肖洋，馮雯，張亞群

（1.河海大學(xué)水利水電學(xué)院，210098，南京；2.水資源高效利用與工程安全國(guó)家工程研究中心，210098，南京）

國(guó)內(nèi)外河口擋潮閘效益及影響分析

肖洋1,2，馮雯1，張亞群2

（1.河海大學(xué)水利水電學(xué)院，210098，南京；2.水資源高效利用與工程安全國(guó)家工程研究中心，210098，南京）

搜集多個(gè)國(guó)內(nèi)外大型河口擋潮閘工程實(shí)例，對(duì)河口擋潮閘工程效益、相關(guān)影響及對(duì)策措施進(jìn)行分析和總結(jié)。主要結(jié)論有：建閘的工程效益包括防洪擋潮、水資源利用、改善城市水景觀、提升城市水文化和推動(dòng)城市轉(zhuǎn)型發(fā)展，也存在一些負(fù)面影響，如：閘下潮波變形，易造成閘下淤積；閘上水體流動(dòng)性減弱，若治污手段不力，水質(zhì)將加速惡化；阻隔了河道生態(tài)通道，對(duì)洄游魚(yú)類(lèi)等產(chǎn)生較大影響；閘門(mén)關(guān)閉時(shí)會(huì)隔斷航道，影響通航。

河口建閘；城市發(fā)展；工程效益；工程影響

Abstract:Typical cases of estuarine tidal gates both home and abroad are collected in order to evaluate and summarize benefits and impact of these projects and propose measures.It is concluded that estuarine tidal gates has benefits of tide prevention and flood control,water resources utilization,improvement of urban water landscape,enrichment of cultural dimension of cities and transformation of city development.It also has negative impacts of deformation of tidal wave,sedimentation,slowing down of water flow and degradation of water quality if no pollution control measures are adopted.It may have influence on migration fishes due to the block of ecological path of river channel.In addition,navigation may be interrupted when the gate is closed.

Key words:estuarine tidal gate;urban development;project benefits;structural influence

近年，受流域洪水、臺(tái)風(fēng)、風(fēng)暴潮等影響，河口地區(qū)洪澇災(zāi)害頻發(fā)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)損失。為防洪擋潮，我國(guó)很多河口地區(qū)紛紛提出了擋潮閘建設(shè)需求。建閘與城市發(fā)展的關(guān)系如何？對(duì)流域相關(guān)影響及對(duì)策措施有哪些？這些都是建閘規(guī)劃論證中必須回答的問(wèn)題。本文收集國(guó)內(nèi)外多座河口擋潮閘工程實(shí)例，總結(jié)分析擋潮閘建設(shè)的工程效益、對(duì)流域的相關(guān)影響及對(duì)策措施，期望對(duì)我國(guó)擬建河口擋潮閘的規(guī)劃、論證提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

一、國(guó)內(nèi)外河口擋潮閘基本情況

國(guó)外大型擋潮閘主要分布在受風(fēng)暴潮影響嚴(yán)重、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的河口三角洲地區(qū)，如大西洋北海南岸和波羅的海東岸，地中海北岸，大西洋西岸和太平洋東岸的荷蘭、英國(guó)、俄羅斯、美國(guó)、日本、新加坡等國(guó)家。國(guó)內(nèi)擋潮閘主要分布在我國(guó)沿海河口地區(qū)，即渤海灣入海河口、海河沿岸、山東省沿海河口、長(zhǎng)江三角洲地區(qū)、珠江三角洲地區(qū)。

二、擋潮閘的工程效益

1. 防洪擋潮

河口地區(qū)地勢(shì)低洼，河網(wǎng)密布，易遭受河道洪水和風(fēng)暴潮的雙重夾擊。擋潮閘可提高城市防洪擋潮標(biāo)準(zhǔn)，保障城市防洪安全。

荷蘭歷史上經(jīng)常遭受風(fēng)暴潮襲擊，特別是1953年的洪災(zāi)，1 800余人喪生，10萬(wàn)人無(wú)家可歸。荷蘭三角洲工程建成后，防潮標(biāo)準(zhǔn)從1 250年一遇提高到4 000年一遇，保護(hù)了荷蘭1/3的國(guó)土面積及450萬(wàn)人口。

