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錢塘江河口健康內(nèi)涵的探討

2012-07-02 02:42李若華郜會彩熊李虎
浙江水利科技 2012年3期
關(guān)鍵詞:錢塘江河口河床

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(qiáng)潮河口,因其潮強(qiáng)流急、浪潮洶涌、河床寬淺、主槽擺動(dòng)頻繁,致使歷史上災(zāi)難頻繁,建國后經(jīng)過流域建庫和大規(guī)模治江縮窄工程,穩(wěn)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(jīng)濟(jì)社會最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一,各種資源開發(fā)力度較大,在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、滿足人們文化生活的同時(shí),一些負(fù)面影響逐漸顯現(xiàn)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(fā)生,水質(zhì)污染日益加劇,生態(tài)環(huán)境有所退化。2004年枯水高溫季節(jié)出現(xiàn)了藍(lán)藻爆發(fā)、死魚等污染致災(zāi)現(xiàn)象,表明錢塘江河口健康狀況已經(jīng)受到了嚴(yán)重威脅。2011年初,中央1號文件作出“加快水利改革發(fā)展的決定”,在這種形勢下,為了進(jìn)一步以 “可持續(xù)發(fā)展觀”指導(dǎo)河口的治理,統(tǒng)籌保護(hù)與開發(fā),維持河口的長久健康,首先應(yīng)明確河口的治理目標(biāo),確定河口健康的內(nèi)涵。

1 錢塘江河口現(xiàn)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(jù)各段水動(dòng)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(wěn)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(wěn)定。

圖1 錢塘江河口區(qū)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(nèi)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(qiáng)潮河口,澉浦站多年平均潮差達(dá)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(dá)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(dá)3 m以上,涌潮傳播速度為4~7 m/s,實(shí)測最大測點(diǎn)流速為12m/s,實(shí)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(jù)分析,澉浦?jǐn)嗝?個(gè)潮的輸沙量與流域來沙1 a的輸沙量相當(dāng)。錢塘江河口潮強(qiáng)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(dòng)頻繁,是典型的游蕩性河道。由于強(qiáng)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(fā)和利用現(xiàn)狀

自古以來,錢塘江受洪水、涌潮和臺風(fēng)暴潮的侵襲,災(zāi)難頻繁,嚴(yán)重威脅兩岸人們的生存發(fā)展。新中國成立后,錢塘江流域進(jìn)行了大規(guī)模的治理開發(fā),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(xù)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(dá)178.6億m3,新安江水庫建成后,徑流年內(nèi)分配趨向均勻,起到了較好的削峰填谷作用。20世紀(jì)60年代,開始了以穩(wěn)定河勢為目的的大規(guī)模治江縮窄工程,采用“全線縮窄”的治江方案和“治江結(jié)合圍涂,圍涂服從治江”的方針治理河口段。自20世紀(jì)60年代至2008年末,錢塘江河口累計(jì)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(guī)模的開發(fā)利用。據(jù)初步統(tǒng)計(jì),2010年從錢塘江河口取水量達(dá)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(guī)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(dòng)、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(shè)和航道開發(fā)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(yè)。錢塘江河口兩岸經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),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(yùn)碼頭、義橋碼頭、里山渡碼頭等10余個(gè)碼頭。

1.3 存在的主要健康問題

錢塘江河口周邊地區(qū)如杭州、寧波、嘉興、紹興等市,經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),人口稠密,城市集中,在發(fā)展過程中給河口健康造成了巨大的壓力,總體表現(xiàn)在:水資源供需矛盾凸顯,水質(zhì)污染日益加劇,水環(huán)境生態(tài)功能有所退化,河床沖淤對徑流變化的敏感性增強(qiáng),小流量高水位屢有發(fā)生,短時(shí)間河口段咸水入侵加劇,涉水工程影響河口景觀和涌潮強(qiáng)度等。

近口段:由于流域來水營養(yǎng)鹽含量較高及沿程入江支流、排澇閘水質(zhì)較差,造成部分月份水質(zhì)超標(biāo),生態(tài)功能有所退化;富陽河段采砂活動(dòng)頻繁,造成局部河段河床高程大幅降低,生態(tài)環(huán)境破壞較為嚴(yán)重。

河口段:上游來水水質(zhì)略差,尤其是本河段大量污水排入,造成水質(zhì)較差及生態(tài)退化現(xiàn)象,局部水域出現(xiàn)了短時(shí)間的死魚、藍(lán)藻爆發(fā);設(shè)置有較多的生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)取水口,秋季大潮期經(jīng)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(zāi)難,幾乎每年都有涌潮卷人的事故發(fā)生。

