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長江下游段岸線保護范圍界定研究

2022-11-25 13:24侯利軍楊善印廖迎娣
關鍵詞:邊界線緩沖帶陸域

侯利軍,楊善印,陳 達,達 波,吳 騰,廖迎娣

(1.河海大學港口海岸與近海工程學院,江蘇 南京 210098; 2.河海大學長江保護與綠色發展研究院,江蘇 南京 210098)

長江岸線是沿江各省經濟發展的重要載體。隨著長江大保護戰略的實施,岸線利用強度逐步下降,岸線生態環境穩步恢復,岸線利用逐漸由量的增長向效率提高轉變[1]。吳宸暉等[2]結合國際上河流生態修復經驗,系統分析了長江大保護面臨的主要挑戰,并從法律、制度、機制、技術等角度提出長江流域生態修復建議。廖迎娣等[3]結合長江江蘇段岸線情況,提出了長江岸線生態修復評價指標體系。盧純[4]進一步提出當前應探索創新“長江大保護”頂層設計、科技引領、監測評價體系、立法保護與監督等關鍵問題。值得注意的是,為了加強長江流域生態環境保護和修復,國家頒布了《中華人民共和國長江保護法》,該法律第二十六條明確提出要合理劃定河湖岸線保護范圍,但目前尚未建立岸線保護范圍界定方法。

岸線字面意思為一條線,實則為帶狀區域,目前就岸線帶狀區域有著不同的界定方法。從水利行業行政管理角度,《全國河道(湖泊)岸線利用管理規劃技術細則》規定,岸線管理范圍為外緣控制線和臨水控制線之間的帶狀區域。2019年,水利部進一步出臺了《河湖岸線保護與利用規劃編制指南(試行)》(以下簡稱《指南》)?!吨改稀诽岢鲆园毒€帶狀區域的邊界線定義岸線管理范圍,包括臨水邊界線和外緣邊界線,并規定其劃定原則。

此外,國內外學者提出以“河岸帶”表征河岸岸線帶狀區域。為了保護河湖及其岸線生態,常在河岸帶種植永久性植被,形成河岸植被帶[5-6]。河岸植被帶是鳥類等動物的重要棲息地,約90%的鳥類棲息地位于距離河岸線150 ~ 170 m的植被帶[7],約70%的脊椎動物棲息地也分布于此[8]。同時,河岸植被帶可有效減小兩岸地表污染物流入河流,保護水體和岸線生態水文功能。世界上許多國家已將其作為保護河岸生態系統的重要措施[6,9]。美國、瑞典、愛爾蘭等國相關標準規定,河岸植被帶寬度一般在30 m內[10]。此外,相關研究表明,防止河岸侵蝕所需河岸帶寬度一般低于50 m,而野生動物棲息地保護所需寬度較大,甚至達到300 m[10]。目前,我國尚缺乏有關河岸帶范圍的相關規定和標準。

盡管就岸線帶狀區域已有多種界定方法,但就長江岸線保護范圍的探索和研究仍然很少,缺乏具有可操作性的界定方法?;诖?,本文通過系統調研和分析,在現有相關文獻、岸線規劃指南、標準等基礎上,提出了綜合考慮岸線行政管理和生態保護的長江岸線保護范圍界定和規劃方法。

1 界 定 方 法

當前,岸線帶狀區域主要以水利行業的管理范圍為主,但岸線保護范圍需要全面考慮河道岸線生態因素。綜合考慮岸線行政管理、岸線生態與水文功能和后方陸域利用對長江及其岸線生態系統的影響,從岸線生態保護角度和岸線行政管理角度分別界定長江下游段岸線保護范圍,并取兩者較大值作為目標保護范圍。具體界定方法如下:

a.基于岸線生態保護角度,以“河岸線-河岸帶-緩沖帶”界定長江岸線保護范圍。圖1所示為“河岸線-河岸帶-緩沖帶”長江岸線空間布置示意圖。如圖1所示,河岸線以《指南》中的臨水邊界線表征,是一條線,用于確定岸線長度。河岸帶可定義為臨水邊界線以外一定寬度內的帶狀區域,以保障長江生態環境為目標,基于河岸帶生態、水文功能確定其寬度。緩沖帶是為減輕河岸帶生態環境風險所布置的緩沖區域,根據后方陸域利用方式的環境污染風險程度確定其寬度。

