南水北調東線調水工程水生生物多樣性分析

南水北調東線調水工程水生生物多樣性分析

1洪水生態(tài)工程淮河東路工程建設是一條連接河流、淮河、黃色和海洋的大型引水工程。目的是緩解北方水資源危機，滿足沿線嚴重缺水地區(qū)的水源保護要求，減少該地區(qū)對黃河水和地下水的依賴。東線調水工程是在江蘇省江水北調工程的基礎上擴大規(guī)模和向北延伸的,該工程從長江下游揚州附近抽引長江水,利用京杭大運河及與其平行的河道作為輸水主干線和分干線逐級提水北送,并連通作為調蓄湖泊的洪澤湖、駱馬湖、南四湖和東平湖,通過隧洞穿過黃河后自流到天津,輸水主干線全長1150km。同時,東線還從東平湖向膠東輸水。東線調水工程按照“總體規(guī)劃、分期實施、先通后暢”的原則,分三期實施。第一期工程抽江規(guī)模500m3/s,過黃河50m3/s,向山東半島供水50m3/s,規(guī)劃于2007年完成,首先緩解魯北地區(qū)和山東半島最為緊迫的城市缺水問題;第二期工程抽江規(guī)模600m3/s,過黃河100m3/s,到天津50m3/s,向山東半島供水50m3/s,與第一期工程連續(xù)實施,計劃于2010年峻工,完成向河北、天津供水;第三期工程抽江規(guī)模800m3/s,過黃河200m3/s,天津100m3/s,向山東半島供水90m3/s,滿足供水范圍內2030年水平國民經濟發(fā)展對水的需求。2湖泊濕地生態(tài)環(huán)境研究與評價2.1南四湖的水文現(xiàn)狀洪澤湖是淮河流域最大的湖泊,承轉淮河上中游約15.8萬km2來水,在12.5m正常蓄水位時,水面面積為2069km2,平均水深1.5m,蓄水量31億m3。南四湖為華北地區(qū)最大的淡水湖泊,承接2.69萬km2的來水,南四湖由二級壩分為上、下兩級湖,正常蓄水位分別為34.2和32.5m,相應水面面積為583和582km2。南四湖平均水深1.5m。駱馬湖匯集沂河和中運河來水,集水面積約5萬km2,在23.0m的正常蓄水位時,水面面積為375km2,蓄水量9.01億m3。東平湖是黃河的滯洪區(qū),分為新、老湖區(qū)。新、老湖區(qū)水面面積分別為418和209km2。新湖區(qū)用于黃河的滯洪;老湖區(qū)承接大汶河來水,匯流面積9069km2。2.2調蓄湖泊動植物資源概況由于自然及人為干擾對水生生物造成嚴重影響,使得水生生物生境類型逐步趨于單一,水生生物種類及數(shù)量明顯減少。從20世紀80年代以來開展的水生生物調查結果分析表明,四大調蓄湖泊水生生物種類與數(shù)量差異已不明顯,僅個別湖區(qū)因長期水質污染出現(xiàn)水生生物銳減或藻類繁多的現(xiàn)象。a.水生維管束植物。調蓄湖泊內共有36科61屬81種,其中沉水植物13種、漂浮植物10種、挺水植物51種。b.浮游生物。調蓄湖泊水質營養(yǎng)豐富,浮游生物生長繁茂。其中洪澤湖和南四湖浮游生物最為豐富,據(jù)調查,這2個湖泊浮游植物共有8門112屬,以綠藻門最多;浮游動物共有35科63屬91種,以原生動物最多。c.底棲動物。調蓄湖泊共發(fā)現(xiàn)70種(常見種20~30種),其中軟體動物44種,節(jié)肢動物17種,環(huán)節(jié)動物7種。平均生物量為90~210g/m2,以軟體動物為最多,節(jié)肢動物次之,環(huán)節(jié)動物最少。d.湖泊濕地魚類資源特征。歷史上由于隋朝開挖了溝通長江、黃河、淮河三大水系的京杭大運河,使得各調蓄湖泊魚類往來活動頻繁,魚類組成基本一致,其中以中國江河平原區(qū)系復合體魚類最多,其次是印度平原復合體。近年來,由于水污染的影響,以及捕撈手段的提高和多樣化,各大湖泊魚類資源處于嚴重下降趨勢,大型經濟魚類中小型化、低齡化情況十分突出。2.3湖泊濕地水環(huán)境評價2.3.1主要污染物及氨氮根據(jù)2000年入河排污口調查監(jiān)測結果,直接進入調蓄湖泊的廢水總量為3.44億t/a,其中主要污染物COD為15.14萬t/a,氨氮為1.48萬t/a。南水北調東線規(guī)劃范圍內102個縣級以上規(guī)劃城鎮(zhèn)排污及調蓄湖泊納污情況見表1。