天然气管道穿越长江生态敏感区影响与应对措施

摘要：为全面加强长江水生生物保护，实现经济建设与长江大保护“相融共生”，以川气东送二线天然气管道工程隧道盾构穿越湖北长江新螺段白鱀豚国家级自然保护区为例，在分析天然气管道隧道盾构施工与工程运行对自然保护区生境及其主要保护对象所带来的不利环境影响基础上，提出了自然保护区生态环境保护措施，包括污染防治减缓措施、环境管理措施、保护区补偿措施、生态监测措施、科研管理措施等，以确保工程建设对自然保护区影响可控。研究成果可为穿越长江生态敏感区的建设项目提供参考。

关 键 词：生态敏感区； 天然气管道； 环境影响； 生态补偿； 长江

中图法分类号： X171；TE83

文献标志码： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.09.016

0 引 言

长江生态敏感区是中国淡水珍稀、特有鱼类的主要分布区，主要保护对象有江豚、白鱀豚、白鲟、中华鲟、长江鲟等及其重要生境［1］。其水生生态敏感区一般以两岸堤防为界，多呈狭长条状分布，具有面积大、范围广的特点［2］。因此，天然气长输管道因线路走向必须穿越长江时，往往难于避让。

关于天然气长输管道对水生生态敏感区的影响与采取的保护措施的研究，朱晓萌［3］、杨琼分［4］、周扬［5］等更多关注的是穿越方式的环境比选，从源头避让的角度提出“无害化”穿越［6］。此外，根据天然气长输管道的工程特点，运营期的风险防范一直是管道运输业研究的重点［7-8］。但鲜有关于天然气长输管道工程无害化穿越水生生态敏感区时对其主要保护对象的环境影响与风险防范措施方面的研究。本文以川气东送二线天然气管道隧道穿越湖北长江新螺段白鱀豚国家级自然保护区为例，通过简要介绍穿越区域工程特点与环境现状，结合《建设项目对水生生物国家级自然保护区影响专题评价管理规范》要求，分析项目建设对该水生动物自然保护区的环境影响，研究提出生态保护与风险防范措施。

1 研究区概况与研究方法

1.1 川气东送二线天然气管道工程概况

川气东送二线天然气管道工程是中国“十四五”重大能源基础设施工程，是实现中国天然气管网“五纵五横”新格局的关键一步，也是川渝地区千亿立方米大气田和百亿立方米储气库的战略输送通道。该管道全长4 269 km，途经四川、重庆、湖北、河南、江西、安徽、浙江、福建等八省（市），包括1条干线、1条联络线、7条支干线和9条供气管道。湖北省境内川气东送二线总体呈东西走向，线路总长约800 km，设计压力10 MPa，管径1 016 mm。

1.2 自然保护区概况

湖北长江新螺段白鱀豚国家级自然保护区位于长江中游河段（E113°17′19.14″～113°53′26.20″，N29°37′14.59″～30°13′6.93″），下起嘉鱼县向新州，上至洪湖市螺山镇邹家州，保护区河段全长128.5 km，江面宽1 000～2 500 m，总面积为413.87 km2。保护区左岸全部为湖北省行政区域，右岸兼有湖南省和湖北省行政区域。该保护区属水生动物类型自然保护区。保护区的保护对象主要是白鱀豚、长江江豚、白鲟、中华鲟、长江鲟、胭脂鱼等珍稀水生动物的自然种群及其栖息地。功能区划分为8个核心区、16个缓冲区和9个实验区。8个核心区从上而下依次为螺山核心区、南门洲核心区、腰口核心区、中洲核心区、护县洲核心区、复兴洲核心区、土地洲核心区和团洲核心区。核心区外围200 m为缓冲区，保护区内核心区和缓冲区以外的河段为实验区。保护区内核心区总面积为236.60 km2，总长度69.50 km；缓冲区的总面积为11.04 km2，总长度4.40 km；实验区总面积为166.23 km2，总长度54.60 km（图1）。