英國(guó)倫敦地處泰晤士河入?？?，洪澇災(zāi)害頻繁。1953年洪災(zāi)，涌潮達(dá)到5.41 m，東海岸一帶被淹，300多人死亡。流域洪水位也從1791—1953年上升了1.2 m。泰晤士河擋潮閘建成后，防洪水位從5.28m提高至6.9m，能夠防御1 000年一遇的高水位，保護(hù)著倫敦125 km2的區(qū)域。

德國(guó)埃姆斯河下游風(fēng)暴潮頻發(fā)，對(duì)埃姆登的發(fā)展起到了嚴(yán)重制約作用。埃姆斯河擋潮閘提高了埃姆斯河下游對(duì)北海風(fēng)暴潮的防護(hù)水平，利用擋潮閘能夠抵御水位超過(guò)平均海平面3.7 m的風(fēng)暴潮。

我國(guó)海河流域歷史上一直都是洪災(zāi)頻發(fā)地區(qū)。海河建閘前各骨干河道的行洪流量?jī)H相當(dāng)于10年一遇～20年一遇，但行洪水位已接近30年一遇～50年一遇，達(dá)不到防洪要求。海河口防潮閘將子牙河、南運(yùn)河、北運(yùn)河、永定河五大水系在天津匯流后的部分洪水經(jīng)海河干流宣泄入海，提高了海河流域的行洪能力，使天津市的防洪能力達(dá)到了200年一遇的標(biāo)準(zhǔn)。

2. 水資源利用

河口建閘后，會(huì)在閘內(nèi)形成河道型水庫(kù)，蓄水、調(diào)節(jié)徑流，發(fā)揮水資源利用的效益。

我國(guó)江蘇射陽(yáng)河口建閘后，形成寬闊的“月”字形水庫(kù)，庫(kù)容達(dá)3 079.7萬(wàn)m3。水庫(kù)的形成減少了30億m3的淮河水補(bǔ)給量，直接受益的水稻面積達(dá)46.67萬(wàn)hm2。

我國(guó)浙江曹娥江大閘建成后，閘上游形成長(zhǎng)90 km、相應(yīng)庫(kù)容達(dá)1.46億m3的條帶狀河道水庫(kù)，多年平均可增加水量6.9億m3，并使蕭紹平原和姚江平原連成一體，有利于富春江引水經(jīng)曹娥江大閘河道水庫(kù)向?qū)幉?、舟山等地輸水，還為曹娥江上游欽寸水庫(kù)、鏡嶺水庫(kù)建設(shè)創(chuàng)造了條件。

在荷蘭三角洲工程中，費(fèi)爾瑟擋潮閘與贊德可列克閘之間形成了一個(gè)22 km2的淡水湖，布勞沃恩擋潮閘與赫雷弗林恩閘之間也形成了一個(gè)110 km2的封閉水庫(kù)，為荷蘭三角洲地區(qū)提供了淡水資源，促進(jìn)工農(nóng)業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。

3. 改善城市水景觀，提升城市水文化

在擋潮閘的建設(shè)過(guò)程中，要深入挖掘擋潮閘的景觀建設(shè)，在工程中充分體現(xiàn)“人水和諧”的文化內(nèi)涵。

英國(guó)卡迪夫?yàn)吃陂_(kāi)發(fā)過(guò)程中，地方政府將卡迪夫?yàn)车母脑炫c卡迪夫城市的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展結(jié)合在一起。卡迪夫?yàn)抽l將城市中心帶向了水域，創(chuàng)造了一個(gè)優(yōu)美的居住環(huán)境。大量的水上活動(dòng)設(shè)施、商業(yè)中心及旅游景點(diǎn)以閘為中心建造，并舉辦了一系列國(guó)際活動(dòng)。該閘本身也設(shè)計(jì)為游覽、觀光的帶狀公園，閘外為大海，閘內(nèi)為內(nèi)湖公園，充分開(kāi)發(fā)了其景觀效益，大力提升了城市文化內(nèi)涵。

