錢塘江河口健康內涵的探討

李若華,郜會彩,熊李虎,周 維

(浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020)

錢塘江河口為世界著名的強潮河口,因其潮強流急、浪潮洶涌、河床寬淺、主槽擺動頻繁,致使歷史上災難頻繁,建國后經過流域建庫和大規模治江縮窄工程,穩定了河道,縮窄了江寬,健康狀況有了極大地改善[1].。然而錢塘江河口作為浙江省經濟社會最發達的地區之一,各種資源開發力度較大,在發展經濟、滿足人們文化生活的同時,一些負面影響逐漸顯現出來,如河床沖淤對徑流變化的敏感性增加,小流量高水位屢屢發生,水質污染日益加劇,生態環境有所退化。2004年枯水高溫季節出現了藍藻爆發、死魚等污染致災現象,表明錢塘江河口健康狀況已經受到了嚴重威脅。2011年初,中央1號文件作出“加快水利改革發展的決定”,在這種形勢下,為了進一步以 “可持續發展觀”指導河口的治理,統籌保護與開發,維持河口的長久健康,首先應明確河口的治理目標,確定河口健康的內涵。

1 錢塘江河口現狀分析

1.1 自然概況[1].

錢塘江流域面積55 558 km2,全長668 km,其中富春江電站以下為感潮河段,即錢塘江河口,長282 km(見圖1)。根據各段水動力條件和河床演變特性的差異,錢塘江河口分為3段:富春江電站至聞家堰為近口段,稱富春江,長75 km,以徑流作用為主,河床基本穩定;聞家堰至澉浦為河口段,長122 km,受徑流與潮流共同作用,河床沖淤劇烈;澉浦以下為口外海濱段,稱杭州灣,長85 km,以潮流作用為主,河床相對穩定。

圖1 錢塘江河口區平面圖

錢塘江(富春江電站)多年平均徑流量952m3/s,年際分布不均,最大與最小年徑流量之比為4.15。徑流量年內分配呈單峰型,3—6月或4—7月為豐水期,徑流量占全年的70%左右。錢塘江河口為典型的強潮河口,澉浦站多年平均潮差達5.57m,歷史最大潮差9.0m。由于錢塘江河口在平面上成喇叭形,縱向存在長達130 km的沙坎,潮波淺水變形顯著,在澉浦上游尖山河段形成舉世聞名的涌潮。潮頭高度最大達3 m以上,涌潮傳播速度為4～7 m/s,實測最大測點流速為12m/s,實測最大涌潮壓力為70 kPa。錢塘江流域來沙很少,多年平均含沙量0.25 kg/m3。錢塘江河口泥沙主要來自海域。據分析,澉浦斷面1個潮的輸沙量與流域來沙1 a的輸沙量相當。錢塘江河口潮強流急,江道寬淺,海域來沙豐富,泥沙易沖易淤,因而河床沖淤變化劇烈、主槽擺動頻繁,是典型的游蕩性河道。由于強潮特性,錢塘江河口深受咸水入侵的影響,在大潮汛期,咸水可上溯至聞家堰附近。

1.2 治理、開發和利用現狀

自古以來,錢塘江受洪水、涌潮和臺風暴潮的侵襲,災難頻繁,嚴重威脅兩岸人們的生存發展。新中國成立后,錢塘江流域進行了大規模的治理開發,最為重要的是流域建庫和治江圍涂。新中國成立后,錢塘江流域陸續興建了大中型水庫55座,小型水庫2 000余座,總庫容283億m3,其中1960年建成的新安江水庫庫容最大,達178.6億m3,新安江水庫建成后,徑流年內分配趨向均勻,起到了較好的削峰填谷作用。20世紀60年代,開始了以穩定河勢為目的的大規模治江縮窄工程,采用“全線縮窄”的治江方案和“治江結合圍涂,圍涂服從治江”的方針治理河口段。自20世紀60年代至2008年末,錢塘江河口累計圍涂約11.13萬hm2(167萬畝)土地。

錢塘江河口有著豐富的水資源、灘涂、港口航道、涌潮景觀等自然資源,均得到較大規模的開發利用。據初步統計,2010年從錢塘江河口取水量達18億m3,占多年平均可利用水資源量的26%,兩岸大型集中式入江排污口廢水排放量約380萬t/d,規劃至2020年后取水量和排污量都將增加1倍以上。河口段因江道主槽擺動、河床寬淺等因素制約,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設和航道開發資源,如上海石化、嘉興電廠、秦山核電廠、浙江煉油廠、北侖電廠、嘉興港和寧波港等大型企業。錢塘江河口兩岸經濟發達,跨江大橋已建成近20座,如錢江1～9橋、杭州灣大橋、沽渚大橋、富春江大橋等,沿岸還建有南星橋客運碼頭、義橋碼頭、里山渡碼頭等10余個碼頭。

