海洋工程监测体系分类研究Ⅰ——造地和运输类*

于春艳，韩建波，韩庚辰，马明辉，王晓萌

(国家海洋环境监测中心 大连 116023)



海洋工程监测体系分类研究Ⅰ
——造地和运输类*

于春艳，韩建波，韩庚辰，马明辉，王晓萌

(国家海洋环境监测中心 大连 116023)

查阅海洋工程环境影响报告书及相关文献资料，阐述了围填海、跨海桥梁、海底隧道、海底管道等造地和运输类海洋工程项目在建设期和运营期的特征污染物、主要环境影响及相应环保措施等，建立了对各类海洋工程有针对性的监测体系，提出各自的监测区域、监测频率及监测内容，为海洋工程的污染防治和分类管理提供依据。

海洋工程；监测体系；分类；围填海；跨海桥梁；海底隧道；海底管道

海洋工程是指以开发、利用、保护、恢复海洋资源为目的，并且工程主体位于海岸线向海一侧的新建、改建、扩建工程[1]。近年来，沿海地区的围垦、填海、筑坝等各类海洋工程造成河道港湾淤塞、滩涂湿地面积锐减、海洋服务功能衰退等，改变了海洋生物赖以生存的自然条件，从而导致工程附近海域生物多样性普遍降低，优势种和群落结构发生改变。多数海洋工程完工后未能及时采取相应的修复海洋生态环境的措施及办法，再加上海洋捕捞过度、大量陆源污染物未达标排放等因素，致使渔业资源萎缩，海洋生态环境持续恶化[2-5]。

海洋环境监测是管理的前提和基础，在生态环境保护中担负着重要角色。监测的主要目的是服务于“三个清楚”，即污染源状况要清楚、海洋环境质量现状与发展趋势要清楚、潜在海洋环境风险要清楚。海洋环境监测可为国家制定有关控制海洋活动污染的政策法规、加强环境保护管理提供科学数据和支撑。由于各类海洋工程均有其各自的特点，为了客观、准确地掌握各类海洋工程的污染状况和对周围环境的影响，同时也为检验环保设施的效果，本研究对围填海、跨海桥梁、海底隧道、海底管道等造地和运输类海洋工程监测体系进行了分类研究。

1 围填海工程

近年来，伴随着我国经济的迅速发展，土地资源短缺的矛盾越来越突出，一些沿海地区相继提出围海造地计划，围填海活动呈现出速度快、面积大、范围广的发展态势。围填海的好处是把原有的海域转变为陆地，对于山多平地少的沿海城市，填海造地是一个为市区发展制造平地的有效方法，缓减了土地供应压力。但是，围填海工程使得海域使用类型发生不可逆转的改变，这一行为会造成生态环境和景观的破坏[6-8]。

1.1 产污分析

1.1.1 建设期

围填海工程施工内容一般包括防波堤建设、挖泥吹填造陆、地基处理等，对环境的影响主要发生在挖泥与溢流两个产污环节。挖泥作业中的主要污染物悬浮泥沙以及吹填过程中溢出和渗出的泥浆，会对水环境、浮游生物和底栖生物等产生影响。同时，船只和机械设备作业期间排出的含油污水和污油、作业人员产生的生活污水和固体废物也会对水质等产生影响[9-10]。

1.1.2 运营期

围海造陆建成后，会不同程度地影响海区的水文动力，破坏岸滩和深槽动态平衡，改变潮流场[11-14]。

1.2 主要环境影响

施工期主要体现在防波堤施工、疏浚及陆域吹填等对生态环境的影响。在挖泥作业中，由于机械的搅动作用，使得泥沙悬浮，造成水体混浊水质下降，主要污染物为悬浮物。疏浚物吹填至吹填区覆盖原有底质，对底栖生态环境造成破坏，对浮游生物产生影响。工程建设期间，应加强对工程附近滩涂湿地的保护，改善湿地环境，减少人为干扰，为水禽繁殖和旅鸟停歇创造良好的湿地环境。运营期的主要环境影响是水深和潮流的改变。

1.3 环保措施

施工过程中应做好必要的环保措施，施工机械含油污水送码头已建的油水分离设施经隔油处理后，汇入污水处理厂处理；施工队伍的生活污水送生活污水处理厂处理；施工船舶产生的生活污水、生活和生产垃圾等废物应按照《船舶污染物排放标准(GB 3552-83)》的要求予以排放。在进行疏浚物吹填作业时，注意疏浚物排放点的位置，尽量避免悬浮物溢出拟建工程的掩护范围，造成吹填物损失或影响吹填区以外海域[15]。

