项功能的健康状态。因此,钱塘江河口健康的组成部分应包括3方面的内容:①河口结构的健康;②生态环境系统的健康;③社会服务功能的健康。河口保持合理的结构状态是河口系统各项功能正常发挥的基础条件,河口良好的生态状态是河口健康的外在表现,河口的社会服务功能是人类研究健康问题的目标所在。

钱塘江河口的近口段、河口段、口外海滨段具有不同的河床形态、水动力等自然特征,有着不同的生态系统;河口流经10余个县市,各县市经济发展水平和发展重点不同,对河口的利用要求也不同,因而在河口各河段,健康内涵有一定的差异。下面从各河段的自然特征和使用功能角度出发,探讨各河段现阶段的健康内涵。

3.1 近口段健康内涵

近口段称富春江,为河口的上游段,水动力以河川径流作用为主,潮汐影响较小,河床由砾石、粗砂组成,因钱塘江流域来沙较少,河口河床淤积的泥沙主要来自海域,故近口段河床稳定,水体清澈。近口段由顺直型和分汊型河流交替组成,浅滩与深潭众多沙洲散布各处,具有丰富的河流形态和断面形态。芦茨埠至富阳52 km江道受两岸山体基岩控制,河宽500～1 000m,总体来看属于顺直型河道,山溪性河流特征明显;富阳至闻家堰段河长26 km,河宽500～1 500 m,属分汊型河道。富春江电站以下江面渐宽、阶地发育,上游带来的沙砾石易于在此停留,形成较多沙洲,如溜江滩、杨家洲、九里洲、东沙洲、长安沙等沙洲,在自然条件下这些沙洲规模较大,且较为稳定。

近口段位于河口的上游段,两岸工业较少,使得该河段环境和生态保持较好,现状水质以Ⅲ类地表水为主,植被覆盖率高,水生生物丰富,鱼类繁多,是天然的渔场。近口段风光秀丽,景色宜人,自古以来就是著名的游览胜地,向有“天下佳山水,古今推富春”之誉,著名的“富春山居图”即是以该河段为背景所绘。顺应其自然特征,人们对近口段的利用主要为泄洪、供水、灌溉、航运、旅游等。

河流生态系统健康首先要有充足的水量、良好的水质以及丰富的河流形态和断面形态,并有完整的生态系统结构和丰富多彩的生态系统[7].。而充足的水量、良好的水质则保证了供水、灌溉、航运等服务功能,完整的生态系统结构和丰富多彩的生态系统正是旅游所必须具有的基础。由此可见,在近口段,满足河流生态系统健康,满足防洪的同时满足其他大部分社会服务功能。因此,近口段在满足防洪要求的基础上,应主要关注生态系统的健康。

近口段健康内涵可定义为:水量满足生态用水需要,水质满足功能区水质目标要求,水生物丰富多样,河岸满足防洪安全需要。

3.2 河口段健康内涵

河口段为近口段和口外海滨段的过渡段,在径流、潮流的共同作用下,河床易冲易淤,主槽摆动不定,滩涂涨塌无常,为典型的游荡性河道。该河段存在3个弯道,分别为七堡弯道、赭山湾弯道和老盐仓弯道。七堡弯道上承七甲微弯河段,下接赭山河湾,平面形态上处于凹岸,主流贴岸;赭山湾弯道在赭山湾治理之前游荡不定,但在目前情况下,江道缩窄,南岸处于弯道的凹岸;老盐仓弯道受上游赭山河湾凸岸边滩的影响,落潮流走南,下游受盐官江道的影响,涨潮流走北,因此在该河段内涨、落潮流路分歧,主槽容易摆动。自大缺口至澉浦河段称尖山河湾,在海宁尖山围涂以后,该段成为弯曲河段,其中北岸处于弯曲河段的凸岸,南岸处于弯曲河段的凹岸。

