建闸背景下的中小型入海河流河口治理——以盐城海岸为例

陆体成，李明亮，陈景东，杨磊，龚绪龙，陆立寅

建闸背景下的中小型入海河流河口治理
——以盐城海岸为例

陆体成1，李明亮2，3，4*，陈景东4，杨磊2，3，龚绪龙2，3，陆立寅5

1.盐城市四港港道监测管理所，江苏盐城224057 2.江苏省地质调查研究院，江苏南京210018 3.国土资源部地裂缝地质灾害重点实验室，江苏南京210018 4.南京大学地理与海洋科学学院，江苏南京210093 5.镇江市工程勘测设计研究院，江苏镇江212003

中小型入海河流数量众多，每年输运大量沉积物、营养盐与污染物入海，会对河口海岸地区的地貌演化、自然资源开发与生态系统平衡产生重要影响。在入海河口建闸，改变原有的物质输运格局，将产生一系列需要治理的河口问题，如河口淤积、污染、生态系统退化等。以盐城海岸主要入海河口为例，分析了建闸河口的主要特征，提出了建闸河口可持续治理概念与对策措施，以确保河口地区经济社会可持续发展。

建闸河口；河口治理；盐城海岸；可持续治理；公众参与

陆体成，李明亮，陈景东，等.建闸背景下的中小型入海河流河口治理：以盐城海岸为例［J］.环境工程技术学报，2015，5（6）：492-498.

LU T C，LIM L，CHEN JD，et al.Improvement of small and medium-sized estuarieswith tidal sluices：a case study in Yancheng coast［J］.Journal of Environmental Engineering Technology，2015，5（6）：492-498.

河口区是陆地与海洋相互作用的过渡区，具有较大的资源、环境潜力，同时具有维持湿地生态系统平衡、保持物种多样性、输送营养盐、降解污染物等功能。在入海河口附近建闸，能够人工调控河流的淡水资源，有助于河口区及上游工农业的发展。但是，在一定的海洋动力环境下，建闸使潮汐对闸下河道的水沙动力状况产生显著影响，如使河道的纳潮能力下降，闸下潮波变形，涨潮流速大、历时短，落潮流速小、历时长，泥沙在闸下河道沉降导致淤积［1］。河道淤积会造成河道过水断面萎缩，行洪排涝能力下降，同时给船舶通行造成严重影响。径流量的减少会造成河口盐沼湿地的退化、生物多样性的降低，河口对于自然灾害抵御能力的下降［2］。另一方面，建闸会使河口对污染物的降解能力减弱，污染物的富集反过来对河口的生态系统平衡产生负面影响［3-4］。

以往的河口治理研究多侧重于大型河口，如长江口［5-6］、珠江口［7］、黄河口［8］等。然而，中小型河口由于数量众多、流域覆盖面广，对于区域的经济、社会发展同样具有非常重要的影响。河口建闸后会显著改变河口的水文、泥沙、生态环境等特征，将对河口产生深远影响。因此，研究建闸背景下中小型入海河口特征及可持续开发和治理对策对于河口区的资源环境保护、经济发展具有重要意义。

1　中小型建闸河口治理研究现状

国内对于大型河口治理的研究较多，研究内容也比较全面，如通过对河口物理化学过程、河口水质、河口湿地、生物过程、重大工程等［9-12］的分析，提出相应的河口治理、管理的对策建议。

在中小型建闸河口的治理方面，以往的研究多集中在解决建闸后的淤积问题。如窦国仁等［13］对射阳河口的研究，以及其他学者对海河口［14］、永定新河［15］、钱塘江口［16］、曹娥江口［17］、新洋港河口［18］等陆续开展的研究。研究方法从现场勘查、定性描述到水槽试验、河口物理模型以及从一维到三维的潮流、泥沙、波浪等数学模型。在机制、机理研究的基础上，河口治理的方法也相应地集中在闸下河道的淤积方面，具体的措施从调度闸门的开闭利用径流冲淤到纳潮冲淤积［19-20］，利用机械挖淤、利用河口海岸工程措施［21］减轻淤积等。