1.3 工程与自然保护区位置关系及其环境概况

根据川气东送二线天然气管道工程长江穿越段选址比选结果，最终采用以盾构隧道无害化方式穿越长江。穿越断面左岸位于荆州市洪湖市燕窝镇红光村，右岸位于咸宁市嘉鱼县新街镇朱熊村，主河道宽约1.2 km，水深14.87～32.55 m，年平均水位变化约10.2 m，两岸堤防间距4 330 m。工程影响评价范围内上下游1 km范围内暂无其他水利工程、泊位码头，选址方案与《长江岸线保护和开发利用总体规划》等相关水利规划管控要求无明显冲突，陆域不与地方发展规划相冲突；选址征地得到相关主管部门支持，方案总体可行。盾构穿越长江水平长度为4 830 m，其中穿越自然保护区实验区长度4 330 m，盾构隧道始发井和接收井均不在自然保护区范围内，在自然保护区地表层无永久性构筑物和建筑设施，无永久占地和临时占地，盾构隧道断面尺寸设置为4.25 m，最小埋深约16.5 m，管道设计压力为10.0 MPa，采用D1016 mm管道。

1.4 研究方法

根据川气东送二线天然气管道工程特点，结合湖北长江新螺段白鱀豚国家级自然保护环境现状，采用矩阵法、叠图法识别环境影响因素；采用生态机理分析法、图形叠置法、类比分析法等预测方法，分析天然气管道工程施工期和运行期对自然保护区可能产生的环境影响；并根据可能产生的不利环境影响提出具有针对性的减缓、补偿、管理、监测、科研等保护对策［9］。

2 管道施工和运行对自然保护区的影响

2.1 施工期影响

根据天然气管道工程的施工特点，结合工程与自然保护区的位置关系，管道盾构施工对自然保护区的影响主要表现在施工期产生的废水、固体废物对自然保护区生境产生的影响，以及隧道盾构产生的振动与噪声对自然保护区主要保护对象行为产生的影响。

2.1.1 废水、固废对保护区生境的影响

施工期产生的废水主要包括施工人员产生的生活污水，主要污染物为CODCr、氨氮和总磷［10］；生产废水，主要污染物为pH、SS和石油类；基坑排水和管道试压排水，主要污染物为SS；废水主要产生于两岸的施工布置区内。隧道盾构施工布置区依托两岸工作井布置于长江大堤两侧外坡脚200 m范围外的区域，不在自然保护区范围内，与自然保护区水体较远，且无水力联系。通过对施工产生的废水处理后进行综合利用，同时加强施工管理，施工产生的废水不会进入保护区内，不会对自然保护区水环境产生不利影响。

施工期产生的固废废物主要为施工人员产生的生活垃圾、盾构隧道产生的弃渣以及施工废料。固体废物易于集中收集处理，通过加强施工管理，落实固体废物集中收集处理措施后，固体废物也不会对自然保护区产生不利影响。

2.1.2 振动、噪声对主要保护对象的影响

湖北长江新螺段白鱀豚国家级自然保护区主要保护对象是白鱀豚、长江江豚、白鲟、中华鲟、长江鲟、胭脂鱼等珍稀水生动物的自然种群及其栖息地，白鱀豚和白鲟已功能性灭绝。隧道盾构施工会产生噪声和振动，相关研究表明［11］，盾构施工引起地面振动的频率主要集中在0～80 Hz之间，盾构机驾驶舱处平均噪声压级范围为92～103 dB（A）。大多数鱼类能听到的声音频率范围在50～1 000 Hz之间，少数鱼类能听到高于3 kHz的声音，极少数鱼类能够听到大于1 000 kHz的声音［12］。研究表明［13］，噪声会造成鱼卵存活率下降、鱼类听力损伤、内耳感觉上皮细胞损伤、短期行为变化，影响觅食行为和掩盖鱼类之间声波信号交流，并引起应激反应等。长江江豚具有高度发达的声呐系统，噪声和振动极有可能会对江豚造成直接的暂时性听觉阈移（TTS）伤害［14］。因此，施工期管道盾构隧道施工产生的噪声与振动是对自然保护区主要保护对象造成不利影响的主要因素。