1.3 存在的主要健康問題

錢塘江河口周邊地區如杭州、寧波、嘉興、紹興等市,經濟發達,人口稠密,城市集中,在發展過程中給河口健康造成了巨大的壓力,總體表現在:水資源供需矛盾凸顯,水質污染日益加劇,水環境生態功能有所退化,河床沖淤對徑流變化的敏感性增強,小流量高水位屢有發生,短時間河口段咸水入侵加劇,涉水工程影響河口景觀和涌潮強度等。

近口段:由于流域來水營養鹽含量較高及沿程入江支流、排澇閘水質較差,造成部分月份水質超標,生態功能有所退化;富陽河段采砂活動頻繁,造成局部河段河床高程大幅降低,生態環境破壞較為嚴重。

河口段:上游來水水質略差,尤其是本河段大量污水排入,造成水質較差及生態退化現象,局部水域出現了短時間的死魚、藍藻爆發;設置有較多的生活、工業、農業取水口,秋季大潮期經常受到咸水入侵的影響;河床寬淺,且沖淤幅度較大,通航保證率較低;涌潮既是一種資源也是一種災難,幾乎每年都有涌潮卷人的事故發生。

潮流段:該河段的水質受上游來水影響,還深受長江口來水影響,造成水域N、P大幅超標,大部分時間為劣Ⅳ類海水;由于受大規模治江圍涂及其他因素影響,該水域河床呈現逐年淤積的趨勢。

2 河流健康與河口健康

河流健康概念出現在20世紀80年代的歐美等西方發達國家[2].,在我國最早見諸于21世紀初[3].。2003年10月,李國英在首屆黃河國際論壇上提出 “維持河流健康生命”的治河理念后,引發了國內對河流健康的熱烈討論[4-5].,各大流域機構[6-8].、高校[2].、科研機構[9].及地方[10].等相繼開展了河流健康的相關工作和研究。

河流健康反映的是人類對河流功能發揮的認可程度[11].。由于人類所處的經濟社會環境在不斷變化,對自然界的認識在不斷進步,使人類對河流功能的價值取向存在明顯的時段特征。如西方發達國家研究河流健康一般從生態系統健康角度出發,而我國作為發展中國家,仍處于工業化推進的進程中,故國內專家認為關注河流生態系統健康的同時還應關注其社會服務功能[2,7].。目前國內一般從環境條件 (如河流的連續性、河床的穩定性、河流和斷面形態、水質狀況等)、生態部分 (如河岸植被、水生動植物、生態系統結構等)以及社會服務功能 (如防洪、供水、航運、旅游等)3個方面進行河流健康的研究[7].。

河流通常是指陸地河流,可分為上、中、下游和河口,由于氣候氣象、地形地貌及經濟社會發展水平的差異,使人類對河流功能的價值取向存在明顯的地段特征。如河流上游段一般人跡罕至,主要關注的是自然狀態和生態系統健康,而其他河段則需關注較多的社會服務功能健康。河口是河流的終段,河口地區咸淡水混合、徑流和潮流相互消長、河床沖淤多變,對流域自然環境變化和人類活動的響應也最為敏感,從而使河口的生態系統獨特且相對脆弱。河口地區一般是經濟發達地區,人口集聚,資源利用率高,在經濟高速發展的同時維持河口健康,做到可持續發展尤為重要。

“人水和諧”的治江新理念要求人類與河流共同發展,在開發中保護,在保護中開發。因而,有必要將河流健康的內涵拓展至河口,河口健康內涵可定義為:在維持良好的生態與環境基礎上,人類節約利用水資源和精細利用河口資源的條件下,充分發揮河口為人類服務的功能。

3 錢塘江河口健康內涵

對河口健康的定義既要考慮人類從河口獲得的價值、用途和適宜性,也要考慮河口生態保護的問題。錢塘江河口大沖大淤的特性,決定了河口動蕩的河床維持優良結構形態的重要性,根據河口結構和功能的關系,河口健康的標準應該既能保持河口結構的健康狀態,也能保持河口各項功能的健康狀態。因此,錢塘江河口健康的組成部分應包括3方面的內容:①河口結構的健康;②生態環境系統的健康;③社會服務功能的健康。河口保持合理的結構狀態是河口系統各項功能正常發揮的基礎條件,河口良好的生態狀態是河口健康的外在表現,河口的社會服務功能是人類研究健康問題的目標所在。

