《一、黄河三角洲及附近海域主要生态环境 问题》

一、黄河三角洲及附近海域主要生态环境 问题

《(一)黄河三角洲土地盐碱化现状及其改良方法》

(一)黄河三角洲土地盐碱化现状及其改良方法

1. 黄河三角洲土地盐碱化现状

现代黄河三角洲是指 1855 年黄河入渤海以来形成的西至徒骇河河口段,南到支脉沟,顶点位于 宁海、面积约 6 000 km² 的扇形区域。黄河水沙是 影响黄河三角洲湿地健康的主要因素,2002 年以来 通过黄河调水调沙、以及 2010 年起实施刁口河生 态补水措施,黄河三角洲自然保护区湿地恢复较 好 [1,2]。但是,黄河三角洲土壤盐碱化严重的特点基本没变,至今大部分仍然是中度和重度盐碱化 土地。依据 2004 年黄河三角洲土壤盐度实测资料, 无盐碱化区和轻度盐碱化区分别占三角洲总面积 的 10 % 和 16 %,主要分布在地势较高且有黄河 淡水补给的刁口河、清水沟、以及王庄一干渠和 二干渠两侧数千米范围内(即盐窝镇—虎滩乡— 义和镇);海边区域土壤盐度大,近海边 5~21 km 范围为重度盐碱化区,占三角洲总面积的 40 %; 中度盐碱化区,占三角洲总面积的 34 %,位于重 度和轻度区之间。

滨州上游至济南地区地下水埋深较大(2~4 m), 土地基本无盐碱化。

2. 黄河三角洲改良盐碱地的方法及不足之处

截至目前,黄河三角洲地区改良盐碱地主要尝 试的方法如下:一是修建自流式排水沟。但是与荷 兰三角洲排水沟水位自动化控制精度在厘米级相比 较,黄河三角洲排水沟管理相对落后。农业灌溉采 用传统的粗放式管理,重引水、轻排水。排水沟渠 排水效果差,沟渠失修,目前当地农民不再使用沟 渠排水的方法降低盐碱地盐度。二是“挖池抬田、 以渔改碱”[3]。该方法在当地也被简称为“上粮下 渔”。挖塘养鱼,增加地下水埋深。挖塘用于养鱼, 挖塘弃土用于抬高塘周围地面,增加地下水埋深。 以东营市为例检验了该方法,结果发现:塘内盐 度很快增加到不适宜养殖的程度,至今还没有找 到适宜的养殖品种;而且此种方法占地率较高, 因此东营市基本放弃此种方法。三是暗管排水 [4,5]。 暗管排水试点工程与淡水洗盐结合使用。由于海 平面的限制,地下水水位降低不明显(通常仅降 低 0.3 m 左右),调研发现该方法存在的问题是首 次投资大、缺乏暗管排水和淡水洗盐各自的降盐 功效数据支撑,因此该技术还处于探索、推广阶 段。四是选择适宜的耐盐耐旱作物 [5]。先后尝试 种植了苜蓿、甜菜、玉米、黑枸杞 、冬枣和棉花等, 在这些试验的农作物中,玉米和棉花是当地农民 目前种植面积较大的植物,但是它们不耐旱,仍 需要一定的灌溉水量,目前还没有找到经济价值 较高的适宜农作物。五是改良土壤质地。黄河三 角洲地区引黄河泥沙入田,细沙累积过多后,毛 细作用增强,把下层盐分吸到表层 [6],形成次生 盐碱化,因此初步的研究希望通过增加适当的粗 沙,做好粗细沙搭配,改良土壤质地;目前仍在 探讨性研究中;六是引黄河水洗盐。它是黄河三角洲农业灌溉的主要方法,但存在的问题是,该 方法与日益紧张的黄河水资源供给相矛盾。综合 以上几种方法的经验教训,同时考虑到黄河三角 洲泥沙较多的特点,本研究认为增加地下水埋深 是综合治理盐碱地的主要措施。

《(二)黄河三角洲的其他自然环境问题》

(二)黄河三角洲的其他自然环境问题

1. 河口海岸淤积严重

由于人类活动和自然因素等原因,较之于 1999 年 10 月小浪底水库运用前,小浪底水库运用后至 今黄河口水量较小,含沙量更小(见图 1)。

《图 1》

图 1 黄河利津水文站实测水量和沙量

 

数据来源:1950—2012 年《黄河流域水文资料第 5 册(黄河下游区)》,水利部黄河水利委员会刊印。

小浪底水库运用后,黄河下游主槽冲刷逐渐向 河口段方向发展,但是由于受潮汐等因素的影响, 感潮段(清 4 断面以下的河道,即汊河河道)在 2007 年前仍是以淤积为主,2007 年以后,以冲刷 为主,即小浪底初期拦沙运用后约 7~8 年后坝下冲 刷发展到河口。河口沙嘴仍是向海淤积延伸的,其 中 20002007 年,黄河口延伸约 4 km, 沙嘴延伸速 率约为 0.5 km·a –1,平均每亿吨来沙造成沙嘴延伸 约 0.3 km。