泰晤士河擋潮閘是英國(guó)倫敦地標(biāo)性的建筑。倫敦市議會(huì)為補(bǔ)償建閘對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的影響并且滿足人們對(duì)景觀的需求，在閘旁建立了泰晤士河閘公園，它為新的住宅區(qū)和商業(yè)區(qū)提供了一個(gè)多功能綠化地，大大繁榮了水文化。

在我國(guó)南京，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，外秦淮河污染嚴(yán)重，水質(zhì)幾乎達(dá)不到Ⅴ類(lèi)水體標(biāo)準(zhǔn)。2002年，南京市全面開(kāi)展外秦淮河的整治工作。首先，在外秦淮河出江口修建三汊河口閘，將河道景觀水位常年維持在5.5～6.5 m；其次，采用了雨污分流的方法改善了水質(zhì)污染嚴(yán)重的問(wèn)題。治理后，河道水質(zhì)達(dá)到了Ⅳ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，滿足了景觀娛樂(lè)用水要求，并逐漸形成“江”“山”“水”“城”“林”的風(fēng)貌段，提升了地域文化品質(zhì)。

江蘇射陽(yáng)河閘上游右岸為射陽(yáng)島生態(tài)體育公園，下游右岸為江淮名剎，閘頭兩側(cè)將雕塑景觀與射陽(yáng)河閘水文化有機(jī)融為一體，使人登閘游覽時(shí)，對(duì)射陽(yáng)河閘的歷史、成就有系統(tǒng)的了解。

4. 推動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型

19世紀(jì)工業(yè)革命之后制造業(yè)在歐洲得到大力發(fā)展，進(jìn)入20世紀(jì)后，由于經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，歐洲原先以重工業(yè)為主的城市紛紛走向衰敗，并出現(xiàn)了污染嚴(yán)重、缺少公共綠化空間等問(wèn)題。為此許多國(guó)家尋找城市復(fù)興的方式，以求實(shí)現(xiàn)城市快速發(fā)展。

英國(guó)卡迪夫在1901年是當(dāng)時(shí)世界上最大的煤出口港。進(jìn)入20世紀(jì)之后，英國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，卡迪夫也隨之蕭條、停滯發(fā)展。20世紀(jì)80年代末，英國(guó)政府啟動(dòng)“讓衰落地區(qū)獲得新生”的計(jì)劃，對(duì)1 100 hm2的遺棄港區(qū)進(jìn)行改造，大力發(fā)展商業(yè)、高技術(shù)工業(yè)、旅游、服務(wù)等行業(yè)。其中核心工程是在入?？谛藿ǖ戏?yàn)抽l。

卡迪夫?yàn)抽l創(chuàng)造了一個(gè)200 hm2的淡水湖，形成了13 km的可發(fā)展海濱，取代了原先潮差所形成的泥灘，使得卡迪夫?yàn)吵蔀楫?dāng)時(shí)歐洲首屈一指的新興時(shí)尚海灣。同時(shí)，在卡迪夫?yàn)抽l形成的內(nèi)湖邊，創(chuàng)造出37.2萬(wàn)m2的辦公空間、46.5萬(wàn)m2的商業(yè)和工業(yè)空間以及6 000余個(gè)新的住宅。經(jīng)過(guò)近20年的努力，卡迪夫?yàn)骋呀?jīng)成為卡迪夫乃至威爾士經(jīng)濟(jì)發(fā)展的引擎和英國(guó)知名的旅游景點(diǎn)，擁有比較完善的政治、商業(yè)、旅游和休閑設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了卡迪夫城市復(fù)興的夢(mèng)想。

三、對(duì)流域的綜合影響及對(duì)策措施

1. 閘下淤積

德國(guó)1936年在愛(ài)德河口建設(shè)諾德菲爾德閘后，閘下淤積十分嚴(yán)重，自1936—1970年年初，從河口海岸至諾德菲爾德閘的河段內(nèi)共淤積5 000萬(wàn)m3，閘下7.3 km處斷面縮小到原斷面的17.0%，河道幾乎淤平。

