湯 倩，閆玉茹，2，李夢(mèng)穎，范海波，謝建洋，張 剛，2，張曉飛，劉 群，江 雯

(1.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局地球化學(xué)勘查與海洋地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇 南京 210007；2.自然資源部華東海岸帶野外科學(xué)觀察研究站，江蘇 南通 226000；3.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局八五隊(duì)，江蘇 南京 211599；4.啟東市自然資源與規(guī)劃局，江蘇 啟東 226200)

0 引 言

射陽(yáng)港位于江蘇鹽城射陽(yáng)黃沙港鎮(zhèn)，近岸海域?qū)儆谀宵S海海域，位于中國(guó)南北地理分界線東部起點(diǎn)——射陽(yáng)河入海處。射陽(yáng)河口地處廢黃河南側(cè)，1855年黃河改道山東入渤海后逐漸形成以大喇叭口為界的北沖南淤狀態(tài)，射陽(yáng)河口海岸正處于北沖南淤的過(guò)渡帶上。黃河、長(zhǎng)江入海的泥沙在波浪、潮流的作用下在射陽(yáng)港海岸大量淤積，形成了一道近3 km寬的攔門(mén)沙(劉向東等，2012)，攔門(mén)沙灘頂最淺水深僅約0 m，阻礙了船舶的航行。

為打通攔門(mén)沙，2011年實(shí)施了整治及疏浚的雙導(dǎo)堤工程(陳可鋒等，2018)，主要分2期完成：第一期于2013年10月完工，建成航道南側(cè)6.2 km、北側(cè)6.3 km的防沙擋浪雙導(dǎo)堤，導(dǎo)堤間距為1.2 km，堤頭位于-5 m等深線處；第二期于2015年2月開(kāi)工建設(shè)，2016年10月完工。南北導(dǎo)堤分別沿一期工程端部向航道方向偏轉(zhuǎn)約7°，南北導(dǎo)堤長(zhǎng)度分別延長(zhǎng)了1.6 km，導(dǎo)堤口門(mén)寬度取900 m。雙導(dǎo)堤方案的實(shí)施使水動(dòng)力發(fā)生了變化，從而造成沉積環(huán)境等的變化(劉猛等，2010；金輝等，2011；林青等，2012；張麗，2013)。

1 環(huán)境影響后評(píng)價(jià)方法

2020年10月，在射陽(yáng)港口近岸海域3個(gè)水文站進(jìn)行了連續(xù)25 h的同步監(jiān)測(cè)工作，使用雙頻測(cè)深儀在射陽(yáng)港口附近海域進(jìn)行水下地形觀測(cè)，同時(shí)采集了24個(gè)海底沉積物及海水樣品(圖1)，并使用Mastersizer 2000型激光粒度儀進(jìn)行粒度分析。收集相關(guān)海域的生物生態(tài)數(shù)據(jù)，并與工程建設(shè)前的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)或數(shù)學(xué)模擬預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，研究射陽(yáng)港區(qū)導(dǎo)堤建成后環(huán)境的變化特征，分析評(píng)價(jià)工程建設(shè)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的實(shí)際影響。

圖1 研究區(qū)采樣位置1-射陽(yáng)港導(dǎo)堤；2-粉砂淤泥質(zhì)海岸；3-水下地形測(cè)量；4-水文監(jiān)測(cè)；5-采樣點(diǎn)Fig. 1 Sampling location of the study area