圖1 基于“河岸線-河岸帶-緩沖帶”的長江岸線空間示意圖Fig.1 Spatial diagram of Yangtze River shoreline based on “shoreline-riparian zone-buffer zone”

b.基于岸線行政管理角度,根據《指南》,長江岸線管理范圍為臨水邊界線與外緣邊界線之間的區域,兩條邊界線的確定方法見《指南》規定。

對于不同的岸線后方陸域利用方式,其河岸帶和緩沖帶的寬度范圍不同,岸線保護范圍也不盡相同。如圖1所示,由于化工廠的污染風險要遠高于住宅小區,而緩沖帶主要作用為緩解后方陸域利用對河岸帶以及長江水體的影響,因此化工廠利用方式下的緩沖帶寬度要遠大于住宅小區利用方式下的寬度。相應地,對于化工廠利用方式,河岸帶與緩沖帶的總寬度可能大于岸線行政管理范圍,故岸線保護范圍取河岸帶與緩沖帶的總寬度,而對于住宅小區利用方式,則可能相反。也就是說,長江岸線保護范圍(2種界定方式下的岸線范圍較大值)與后方陸域利用方式相關,特別是在有較大生態安全風險的高污染利用方式情況下尤為顯著。

1.1 河岸帶界定

1.1.1 河岸帶寬度確定方法

綜合考慮長江岸線生態、水文功能需求確定相應的河岸帶寬度:①根據《長江經濟帶生態環境保護規劃》確定目標長江岸線所處分區,明確該岸段后方陸域利用方式;②結合后方陸域利用方式,確定該段岸線河岸帶的生態、水文功能,并根據相關文獻或標準確定生態河岸帶的合理寬度。

1.1.2 河岸帶生態功能及要求寬度

河岸帶的生態水文功能主要體現在控制河岸侵蝕、防洪、截留地表徑流泥沙和養分、保護河流水質、調節微氣候及水溫、維護河流生物多樣性和生態系統完整性、提高河岸景觀質量。1991年,美國農業部林務局(USDA-FS)制定了河岸帶區劃標準,規定凈化水質的效應標準為:移除50%以上的氮和農藥、60%的磷以及75%的泥沙。黃沈發等[11]基于農田徑流對河道水質的污染,提出以徑流污染物去除率80%為控制指標,確定河岸帶的最佳寬度。

河岸帶寬度的影響因素眾多,如坡度、植被類型、土壤性質、氣象因子、水文因素等。植被帶的坡度影響徑流侵蝕程度和污染物截留效率,與植被帶寬度基本呈線性關系,坡度每增加1%,寬度則需要增加0.12~0.42 m以抵消增大的地表徑流沖刷[12]。當坡度大于15%時,可能形成坡面集中水流,從而影響植被帶對泥沙和污染物的截留效果。根據坡度對河岸植被生態功能的影響研究結果,董鳳麗[13]建議合理坡度為2%~8%,美國國家環境保護局建議坡度不應高于15%。

對于長江岸線,在確定基于生態、水文功能的河岸帶寬度時,可以保守地忽略臨水控制線兩側坡度大于15%的岸坡貢獻,而在坡度為2%~8%的岸坡上確定其寬度。同時,還應適當考慮長江兩岸空間因素,合理布置草-灌木-喬木植被結構,充分發揮河岸帶生態、水文功能。

目前,河岸帶寬度確定方法主要有經驗值法(固定寬度法)、簡單數學模型法(單因子、多因子統計回歸模型)、復雜機理模型法(基于動態機制的數學模型)和基于GIS的數學模型法等[5,14]。由于缺乏相關數據,本文結合相關文獻、標準和法規等,總結分析滿足不同生態水文功能的河岸植被帶寬度,采用經驗值法界定長江下游段岸線河岸帶寬度。

根據長江下游岸線特征和自然環境條件,河岸帶生態水文功能主要體現為防止河岸侵蝕、泥沙截留、減氮減磷、河流生物多樣性、調節微氣候和生態系統保護。需要指出,長江下游防洪主要依靠水利工程長江大堤,故防洪功能未列入岸線生態水文功能。結合相關文獻,表1匯總了實現各生態、水文功能一般所需的河岸帶寬度。如表1所示,在各類功能中,防止河岸侵蝕所需河岸帶寬度較小,野生動物棲息地保護所需寬度較大,一般在50~300 m。