2.3.2水環(huán)境質量標準2000年洪澤湖、駱馬湖濕地水質較好,基本符合《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)Ⅲ類水質標準;南四湖和東平湖濕地水質較差,基本為Ⅴ類及超Ⅴ類水,主要污染物是COD和氨氮,其次是BOD5和揮發(fā)酚。2.3.3監(jiān)測點為類的監(jiān)測點2000年調蓄湖泊濕地底質(底泥)中重金屬含量除汞在部分監(jiān)測點為Ⅳ~Ⅴ類外,其余的如鉛、鉻、鎘等指標均為Ⅰ類;底質(底泥)中有機類污染物總磷,總氮,COD和CODMn的最大溶出濃度較高,基本為超Ⅴ類。2.3.4湖泊富營養(yǎng)化程度評價以總磷、總氮、葉綠素a等3項指標評價2000年湖泊富營養(yǎng)化程度,結果為:4個湖泊處于中至富營養(yǎng)狀況,12個評價斷面中,只有下級湖的微山湖區(qū)平均指數(shù)提高,為富營養(yǎng)區(qū),大多數(shù)斷面總磷濃度不高。3根據(jù)調解和蓄水對湖泊濕地的影響的預測3.1非均勻型鋼湖泊水質模型根據(jù)湖泊的型狀,可分為完全混合型和非均勻混合型兩大類。決定湖泊水質污染的主要因素為流入物質的質量、水動力過程、滯留時間內的物理和化學過程以及藻類生長機理等。3.1.1水質污染物排放特征湖泊水質濃度計算式為:C=CPQP+W0VKh+(Ch?CPQP+W0VKh)exp(?Kht)(1)C=CΡQΡ+W0VΚh+(Ch-CΡQΡ+W0VΚh)exp(-Κht)(1)式中,V為湖泊的蓄水量;C為湖泊污染物平均濃度;QP為湖水流進流出量;V為湖水體積;Kh為中間變量;CP為湖水中污染物現(xiàn)狀濃度;W0為湖中現(xiàn)有污染物的排入量;t為時間。水體環(huán)境容量計算式為:W=(Cn?C0)Q+KXUCnQ(2)W=(Cn-C0)Q+ΚXUCnQ(2)式中,W為水體納污能力;Cn為水資源質量標準;C0為湖中污染物的自然背景值;X為距離;Q為湖水流進流出量;U為平均流速;K為污染物的自然衰減系數(shù),K值主要取決于生物分解污染物的速度,對其定量較為復雜。根據(jù)國內外若干實驗資料和現(xiàn)場實驗分析,K值的經驗范圍是:難氧化的化合物為0.001~0.05;一般氧化的化合物為0.05~0.30;易氧化的化合物>0.30。3.1.2湖泊水質狀況的求解湖泊在非均勻狀態(tài)下,湖水中污染物質的稀釋擴散實際上是三維擴散,對其求解較為困難。解決的途徑是將湖泊的水力、水文、水質狀況加以簡化。例如,在平面上將一個湖泊分成若干段,每一段又在垂向上分成不同高度的若干塊,再根據(jù)質量平衡原理列出各塊的水質模型。3.2降低水資源短缺據(jù)預測,2030年我國人口將達到16億峰值,全國人均水資源總量將比目前下降1/4,京、津、冀地區(qū)僅為110~240m3,屆時這些地區(qū)的水資源短缺問題將進一步加劇。南水北調工程全部建成后,年調水量將達到320~480億m3左右,相當于增加一條黃河的水量,因此可以從根本上改變北方水資源短缺狀況。3.2.1干旱和自然條件隨著全球氣候變暖和人口不斷增長,可用水源將逐年減少,湖泊濕地干枯現(xiàn)象亦將更加普遍,加之地下水開采不合理、超采嚴重,不少地區(qū)出現(xiàn)的地面沉陷、塌陷、裂縫等將會日益突出。2001年由于持續(xù)干旱,洪澤湖水位曾一度降到10.52m,湖面已萎縮到458km2,庫容僅存1億m3左右,比正常蓄水量減少九成以上,大部分湖底裸露;2002年南四湖流域大旱,整個南四湖基本干涸。嚴重的干旱缺水使湖內物種瀕臨死亡,生物物種延續(xù)和多樣性遭受嚴重影響。同時城鎮(zhèn)居民生產生活和農業(yè)灌溉用水又大量擠占生態(tài)用水,使得水生生態(tài)環(huán)境惡化狀況普遍加劇。調水后,輸水期長達230d,調蓄湖泊濕地水位普遍上升,換水頻繁,可有效改善水生態(tài)環(huán)境,防止湖泊富營養(yǎng)化,補充地下水源,對地面沉降等地質問題起到積極緩解作用。3.2.2底泥本底值2000年12月淮河流域水資源保護科研所開展了閘壩調度沖刷底泥試驗,底泥本底值中砷和總氮為超Ⅴ類,汞為Ⅳ類。