2 雙導(dǎo)堤工程對(duì)射陽(yáng)海域環(huán)境的影響

2.1 水動(dòng)力作用的變化

射陽(yáng)河口所在海域?yàn)l臨黃海，該海域內(nèi)的潮波主要屬黃海潮波系統(tǒng)，導(dǎo)堤建設(shè)前海域內(nèi)往復(fù)流特征明顯，海域漲潮過(guò)程基本以SSE向?yàn)橹?，落潮過(guò)程基本以NNW向?yàn)橹鳎瑵q落潮流的主軸方向與等深線的走向較為一致。導(dǎo)堤建成后，受北導(dǎo)堤阻水作用，南北導(dǎo)堤堤頭外流速明顯增大，大潮漲急流速由建堤前預(yù)測(cè)的1.64 m/s增至1.72 m/s，大潮落急流速由建堤前預(yù)測(cè)的1.25 m/s增至1.45 m/s，并在導(dǎo)堤間及導(dǎo)堤后形成回流區(qū)，由于南導(dǎo)堤堤頭頂高程較低，其后方區(qū)域形成的漲潮順時(shí)針回流會(huì)越過(guò)南導(dǎo)堤由南側(cè)灘面進(jìn)入導(dǎo)堤內(nèi)；落急時(shí)受南導(dǎo)堤影響，導(dǎo)堤間及北導(dǎo)堤后方會(huì)形成逆時(shí)針回流區(qū)，但導(dǎo)堤間回流相對(duì)于漲急時(shí)不明顯(金輝等，2011)。導(dǎo)堤間漲落潮的回流將外海泥沙不斷帶到航道內(nèi)是造成導(dǎo)堤內(nèi)口門(mén)處淤積的原因之一，給航道通航帶來(lái)一定的影響；南北導(dǎo)堤頭的回流加大了堤頭水動(dòng)力作用，從而對(duì)堤頭位置形成沖刷，這種沖刷有可能影響導(dǎo)堤的穩(wěn)定。

2.2 導(dǎo)堤周?chē)鷽_淤情況的變化

對(duì)于射陽(yáng)(黃沙河等)河閘下至導(dǎo)堤堤頭范圍的水域而言，工程區(qū)域主要沙源為外海和上游汛期來(lái)沙。2008—2020年，射陽(yáng)港導(dǎo)堤兩側(cè)淤積較為嚴(yán)重，導(dǎo)堤西側(cè)逐漸淤積導(dǎo)致潮灘面積增大，航道內(nèi)淤積量增大，導(dǎo)堤頭以沖刷為主。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因：射陽(yáng)港區(qū)海域整體含沙量較大，導(dǎo)堤的阻水作用導(dǎo)致兩側(cè)灘面逐漸淤積；漲潮含沙量大于落潮含沙量，南北導(dǎo)堤工程實(shí)施后航道內(nèi)漲潮流速大于落潮流速，漲潮時(shí)間短于落潮時(shí)間，這種不平衡使進(jìn)入航道內(nèi)的泥沙很難被帶出航道，從而導(dǎo)致航道內(nèi)普遍淤積(陳可鋒等，2017；劉強(qiáng)等，2017)。由于南北導(dǎo)堤頭流速明顯增大，射陽(yáng)港導(dǎo)堤口出現(xiàn)侵蝕現(xiàn)象，侵蝕量最大處在導(dǎo)堤口附近，侵蝕深度達(dá)7 m左右，隨著遠(yuǎn)離導(dǎo)堤口，水動(dòng)力減弱導(dǎo)致侵蝕逐漸減弱，在原一期工程導(dǎo)堤口區(qū)域出現(xiàn)淤積(圖2)。導(dǎo)堤施工之前，數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)的侵蝕強(qiáng)度為-0.01～-0.48 m/a，淤積強(qiáng)度為0～0.91 m/a(國(guó)家海洋局南海海洋工程勘察與環(huán)境研究院，2009)，實(shí)際沖淤情況略超該模型預(yù)測(cè)范圍。

射陽(yáng)港區(qū)2008—2020年沖淤變化圖Fig.2 Map showing change of erosion and deposition of Sheyang Port,2008-2020