潮流段:該河段的水質(zhì)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(biāo),大部分時(shí)間為劣Ⅳ類海水;由于受大規(guī)模治江圍涂及其他因素影響,該水域河床呈現(xiàn)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(xiàn)在20世紀(jì)80年代的歐美等西方發(fā)達(dá)國家[2].,在我國最早見諸于21世紀(jì)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(fā)了國內(nèi)對河流健康的熱烈討論[4-5].,各大流域機(jī)構(gòu)[6-8].、高校[2].、科研機(jī)構(gòu)[9].及地方[10].等相繼開展了河流健康的相關(guān)工作和研究。

河流健康反映的是人類對河流功能發(fā)揮的認(rèn)可程度[11].。由于人類所處的經(jīng)濟(jì)社會環(huán)境在不斷變化,對自然界的認(rèn)識在不斷進(jìn)步,使人類對河流功能的價(jià)值取向存在明顯的時(shí)段特征。如西方發(fā)達(dá)國家研究河流健康一般從生態(tài)系統(tǒng)健康角度出發(fā),而我國作為發(fā)展中國家,仍處于工業(yè)化推進(jìn)的進(jìn)程中,故國內(nèi)專家認(rèn)為關(guān)注河流生態(tài)系統(tǒng)健康的同時(shí)還應(yīng)關(guān)注其社會服務(wù)功能[2,7].。目前國內(nèi)一般從環(huán)境條件 (如河流的連續(xù)性、河床的穩(wěn)定性、河流和斷面形態(tài)、水質(zhì)狀況等)、生態(tài)部分 (如河岸植被、水生動(dòng)植物、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等)以及社會服務(wù)功能 (如防洪、供水、航運(yùn)、旅游等)3個(gè)方面進(jìn)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(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平的差異,使人類對河流功能的價(jià)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(guān)注的是自然狀態(tài)和生態(tài)系統(tǒng)健康,而其他河段則需關(guān)注較多的社會服務(wù)功能健康。河口是河流的終段,河口地區(qū)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(huán)境變化和人類活動(dòng)的響應(yīng)也最為敏感,從而使河口的生態(tài)系統(tǒng)獨(dú)特且相對脆弱。河口地區(qū)一般是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),人口集聚,資源利用率高,在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時(shí)維持河口健康,做到可持續(xù)發(fā)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(fā)展,在開發(fā)中保護(hù),在保護(hù)中開發(fā)。因而,有必要將河流健康的內(nèi)涵拓展至河口,河口健康內(nèi)涵可定義為:在維持良好的生態(tài)與環(huán)境基礎(chǔ)上,人類節(jié)約利用水資源和精細(xì)利用河口資源的條件下,充分發(fā)揮河口為人類服務(wù)的功能。

3 錢塘江河口健康內(nèi)涵

對河口健康的定義既要考慮人類從河口獲得的價(jià)值、用途和適宜性,也要考慮河口生態(tài)保護(hù)的問題。錢塘江河口大沖大淤的特性,決定了河口動(dòng)蕩的河床維持優(yōu)良結(jié)構(gòu)形態(tài)的重要性,根據(jù)河口結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系,河口健康的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該既能保持河口結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài),也能保持河口各項(xiàng)功能的健康狀態(tài)。因此,錢塘江河口健康的組成部分應(yīng)包括3方面的內(nèi)容:①河口結(jié)構(gòu)的健康;②生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的健康;③社會服務(wù)功能的健康。河口保持合理的結(jié)構(gòu)狀態(tài)是河口系統(tǒng)各項(xiàng)功能正常發(fā)揮的基礎(chǔ)條件,河口良好的生態(tài)狀態(tài)是河口健康的外在表現(xiàn),河口的社會服務(wù)功能是人類研究健康問題的目標(biāo)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(tài)、水動(dòng)力等自然特征,有著不同的生態(tài)系統(tǒng);河口流經(jīng)10余個(gè)縣市,各縣市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和發(fā)展重點(diǎn)不同,對河口的利用要求也不同,因而在河口各河段,健康內(nèi)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(fā),探討各河段現(xiàn)階段的健康內(nèi)涵。

3.1 近口段健康內(nèi)涵

近口段稱富春江,為河口的上游段,水動(dòng)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(wěn)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(tài)和斷面形態(tài)。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(fā)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(guī)模較大,且較為穩(wěn)定。

近口段位于河口的上游段,兩岸工業(yè)較少,使得該河段環(huán)境和生態(tài)保持較好,現(xiàn)狀水質(zhì)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(fēng)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(yù),著名的“富春山居圖”即是以該河段為背景所繪。順應(yīng)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(yùn)、旅游等。

河流生態(tài)系統(tǒng)健康首先要有充足的水量、良好的水質(zhì)以及豐富的河流形態(tài)和斷面形態(tài),并有完整的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和豐富多彩的生態(tài)系統(tǒng)[7].。而充足的水量、良好的水質(zhì)則保證了供水、灌溉、航運(yùn)等服務(wù)功能,完整的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和豐富多彩的生態(tài)系統(tǒng)正是旅游所必須具有的基礎(chǔ)。由此可見,在近口段,滿足河流生態(tài)系統(tǒng)健康,滿足防洪的同時(shí)滿足其他大部分社會服務(wù)功能。因此,近口段在滿足防洪要求的基礎(chǔ)上,應(yīng)主要關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)的健康。