1976 年 5 月,黄河刁口河流路不再行河,改走 清水沟流路。由于入海泥沙量急剧减少,三角洲北 部海岸呈蚀退状态,蚀退范围逐渐向清水沟沙嘴方 向扩展;但直到 1999 年 10 月小浪底水库开始运用 时,清水沟沙嘴及其以南的莱州湾海域仍呈淤积状 态;小浪底水库运用后,由于含沙量减小,蚀退范 围扩大,除沙嘴以外,清水沟沙嘴以南的莱州湾海 域也转为蚀退。

河口海岸冲淤的影响:

(1)黄河口淤积延伸会加快其上游河道的抬升 速率

黄河口是多沙河口。过去几十年来,国内外专 家学者对黄河口淤积延伸对其上游河道河床升降的 影响做了大量的研究。尽管对黄河口淤积延伸反馈 影响的距离存在不同的认识,但总体上已形成共识, 认为黄河口淤积延伸必然造成其上游一定范围内河 道河床抬升。因此,减缓黄河口淤积延伸速率是治 理黄河三角洲的工作重点之一。

(2)海岸蚀退影响防潮堤安全,未充分利用海 洋动力输送黄河泥沙入海

黄河三角洲防潮堤是抵御风暴潮袭击的屏障, 堤前海滩能大大减缓风暴潮的破坏力。然而,三角 洲海岸蚀退已造成堤前海滩部分或完全消失,飞雁滩、孤东围堤等多处局部海堤堤跟被淘刷,护坡块 石坍塌,影响了防潮堤的安全。与此同时,海岸蚀 退现象说明当地海洋动力有一定的输沙能力,应加 以利用,输送黄河泥沙入海。然而,目前黄河单一 入海流路运行模式只能把泥沙集中输送到口门处, 超过了当地的海洋动力输送能力,造成沙嘴淤积延 伸,影响其上游河道。

2. 黄河三角洲滨海湿地退化

黄河三角洲是世界上陆地增生速度最快的区 域。长期以来由于黄河尾闾的摆荡,黄河泥沙的淤 积,黄河三角洲在以较快的的速率向海中延伸,形 成大面积新生土地。但近半个世纪以来的开发和黄 河流域气候的变化、黄河水沙量减少,使得黄河造 陆速率下降,黄河三角洲滨海湿地呈现出不断萎缩 退化的趋势。

河口滨海地区是自然生产力相当高的区域,黄 河口及邻近海域物产丰富,生物量高。但随着开发 程度的不断加深,强度加大,资源量出现萎缩,生 产力下降,许多物种甚至绝灭。同时,黄河三角洲 多为新生土地,生态环境脆弱,在人们不断开发利 用的过程中,生态环境受到了严重的破坏,生态环 境衰退、环境质量下降、生物多样性降低。

《(三)黄河三角洲附近海域海水污染问题凸显》

(三)黄河三角洲附近海域海水污染问题凸显

1. 无机氮含量多、盐度升高

黄河三角洲海域的主要污染物是无机氮,活性 磷酸盐较少且相对稳定,氮磷比失调,大多数年份 富营养化程度低。近年来,黄河口附近海域盐度明 显升高。依据 2003 年国家海洋环境质量公报,黄 河口区表层海水最高盐度已经达到 3.42 %,与 1959 年同期相比增加了约 25 %,导致海水盐度增加的主要原因是黄河淡水输入量逐渐减少。

2. 三角洲海域中部污染较轻、两侧海域污染 较重

除 2007 年外,20052012 年大多数年份刁口 河—清水沟附近海域是轻度污染区(见图 2);2007 年刁口河—清水沟附近海域是严重污染海域,以劣 四类海水水质为主。2005 年、2006 年从渤海湾湾 顶到清水沟,海域污染程度逐渐降低。黄河三角洲 清水沟以南的海域污染最轻,是较清洁海域,符合 二类海水水质标准。2008 年以后,清水沟以南水域 污染加重,致使黄河三角洲海域污染特征呈现中部 海域(刁口河—清水沟附近海域)污染轻(以二类、 三类、四类水质为主)、两侧污染较重(以四类和 劣四类水质为主)的特征。

《图 2》

图 2 黄河口水体中主要环境要素平均值的年际变化

 

数据来源:2012 年中国海洋环境状况公报,http://www.soa.gov.cn/zwgk/hygb/zghyhjzlgb/hyhjzlgbml/2012nzghyhjzkgb/201303/t20130328_24709.html.