表1 基于生態、水文功能的河岸帶寬度

一般而言,長江岸線的利用方式主要包括城鎮生活、農業、生態自然、倉儲(一般產品、尾礦庫、其他污染性產品)、工業(化工、冶金、其他污染性工業、非污染性工業)等用途。對于各類岸線利用方式,基本均需考慮河岸侵蝕防護、減氮、泥沙截留、無脊椎動物生物多樣性和微氣候調節等生態功能。對于農業和部分工業,需要考慮減磷功能。對于濕地公園和魚類保護區等,需要考慮魚類棲息地保護的功能。對于沿江公園、濕地公園、森林公園和野生動物保護區等,需要考慮鳥類等野生動物棲息地保護的功能。表2匯總了不同陸域利用方式下的河岸帶寬度分類選取指標。

表2 不同陸域利用方式下的河岸帶寬度

1.2 緩沖帶界定

1.2.1 緩沖帶寬度確定方法

為了保障河岸帶生態、水文功能和保護河流生態,需要綜合考慮后方陸域利用方式,特別是化工、?;瘋}儲等可能發生重大污染事故的利用方式,對河流及河岸帶生態環境的影響,確定相應的緩沖帶寬度。

常規的陸域利用方式包括:城鎮生活、農業、生態自然、倉儲(一般產品、尾礦庫、其他污染性產品)、工業(化工、冶金、其他污染性工業、非污染性工業)等用途。緩沖帶寬度的確定方法如下:①針對不同的陸域利用方式,根據相關法律、法規和標準確定相應的生態風險安全間距,包括防火間距和防泄漏污染間距等;②對比上述防火間距和防泄漏污染間距寬度,取兩者的較大值作為緩沖帶寬度。對于江灘地段,若劃定的緩沖帶范圍仍小于江灘區域,建議將緩沖帶外邊線取為江灘外邊線。

1.2.2 相關法律、法規和標準規定

《中華人民共和國長江保護法》第二十六條規定:禁止在長江干支流岸線1km范圍內新建、擴建化工園區和化工項目。禁止在長江干流岸線3 km范圍內和重要支流岸線1km范圍內新建、改建、擴建尾礦庫?!堕L江經濟帶發展負面清單指南(試行)》指出:禁止在長江干支流1 km范圍內新建、擴建化工園區和化工項目;禁止在合規園區外新建、擴建鋼鐵、石化、化工、焦化、建材、有色等高污染項目。

結合上述《中華人民共和國長江保護法》和《長江經濟帶發展負面清單指南(試行)》的相關規定可知,與其他高污染工業相比,國家對化工企業的管控更嚴,這主要是由于化工企業發生有害或有毒物質泄露的危害性更大,甚至會引發嚴重爆炸事故。對于造紙、制革、電鍍、印染、有色金屬、農藥、氮肥、焦化、建材、制藥等高污染性工業,其污染方式主要是廢水偷排或不達標排放,而在達標排放的情況下,污染是有限的。在廢水等污染物泄露情況下,可通過緩沖帶截留、吸附地表徑流和地下滲流攜帶的污染物,需要結合專業評估確定相應的緩沖帶寬度。

GB 50016—2014《建筑防火設計規范》規定了甲類、乙類廠房與重要公共基礎建筑之間的防火間距不應小于50 m;民用建筑與重要基礎建筑之間的防火間距沒有明確規定,可參照民用建筑間防火間距,最大為14 m。GB 50160—2008《石油化工企業設計防火標準》規定石油化工企業與通航江河岸線的防火間距為25~80 m,結合GB 50016—2018《建筑防火設計規范》可取防火間距為50~80 m。對于尾礦庫和其他污染物倉儲企業和工業企業,防火要求一般低于化工企業,因此與岸線的防火間距可保守地取為50~80 m??紤]火災對河岸帶生態的破壞以及受損河岸帶生態水文功能下降對長江生態系統的影響,建議將防火間距取為至長江河岸帶外邊線的距離。

根據上述法律、法規及相關標準的要求,可確定部分后方陸域利用方式相應的長江岸線緩沖帶寬度(表3),其余仍需進一步通過專業評估確定。

表3 后方陸域不同利用方式下的緩沖帶寬度

此外,對于可能發生重大爆炸事故的化工園區等,可根據預估的TNT當量估算防爆或防污染泄露影響半徑。根據近年來典型特大化工爆炸事故調查分析報告,表4匯總了爆炸TNT當量以及建筑受損與環境影響半徑。由表4可見,爆炸對環境與建筑的損傷程度與爆炸TNT當量密切相關,同時還與周圍建筑密集程度相關。盡管目前收集數據較少,不足以得到相關關系,在未來收集較多數據后,可得到相對可靠的化工爆炸影響半徑。但是對于化工園區,仍要考慮可能出現的爆炸事故,緩沖帶寬度應在1 km以上,甚至更寬。