錢塘江河口的近口段、河口段、口外海濱段具有不同的河床形態、水動力等自然特征,有著不同的生態系統;河口流經10余個縣市,各縣市經濟發展水平和發展重點不同,對河口的利用要求也不同,因而在河口各河段,健康內涵有一定的差異。下面從各河段的自然特征和使用功能角度出發,探討各河段現階段的健康內涵。

3.1 近口段健康內涵

近口段稱富春江,為河口的上游段,水動力以河川徑流作用為主,潮汐影響較小,河床由礫石、粗砂組成,因錢塘江流域來沙較少,河口河床淤積的泥沙主要來自海域,故近口段河床穩定,水體清澈。近口段由順直型和分汊型河流交替組成,淺灘與深潭眾多沙洲散布各處,具有豐富的河流形態和斷面形態。蘆茨埠至富陽52 km江道受兩岸山體基巖控制,河寬500～1 000m,總體來看屬于順直型河道,山溪性河流特征明顯;富陽至聞家堰段河長26 km,河寬500～1 500 m,屬分汊型河道。富春江電站以下江面漸寬、階地發育,上游帶來的沙礫石易于在此停留,形成較多沙洲,如溜江灘、楊家洲、九里洲、東沙洲、長安沙等沙洲,在自然條件下這些沙洲規模較大,且較為穩定。

近口段位于河口的上游段,兩岸工業較少,使得該河段環境和生態保持較好,現狀水質以Ⅲ類地表水為主,植被覆蓋率高,水生生物豐富,魚類繁多,是天然的漁場。近口段風光秀麗,景色宜人,自古以來就是著名的游覽勝地,向有“天下佳山水,古今推富春”之譽,著名的“富春山居圖”即是以該河段為背景所繪。順應其自然特征,人們對近口段的利用主要為泄洪、供水、灌溉、航運、旅游等。

河流生態系統健康首先要有充足的水量、良好的水質以及豐富的河流形態和斷面形態,并有完整的生態系統結構和豐富多彩的生態系統[7].。而充足的水量、良好的水質則保證了供水、灌溉、航運等服務功能,完整的生態系統結構和豐富多彩的生態系統正是旅游所必須具有的基礎。由此可見,在近口段,滿足河流生態系統健康,滿足防洪的同時滿足其他大部分社會服務功能。因此,近口段在滿足防洪要求的基礎上,應主要關注生態系統的健康。

近口段健康內涵可定義為:水量滿足生態用水需要,水質滿足功能區水質目標要求,水生物豐富多樣,河岸滿足防洪安全需要。

3.2 河口段健康內涵

河口段為近口段和口外海濱段的過渡段,在徑流、潮流的共同作用下,河床易沖易淤,主槽擺動不定,灘涂漲塌無常,為典型的游蕩性河道。該河段存在3個彎道,分別為七堡彎道、赭山灣彎道和老鹽倉彎道。七堡彎道上承七甲微彎河段,下接赭山河灣,平面形態上處于凹岸,主流貼岸;赭山灣彎道在赭山灣治理之前游蕩不定,但在目前情況下,江道縮窄,南岸處于彎道的凹岸;老鹽倉彎道受上游赭山河灣凸岸邊灘的影響,落潮流走南,下游受鹽官江道的影響,漲潮流走北,因此在該河段內漲、落潮流路分歧,主槽容易擺動。自大缺口至澉浦河段稱尖山河灣,在海寧尖山圍涂以后,該段成為彎曲河段,其中北岸處于彎曲河段的凸岸,南岸處于彎曲河段的凹岸。

穩定的河床不僅有利于防洪,對航運、碼頭、取排水口、橋梁、堤防等涉水工程也至關重要。王兆印認為,泥沙平衡和河道穩定是河流健康必須滿足的基本條件[1].。韓其為認為,理想的河流健康要求從長期看河道沖淤幅度小,接近平衡,形態變化不大,即首先要求一個好的河道[1].。而河床沖淤劇烈、主槽擺動頻繁則是河口段最主要的河道特征。為治理錢塘江,建國后該河段進行了大規模的治江縮窄,其中倉前斷面從9.3 km縮窄至2.1 km,鹽官斷面從11.9 km縮窄至2.4 km。治江縮窄后,主槽擺動幅度大大減小,河道趨于相對穩定,但河床沖淤幅度仍較大。