由于入海河流是主要陆源污染物的入海通道，因此建闸河口区的环境治理也成为研究重点。焦楠等［4］通过模拟发现，河口区建闸使河道内污染物平均浓度达到建闸前的1.0～3.5倍，使河口近岸受影响的水域面积增大近7倍。蓝雪春等［22］分析了浙江省入海河口建闸的影响，指出会带来如水质下降、水生态平衡破坏、渔业资源衰退等负面影响。

国外对于河口的研究与治理开展较早，如D. J.O'Conner等［23］在1968年研究了特拉华河河口（Delaware River Estuary）的水质问题；M.P. Kendrick［24］通过现场调查以及建立模型，研究了泰晤士河（Thames）建闸后可能的淤积问题；S. Shackley等［25］研究了英国塔威河口（Tawe Estuary）建闸后对于河口物理环境的影响；D.J.Reish［26］在洛杉矶的Long Beach河口对底部生物状况进行了28年的调查和观测；E.A.Pearson等［27］对Grays河口的水质和上涌区的监测和研究等。类似的研究还包括塞文河口（Severn Estuary）［28］、默西河口（Mersey Estuary）［29］等。在河口管理方面，美国在20世纪70年代通过了国家河口计划（The National Estuary Program），将私人与公众组织纳入到全国河口海岸环境的保护计划中来，使公众参与在河口治理中扮演重要角色。澳大利亚在2000年建立了国家河口网络项目（National Estuaries Network），该项目旨在建立河口管理决策者与科学家之间的密切联系，从而提高整个国家河口区域的资源与环境管理效率。目前，国外建闸河口研究的重点集中在建闸的水文环境效应［30］、气候变化与河口管理［31］、河口污染物的模拟［32］、建闸对鱼类运动模式的影响［33］等方面。

2　盐城海岸主要建闸河口特征

2.1径流

盐城主要建闸入海河流包括射阳河、新洋港河、斗龙港河及黄沙港河（图1）。建闸时间为20世纪50—70年代，总流域面积为1.18×104km2，年径流总量为98.81×108m3（表1），射阳河与新洋港河所占径流量比例较大，分别为46%与26%［34］。这些入海河流的主要功能之一是作为江苏里下河地区的主要排水入海通道，防止汛期出现大面积的内陆洪涝灾害。

图1　盐城海岸主要入海河流示意Fig.1　Main tidal rivers at Yancheng coast

表1　盐城主要入海河流统计表Table 1　Statistics of themain estuaries of Yancheng coast

从径流量统计来看（图2），盐城主要入海河流径流变化特征明显，具体表现在：1）径流量年际变化大，不同年份的径流量区别较大。如2000—2005年总径流量呈逐年递减趋势，最小达到32.03×108m3。2005—2007年，总径流量剧增到186.39×108m3，自2007年以来，入海总径流量呈逐年递减趋势，目前径流总量约90×108m3左右。2）年内径流量分配不均，表现出季节性河流的特征。径流量比较大的时间往往在夏秋季节（6—10月），此时正是东亚季风季候区降雨比较集中的月份。正是这种季节变化的特征，使入海径流在年内的分配极度不均匀，往往造成冬春季的干旱与夏秋季的洪涝灾害。

图2　盐城主要入海河流2000—2012年径流量Fig.2　Runoff into the sea ofmain rivers from 2000-2012 at Yancheng coast

