长江干流航道整治工程对生态环境影响分析及需重点研究的方向

逄勇　陈茜　李雨晨

摘要：分析长江航道整治工程特点，对航道整治工程进行科学分类。针对长江航道整治工程与生态环境之间的矛盾，考虑长江航道自然条件，诸如地形地质、水文泥沙、气候气象等因素，从强度、适应性、经济生态性等角度出发，推进长江航道整治工程的生态化改造，从江豚、“四大家鱼”、中华鲟、护坡护底工程等方面展开长江干流航道整治工程对生态环境的影响分析，为“十二五”、“十三五”的航道整治工程建设提供需要重点研究的方向。

关键词：长江干流；航道整治工程；生态环境；研究方向

中图分类号：P75 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）17-0059-05

近年来，国家对长江航道的建设投资有所加大。国务院国发[2011]2号文件《关于加快长江等内河水运发展的意见》的出台，提出了要建设畅通的高等级航道，标志着长江黄金水道建设上升到国家战略高度，长江航道建设迎来了新的战略机遇期。长江航运的发展和航道的建设在取得巨大的社会、经济效益的同时，对长江航道生态环境也带来了一定程度的不利影响，随着国家及民众对生态环境保护要求的提高，在航道治理中提出了建设绿色生态航道的新理念，以便在生态安全与和谐理念指导下，通过航道整治工程中实施生态环境保护措施，形成和谐、稳定的河道生态系统，有效保护各种水生生物资源及水环境安全。考虑到目前有关航道整治工程的环境保护设计工作还没有达到整体性、系统性要求，与规划和项目环评审查的要求存在一定的差距，结合国内外最新进展，及时开展长江航道整治工程生态环境技术研究方向分析，可进一步满足目前日益提高的环境保护和生态航道建设的要求，将为“十二五”及“十三五”长江航道整治工程中生态环境保护工作提供有力的技术支持。

一、长江干线航道整治工程及生态敏感目标分布

1.生态敏感目标分布。长江干线航道上起云南水富，下至长江入海口，全长2838公里，流经云南、四川、重庆、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、上海七省二市，是我国长江流域综合运输体系的主骨架。长江珍稀水生生物有白暨豚、江豚、中华鲟、白鲟和胭脂鱼等。长江流域共有10个自然保护区、9个水产种质资源保护区和13个重要湿地。其中江豚自然保护区4个，白暨豚自然保护区2个，中华鲟自然保护区2个，四大家鱼国家级种质资源保护区4个，四大家鱼原种场1个。具体水生生态保护敏感目标情况见表1。

规划航道涉及江段分布饮用水源取水口或水源保护地主要有70处（上游8处：四川2处，重庆市6处；中游29处：湖北28处，湖南1处；下游33处：江西3处，安徽7处，江苏22处，上海市1处）。

2.长江干线航道整治工程概况。①长江航道整治工程主要内容。航道整治工程是整治建筑物调整和控制水流，稳定有利河势，以改善航道航行条件的工程措施。依据《航道工程基本术语标准 JTJ204-96》等文献资料，将长江干线的主要航道整治工程分为以下四类：筑坝工程、守护工程（护滩、护岸、护坡、护底）、疏浚吹填工程、航道爆破工程。②长江航道整治工程建设情况，近年来按照“深下游，畅中游，延上游，通支流”建设思路，长江航道先后实施了三十多项航道整治建设工程，逐步实现了高等级航道全线贯通，通货能力明显提升。但是随着沿江经济逐步发展，水运需求逐步旺盛，地方政府与航运企业对加深航运尺度的要求越来越高，现有航道尺度难以适应新形势的需求，同时研究发现，三峡工程运行后，由于清水下泄，河床冲刷，位于大坝以下的长江中下游河道原有的泥沙动态平衡和航道格局被打破，部分河段航道出现恶化的趋势，枯水期船舶搁浅航运中断等碍航事件仍经常发生，对长江中下游碍航河段进一步实施航道整治显得十分必要。

具体航道整治工程详见表2。

二、长江航道整治工程对生态环境影响分析

1.筑坝工程。筑坝是按调整水流分布，改善航行条件的需求，将石料抛筑在具有土工布护底的局部河床上的工程措施。各坝体上下游河段水文情势将发生变化，将局部改变水的流向，使局部流场发生变化。丁坝、潜坝和梳齿坝体上、下游可能形成一些回水区或缓流区，并抬升部分河段水位，增加水深。河床地形发生变化，建坝后局部河岸被坝体占用，岸边的水生植被被损毁，对部分产卵鱼类不利。丁坝、潜坝等会造成一些原有的产卵场的功能发生变化或丧失；丁坝坝体上游靠岸侧水流减缓，若漂流性鱼卵漂浮至此容易下沉，从而影响鱼类的孵化。