我國(guó)天津海河建閘以來(lái)閘下淤積量累計(jì)已達(dá)2 200多萬(wàn)m3，河床淤積高達(dá)4.7 m，河寬由250 m縮窄至100 m，過(guò)水?dāng)嗝婵s小了85%，河口泄流能力從2 100 m3/s降到800 m3/s。

江蘇射陽(yáng)河建閘至今的60年時(shí)間里，閘下淤積一直在發(fā)展，1984年之后交匯河段已基本淤死，1987—2005年裁彎后稍有改善，但河道仍呈現(xiàn)明顯的淤積現(xiàn)象。

閘下淤積治理措施主要有：

①納潮沖淤：為解決諾德菲爾德閘下淤積問(wèn)題，在諾德菲爾德閘下游34 km處（河口）新建愛(ài)德河閘，與諾德菲爾德閘形成一個(gè)納潮沖淤的套閘系統(tǒng)，漲潮時(shí)控制納潮，落潮時(shí)大量納潮，至閘下潮水位較低時(shí)進(jìn)行沖刷，有效減少進(jìn)沙量。

②疏浚：海河干流防潮閘采用絞吸式挖泥船清淤。曹娥江大閘采用集中沖淤與經(jīng)常性維護(hù)沖淤的有機(jī)結(jié)合，汛前采用了機(jī)船拖淤、挖淤、氣動(dòng)清淤等多種工程措施。

③修建導(dǎo)堤：海河河口兩側(cè)進(jìn)行了大規(guī)模的灘涂圍墾并形成導(dǎo)堤，有效減少了進(jìn)入河口的泥沙量。射陽(yáng)港于2011年3月開(kāi)工建設(shè)射陽(yáng)河雙導(dǎo)堤，有效緩解了射陽(yáng)河閘閘下淤積問(wèn)題。

④裁彎取直：海河工程局共進(jìn)行了5次裁彎取直工程以降低海河彎道對(duì)淤積的影響。射陽(yáng)河自1980—2008年先后進(jìn)行了三期裁彎取直工程，經(jīng)過(guò)整治后，閘下河道逐漸穩(wěn)定。

2. 對(duì)水質(zhì)的影響

巴西圣弗朗西斯科河上的伊塔帕里夫閘壩后方的水庫(kù)主要用于飲用，由于該水域中的藻類(lèi)大量繁殖，再加上汛期開(kāi)閘泄洪導(dǎo)致下游健康河流受到污染，釀成了130人飲用后中毒身亡的慘劇。

19世紀(jì)前半葉，泰晤士河既是倫敦人的主要飲用水水源，也是倫敦市的生活污水和工業(yè)廢水的受納水體，給倫敦市人民帶來(lái)了嚴(yán)重的傳染疾病。

水質(zhì)改善治理措施：

①法律、政策：控制污染源是改善水質(zhì)的根本解決措施。通過(guò)政府立法、頒布政策等方式，建立起水環(huán)境治理和維護(hù)的有效制度及執(zhí)行體系。1876年英國(guó)議會(huì)通過(guò)了河流防污法，對(duì)一切污染河水的行為均視為違法。到了20世紀(jì)五六十年代，英國(guó)先后制定了河流法、污染控制法等，以法律條文的形式控制了污染源。從1955—1980年污染物負(fù)荷降低了90%，其中來(lái)自工業(yè)的污染負(fù)荷降低60%～70%?？ǖ戏蚋蹌?wù)局下令個(gè)人用水如皮劃艇、獨(dú)木舟、帆船艇清洗用過(guò)的漂白劑溶液必須帶到其他水域。