近口段健康內(nèi)涵可定義為:水量滿足生態(tài)用水需要,水質(zhì)滿足功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)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(nèi)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(dòng)不定,灘涂漲塌無常,為典型的游蕩性河道。該河段存在3個(gè)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(tài)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(nèi)漲、落潮流路分歧,主槽容易擺動(dòng)。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(wěn)定的河床不僅有利于防洪,對航運(yùn)、碼頭、取排水口、橋梁、堤防等涉水工程也至關(guān)重要。王兆印認(rèn)為,泥沙平衡和河道穩(wěn)定是河流健康必須滿足的基本條件[1].。韓其為認(rèn)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(tài)變化不大,即首先要求一個(gè)好的河道[1].。而河床沖淤劇烈、主槽擺動(dòng)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(jìn)行了大規(guī)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(dòng)幅度大大減小,河道趨于相對穩(wěn)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(zhì)較好,含沙量低,目前設(shè)置有多個(gè)生活用水取水口,杭州市主城區(qū)85%的城市用水取自該河段,但該河段在秋季大潮期,經(jīng)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(dòng)力強(qiáng),因而稀釋凈化能力強(qiáng),可作為兩岸排污的受納水域,目前設(shè)置有多個(gè)排污口。此外,該河段還為人們提供了景觀、漁業(yè)、航運(yùn)、灌溉等服務(wù)功能,同時(shí)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(tài)環(huán)境保護(hù)明顯沖突,在做到總量控制和達(dá)標(biāo)排放的前提下排污是不可避免的,因此該河段應(yīng)兼顧生態(tài)系統(tǒng)健康和社會服務(wù)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(zhì)是河流健康的精髓,河口段在滿足社會服務(wù)功能的同時(shí),應(yīng)首先保證水質(zhì)符合功能區(qū)劃要求,并維持生態(tài)系統(tǒng)平衡。

河口段河流健康內(nèi)涵可定義為:水量能夠滿足水沙平衡,水質(zhì)滿足功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)要求,咸水入侵不嚴(yán)重;生態(tài)系統(tǒng)能夠維持平衡;河床保持相對穩(wěn)定,河槽泄洪能力強(qiáng),河岸滿足防洪安全需要;古海塘、涌潮景觀得到保護(hù)。

3.3 口外海濱段健康內(nèi)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(wěn)定,低潮水深大多數(shù)在8~10m。由于東南向的漲潮流進(jìn)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(nèi)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(yè)的港口運(yùn)輸均以漲潮沖刷槽為依托。

杭州灣南部為淤積環(huán)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(cè)約3~4 km,具有豐富的灘涂濕地資源,是浙江省優(yōu)良的海水和淡水灘涂水產(chǎn)養(yǎng)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(chǎn)卵生活的場所,盛產(chǎn)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(qū)。杭州灣已發(fā)現(xiàn)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(nèi)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(gè)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(tài)功能,擁有豐富的水資源、漁業(yè)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(tài)與環(huán)境基礎(chǔ)上,人類節(jié)約利用水資源和精細(xì)利用河口資源的條件下,充分發(fā)揮河口為人類服務(wù)的各項(xiàng)功能。

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

4 結(jié) 語

河口地區(qū)是地球四大圈層交匯,能量流和物質(zhì)流的重要聚散地帶,該區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口集中,人類干預(yù)強(qiáng)烈,也是生態(tài)系統(tǒng)最敏感的地區(qū)。錢塘江河口經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),資源利用力度大,在已經(jīng)出現(xiàn)一些不健康現(xiàn)象的情況下,定義河口的健康內(nèi)涵,以指導(dǎo)河口的治理開發(fā)是非常必要的。

最好的河口健康標(biāo)準(zhǔn)是既滿足河口生態(tài)系統(tǒng)健康,又滿足人類利用河口的需求。本文從該理念出發(fā),結(jié)合錢塘江河口實(shí)際,分近口段、河口段、口外海濱段3個(gè)河段,根據(jù)各河段的自然特征和使用功能等,提出了各河段現(xiàn)階段的健康內(nèi)涵,為下一步進(jìn)行河口健康評價(jià)奠定基礎(chǔ)。

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錢塘江河口河床
我在錢塘江邊長大
深水淺覆蓋層傾斜巖面河床圍堰設(shè)計(jì)及應(yīng)用
河 床(外一首)
錢塘江觀潮
浙江海寧:錢塘江再現(xiàn)“交叉潮”
他們?yōu)槭裁催x擇河口
河口,我們的家
特殊的河口水
河口
錢塘江海塘及涌潮景觀申遺研究