2.守护工程。护岸是保护河岸，防止波浪、水流侵蚀的工程。主要作用是控制河势，不使河床边界发生任意变化，保持河势稳定在满意的状态；抑制崩岸，防止水流淘刷和波浪冲势河岸；防止主流顶冲河岸，尤其洪水主流顶冲的险工地段，需要修建护岸工程，有效保护堤防安全。护底是护岸的基础部分，是从坡脚向外直至深槽的防护体，遏制河底的过度冲刷。护岸、护坡、边滩和低滩守护主要改变原有岸坡结构，整治使得自然复杂的河流形态和流场朝单一化方向发展，其守护行为一般不会对河道水文情势造成大的改变。施工会改变产卵基质等栖息生境；边滩的硬化对水生维管束植物产生影响，使其生物量减少，间接影响喜好在此产沉性卵或粘性卵鱼类的繁殖发育，导致区域鱼类资源量的下降；破坏底栖动物的主要生存场，底栖动物种类、数量下降，致使鱼类减少。抛石、沉排等工序会改变局部地形，增加河床糙度，改变河床底质结构。

3.疏浚吹填工程。疏浚后河段水深增加，流速减缓，流量增大；施工使悬浮物浓度升高，影响浮游生物；疏浚处原有的底栖生物被损毁；对工程区域鱼类有惊扰。

4.航道爆破工程。爆破工程主要导致河道部分地形发生变化，原有的急流环境变为缓流。施工中局部悬浮物浓度升高，影响浮游生物；工程炸除礁石使底栖生物被损毁，附近一定区域的底栖生物被掩埋；施工前如未采取驱鱼措施，将炸死或炸伤过往鱼类。

三、需重点研究的方向

1.长江江豚保护研究方向。长江江豚：种名，属于哺乳纲、鲸目、鼠海豚科中江豚属中的窄脊江豚的一个亚种。长江江豚是江豚生活在淡水中的唯一亚种，2013年7月被IUCN的受胁物种红皮书列为极危物种。长江江豚仅分布于长江中下游干流及洞庭湖和鄱阳湖，目前主要分布在宜昌至上海段，其中宜昌至鄂州段江豚的密度最低。江豚为近岸型豚类，分布密度随水深的增加而递减。长江江豚迁移范围较小，在弯曲河道的边滩缓水区、分汊河道的干支流交汇水域的分离区和滞留区，以及心滩的分流区之间往返迁移。长江江豚一般在春季繁殖，分娩持续时间较长，4～5月份为产仔盛期。江豚喜单独活动，有时也结成2～3只的小群，主要以青鳞鱼、梭鱼、银鱼等鱼类和虾、乌贼等为食。①长江江豚保护策略研究。对长江江豚的历史及现状进行资料查找和实地考察，得出长江江豚的种群分布情况、生长状况及数量的系统资料及变化趋势；研究三峡大坝蓄水对长江江豚栖息地及索饵场造成的影响；从人类活动和自然变迁的层面初步分析江豚资源减少的影响因素。基于长江江豚现状调研、社会经济影响和技术方法，分析栖息地保护、异地迁建保护、人工繁殖三大保护措施的利弊。提出包括水利调度、加强行政管理、维护生态系统等在内的江豚总体保护策略及近期保护侧重方向，根据不同地区的生态环境、社会经济特点，分江段制定近期及远期江豚保护方案。②航道整治工程对江豚的生态补偿方案研究。采用资料查找的方法调查历史上人类活动较少时江豚的数量及活动水域，将个体江豚所需的活动水域作为江豚的原始生态足迹值，再参考人类生态足迹的计算方法，根据现有的江豚生活需求推算出所需的生态足迹值，并对原始值进行修正，得出合理的生态足迹值，再计算生态赤字或生态盈余值，得出目前长江适应江豚的生存空间。采用直接市场法、替代市场法和假想市场法等核算出江豚保护所需总费用；确定人类活动（工程建设、沿江排污、经济行为等）对江豚影响所占的权重，依据模糊数学统计法、建立模型法、实地考察法等方法定量分析航道整治工程对江豚生态足迹的影响，最终确定航道整治工程所需承担的保护费用。③航道整治工程对江豚累积影响研究。分别对航道整治工程对江豚觅食场所和迁移路径的累积影响进行研究。采用情景分析法，考虑生物资源自我修复，通过资料和实地考察研究航道整治工程对底栖动物等生物资源量的影响。分析长江江豚的食物链，确定航道整治工程对江豚的累积影响。综合考虑江豚被饿死的可能性和危险捕食给江豚带来的擦伤、撞击、螺旋桨误伤等伤亡，确定航道整治工程对江豚觅食场所的累积影响。调查已建筑坝工程对江豚迁移路径的影响，结合江豚迁移路径要求的流速、水深等水文条件和航道整治工程的建设情况，通过环境数学模型法确定航道整治工程对江豚迁移路径的累积影响，得出迁移路径被压缩的空间值。④适宜江豚生存的生态江段选取研究。根据江豚生存适宜的底质、边滩、流速、水温、泥沙等水文条件，对各江段水文情势等进行调研，采用数学模型法初步确定若干现状条件下的适宜江豚生存的生态保护江段。由于时间推移，河流环境发生变化，根据现有的河流水文资料，运用环境数学模型法，模拟河流水文水动力变化趋势，分析生物资源变化情况，结合江豚适宜的生存条件，重新确立若干未来条件下适宜江豚生存条件的生态保护江段。综合考虑江豚保护、航道整治工程建设、经济技术、社会影响等方面，采用实地考察和对比分析等方法，优化选取适宜江豚生存条件的最优生态保护江段。endprint