②工程措施：包括截污工程、建造污水處理廠、雨污分流等。20世紀(jì)60年代起，英國(guó)泰晤士河水務(wù)管理局將原來(lái)的180多個(gè)污水處理廠整合為十幾個(gè)較大的污水處理廠，同時(shí)對(duì)原有設(shè)施進(jìn)行升級(jí)改造，提高污水處理技術(shù)。政府還建立了一個(gè)下水道網(wǎng)，用河堤將倫敦的主要排水系統(tǒng)連接起來(lái)，并將下水道或污水渠的污水?dāng)r截下來(lái)。南京秦淮河實(shí)行雨污分流，沿河埋設(shè)截污管道，排污至污水處理廠，此項(xiàng)工程與防洪工程的建設(shè)同步實(shí)施，同時(shí)引水沖污，使得主要污染物的去除率均可達(dá)到國(guó)家三級(jí)甚至二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

③其他措施：包括通過(guò)曝氣裝置平衡水中氧含量，及時(shí)清除河床垃圾以及河床沉積物等。英國(guó)卡迪夫?yàn)抽l壩安裝了增氧曝氣系統(tǒng)（曾應(yīng)用于斯旺西閘）以平衡水中氧的含量；Thames Bubbler船上裝有曝氣系統(tǒng)對(duì)泰晤士河口的表層水進(jìn)行曝氣，當(dāng)缺氧量很高時(shí)增氧效率能達(dá)到90%。

3. 對(duì)生態(tài)的影響

荷蘭三角洲工程建成后，將萊茵河—斯海爾德河河口轉(zhuǎn)變?yōu)椴涣鲃?dòng)的淡水區(qū)域，使得多種魚(yú)類(lèi)和貝類(lèi)瀕臨滅絕的境地。

英國(guó)卡迪夫?yàn)抽l的建立導(dǎo)致了76%的潮間帶損失，造成了卡迪夫?yàn)厨B(niǎo)類(lèi)年生存率從85%降到78%，并使得大量藍(lán)藻失去其生存環(huán)境。1999年卡迪夫?yàn)硨aff/Ely河口關(guān)閉，使得潮間帶泥潭被永久性淡水湖所替代，導(dǎo)致麻鴨的數(shù)量減少了89%。

減小建閘對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的措施主要有：

①防潮閘的設(shè)計(jì)要滿足生態(tài)需求：荷蘭政府十分重視三角洲工程對(duì)流域生態(tài)環(huán)境的影響。1974年政府將原先封閉式擋潮閘的工程方案改為敞開(kāi)式擋潮閘，興建東斯海爾德閘時(shí)采用了修建62個(gè)活動(dòng)閘門(mén)的方案，并且保持擋潮閘平時(shí)敞開(kāi)以維護(hù)河口動(dòng)植物生物環(huán)境不發(fā)生較大變化。

②補(bǔ)償生態(tài)棲息地：荷蘭政府推倒了西斯海爾德水道兩岸的閘壩，并將圍海造田得來(lái)的300 hm2開(kāi)拓地恢復(fù)為鳥(niǎo)類(lèi)棲息濕地。德國(guó)埃姆斯河擋潮閘建成后，在閘南岸的Nendorp灘地上建造4.2 hm2的鹽沼，并在埃姆斯河支流萊達(dá)河口地區(qū)購(gòu)置了10 hm2灘地，用于保護(hù)鳥(niǎo)類(lèi)。另外作為補(bǔ)償措施，又在Nendorp和Midlum灘地購(gòu)置了110 hm2的農(nóng)業(yè)用地，為鳥(niǎo)類(lèi)和魚(yú)類(lèi)創(chuàng)建了一些空地和較大的水域。愛(ài)德河擋潮閘建成后，分別建立了卡汀潮灘自然保護(hù)區(qū)與迪特馬爾申愛(ài)德河潮灘自然保護(hù)區(qū)作為生態(tài)補(bǔ)償。

③設(shè)置過(guò)魚(yú)通道：為減小浙江曹娥江大閘對(duì)生物洄游通道的阻隔影響，分別在左岸堤防和右岸導(dǎo)流堤上設(shè)置了2條魚(yú)道。Tawe閘壩在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到了魚(yú)類(lèi)洄游的問(wèn)題，設(shè)置了過(guò)魚(yú)通道，為魚(yú)類(lèi)遷徙提供了必要條件。