已有研究表明［15-18］，长江江豚的听觉阈值、敏感频率和听觉敏感频段分别为51～55 kHz、76 kHz和11.2～152 kHz；中华鲟对2～16 kHz的振动、声强48～96 dB的噪声会产生一定的回避反应；长江鲟幼鱼的最敏感频率为300 Hz，声压为（133±0.5） dB，听觉阈值为300 Hz（133±0.5） dB；胭脂鱼的敏感频率为800 Hz，最低听觉阈值为69.8 dB（A）。盾构施工产生的噪声和振动频率不在自然保护区长江江豚敏等主要保护对象感频率范围内，故隧道盾构掘进对于自然保护区主要保护对象影响有限。但不排除长期存在的低频噪声会对自然保护区江豚等产生潜在影响。

2.1.3 对保护区鱼类“三场一道”的影响

鱼类“三场一道”指的是鱼类的索饵场、越冬场、产卵场和洄游通道。为全面加强长江水生生物保护，川气东送二线在可研阶段优先采取避让措施，以隧道盾构无害化方式穿越自然保护区实验区，且在保护区范围内无永久和临时占地，不存在涉水作业，故工程对鱼类“三场”及洄游通道的影响主要为施工过程中产生的噪声和振动，可能对保护区主要保护对象及鱼类的洄游、摄食、产卵等活动产生一定的干扰。

2.2 运营期影响

根据天然气管道工程运营期特点，川气东送二线运营期在湖北长江新螺段白鱀豚国家级自然保护区范围及其周边不产生任何污染物，管道正常运行不会对自然保护区产生不利影响。但天然气属于易燃、易爆的气体，运行期天然气管道发生爆炸的风险虽然较小，一旦发生爆炸对自然保护区造成的损失将无法估量［19］。

3 自然保护区生态环境保护措施

3.1 污染防治减缓措施

（1） 施工单位应在隧道盾构工作井和接收井施工布置区内分别布设地埋式一体化污水处理设备，生活污水处理达到GB5048-2021《农田灌溉水质标准》后排入周边灌溉渠，用于周边农田灌溉。

（2） 基坑排水和管道试压排水污染物较少，主要污染是SS，经沉淀静置后优先回用场地内洒水降尘、混凝土浇筑、车辆冲洗等进行综合利用。因此，要求在施工布置区内设置满足容量的三级沉淀池，基坑排水和管道试压排水经三级沉淀后综合利用，未能完全利用的排入周边灌溉渠进行农田灌溉。

（3） 生产废水主要为碱性废水和含油废水，该类废水主要污染物包括pH、SS和石油类，且浓度相对较高。通过在施工布置区内设置隔油沉淀池，生产废水经隔油、沉淀后，再调节pH，最后进行洒水降尘和车辆冲洗等回收利用，不外排。隔渣委托有资质的单位进行集中处理。

（4） 隧道盾构施工产生的泥浆废水采用机械分离的方法将泥渣和水分分离，分离的泥浆水再生后循环使用，在最后施工结束后未被完全利用的泥浆废水委托有资质的单位用泥罐车将泥浆废水清运至污水处理场集中处理。

（5） 针对施工布置区产生的噪声，在施工布置区四周应设置硬质围挡，围挡高度不低于2.5 m，减少机械设备噪声对周围环境的影响。同时，选用符合国家有关标准的施工机具和运输车辆，尽量选用低噪声的施工机械和工艺，振动较大的固定机械设备应加装减振机座，同时加强各类施工设备的维护和保养，保持其良好的工况，以便从根本上降低噪声源强。

（6） 施工期产生的生活垃圾经施工布置区设置的分类垃圾桶分类收集后，设定专人定期进行卫生清理，并委托当地环卫部门集中处理。盾构施工产生的泥渣和弃渣主要为沙石，可利用价值较高，可以进行砂石资源回收利用，修路铺垫路基以及水土保持工程使用。剩余未利用的渣土委托当地渣土管理部门统一调配处理。

3.2 环境管理措施

（1） 合理安排进出施工布置区的交通路线，禁止施工过程中各类运输车辆驶入保护区两侧的长江大堤。加强进出施工布置区交通运输车辆的管理，禁止鸣笛。合理安排物料运输，避免在同一时间段大量运输车辆进出施工布置区。

（2） 考虑施工噪声对豚类及其他水生动物摄食及洄游分布的影响，施工期应合理安排施工作业程序，尽量降低在鱼类繁殖期间（4～7月）的施工强度，禁止高噪声设备夜间施工，尽量降低保护区重要保护对象及其他鱼类栖息和繁殖活动的影响。