2.“四大家鱼”保护研究方向。“四大家鱼”指的是青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼四类鱼，是我国主要的淡水养殖和捕捞对象，在淡水渔业中占有很大的比重。长江是我国四大家鱼的主要天然原产地，是宝贵的天然物种种质资源库。“四大家鱼”属典型的产漂流性卵鱼类，繁殖季节在每年4月下旬至7月上中旬，此时江水的平均温度为18～27℃，产卵盛期水温为21～24℃。一般认定，“四大家鱼”产卵期的适宜流速最小为30cm/s，最大为60cm/s。研究发现“四大家鱼”的产卵环境多为河床地形、水流流态较为复杂，动能梯度和弗劳德数较小、流速梯度和能量损失较大的河段。①“四大家鱼”保护策略及生态补偿研究。A：“四大家鱼”保护策略研究，采用资料收集、实地考察等方法，调查目前四大家鱼“三场一通道”的分布情况及三峡工程蓄水对“四大家鱼”产卵场分布区域的影响；初步分析人类活动中（工程建设、水体污染、非法捕捞等）对“四大家鱼”种群变化的影响因素。“四大家鱼”的保护主要分为对“三场一通道”的生态保护和人工增殖放流。基于“四大家鱼”影响因素的初步研究，通过对生态环境、社会影响及经济技术的综合分析，针对种质资源保护区及一般江段提出系统保护方案。同时，对现有人工增殖放流站进行考察，研究存在问题并提出解决措施。B：“四大家鱼”生态补偿方案研究，采用直接市场法、替代市场法、假想市场法等对“四大家鱼”生态补偿费用进行核算；通过人类活动对“四大家鱼”主要影响因素的定性分析，依据模糊数学统计法、建立模型法、实地考察法等定量研究出航道整治工程在人类活动中对“四大家鱼”影响所占的权重；最终确定航道整治工程所需承担的保护费用。②航道整治工程对“四大家鱼”的累积影响研究，分别对航道整治工程对江豚觅食场所和迁移路径的累积影响进行研究。由于“四大家鱼”主要以底栖生物和浮游生物为食，采用情景分析法，在考虑生物资源自我修复的情况下，通过资料查找和实地考察研究守护工程、疏浚吹填工程、航道爆破工程等对底栖动物和浮游动物等生物资源量的影响，确定航道整治工程对“四大家鱼”索饵场的累积影响。通过资料查找和实地考察对三峡大坝蓄水后“四大家鱼”产卵场分布情况进行调研，分析已建的嘉鱼至燕子窝段航道整治工程、罗湖州水道整治工程等对“四大家鱼”产卵场的影响。根据“四大家鱼”产卵场所需水文环境（底质、流量、水温、泥沙等）及相关整治工程的建设情况，采用环境数学模型法确定航道整治工程对“四大家鱼”产卵场的累积影响，分析航道整治工程建设的阈值。

