长江启东自然保护区局部功能调整研究

顾用红 吴 勇 崔 勇

长江启东自然保护区局部功能调整研究

顾用红 吴 勇 崔 勇

1 现行水功能区划概况

长江入海口地区是典型的河口湿地生态系统，区内湿地生态系统典型且保存完整。2002年11月江苏省人民政府批准建立启东长江口（北支）湿地省级自然保护区，实验区边界东至长江口北支外启兴沙，西至海门灯杆港，总面积477.34km2，覆盖启东市整个长江岸线，成为我国最大的淡水河口湿地保护区（见图1）。为与湿地保护区水域范围相协调，2003年江苏省人民政府批准实施《江苏省地表水（环境）功能区划》时，将海门汤加镇至启东入海口54.52km区划为长江启东自然保护区，功能区上边界距实验区边界12.6km。

2 局部功能调整的必要性

2007年9 月江苏省人民政府批准实施启东长江口（北支）湿地省级自然保护区调整方案，调整后保护区范围西起启东吴仓港，东至启兴沙，总面积缩小至214.91km2，实验区边界下移至灯杆港下游25km。湿地保护区范围的调整使水功能区划的背景条件发生了改变，对长江口北支湿地生态系统保护的针对性降低，制约了海门灯杆港至启东吴仓港长江岸线水资源的开发利用。

3 局部功能调整方案

3.1 调整原则与思路

遵循开发与保护并重、确保北支湿地保护区水生态安全原则，将现行自然保护区局部水域调整为开发利用区；为减小调整后上游功能区开发利用活动对下游自然保护区的影响，开发利用区与保护区之间设置限制开发利用的过渡区。

3.2 局部功能调整方案

将长江启东自然保护区调整为4个水功能区：海门汤家镇至灯杆港河口段12.6km调整为长江海门工业用水区；灯杆港河口至启东小庙港河口段20.55km调整为长江启东工业、农业用水区；小庙港河口至吴沧港10.46 km调整为长江启东大兴镇过渡区；吴沧港至入海口10.91km仍为长江启东自然保护区，功能区边界与湿地自然保护区实验区边界保持一致。

4 调整方案纳污能力核定

4.1 核定方法

长江自然保护区调整后相应江段纳污能力应重新核定。根据《江苏省地表水（环境）功能区纳污能力和限制排污总量意见》，采用污染带长度控制法对调整范围内的3处入江排污口进行概化，以污染带长度为1000m时各排污口允许排污量作为纳污能力；对于有特殊保护要求的功能区则以现状面源污染物入河量作为纳污能力。

4.2 数学模型及计算参数

长江江苏段为感潮河段，主河道水深流急，上游来水变化较大，适合采用《水域纳污能力计算规程》及《全国地表水环境容量核定技术复核大纲》推荐的二维水流水质耦合模型模拟污染物扩散过程。

4.2.1 二维水量模型

采用非稳态的沿垂向平均二维水流连续方程及动量方程描述水流运动，二维非恒定流水流运动方程为：

式中：sfx、sfy——x、y方向摩阻底坡；

s0x、s0y——x、y方向河底底坡；

h——水深；

u、v——x、y方向垂线平均流速；

g——重力加速度；

n——河床糙率；

f——科氏参数。

4.2.2 二维水质模型

二维非恒定流污染物输运的基本方程表达如下：

式中：C——浓度值；

h——水深；

u、v——x、y方向垂线平均流速；

Ex、Ey——x、y方向紊动扩散系数；

k——降解系数；

S——污染物的源汇。

4.2.3 模型验证

①水量模型验证

水量验证采用南通水文局青龙港水文测验成果，对调整江段代表站大、小潮位、流速进行验证，验证过程见图3、图4。其中潮位验证精度较好，误差小于0.10m；落潮时各点流速与实测较为一致，仅少数时段误差大于15%；涨潮时误差稍大，但涨潮流速较小，其平均流速仅为0.20m/s，对潮流影响可忽略。验证表明水量模型适用于调整江段水流动力特征模拟。

②水质模型验证

水质验证选择南通水文局调整江段8个水质监测站，以CODcr、NH3-N为对象，通过对本底水质的还原复演，将实测值与模型计算值进行对照。表1显示，水质验证精度低于水文验证，个别站点验证误差较大，这与采样代表性不足及样本数量级较低有关，但各断面水质计算值变化趋势与实测值基本一致，整体吻合度仍较好。验证表明水质模型基本反映调整江段污染物分布规律。

表1 调整江段主要污染物验证成果表 单位：mg/L

表2 二维水流水质耦合模型参数表

表3 调整后新区划水功能区纳污能力核定成果表

表4 调整江段污水厂尾水排放环境影响范围一览表

4.2.4 计算参数

将长江海门汤家镇至启东吴沧港段3座沿江污水处理厂排口进行概化，并将该江段概化为22592个计算单元。结合实测及历史水文资料，经水量水质模型反复推演，最终确定主要计算参数。

4.3 纳污能力和限排总量

90%保证率、Ⅲ类水质目标控制条件下，采用水量水质模型计算得到调整后各水功能区纳污能力。

调整后的工农业用水区，以纳污能力作为限制排污总量；过渡区与保护区，以现状面源污染入河量作为限制排污总量。为维护湿地省级自然保护区生态环境，过渡区与自然保护区不予设置排污口，对水资源开发利用活动进行严格限制。

5 对湿地自然保护区环境影响分析

采用前述水量水质模型，针对3座沿江污水处理厂尾水排放对湿地自然保护区的环境影响进行预测，预测源强采用《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准（COD50mg/L，氨氮5mg/L）。各排口环境影响范围见表4。

预测结果表明，除排口混合区内水质超过Ⅲ类水质标准外，其余江段污染物贡献值叠加本底值仍满足Ⅲ类水质目标要求，各排口混合区及生物潜在影响区范围远小于实验区边界距离，10.46km过渡区的设立对尾水排放影响起到了较大的缓冲作用，故各排口正常排放规模下，对湿地自然保护区影响甚微。

6 结语

长江启东自然保护区局部功能调整方案以中央一号文件“水功能区限制纳污”红线为原则，通过建立验证水质水量模型，对调整后的功能区纳污能力进行核定并提出限制排污总量意见，进一步协调了区域水资源开发利用与保护之间的关系，使功能区主体定位与发展方向更加清晰，调整后功能区纳污能力核定值可作为水行政主管部门管理决策依据。为保护下游湿地自然保护区内的生态环境和生物多样性，应严格执行过渡区和自然保护区禁排制度，同时加强上游污水处理厂尾水达标排放监管，杜绝事故排放对湿地自然保护区的影响

江苏省水文水资源勘测局南通分局 226006）