1.4 监测区域

以工程可能影响到的范围为主，根据污染物类型和特性的不同，确定监测区域。围填海工程污染物(主要为悬浮泥沙)扩散、漂移一般不超过距排放点5 km的范围，因此通常以所占海域的边界向外5～10 km范围内海域为监测区域。

1.5 监测频率及内容

1.5.1 建设期

在工程建设期进行跟踪监测，一般每月监测1次，监测频率可随施工进度和污染状况进行调整，直至施工结束。其中，施工前期可增加监测频率，监测结果若显示污染程度较小，则可适当降低监测频率。

水质监测包括悬浮物(悬浮泥沙)、石油类(含油污水)、化学需氧量(生活污水)等。水质各项监测因子的采集与分析均按照《海洋监测规范(GB 17378-2007)》进行。

生态环境监测包括浮游植物、浮游动物和底栖生物等。浮游植物样品用浅水Ⅲ型浮游生物网自海底至水面垂直拖网取得，可用碘液固定保存。浮游动物样品用浅水Ⅰ或Ⅱ型浮游生物网自海底至水面垂直拖网取得，可用5%的甲醛固定保存。底栖生物样品可用0.1 m2或0.05 m2采泥器采集，生物标本浸于75%的酒精溶液中固定保存[16]。

1.5.2 运营期

围海造陆建成后，应再连续进行3～5年监测，一般每年监测1次。由于围海造陆工程所占据水域的范围通常较大，会对周围区域的环境质量和水文动力等造成一定影响，因此运营期主要考察水深、潮流、海洋生物多样性和生物栖息地等的改变情况。

2 跨海桥梁工程

跨海桥梁是指横跨海峡、海湾等海上的桥梁，这类桥梁的跨度一般都比较长，短则几千米，长则数十千米[17]，所以对技术要求较高，是顶尖桥梁技术的体现。同时这样投资巨大、超大型和长周期的海洋工程建设项目对海洋生态环境的影响是难以避免的。

2.1 产污分析

2.1.1 施工期

施工期的主要内容为预制场围填海工程、建材运输、挖填土方、桥梁下部结构施工(桩基及承台)、桥梁上部结构施工、桥面吊装拼接、混凝土搅拌、沥青炼制、互通桥涵施工、路基和路面施工等，产污环节主要为桥梁上部和下部结构的施工过程，以及施工预制场所需围填海工程[18]。

悬浮泥沙主要产生于水上施工平台搭建、钻孔桩施工、打桩船施打钢管桩、承台围堰设立时的吊箱沉放、围堰抽水、水上平台拆迁、预制场围填施工等过程。废水主要来源于施工船舶含油污水、施工车辆设备冲洗废水、施工人员生活污水、混凝土搅拌站和预制场等施工场地排放生产废水、箱梁浇筑过程中的冷却水和养护废水等[19]。主要噪声源是各种大型施工机械设备，包括钻机、打桩锤、钢筋切割机械、混凝土搅拌机、输送泵、起吊设备、工程船、施工与运输车辆以及其他辅助设备。

2.1.2 运营期

运营期的主要内容为大桥通车、车辆管理与收费服务、路面维护保养等。可能对海洋环境造成影响的主要为水污染、噪声污染以及事故污染。水污染的产生环节主要体现在桥面雨水冲刷、收费服务区工作人员排放生活污水等。噪声污染的产生环节体现在通行于大桥上的各类车辆排放的噪声以及引起大桥的振动。事故污染的产生环节体现在运输有毒有害物质的车辆发生交通事故而造成泄漏等。

2.2 主要环境影响

施工过程中打桩等行为可使局部范围海水混浊度增加，对鱼类、浮游生物产生不利影响；施工临时预制场所的围海填方工程，改变了海水原来的使用功能，由海变为陆地，势必对海洋生态、水产养殖等造成很大影响。运营期桥址附近流场及河床冲刷规律发生变化，可能对水生生物的栖息环境、海床和岸线的稳定产生影响，对通航也会造成一定障碍[20-23]。