2.3 射陽(yáng)港口海域的水質(zhì)變化

射陽(yáng)港區(qū)環(huán)境評(píng)價(jià)及監(jiān)測(cè)報(bào)告數(shù)據(jù)(表1)顯示，2008年與2012年海域的超標(biāo)因子基本相似，主要為無(wú)機(jī)氮，這與整個(gè)江蘇沿海無(wú)機(jī)氮含量超標(biāo)現(xiàn)象一致；活性磷酸鹽、硫化物、Cr和As含量在建堤后明顯上升，但水質(zhì)仍然符合港口區(qū)域水質(zhì)要求(國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局等，1997)。射陽(yáng)河的生活、生產(chǎn)廢水排放以及調(diào)查區(qū)域港口航道船舶生活污水和壓艙水的大量排放應(yīng)是該海域活性磷酸鹽和無(wú)機(jī)氮等營(yíng)養(yǎng)鹽含量超標(biāo)的原因之一；受港口附近大量開(kāi)放式水產(chǎn)養(yǎng)殖及陸上生活和生產(chǎn)廢水排放的影響，硫化物和Cr、As含量的平均值有變高的趨勢(shì)。同時(shí)，相比2012年，2019年各要素的平均值也有降低的趨勢(shì)，無(wú)機(jī)氮指標(biāo)也不再超標(biāo)(國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局等，1997)，說(shuō)明通過(guò)實(shí)施一定的生態(tài)保護(hù)措施，該工程的建設(shè)對(duì)該海域的水質(zhì)無(wú)顯著影響。

表1 雙導(dǎo)堤建設(shè)前后海域水質(zhì)污染指標(biāo)變化Table 1 Changes in sea water pollution indicators before and after the double jetty construction

2.4 射陽(yáng)港口海域底質(zhì)沉積物變化

基于實(shí)測(cè)底質(zhì)樣品數(shù)據(jù)，2020年研究區(qū)底質(zhì)粒徑具有以下特征。

取樣實(shí)測(cè)24點(diǎn)底質(zhì)樣品的組成以粉砂(Z)為主，占41.67%(10點(diǎn))，其次為砂質(zhì)粉砂(SZ)，占37.5%(9點(diǎn))；質(zhì)量分?jǐn)?shù)最少的為粉砂質(zhì)砂(ZS)，占20.83%(5點(diǎn))。底質(zhì)的平均粒徑(Mz)φ在3.85～7.02之間；中值粒徑(D50)為0.008～0.070 mm(圖3)，平均值為0.028 mm；分選系數(shù)在0.80～2.53之間，平均值為1.61；偏態(tài)為-0.30～0.54，平均值為0.05；峰態(tài)為0.76～1.78，平均值為1.26。反映射陽(yáng)港區(qū)區(qū)域沉積物分選性差，水動(dòng)力較差，鹽城海岸帶沉積物主要來(lái)源于老黃河物質(zhì)，來(lái)源單一。

圖3 2020年底質(zhì)中值粒徑(mm)等值線圖Fig.3 Contour map of median particle size of bottom sediments in 2020

與導(dǎo)堤建成前的2011年底質(zhì)中值粒徑(南京師范大學(xué)，2015)相比，2020年底質(zhì)中值粒徑(D50)范圍由0.010～0.114 mm降至0.008～0.070 mm，平均值由0.068 mm降至0.028 mm，反映導(dǎo)堤區(qū)域底質(zhì)顆粒明顯變細(xì)。從平面分布看，導(dǎo)堤北側(cè)和導(dǎo)堤內(nèi)區(qū)域底質(zhì)顆粒變細(xì)明顯，南側(cè)區(qū)域無(wú)明顯變化，遠(yuǎn)離導(dǎo)堤水深較大的區(qū)域也無(wú)明顯變化。