稳定的河床不仅有利于防洪,对航运、码头、取排水口、桥梁、堤防等涉水工程也至关重要。王兆印认为,泥沙平衡和河道稳定是河流健康必须满足的基本条件[1].。韩其为认为,理想的河流健康要求从长期看河道冲淤幅度小,接近平衡,形态变化不大,即首先要求一个好的河道[1].。而河床冲淤剧烈、主槽摆动频繁则是河口段最主要的河道特征。为治理钱塘江,建国后该河段进行了大规模的治江缩窄,其中仓前断面从9.3 km缩窄至2.1 km,盐官断面从11.9 km缩窄至2.4 km。治江缩窄后,主槽摆动幅度大大减小,河道趋于相对稳定,但河床冲淤幅度仍较大。

河口段的闻家堰至闸口河段承接上游的近口段,水质较好,含沙量低,目前设置有多个生活用水取水口,杭州市主城区85%的城市用水取自该河段,但该河段在秋季大潮期,经常受到咸水入侵的影响。闸口以下含沙量和盐度较高,但水体容量大、潮汐动力强,因而稀释净化能力强,可作为两岸排污的受纳水域,目前设置有多个排污口。此外,该河段还为人们提供了景观、渔业、航运、灌溉等服务功能,同时该河段拥有宝贵的涌潮景观和明清古海塘。

排污作为该河段的主要功能之一,与生态环境保护明显冲突,在做到总量控制和达标排放的前提下排污是不可避免的,因此该河段应兼顾生态系统健康和社会服务功能,仅考虑某一方面是不可取的。但河流的核心是水,充足的水量、良好的水质是河流健康的精髓,河口段在满足社会服务功能的同时,应首先保证水质符合功能区划要求,并维持生态系统平衡。

河口段河流健康内涵可定义为:水量能够满足水沙平衡,水质满足功能区水质目标要求,咸水入侵不严重;生态系统能够维持平衡;河床保持相对稳定,河槽泄洪能力强,河岸满足防洪安全需要;古海塘、涌潮景观得到保护。

3.3 口外海滨段健康内涵

口外海滨段称杭州湾,以潮流作用为主,地形较平坦,河床相对稳定,低潮水深大多数在8～10m。由于东南向的涨潮流进入湾口之后受岸线收缩的影响,潮流辐聚指向西北,流速由外向内增大,沿北岸自金山至澉浦形成与岸线平行的涨潮冲刷槽,即北岸深槽。北岸深槽下宽上狭,长约65 km,水深约6～15m,是浙北重要的港口、航道资源,上海石化、嘉兴电厂、秦山核电厂、嘉兴港等大型企业的港口运输均以涨潮冲刷槽为依托。

杭州湾南部为淤积环境,自余姚、慈溪交界处的西三闸至慈溪海王山间的滩涂,称之庵东边滩,近600 a净增土地面积560 km2,是浙江省最大的成片潜在土地资源。庵东边滩中间宽,两翼窄,目前庵东边滩中部低潮位线至岸线大约7 km左右,而东西两侧约3～4 km,具有丰富的滩涂湿地资源,是浙江省优良的海水和淡水滩涂水产养殖基地。

杭州湾具有丰富的生物多样性,河口性鱼类丰富,是多种降河性洄游鱼类产卵生活的场所,盛产鳗鱼苗;冬季水鸟富集,以雁鸭类和行鸟鹬类为主,特别是慈溪三北浅滩,是多种冬候鸟在浙江的主要越冬地和多种候鸟迁徙的重要驿站,也是浙江海岸湿地水鸟资源最集中的地区。杭州湾已发现的浮游植物有71种,主要种属有圆筛藻、骨条藻、菱形藻、角刺藻、海毛藻和根管藻等,海湾内大型底栖藻类资源较少。杭州湾河口海岸湿地植被共有5个主要群落类型,以互花米草、海三棱蕉草和芦苇群落为主[12].。

总之,杭州湾具有重要的生态功能,拥有丰富的水资源、渔业资源、港口岸线资源、滩涂湿地资源、潮汐能资源及景观资源,因此在维持良好的生态与环境基础上,人类节约利用水资源和精细利用河口资源的条件下,充分发挥河口为人类服务的各项功能。

口外海滨段河流健康内涵可以定义为:水质满足功能区水质目标要求;水生物丰富多样,生物多样性得到有效保护;河岸满足防洪安全需要;北岸深槽能够维持,满足重点涉水工程的水深要求;各种资源(土地、港口、航运、旅游和岸线等)得到合理开发,能够在生态与环境可承受的范围内,可持续地满足人类需求。