2.3 环保措施

施工期间应严格按照先筑围堤、设置倒滤层、吹填疏浚的施工顺序进行。钻孔桩应采用钢护筒施工，这样能把产生的泥沙与钻渣控制在护筒范围内，保证钻孔污染物不直接进入海洋中。含有害物质的建材及其他施工材料等不得堆放在海域附近，并设围栏防止雨水冲刷入海。施工机械设备(尤其是施工船舶)及其维修产生的含油废水、机械设备使用后的废油等，必须采取严格的控制管理措施，施工船舶污染物最终应按《船舶污染物排放标准(GB 3552-83)》的有关规定执行。桥梁钻渣集中收集、运输，若采取抛海处置，应先向当地海洋管理部门申请，抛海地点应遵循《中华人民共和国海洋倾废管理条例》的规定。当工程结束时，应清理施工现场、拌和场等临时工程用地，防止施工废料、垃圾等被雨水冲刷入海，造成海水污染。

2.4 监测区域

建设期的监测范围可以设置在施工场所附近海域，应重点关注工程区附近的环境敏感区；运营期的监测站位主要布设在大桥附近海域及环境敏感区内。

2.5 监测频率及内容

2.5.1 建设期

可在桩基、承台和桥墩施工高峰期间安排监测工作，一般为施工期间的每年5月、8月和10月进行监测。其中水质监测应在丰水期、平水期和枯水期各1次，监测内容包括悬浮物、石油类和化学需氧量等。生态环境监测应在大潮和小潮各1次，监测内容包括浮游植物、浮游动物、底栖生物和噪声等[24]。

2.5.2 运营期

运营期一般每年监测1次。水质监测内容主要包括化学需氧量、重金属、石油类、pH和海洋垃圾等。海洋生态监测内容应重点关注跨海桥梁工程是否阻断了珍稀鱼类等生物的洄游路线。

3 海底隧道工程

海底隧道是为了解决横跨海峡、海湾之间的交通，而又在不妨碍船舶航运的条件下，建造在海底之下供人员及车辆通行的海底建筑物。海底隧道不占地，不妨碍航行，是一种非常安全的全天候海峡通道。

3.1 产污分析

通常使用巨型掘岩钻机从两端同时掘进的方法，对海底隧道进行开凿，采用激光导向以保证两端掘进走向的正确。掘岩机的铲头坚硬而锋利，无坚不摧，钻孔直径与隧道设计直径相当，每掘进数十厘米，立即加工隧道内壁，一气呵成。在海底地质复杂、无法掘进的情况下，亦可采用预制钢筋水泥隧道，沉埋固定在海底的方法进行铺设[25-26]。海底隧道工程污染源分析如表1所示。

表1 海底隧道工程污染源分析

3.2 主要环境影响

施工期隧道作业中产生的涌水、洒水降尘后含有石灰质和泥沙的废水、施工材料(如，水泥、砂石、油料、沥青等)被雨水冲刷产生的污水、施工人员的生活污水等排放，会对海水水质产生一定影响；地下爆破会对一定范围内的海底生物产生影响[26-27]。运营期主要环境影响为汽车尾气和噪声[28]。

3.3 环保措施

距市政管网较近的地段，可采用分流制将污水分别汇入排水泵房集水池中，然后提升至城市排水管道系统，经市政污水处理系统处理达标后排海；距市政管网较远的地段，可建专用的污水处理厂对污水进行处理。

3.4 监测区域

建设期主要针对施工区域进行监测。运营期若有溢油等风险事故发生，可以根据事故性质、影响大小等视具体情况制订监测计划，重点监测事故发生区域附近的特别保护区、重要渔业水域等。

3.5 监测频率及内容

一般施工期的每年5月、8月和10月进行监测。水质监测应在丰水期、平水期和枯水期各1次，监测内容包括悬浮物、石油类和化学需氧量等。生态环境监测应在大潮和小潮各1次，监测内容包括浮游植物、浮游动物和底栖生物等。

正常情况下，运营期间几乎不会对海洋生态环境产生影响。

4 海底管道工程

海底管道是指在海底连续输送大量石油(或天然气)的密闭管道，是海上油(气)田开发生产系统的主要组成部分，也是目前最快捷、最安全和经济可靠的海上油气运输方式。海底管道按输送介质可划分为海底输油管道、海底输气管道、海底油气混输管道和海底输水管道等。其优点是可以连续输送，输油效率高，运油能力大，几乎不受环境条件的影响，不会因海上储油设施容量限制或穿梭油轮的接送不及时而迫使油田减产或停产。其缺点是管道处于海底，多数又需要埋设于海底土中一定深度，检查和维修困难，某些处于潮差或波浪破碎带的管段，受风浪、潮流等影响较大，亦可能会受海中漂浮物和船舶撞击、抛锚等影响，遭受破坏。