表4 典型特大化工爆炸影響范圍

2 應 用 實 例

選取長江揚州段典型岸線為例,應用提出的長江岸線保護范圍和河岸帶、緩沖帶的界定方法進行實例分析。

基于提出的“河岸線-河岸帶-緩沖帶”長江岸線保護范圍界定方法,需要界定河岸線(臨水邊界線)、河岸帶外邊線和緩沖帶外邊線3條線。另一方面,基于岸線行政管理,還涉及外緣邊界線。對比緩沖帶邊界線和水利行業行政管理的外緣邊界線,確定較外側的線作為岸線保護范圍外邊線。對于岸線行政管理的邊界線,采用水陸邊界線作為臨水邊界線;根據岸線的水利行業管理范圍規定,揚州段堤防多為2級堤防,根據《指南》取長江大堤堤后15 m控制線為外緣邊界線。

圖2所示為不同利用方式下岸線的相關邊界線。對于化工倉儲企業利用方式,根據表2和表3,取河岸線后方50 m作為河岸帶外邊線,取河岸帶邊界線后1 km為緩沖帶外邊線。如圖2(a)所示,基于水利行政管理的岸線邊界線在緩沖帶范圍內,即緩沖帶外邊線為岸線保護范圍邊界線。

圖2 典型揚州段長江岸線相關邊界線Fig.2 Boundary lines of typical Yangtze River shoreline in the Yangzhou section

對于造紙廠利用方式,根據表2和表3,造紙廠為高污染企業,其緩沖帶寬度需通過專業研究確定。一般來說,造紙廠都獨立配置污水處理廠,在達標排放的情況下,所造成的污染較輕。結合常規森林公園、保護區等的河岸帶寬度約在200 m之內,故簡化地取這類污染企業利用岸線的緩沖帶寬度為200 m。如圖2(b)所示,緩沖帶外邊線基本與基于岸線行政管理的外緣邊界線相近,取較外側的線作為岸線保護范圍外邊線。

對于造船廠利用方式,根據表2和表3,造船廠為工業利用,河岸帶寬度取為50 m,緩沖帶寬度取上限為80 m。如圖2(c)所示,長江大堤距河岸線較遠,岸線外緣邊界線在緩沖帶外邊線之外,故取外緣邊界線作為岸線保護范圍外邊線。

對于農業耕地利用方式,根據表2和表3,由于該區域植被覆蓋較好,河岸帶寬度可取100 m,由于后方陸域沒有其他利用,緩沖帶寬度可取0 m,河岸帶和緩沖帶外邊線重合。如圖2(d)所示,岸線外緣控制線基本與緩沖帶邊界線相近,取兩者較外側的線作為岸線保護范圍外邊線。

對于村莊利用方式,根據表2和表3,河岸帶寬度可取為75 m,緩沖帶寬度取為14 m。如圖2(e)所示,岸線外緣邊界線在緩沖帶邊界線之外,取該線作為岸線保護范圍外邊線。

對于森林濕地公園利用方式,河岸帶需考慮野生動物保護,根據表2和表3,河岸帶寬度取為200 m,緩沖帶寬度可取為0 m,河岸帶和緩沖帶外邊線重合。如圖2(f)所示,岸線外緣邊界線在緩沖帶外邊線之外,即取外緣邊界線為岸線保護范圍外邊線。

3 結 論

a.提出了基于“河岸線-河岸帶-緩沖帶”的長江下游段岸線保護范圍界定方法,河岸線取為水利行業行政管理的臨水邊界線,河岸帶和緩沖帶范圍考慮生態、水文功能和后方陸域利用方式確定。結合相關文獻、標準、法律法規等,建議了河岸帶和緩沖帶的合理寬度范圍。

b.長江岸線保護范圍建議取基于“河岸線-河岸帶-緩沖帶”和岸線行政管理分別界定的岸線保護范圍的較大值。提出的岸線保護范圍綜合考慮了生態、水文功能和陸域利用方式的影響,有利于長江岸線及生態系統的保護與修復,符合《中華人民共和國長江保護法》的相關規定。

c.揚州段長江岸線界定結果表明,提出的岸線保護范圍和岸線利用界定方法具有較好的適用性和可操作性,可用于下游段長江岸線保護范圍的劃定。

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