3.中华鲟保护研究方向。白鱀豚属哺乳纲、鲸目、白鳍豚，国家Ⅰ级保护动物，是世界上现存的4种淡水豚数量最少的物种。历史上从宜昌到长江入海口曾经广泛分布。受人类活动的影响，其种群数量和分布区域逐渐缩小。上世纪90年代，白暨豚在洞庭湖与鄱阳湖湖区绝迹，在长江分布范围的上限移至葛洲坝下游170km处的荆州附近，其下限缩减到南京附近。2000年至2004年的几次观测中，其主要聚集在铜陵段、鄱阳湖段和洪湖段3个区域。白暨豚目前现存数量很难估计，但一般认为已经功能性绝灭。①中华鲟保护策略研究。采用资料查找和实地考察等方法，调查中华鲟的历史及现状，得出中华鲟的种群分布、数量及生长状况的系统资料和变化趋势；研究三峡蓄水、葛洲坝下游河势调整，导致中华鲟栖息地、生殖洄游及产卵场的变化；从人类活动和自然变迁等层面，分析中华鲟资源减少的影响因素。基于中华鲟的现状调研、社会经济影响和技术方法，综合分析建立自然保护区、研究人工繁殖及放生技术、探索野生中华鲟卵孵化、苗种培育及自然繁殖技术等保护措施的利弊，提出包括水利调度、行政管理、生态系统维护等在内的中华鲟总体保护策略。研究保护产卵场和自然繁殖活动、降低孵化后死亡率的可行措施，在结合生态环境和社会经济特点的基础上，制定贴合中华鲟近期及远期的保护方案。②航道整治工程对中华鲟的生态补偿方案研究。采用直接市场法、替代市场法和假想市场法等对中华鲟生态补偿费用进行核算；通过对中华鲟影响因素的定性分析结果，依据模糊数学统计法、建立模型法、实地考察法等定量分析航道整治工程对中华鲟的影响，确定其在所有人类活动中对中华鲟影响所占的权重，最终确定航道整治工程所需承担的保护费用。

4.护坡、护底工程研究方向。①各生态护坡材料的比选及适应性研究。生态护坡工程建设必须考虑边坡的稳定性、安全性、经济性，并考虑选取植物的生态性、形态性、地域性，原则上生态护坡的植被要求抗逆性强、生长迅速、自繁能力强、适应粗放管理，日后管理简单。国内外新型的生态护坡技术有液压喷播植草护坡、土工网垫植草护坡、石笼（雷诺垫）护坡、加筋纤维毯护坡、香草根技术护坡等，调研这些生态护坡技术对气候、土质、地形、水位、流速等外界环境要求，分析各自的优缺点及适用范围。采用室内实验的研究方法，构建物理模型，利用水槽概化模型模拟出各段航道运营情况，探究不同水流条件下各类生态护坡的适应性（抗冲刷能力、抗风浪能力、消落带消能能力、生态修复特性等），并在典型航道进行试验以验证结论。综合社会经济因素分析各航道整治工程所适合的生态护坡的可行性，计算具有各特殊性能要求的生态护坡工程施工、维护的费用，遴选出符合社会经济性的生态护坡工程类型。②护底工程结构及生态修复特性研究，护底工程生态化建设不仅对工程的安全性具有要求，其生态化改造也十分重要。护底结构既要尽量减少对水流的干扰，以降低护底结构外缘的冲刷，又要确保护底结构外缘的冲刷应远离稳定区以保证建筑物安全。其排体既要具有良好的稳定性、排水性、保沙性，又要适合微生物附着以及具有生物保护功能（例如防止江豚的危险捕食等）。通过室内试验（受力试验等），采用科学方法考察各生态护底软体排的完整性、搭接处安全性、排边稳定性以及护底的防护效果，以研究软体排构造及布局的稳定性。在此基础上，调研长江航道整治工程中已实施的护底工程技术，包括其磨损程度和各护底工程的生态修复效果（淤积、底栖生物、周边生境等），综合分析各护底工程的优缺点及适用范围。综合稳定性和生态性，优化护底工程软体排的构造及布局。

四、结论与建议

1.长江航运的发展和航道的建设在取得巨大的社会、经济效益的同时，对长江航道的生态环境也带来了一定程度的不利影响，但目前其影响范围和程度均未有明确的定义。

2.为了推动生态航道建设，相关部门应该结合国内外前沿，开展改善长江航道整治工程生态环境方向研究，增强理论的系统性，制定合理可行的对策措施，建立科学化、规范化的生态保护机制。

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