4.1 产污分析

4.1.1 建设期

海底管道的铺设方法主要有拖管法、S型铺管法、J型铺管法、卷管式铺管法等[29-31]。主要特征污染物包括挖沟埋设过程中掀起的海底沉积物，近岸段和陆上炸礁过程中产生的碎石和悬浮泥沙，同时伴有爆破冲击波和噪声产生，参加作业的船舶和人员产生的生活污水、生活垃圾、机舱含油污水，以及少量的生产垃圾和发动机废气等[32]。

4.1.2 运营期

正常生产作业期间，生产物流在海底管道内均为密闭式输送，没有污染物产生。但长输管线存在因材料缺陷、腐蚀、第三方破坏等因素导致泄漏的可能性，因而非正常情况下会有潜在的溢油或跑气等事故发生[33-34]。

4.2 主要环境影响

铺设海底管道对海水水质的影响主要包括悬浮泥沙浓度增大和降低海水透光度，影响的范围和时间与海底管道铺设长度成正比。另外，铺管搅起的悬浮泥沙和炸礁作业对渔业和底栖生物等均会产生一定影响。

4.3 环保措施

应严格采取污染防治措施，使污染物的排放、处置等符合国家或地方法规和标准要求，同时防止泄漏产生。主要包括海上施工船舶不得向海洋投放生活垃圾和有毒有害物质；不得向压载舱投放污油杂物等，确保压载舱排出水为无污染海水；定期检查船体、管线的密封性能，保证无污泥外泄污染水体；铺管、炸礁等水下施工尽量避开鱼类洄游产卵季节；加强运营期对海底管道的腐蚀检测，防止腐蚀穿孔造成物流泄漏；定期进行清管作业，减少沉积物对管道的影响[35-36]。

4.4 监测区域

建设期主要对作业场所附近海域进行监测。运营期若有溢油或跑气等事故发生，可根据事故性质和影响的大小等，视具体情况确定监测海域。

4.5 监测频率及内容

4.5.1 建设期

施工前进行1次监测，挖泥作业开始后每月监测1次，陆域形成后每季监测1次，直至工程完工1个月后再监测1次。抛泥区每次作业均需监测。

水质监测内容包括悬浮物、石油类和化学需氧量等。生态环境监测内容包括浮游植物、浮游动物、底栖生物和渔业资源等。

4.5.2 运营期

工程运营期间几乎不会对海洋生态环境产生影响，若有溢油或跑气等事件发生，要对其发生区域附近的特别保护区、重要渔业水域等进行监测。

5 小结

本研究对围填海、跨海桥梁、海底隧道、海底管道等造地和运输类海洋工程进行了施工工艺分析，明确了各类海洋工程在建设期和运营期的产污环节、特征污染物、主要环境影响等，重点监测内容汇总于表2，可见造地和运输类海洋工程在施工建设期均体现在悬浮泥沙、含油污水、生活污水、噪声等对水质和海洋生物等影响，其主要监测内容基本相同；运营期由于各类海洋工程的使用功能不同，导致重点监测内容差别较大。对海洋工程监测体系的分类研究，能够为海洋管理部门开展环境保护工作和对各类海洋工程实施有针对性的分类监测提供支撑。

表2 各类海洋工程重点监测内容汇总

[1] 防治海洋工程建设项目污染损害海洋环境管理条例[S].2006．

[2] 庄军莲.广西涉海工程项目建设对海洋环境的影响分析[J].广西科学院学报，2011，27(2)：152-155．

[3] 肖建红，陈东景，徐敏，等.围填海工程的生态环境价值损失评估：以江苏省两个典型工程为例[J].长江流域资源与环境，2011，20(10)：1248-1254．