图3　建闸河口潮流不对称现象Fig.3　Tidal asymmetry in estuary with tidal sluice

2.2河道淤积

盐城海岸带入海河口处于南黄海辐射潮波影响范围内，河口处的潮差能够达到2～4 m［35］，属于强潮海域。同时，由于丰富的物源供给，使得河口区水体的含沙量（悬沙浓度）较高，最大能够达到4.7 g/ L［18］。由于河口建闸的影响，使得进入闸下河道的潮波发生变形，产生明显的潮汐不对称现象（图3）。潮汐不对称具体表现在平均涨潮流大于落潮流，涨潮平均悬沙浓度大于落潮，这种不对称会引起输沙不对称（图4），致使潮周期中沉积物在河床底部持续性堆积，同时造成河床的固化、板结。

如果入海淡水径流无法将淤积物质全部冲刷出河口区，潮流及输沙的不对称会使物质在河道持续淤积并形成正反馈效应。这种变化使得河口底床淤高（表2），过水能力下降。据统计［35］，盐城海岸主要入海河口在建闸后河床平均淤高了约2 m，河床容积减少了约4.47×104m3，这对于河流的行洪、通航及河口管理带来了非常不利的影响。

图4　建闸河口输沙不对称现象Fig.4　Sediment transportation asymmetry in estuary with tidal sluice

表2　盐城主要入海河流淤积状况统计Table 2　Statistics of the siltation in main estuaries at Yancheng coast

2.3河口污染

建闸河口的污染主要由2个方面原因引起：1）入海河流本身是陆源污染物的主要入海通道。据统计［36］，江苏沿海90%的入海河口水质处于污染状态，盐城海岸主要入海河口区水质处于地面水Ⅳ类标准，主要的污染物为总氮（TN）、总磷（TP）、高锰酸盐类、石油类等，主要的污染物来源包括农业面源污染、工业废水排放及河口航运等。2）入海河流的径流一方面能够将污染物携带至河口，另一方面其对污染物同样具有稀释功能。随着入海径流量的逐年递减，污染物排放量的逐年增加，河口对于污染物的稀释、降解能力也在逐渐下降。王俊杰等近期在新洋港河口及邻近海域的研究发现，重金属污染呈加剧趋势，从河口至海的Cr、Ni、Pb浓度均高于江苏省海洋带重金属浓度背景值，且超过GB 18668—2002《海洋沉积物质量标准》的Ⅰ类标准，其中Ni浓度超过了背景值的1～2倍。从污染物来源看，陆源污染物主要是Ni、Cu、Zn、Pb，海域污染物主要为Cr［37］。

2.4河口生态系统退化

河口生态系统处于河流与海洋的过渡区域，受到河流径流与海洋潮波动力的双重影响，其生态系统特征也兼具这二者的特点。由于入海径流量减少，河口污染加重，河口区的生态系统会表现出一定的退化特征，如河口营养环境恶化、湿地面积减少、生物多样性降低、生物趋向小型化、河口初级生产力降低、生态系统结构破坏、生态功能衰退等。

盐城海岸建闸河口生态系统的退化主要表现在互花米草（Spartina alterniflora）的入侵改变了河口湿地优势物种的种类及数量，进而对栖息地捕食者的数量产生影响。互花米草原产北美海岸，1982年在江苏海岸开始引种，由于其适应能力很强，逐渐成为优势物种。研究［38-40］显示，互花米草入侵促进了底栖无脊椎物种个体数的增加，多毛纲物种往往成为生境的优势物种，但互花米草入侵会排斥大型底栖动物，而代之以小型螺类，如中华拟蟹守螺（Cerithidea sinensis）、绯拟沼螺（Assiminea latercea）等。大型底栖动物往往是河口海岸湿地栖息鸟类等的食物来源，食物来源减少会导致高级捕食者死亡率与迁出率增加，对生态系统产生负面影响。