（3） 倡导科学管理和文明施工。在施工过程中加强教育和宣传，提高施工人员环境保护意识，将各类垃圾进行分类收集，指定地点进行存放，并统一处理。

（4） 湖北长江新螺段白鱀豚国家级自然保护区属于特殊生态敏感区，自然保护区内国家重点保护水生动物较多，对水生态环境比较敏感，要求建设单位在长江嘉鱼穿越段独立开展环境监理，确保生态环境保护措施得到有效落实，防止施工过程中不规范作业造成生态环境破坏。

（5） 制定保护区穿越段独立突发环境事件应急预案，预案与建设单位、保护区管理机构以及项目所在县市突发环境事件预案相衔接，一旦发生突发环境事件及时与相关单位联动，确保环境风险可控。

3.3 保护区补偿措施

为加强自然保护区保护与管道建设绿色发展，管道建设单位通过给予经费补偿的方式支持保护建设，主要用于保护区宣传教育、保护区监管能力建设与应急能力建设。

3.4 生态监测措施

（1） 制定施工布置区噪声监测方案，定期对施工布置区厂界噪声以及盾构施工噪声进行监测，严格执行GB12523-2011《建筑施工场界环境噪声排放标准》环境噪声限值，禁止超标排放。

（2） 实施水生生态监测，通过对施工江段地表水环境质量、浮游植物、浮游动物、底栖动物、鱼类资源以及豚类开展动态监测，全面及时掌握施工前、施工中、恢复期3个阶段水生生态系统以及豚类种群动态变化。同时在施工前、施工期、恢复期3个不同的阶段，采用被动声学设备等手段，在施工江段对长江江豚种群栖息及其自然繁殖行为、渔业资源进行动态监测，并结合保护区历史监测数据，全面系统分析不同阶段自然保护区主要保护对象及其生境对盾构产生和振动的变化规律，评估盾构隧道施工对自然保护区主要保护对象及其生境的影响。

3.5 科研管理措施

（1） 施工期通过GIS地图、数字孪生、环境监测、联动控制实现整体智能化应用，为项目建设过程提供数据化管理，为生态环境保护赋能。建立嘉鱼长江盾构隧道工程数字孪生模型，借助物联网设备对工程进行长期监控，联合施工方，保护区和相关部门建立广泛联合共管机制。全面系统分析、评估施工期和运行期对自然保护区生态环境带来的影响。

（2） 强化管道运营风险防控，充分利用施工期环境监控管理系统和自然保护区现有的电子标识监控（信息管理）系统，将川气东送二线天然气管道工程的SCADA系统与其有机融合，实现预警系统一次构建、终身受益的可持续发展目标，构建保护区隧道盾构穿越段环境风险预警管理平台模块，实现保护区管理单位和建设单位对穿越保护区段管线的联合共管，保障天然气管线的运营安全。

4 讨 论

4.1 环境影响分析

2018年，生态环境部发布《关于生态环境领域进一步深化“放管服”改革，推动经济高质量发展的指导意见》，指出“涉及生态保护红线和相关法定保护区的输气管线、铁路等线性项目，指导督促项目优化调整选线、主动避让；确实无法避让的，要求建设单位采取无害化穿（跨）越方式”。川气东送二线天然气管道以隧道盾构方式穿越湖北长江新螺段白鱀豚国家级自然保护区，属于无害化穿越方式的一种。同时，盾构隧道的工作井、接收井以及施工布置区均远离自然保护区布置，在保护区地表范围内无永久占地和临时占地。落实了环境保护相关政策要求，源头上避免了工程建设对自然保护区的不利影响，体现了绿色发展的理念［20］。

盾构隧道施工不可避免会产生噪声与振动，而水生动物对噪声和振动又比较敏感。受噪声影响时间的长短不同，对水生动物产生的影响也可分为可逆和不可逆的影响。可逆影响表显为回避行为和暂时性听力阈移，不可逆影响主要是永久性听力阈移及改变体内激素水平导致生长缓慢等。因此，控制噪声源强、缩短施工周期可有效防止施工对水生动物产生的不可逆影响。