[4] 张存勇.连云港近岸海域海洋工程对生态环境的影响及其研究[D].青岛：中国海洋大学，2006．

[5] 卢晓东，郭佩芳.海洋工程污染分类研究[J].海洋湖沼通报，2008(4)：161-166．

[6] 罗艳，谢健，王平，等.国内外围填海工程对广东省的启示[J].海洋开发与管理，2010，27(3)：23-26．

[7] 尹聪，褚宏宪，尹延鸿.曹妃甸填海工程阻断浅滩潮道中期老龙沟深槽的地形变化特征[J].海洋地质前沿，2012，28(5)：15-20．

[8] 刘明，席小慧，雷利元，等.锦州湾围填海工程对海湾水交换能力的影响[J].大连海洋大学学报，2013，28(1)：110-114．

[9] 交通部天津水运工程科学研究所.天津港北大防波堤围海造陆工程环境影响报告书[R].2004．

[10] 于大涛.填海工程悬浮物扩散及环境生态影响研究[D].大连：辽宁师范大学，2010．

[11] 刘仲军，刘爱珍，于可忱.围填海工程对天津海域水动力环境影响的数值分析[J].水道港口，2012，33(4)：310-314．

[12] 曾相明，管卫兵，潘冲.象山港多年围填海工程对水动力影响的累积效应[J].海洋学研究，2011，29(1)：73-83．

[13] 陆荣华，于东生，杨金艳，等.围(填)海工程对厦门湾潮流动力累积影响的初步研究[J].台湾海峡，2011，30(2)：165-174．

[14] 索安宁，张明慧，于永海，等.曹妃甸围填海工程的环境影响回顾性评价[J].中国环境监测，2012，28(2)：105-110．

[15] 张丽雪.填海工程施工期对海洋生态环境影响探析[J].现代商贸工业，2012(1)：287．

[16] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 17378-2007海洋监测规范[S].2008．

[17] 王晓惠，李长如，宋维玲.跨海大桥助推沿海经济发展[J].海洋信息，2011，(2)：10-12．

[18] 厦门大学.福建省平潭海峡大桥海洋工程环境影响报告书[R]. 2007．

[19] 曹宇峰，曾松福，秦晓光.加强海洋工程建设项目监视监测监督管理刍议：以厦漳跨海大桥工程为例[J].海洋开发与管理，2012，29(3)：49-51．

[20] 庄小将，陈方东，王丰平，等.温州大门跨海大桥及大、小门岛填海工程实施后流场及冲淤变化的数值研究[J].海洋学研究，2010，28(3)：43-51．

[21] 罗冬莲. 悬浮物对鱼卵仔稚鱼的影响分析及其损失评估：以厦漳跨海大桥工程为例[J].海洋通报，2010，29(4)：439-443．

[22] 王铖铖.桥梁工程生命周期环境影响评价与成本分析集成方法研究[D].武汉：武汉理工大学，2012．

[23] 李陈财，璩继立，刘宝石.厦漳跨海大桥施工期水污染的防治措施[J].水资源与水工程学报，2013，24(5)：211-214．

[24] 国家海洋局.建设项目海洋环境影响跟踪监测技术规程[Z].2002．

[25] 青岛胶州湾湾口海底隧道工程海洋环境影响报告书[R]. 国家海洋局第一海洋研究所，2005．

[26] 袁仲杰，于大涛，赵素芳，等.海底隧道用海面积界定方法及宗海图编绘探讨[J].海洋环境科学，2010，29(1)：56-59．

[27] 牛景轶，金祖权.海底隧道工程对海洋环境的污染方式、特点及防治[J].青岛农业大学学报:社会科学版，2009，21(4)：50-55．

[28] 朱祝龙，田峰.青岛胶州湾海底隧道污染物基准排放量研究[J].能源与环境，2012(1)：24-25．

[29] 党学博，龚顺风，金伟良，等.海底管道铺设技术研究进展[J].中国海洋平台，2010，25(5)：5-10．

[30] 张广学，冯超.海底管道铺管施工安装方法研究[J].科技致富向导，2012(3)：396．

[31] 曲俊生，刘文利，蔡连博.我国海底管道铺设及铺管船的发展[J].中国水运，2013，13(9)：311-313．

[32] 涠洲12-1油田至涠洲终端海底输油管道环境影响报告书[R].中海石油(中国)有限公司湛江分公司，2009．

[33] 高峰，李娟.海底管道水下湿式维修法在工程中的应用[J].中国造船，2012，53(S1)：217-221．

[34] 赵冬岩，余建星，王琮，等.基于风险的海底管道安全评估方法研究[J].海洋技术，2010，29(1)：56-59．

[35] 吴秋云，李成钢，杨敬红，等.渤南油气田海底管道内检测结果分析及评价[J].海洋科学，2012，36(10)：107-111．

[36] 黄承义，肖春桥，李春风，等.多波束测量技术在海底管道探测中的应用[J].天津科技，2013(3)：12-13．

国家自然科学基金青年科学基金项目(21107019)；海洋公益性行业科研专项(201005014)；天津科技兴海项目(KJXH2013-17).

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1005-9857(2015)03-0021-06