另外，建闸引起河口区污染物（如无机氮与活性磷酸盐等）浓度逐渐增加，造成河口及附近海域水体富营养化加剧，使得河口近海赤潮、绿潮灾害频发，生态系统初级生产力降低，生物资源量减少，生态系统退化。近期统计［41］结果显示，盐城王港河口岸滩的单位面积绿藻平均湿重生物量达到30.46 g/m2。在一定条件下（如季节变化），水体的富营养化会造成水体溶解氧（DO）浓度降低，低于2 mg/L时形成缺氧区（hypoxia area）［42］，此时生态状况急剧恶化，不利用底栖生物、无脊椎动物生存，严重的甚至会造成氧敏感物种的消亡，进而改变群落组成，影响生态效应。目前，在大型河口［43-44］均发现有季节性的缺氧现象，而在盐城海岸的射阳河口等地区［45］，无机氮磷等浓度远远超标，具有形成河口缺氧区的潜力。

建闸与河口水文、河口生态环境系统之间具有密切的关联性。入海河流往往携带大量营养盐进入河口地区，是河口生态系统物质能量的重要供给来源。建闸使得入海径流减少、污染物富集，一方面造成生态系统初级生产力降低，生物种类、生物量的减少；另一方面，建闸人为割裂了河流与海洋的联通，阻断了溯河性水生生物（如河鳗、三文鱼等）的通道，造成鱼蟹难以产卵，生物量下降或种群消失［46］。

3　建闸河口可持续治理

中小型建闸河口数量众多，建闸对河口海岸的水文、泥沙、生态环境系统等产生了深远的影响，因此急需开展治理研究。在以往的建闸入海河口治理中，由于政策制定者与执行者的单一，使得河口的治理易出现以下弊端［47］：1）河口的开发、治理与管理分工不明确，各部门各自为政。如机构的重复性设置导致管理主体不明确，从而造成海岸围垦、流域水资源保护、流域排污、渔业养殖等行业矛盾加剧。2）入海河口监测及相关研究薄弱，河口区的监测数据种类单一，如只监测径流及河道底床数据，缺乏其他如河口生态指标、污染物指标等的监测。同时，监测数据在精度及连续性上存在不足。3）公众参与不足，公众认可是河口治理措施有效实施的重要基础。目前，由于国民对于河口重要性认识不足及相关政策的缺失，使得河口治理中缺失了公众参与这一重要环节，公众反馈信息的缺失或失真，最终使政策制定者对相关河口治理措施的实施效果认识不足。

建闸河口的可持续治理主要指在明确河口区自然功能、生态功能、经济功能的基础上，结合河口动态监测与研究结果，将跨部门、跨区域联动与公众参与纳入到河口治理措施、政策制定中，实现河口的可持续利用（图5）。

图5　河口可持续治理模式Fig.5　Pattern of sustainable estuary improvement

具体而言，包含以下几个方面：1）明确河口功能定位，评估自然、生态、经济价值。入海河口的功能定位主要指河口在区域发展中发挥的主要作用，就河口价值而言，往往在自然、生态、经济价值3个方面兼而有之，这三者之间互为依存、相互影响。以盐城主要入海河口为例，其主要功能被定义为“里下河地区排水入海主要通道，同时兼具防汛抗旱功能”［35］。实际上，如射阳河、新洋港河兼具航运、渔业码头等功能［48-49］，同时河流输送的营养盐等也维持了河口滨海湿地生态系统的稳定［50-51］。因此，河口的功能定位与价值评估要结合当地的自然特征与经济社会发展的需要从2个方面来考虑。2）建立河口动态监测系统。河口的动态监测是一个系统性、长期性的工程。在进行河口功能定位的基础上，进行动态监测参数的选取。如在盐城海岸建闸河口，河口监测的动态参数应覆盖断面径流量、含沙量、河口水位、河床高程、典型污染物（有机污染物、重金属等）指标、生态指标（叶绿素、溶解氧等）等。这些参数与河口自然、生态、经济功能的发挥密切相关，同时也是制定河口治理措施的重要依据。在参数获取的基础上，设定参数阈值，建立实时监测-预警系统，使决策部门能够及时发现并解决问题。3）跨部门、区域协作与公众参与。河口区属于陆地与海洋的过渡地带，河口地区的治理往往涉及多个部门。如水利部门将河口视为河流的自然延伸，而海洋部门则把河口当作海域来进行管理，环境保护部门重视河口的生态功能，往往将河口与滨海湿地联系在一起。因此，在进行河口治理时有必要设置类似“河口管理委员会”的组织来进行有效协调和管理。