射陽(yáng)港區(qū)環(huán)境評(píng)價(jià)及監(jiān)測(cè)報(bào)告數(shù)據(jù)(表2)顯示，導(dǎo)堤施工前后沉積物各污染指標(biāo)變化不大，均能滿(mǎn)足第三類(lèi)海洋港口水域底質(zhì)沉積物質(zhì)量要求；2019年各要素平均值也有降低的趨勢(shì)，主要變化是有機(jī)碳含量呈逐年升高的趨勢(shì)，可能是由于港口區(qū)域高濃度營(yíng)養(yǎng)鹽的輸入促進(jìn)了浮游植物的生長(zhǎng)，從而產(chǎn)生相對(duì)較高的海洋自生有機(jī)碳。隨著港口雙導(dǎo)堤兩側(cè)逐漸淤積，底質(zhì)粒徑變小，對(duì)有機(jī)碳的保存帶來(lái)一定的影響，使有機(jī)碳在底質(zhì)沉積物中逐漸富集。

表2 雙導(dǎo)堤建設(shè)前后海域底質(zhì)沉積物污染指標(biāo)變化Table 2 Changes of bottom sediment pollution index before and after the double jetty construction

2.5 射陽(yáng)港口生態(tài)環(huán)境變化

射陽(yáng)港區(qū)環(huán)境評(píng)價(jià)報(bào)告及監(jiān)測(cè)報(bào)告數(shù)據(jù)(表3)顯示，2012—2019年射陽(yáng)港區(qū)底棲生物棲息密度、生物量和多樣性指數(shù)均稍有下降；2015年導(dǎo)堤二期工程施工期間群落參數(shù)略有下降，但2019年施工結(jié)束后群落參數(shù)略有上升，表明工程建設(shè)對(duì)底棲生物有一定的影響，但隨著施工的結(jié)束，生態(tài)趨于平衡。

表3 2012—2019年海域生物群落變化Table 3 Changes of marine biomes from 2012 to 2019 of the study area

3 雙導(dǎo)堤工程建設(shè)作用評(píng)價(jià)

3.1 經(jīng)濟(jì)建設(shè)評(píng)價(jià)

在射陽(yáng)雙導(dǎo)堤建設(shè)前，該區(qū)擁有1 000 t級(jí)通用泊位、3 000 t級(jí)油碼頭、射陽(yáng)電廠3 000 t級(jí)煤碼頭及3 000 t級(jí)多用途泊位。導(dǎo)堤建設(shè)后，不僅改善了通航條件，提高了港區(qū)貨物通過(guò)能力，也擴(kuò)大了生產(chǎn)性泊位規(guī)模和等級(jí)。目前建成萬(wàn)噸級(jí)、3.5萬(wàn)t級(jí)通用碼頭泊位各2座，不僅提升了港區(qū)服務(wù)能力，也優(yōu)化了腹地內(nèi)企業(yè)運(yùn)輸方式，使射陽(yáng)港正式跨入萬(wàn)噸級(jí)深水港行列。眾多港口的通航使射陽(yáng)港區(qū)成為鹽城乃至蘇北中部地區(qū)對(duì)外開(kāi)放的重要海上通道，成為蘇北中部地區(qū)以及安徽部分地區(qū)最便捷的出?？诤臀镔Y集散地，從而滿(mǎn)足了江蘇腹地及其周邊地區(qū)對(duì)外開(kāi)放和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。射陽(yáng)雙導(dǎo)堤的建設(shè)對(duì)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)建設(shè)起到了積極的推進(jìn)作用。

3.2 資源環(huán)境評(píng)價(jià)