沖刷試驗結果表明各下游斷面水體中CODMn,DO,氨氮,亞硝酸鹽氮,汞和砷6個污染指標均好于Ⅲ類水。因此,調水過程中底泥經水流沖刷不會對調蓄湖泊濕地水質構成顯著的影響。3.2.3水質達標分析根據(jù)水質預測,在現(xiàn)狀排污條件下,東線一期工程實施后,調蓄湖泊水質將有很大改善,在90%保證率條件下,洪澤湖、南四湖下級湖和駱馬湖水質符合Ⅲ類水,南四湖上級湖和東平湖水質基本為V類水,主要超標指標為CODMn和氨氮。50%保證率條件下,調蓄湖泊水質全部符合Ⅲ類水(見表2)。水質的改善對保護調蓄湖泊濕地環(huán)境極為有利,可為濕地水生生物的生長繁衍與保護水生物的多樣性提供基礎條件。3.2.4發(fā)揮水生維管束植物的作用調水后,由于調蓄湖泊的平均蓄水位將有所抬高,水面擴大,水環(huán)境改善。從總體上看:浮游動植物和底棲動物的種類及數(shù)量可能略有上升,優(yōu)勢種群將發(fā)生局部調整,但不會發(fā)生顯著變化;水生維管束植物的面積、密度及總生物量將會有所下降;對發(fā)展?jié)O業(yè)生產十分有利,完全避免了湖泊干枯或死水位以下運行造成的漁業(yè)損失。從長遠看:隨著調水量的增加和向北延伸,調蓄湖泊的水生生物在數(shù)量及種類上的差異將會逐漸縮小,同時長江流域的水生生物也可進入各調蓄湖泊。此外,從現(xiàn)有的調查和預測來看,東線工程北調長江水量較少,對長江及鄰近海域水生生物、珍稀魚種和主要經濟魚類不會有大的影響。3.2.5氣候變化影響螺類生長根據(jù)現(xiàn)場試驗和多年來江蘇省江水北調的實踐結果,南四湖、東平湖由于水環(huán)境長期低溫,釘螺在越冬期絕大部分死亡;駱馬湖由于存在諸如氣溫、土溫、土壤的差異,部分釘螺雖能存活,但生殖器官明顯萎縮,影響了釘螺的生存和繁殖。因此,血吸蟲北移形成新的孳生地基本上是不可能的。3.2.6黃淮海平原排水系統(tǒng)從20世紀60年代中期起,國家及地方對黃淮海平原旱澇堿進行了綜合治理,加上地下水位普遍下降,鹽堿地面積已明顯減少,目前黃淮海平原己經形成了較為完善的排水系統(tǒng)。調水后,只有東平湖周圍農田因蓄水后導致湖外地下水位上升,可能造成周圍耕地大面積澇漬,使土壤次生鹽漬化,對次年春播將造成一定影響。4為江南水城配置濕地防護等級研究4.1加強調蓄湖泊濕地污染防治南水北調工程建成后,需要成立固定的管理機構,統(tǒng)一行使湖泊濕地保護管理之職,制定《南水北調東線水質保護條例》和《南水北調東線調蓄湖泊濕地保護辦法》,頒布“調蓄湖泊濕地保護區(qū)及水生生物多樣性保護區(qū)”等,依法行政,按照水環(huán)境容量和調蓄湖泊對入湖水質水量要求,開展城鎮(zhèn)點源污染、農業(yè)面源污染、船舶航運線源污染以及底泥、水產養(yǎng)殖等內源污染進行統(tǒng)一防治,結合截污導流和污水資源化措施,以保證湖泊濕地水質目標,保護調蓄湖泊濕地水生態(tài)環(huán)境。4.2水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)為保護調蓄湖泊濕地水生態(tài)環(huán)境,需要開展有關的監(jiān)測和監(jiān)督管理工作,建成一個覆蓋各調蓄湖泊濕地的水質水量監(jiān)測站網、水生生物觀察網和預警預報系統(tǒng)及信息處理中心,快速、準確、適時地采集和傳遞監(jiān)測信息。在發(fā)生突發(fā)性水污染事故時,可通過污染物限排、水閘調度、監(jiān)視監(jiān)測及信息及時傳遞等措施將污染損失降低到最低限度。4.3控制工業(yè)廢水污染源調整產業(yè)結構,普及清潔生產工藝,盡快制定禁止或嚴格限制的產業(yè)、產品名錄,使產業(yè)結構逐步向低污染、高科技產業(yè)轉變。目前影響調水水質和湖泊水環(huán)境的工業(yè)污染源主要是造紙、釀造兩大行業(yè)。為此,建議在調水沿線關閉造紙企業(yè)制漿生產線的同時,逐步取締造紙行業(yè);重點控制釀造行業(yè)(主要是酒精廠和味精廠);淘汰工藝落后的制革和食品加工業(yè)。4.4加快污水處理廠建設，廢水資源化進程切實加快規(guī)劃城鎮(zhèn)污水處理廠建設步伐,