河口段的聞家堰至閘口河段承接上游的近口段,水質較好,含沙量低,目前設置有多個生活用水取水口,杭州市主城區85%的城市用水取自該河段,但該河段在秋季大潮期,經常受到咸水入侵的影響。閘口以下含沙量和鹽度較高,但水體容量大、潮汐動力強,因而稀釋凈化能力強,可作為兩岸排污的受納水域,目前設置有多個排污口。此外,該河段還為人們提供了景觀、漁業、航運、灌溉等服務功能,同時該河段擁有寶貴的涌潮景觀和明清古海塘。

排污作為該河段的主要功能之一,與生態環境保護明顯沖突,在做到總量控制和達標排放的前提下排污是不可避免的,因此該河段應兼顧生態系統健康和社會服務功能,僅考慮某一方面是不可取的。但河流的核心是水,充足的水量、良好的水質是河流健康的精髓,河口段在滿足社會服務功能的同時,應首先保證水質符合功能區劃要求,并維持生態系統平衡。

河口段河流健康內涵可定義為:水量能夠滿足水沙平衡,水質滿足功能區水質目標要求,咸水入侵不嚴重;生態系統能夠維持平衡;河床保持相對穩定,河槽泄洪能力強,河岸滿足防洪安全需要;古海塘、涌潮景觀得到保護。

3.3 口外海濱段健康內涵

口外海濱段稱杭州灣,以潮流作用為主,地形較平坦,河床相對穩定,低潮水深大多數在8～10m。由于東南向的漲潮流進入灣口之后受岸線收縮的影響,潮流輻聚指向西北,流速由外向內增大,沿北岸自金山至澉浦形成與岸線平行的漲潮沖刷槽,即北岸深槽。北岸深槽下寬上狹,長約65 km,水深約6～15m,是浙北重要的港口、航道資源,上海石化、嘉興電廠、秦山核電廠、嘉興港等大型企業的港口運輸均以漲潮沖刷槽為依托。

杭州灣南部為淤積環境,自余姚、慈溪交界處的西三閘至慈溪海王山間的灘涂,稱之庵東邊灘,近600 a凈增土地面積560 km2,是浙江省最大的成片潛在土地資源。庵東邊灘中間寬,兩翼窄,目前庵東邊灘中部低潮位線至岸線大約7 km左右,而東西兩側約3～4 km,具有豐富的灘涂濕地資源,是浙江省優良的海水和淡水灘涂水產養殖基地。

杭州灣具有豐富的生物多樣性,河口性魚類豐富,是多種降河性洄游魚類產卵生活的場所,盛產鰻魚苗;冬季水鳥富集,以雁鴨類和行鳥鷸類為主,特別是慈溪三北淺灘,是多種冬候鳥在浙江的主要越冬地和多種候鳥遷徙的重要驛站,也是浙江海岸濕地水鳥資源最集中的地區。杭州灣已發現的浮游植物有71種,主要種屬有圓篩藻、骨條藻、菱形藻、角刺藻、海毛藻和根管藻等,海灣內大型底棲藻類資源較少。杭州灣河口海岸濕地植被共有5個主要群落類型,以互花米草、海三棱蕉草和蘆葦群落為主[12].。

總之,杭州灣具有重要的生態功能,擁有豐富的水資源、漁業資源、港口岸線資源、灘涂濕地資源、潮汐能資源及景觀資源,因此在維持良好的生態與環境基礎上,人類節約利用水資源和精細利用河口資源的條件下,充分發揮河口為人類服務的各項功能。

口外海濱段河流健康內涵可以定義為:水質滿足功能區水質目標要求;水生物豐富多樣,生物多樣性得到有效保護;河岸滿足防洪安全需要;北岸深槽能夠維持,滿足重點涉水工程的水深要求;各種資源(土地、港口、航運、旅游和岸線等)得到合理開發,能夠在生態與環境可承受的范圍內,可持續地滿足人類需求。

4 結 語

河口地區是地球四大圈層交匯,能量流和物質流的重要聚散地帶,該區域經濟發達、人口集中,人類干預強烈,也是生態系統最敏感的地區。錢塘江河口經濟發達,資源利用力度大,在已經出現一些不健康現象的情況下,定義河口的健康內涵,以指導河口的治理開發是非常必要的。

最好的河口健康標準是既滿足河口生態系統健康,又滿足人類利用河口的需求。本文從該理念出發,結合錢塘江河口實際,分近口段、河口段、口外海濱段3個河段,根據各河段的自然特征和使用功能等,提出了各河段現階段的健康內涵,為下一步進行河口健康評價奠定基礎。

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