天然气管道发生爆炸等突发环境事件产生的后果是运营期主要不利环境因素，造成的环境影响后果也难于估量。运营期天然气管道可能发生的爆炸等环境风险，外在的潜在因素较多，设计阶段要充分考虑各种潜在的外界因素，并采取针对性的风险防范措施，确保环境风险可控，否则项目建设不具备环境可行性。

4.2 生态保护措施

（1） 水生生态敏感区的特殊性决定了生态保护措施严格性。

源头避让是最有效的保护手段，川气东送二线天然气管道虽无法避让自然保护区，但从3个方面采取了避让措施：① 穿越方式上无害化，避免在保护区范围内有无永久和临时占地；② 穿越点避让了保护区核心区和缓冲区，从实验区穿越；③ 高噪声施工作业避让长江江豚以及重点保护鱼类的繁殖期。

（2） 川气东送二线天然气管道工程提出生态补偿与生态监测措施更具针对性。近年来随着长江十年禁捕、增殖放流等政策与措施的施行，长江鱼类资源得到有效恢复［21］。涉及水生生态敏感区建设项目采取增殖放流的生态补偿措施也逐渐成为专家讨论的热点［22］。川气东二线天然气管道工程生态补偿经费用于自然保护区管理机构监管能力建设，弥补了其能力建设资金投入的不足。同时，在施工前、施工中、恢复期3个阶段开展全周期的生态监测，可系统评估盾构隧道施工对自然保护区主要保护对象及其生境的影响。

（3） 提出科研管理措施，可行性研究阶段项目建设单位与保护区管理机构进行了充分对接。保护区管理机构已建设有设备一体化管理应用的综合信息监管系统。川气东送二线天然气管道工程将建立以计算机为核心的SCADA系统，实现全线的集中数据采集、监控与调试管理。这两个系统的共同特点是能够实现24h的全方位监控。为加强天然气管道施工和运行期的环境风险管理，建设单位与保护区管理机构提出共同研发构建保护区盾构隧道穿越段环境风险预警管理平台模块，将风险预警模块嵌合到保护区现有的电子标识监控（信息管理）系统和川气东送二线天然气管道工程的SCADA系统之中。实现保护区管理单位和建设单位对穿越保护区段管线的联合共管，保障天然气管线的运营安全。

5 结 语

川气东送二线天然气管道工程在无法避让湖北长江新螺段白鱀豚国家级自然保护区的情况下，根据可能产生的不利环境影响，针对性地提出避让、减缓、管理、监测、补偿等生态保护对策。通过构建环境风险预警管理平台模块有机地与保护区信息化系统和SCADA监控系统相结合，与保护区、航道、海事、公安、渔政、水政、河道、环保等）建立广泛联合共管机制，协同管理和保护生态环境。

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（编辑：黄文晋）

Influence of natural gas pipeline crossing ecologically sensitive areas of Changjiang River and response measures

ZHANG Shuai1，WU Lei2，HUANG Wei2，ZHANG Sanfeng1

（1.Central-South Safety & Environment Technology Institute Co.，Ltd.，Wuhan 430051，China； 2.Central China branch，State Oil and Gas Pipeline Network Group Co.，Ltd.，Wuhan 430000，China）

Abstract：

To comprehensively strengthen the protection of aquatic creatures in the Changjiang River，and realize "integration and symbiosis" between economic construction and Changjiang River protection，we take the shield tunnel crossing Changjiang River Baiji Dolphin National Nature Reserve in Xinluo Section of Hubei Province，second natural gas pipeline project of Sichuan gas transmission to east as an example.Based on the analysis of the adverse environmental impact of shield construction and operation of natural gas pipeline tunnel on the habitat of the nature reserve and its main protected objects，ecological protection measures of the nature reserve were provided，including pollution prevention and mitigation measures，environmental management measures，compensation measures，ecological monitoring measures，scientific research management measures，to ensure that the impact of engineering construction on the nature reserve is controllable.The research result can be a reference for the construction projects crossing the ecologically sensitive areas of the Changjiang River.

Key words：

ecologically sensitive areas； natural gas pipeline； ecological impact； ecological compensation； Changjiang River