④生態(tài)調(diào)度：在魚(yú)汛期開(kāi)啟大閘兩側(cè)的閘孔或魚(yú)道進(jìn)行納苗，每年3—6月購(gòu)買(mǎi)鰻鱺苗、蟹苗進(jìn)行放流，作為生態(tài)補(bǔ)償。

4. 對(duì)通航的影響

對(duì)于沒(méi)有設(shè)置船閘的擋潮閘來(lái)說(shuō)，在擋潮閘關(guān)閘期間會(huì)隔斷河道，妨礙通航。即使是修建船閘，任何船閘系統(tǒng)也會(huì)使船舶航行時(shí)間延長(zhǎng)。對(duì)于常閉式閘門(mén)，會(huì)對(duì)通航造成極其嚴(yán)重的影響。閘下河道淤積也會(huì)導(dǎo)致航道中通航深度、寬度減小，阻礙通航。

許多擋潮閘均建有船閘以保障通航，如卡迪夫?yàn)抽l。還有許多擋潮閘在設(shè)計(jì)上考慮了通航的要求。如荷蘭鹿特丹新水道擋潮閘有兩扇圓弧形閘門(mén)，僅在風(fēng)暴潮來(lái)臨時(shí)關(guān)閉，正常天氣下常開(kāi)至兩側(cè)不影響通航。泰晤士閘采用旋轉(zhuǎn)升降式扇形閘門(mén)，閘門(mén)常年開(kāi)啟臥于水底，對(duì)通航的影響盡可能被壓到最小。德國(guó)埃姆斯擋潮閘有2個(gè)航孔用于通航，且主通航孔不限船只高度，使船只可以在任何時(shí)候通行。意大利工程師在設(shè)計(jì)威尼斯瀉湖擋潮閘時(shí)，巧妙地設(shè)計(jì)了一種“看不見(jiàn)的”浮動(dòng)擋潮閘，平時(shí)閘門(mén)充水平臥于海底，不致對(duì)威尼斯城市交通造成威脅。

四、結(jié)語(yǔ)

擋潮閘能夠帶來(lái)十分顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，最直觀的效益是防洪擋潮，還可以增加可利用水資源量，推動(dòng)城市復(fù)興與經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，改善水景觀，提升水文化品質(zhì)。但連續(xù)性擋潮閘也會(huì)造成一定的負(fù)面影響。①河口建閘易造成閘下淤積。常采用的解決措施有納潮沖淤、裁彎取直、通過(guò)人工或機(jī)械的方法疏浚清淤、修建導(dǎo)堤。②河口建閘對(duì)水質(zhì)會(huì)造成一定的影響。常采用的措施有：通過(guò)立法建立水環(huán)境治理和維護(hù)的有效制度及執(zhí)行體系、沿河截污工程、修建污水處理廠、雨污分流制、及時(shí)清理河道、安裝曝氣裝置。③河口建閘還會(huì)阻隔魚(yú)類(lèi)洄游通道，影響生物的群落結(jié)構(gòu)與物種數(shù)量。可以通過(guò)修建魚(yú)道、購(gòu)置或另建生態(tài)棲息地等措施解決。④閘門(mén)關(guān)閉時(shí)會(huì)阻礙通航，這就要求擋潮閘在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮通航問(wèn)題，使其在結(jié)構(gòu)或者運(yùn)行上滿足通航要求。國(guó)內(nèi)外大型擋潮閘的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，建閘需要權(quán)衡經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)影響，從建閘的設(shè)計(jì)到運(yùn)行管理都應(yīng)當(dāng)與城市建設(shè)相融合、與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)統(tǒng)一，盡可能地使其效益達(dá)到最大化?！?/p>

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Benefits of building estuarine tidal gates in China and other countries and its impact analysis

//Xiao Yang, Feng Wen,Zhang Yaqun

TV87

B

1000-1123（2017）14-0025-04

2017-06-06

肖洋，博士，教授。

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助（2016YFC0402605）、國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51239003）——流域水文過(guò)程變化機(jī)理與工程安全（項(xiàng)目代碼D010102）。

責(zé)任編輯 張瑜洪