目前，由于国民对于河口的重要性认识不足，加之管理制度设计的缺陷，使得公众普遍缺乏参与当地河口治理的意识与机会。而在河口治理中引入公众参与目的在于打破传统的“自上而下”的治理模式，将公众的诉求与经验体现在河口治理措施中，发挥公众的积极性，有利于河口的可持续治理。公众参与需要2个方面的条件：1）政府应积极提供公众参与的平台，如以研讨会、社区组织、公益组织等形式使公众的意见得到表达；2）制定相应的公众监督机制，使得公众监督贯穿河口治理措施的制定、实施、效果反馈等各方面，实现全民参与的河口治理与管理。

4　结语

由于入海河口具有较高的自然、经济、社会价值，在资源环境保护、区域可持续发展中扮演着重要的角色。相对于大型河口而言，中小型入海河口的重要性往往被忽视。仅就沉积物入海通量而言，全球小河口的输运量要远大于大型河口。而在亚洲海岸，大量的中小型流域-海岸带系统，对于河口海岸地区的沉积物、营养盐、污染物的输运有着重要影响。

在中小型入海河口建闸，改变了原有的径流、沉积物、营养盐等的输运格局，同时也带来了一系列河口治理的问题，如河道淤积、河口环境污染、河口生态系统退化等。可持续的河口治理以河口的发展目标为前提，即确定河口的定位与自然、生态、经济价值，同时，要避免以往河口治理中出现的各自为政、分工不明的问题。要将公众参与纳入到整个河口治理、管理过程中来，充分发挥公众监督的作用，最终实现河口的有效治理与可持续发展。

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Im provem ent of Sm all and M edium-sized Estuaries w ith Tidal Sluices：A Case Study in Yancheng Coast

LU Ti-cheng1，LIMing-liang2，3，4，CHEN Jing-dong4，YANG Lei2，3，GONG Xu-long2，3，LU Li-yin51.Waterworks Administration of Yancheng City，Yancheng 224057，China 2.Geology Survey of Jiangsu Province，Nanjing 210018，China 3.Key Laboratory of Earth Fissures Geological Disaster，Ministry of Land and Resources，Nanjing 210018，China 4.School of Geographic and Oceanic Sciences，Nanjing University，Nanjing 210093，China 5.Zhenjiang Engineering Survey and Design Institute，Zhenjiang 212003，China

There are a lot of small and medium-sized estuaries，and they transport giant sediments，nutritive salts and pollutants into the ocean，which could cause great impact on the geomorphology evolution，natural resources exploitation and the balance of ecosystem.Building tidal sluices at the estuaries could change the original sediment transport patterns，resulting in a series of estuary problems，for example，estuary siltation，pollution and degeneration of ecological system.Taking main estuaries of Yancheng coast for instance，the characteristics of estuaries with tidal sluices were analyzed，and the concept of sustainable improvement and corresponding countermeasures were proposed，in order to ensure the sustainable economic and social development of the estuary areas.

estuaries with tidal sluices；estuary improvement；Yancheng coast；sustainable improvement；public participation

X522

1674-991X（2015）06-0492-07doi：10.3969/j.issn.1674-991X.2015.06.077

2015-05-05

江苏省水利科技项目（2011028）；江苏省自然科学基金项目（SBK201150144）；中国地质调查局地质大调查项目（1212011220005）

陆体成（1962—），男，高级工程师，研究方向为泥沙淤积及其治理，ycluticheng@sina.com

李明亮（1988—），男，助理工程师，硕士，研究方向为河口海岸科学，limingliang_vp@hotmail.com