對(duì)比分析港區(qū)環(huán)境跟蹤監(jiān)測(cè)報(bào)告及海洋環(huán)境影響報(bào)告等資料發(fā)現(xiàn)：① 資源環(huán)境對(duì)沖淤和水動(dòng)力變化的影響略超工程建設(shè)前的數(shù)學(xué)模擬預(yù)測(cè)值，工程實(shí)施后導(dǎo)堤頭和導(dǎo)堤后方水動(dòng)力發(fā)生了變化，南北導(dǎo)堤堤頭外流速明顯增大，導(dǎo)堤兩側(cè)流速減小，這種水動(dòng)力的改變影響了工程周?chē)臎_淤變化，造成導(dǎo)堤頭的沖刷和導(dǎo)堤兩側(cè)灘面和導(dǎo)堤內(nèi)逐漸淤積，侵蝕區(qū)沖刷導(dǎo)堤根部，會(huì)減少導(dǎo)堤壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生坍塌；② 江蘇境內(nèi)淺海沉積物的重金屬含量分布相對(duì)比較均衡(廖啟林等，2018年)，水質(zhì)和底質(zhì)沉積物污染指標(biāo)變化仍在港口區(qū)域的質(zhì)量要求范圍內(nèi)，2019年后污染指標(biāo)呈下降趨勢(shì)；③ 導(dǎo)堤兩側(cè)淤積在一定程度上影響了生態(tài)環(huán)境，主要體現(xiàn)在底棲生物量損失較多，但水質(zhì)和沉積物質(zhì)量符合港口對(duì)水質(zhì)和沉積物的質(zhì)量要求，污染主要來(lái)自生活生產(chǎn)廢水排放和大量開(kāi)放式養(yǎng)殖。

4 結(jié)論與建議

(1)從工程建設(shè)前后環(huán)境的變化來(lái)看，雙導(dǎo)堤的建成改變了導(dǎo)堤頭的流速和導(dǎo)堤口的流向。南北導(dǎo)堤堤頭外流速明顯增大，漲急和落急時(shí)分別在南北導(dǎo)堤之間及導(dǎo)堤后形成順時(shí)針和逆時(shí)針回流區(qū)，導(dǎo)堤兩側(cè)流速降低；2011—2020年期間，研究區(qū)底質(zhì)顆粒呈逐漸變細(xì)的趨勢(shì)；2008—2020年，南北導(dǎo)堤堤頭水域沖刷相對(duì)明顯，導(dǎo)堤南北兩側(cè)有淤積；2008—2019年，射陽(yáng)港口海域的水質(zhì)活性磷酸鹽、硫化物、Cr和As含量在建堤后明顯上升，但各指標(biāo)的平均值2019年比2012年有降低趨勢(shì)；沉積物的污染指標(biāo)主要是有機(jī)碳變化較大，水質(zhì)和底質(zhì)沉積物質(zhì)量的改變可能與生活、生產(chǎn)廢水排放和附近大量的開(kāi)放式水產(chǎn)養(yǎng)殖有關(guān)；工程建設(shè)對(duì)底棲生物有一定影響，但隨著施工的結(jié)束，生態(tài)趨于平衡。

(2)資源環(huán)境對(duì)沖淤和水動(dòng)力變化的影響略超工程建設(shè)前的數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)范圍，工程建設(shè)的項(xiàng)目管理水平較先進(jìn)，航道定期進(jìn)行清淤，風(fēng)險(xiǎn)控制在海洋環(huán)境可接受范圍，但在射陽(yáng)港導(dǎo)堤口出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的侵蝕現(xiàn)象，因而該段防波沙堤風(fēng)險(xiǎn)較大，需要定期監(jiān)測(cè)。營(yíng)養(yǎng)鹽及重金屬含量在建堤后明顯上升，需嚴(yán)格執(zhí)行對(duì)污水、固廢等的管理，嚴(yán)禁直接排海。生活污水需由船舶自行處理后再由海事部門(mén)環(huán)保船接收處理，然后接入市政管網(wǎng)，并排入污水處理廠進(jìn)行處理。工程建設(shè)的主要影響是對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，本著“重養(yǎng)輕捕”的原則，保護(hù)好近岸海域的生態(tài)環(huán)境需根據(jù)漁業(yè)資源數(shù)量及繁殖生長(zhǎng)時(shí)期作出必要的采捕規(guī)定(李楊帆等，2003)，需對(duì)周邊海域采取相應(yīng)措施進(jìn)行生態(tài)修復(fù)補(bǔ)償，將工程對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的不利影響降至最低。