3. 黄河三角洲夏秋季节水质污染严重

黄河三角洲春季污染较轻,以二类水质为主, 夏秋季污染较重,以二类、三类、四类水质为主。 根据《海水水质标准》(GB 30971997),夏秋季节 黄河三角洲较浅海域水质不符合水产养殖业要求。

4. 夏季有机污染持续加重

据国家海洋环境质量公报,从 19571999 年 夏季四个海区的溶解氧年际变化图(见图 3)中可 以发现,渤海四大海区的溶解氧总体上呈现先上升 后下降的趋势。辽东湾的溶解氧年际均值为5.24 mg· L–1,达到 II 类海水水质标准,在 1988 年达到最大 值为 7.06 mg·L–1,近 40 年间,辽东湾的溶解氧在 4.27~7.06 mg·L–1 波动。莱州湾溶解氧年际均值为 5.01 mg·L–1,近 40 年间溶解氧在 4.16~6.47 mg·L–1 波动,最大值出现在 1989 年为 6.47 mg·L–1,最小 值在 1998 年为 4.16 mg·L–1 ;渤海湾相对收集到的 数据较少,仅有 1974 年,19791981 年以及 1989年的数据,最大值出现在 1989 年,为 6.52 mg·L–1 ; 渤海中部夏季溶解氧年际均值为 5.12 mg·L–1,总体 在 4.39~7.08 mg·L–1 波动。比较四大海区的夏季溶 解氧发现,最大值都大于 6 mg·L–1,最小值在 4 mg· L–1 以上,同时均值都在 5 mg·L–1 以上;另外,溶解氧的最大值都出现在 20 世纪 80 年代后期,最小 值出现在 90 年代后期,由于溶解氧反映水质中的 氧含量,同时反映水体受有机污染的程度,说明从 80 年代后期到 90 年代,环渤海海域夏季有机污染 在加重。

《图 3》

图 3 1957―1999 年夏季渤海局部水域溶解氧的年际变化

 

数据来源:《2007 年度环保公益性行业科研专项项目成果汇编》,中国环境科学出版社 2012 年。

《(四)生态系统处于亚健康状态》

(四)生态系统处于亚健康状态

据 20062014 年国家海洋环境质量公报报道, 黄河口 2 600 km² 被监测海域生态系统处于“亚健 康”状况;2014 年渤海湾和莱州湾生态监控区也处 于“亚健康”状况,这说明生态系统基本维持其自 然属性;生物多样性及生态系统结构发生一定程度 变化,但生态系统主要服务功能尚能发挥;环境污 染、人为破坏、资源的不合理开发等生态压力超出 生态系统的承载能力。

20 世纪 80 年代中期以后,黄河口附近海域渔 业产量明显下降,从 1982 年平均 103 (kg·(网·h)–1) 下降到 2007 年平均 12 (kg·(网·h)–1) [7]。依据 2005 年国家海洋环境质量公报,陆源污染、黄河入海径 流量减少、过度捕捞是影响黄河口监控区生态系统 健康的主要原因,2007 年以后莱州湾鱼卵仔鱼数量 持续下降,渔业资源严重衰退,传统产卵场、索饵场、 渔场的功能受到破坏。

综上所述,黄河三角洲及其附近海域不仅存在 自然环境问题,如三角洲土地盐碱化严重,河口淤 积延伸、海岸蚀退、三角洲附近海域污染严重等, 而且还存在生态问题,如三角洲附近海域渔业产量 较低、恢复缓慢等。

《二、黄河三角洲及附近海域综合治理战略》

二、黄河三角洲及附近海域综合治理战略

《黄河入海流路规划》[8] 为黄河三角洲防御黄 河洪水灾害提供了基本的技术保障。近期完成的《黄 河流域综合规划》[9] 包括了黄河口治理规划、黄河 三角洲水资源规划、流路泥沙处理规划等,与黄河 三角洲有关的主要内容包括:①黄河口入海流路规 划:流路采用单一流路行河模式,目前的清水沟流 路还可继续行河 50 年左右,其后改走刁口河流路, 把马新河和十八户流路作为远景的可能的备用流 路;②为了输沙入海,在黄河利津断面应保证多年 平均汛期水量为 1.7×1010 m³ 左右,非汛期利津断 面生态环境需水量为 5×109 m³; ③水资源短缺,在 南水北调东、中线工程生效至南水北调西线一期工 程生效前,年均入海水量只有 1.9×1010 m³,其中 汛期为 1.4×1010 m³ 左右。即使今后南水北调西线 一期等工程生效后,山东仍缺水 12 %。规划提出工 农业城镇生活节水等措施;④泥沙处理战略:拦、 调、排、放、挖,其中规划的放淤区域有小北干流滩区、温孟滩区、下游滩区和内蒙古河段的十大孔 兑,放淤潜力约为 1.95×1010 t。

2009 年 12 月国家发展改革委员会批复的《黄 河三角洲高效生态经济发展规划》指出,要大力改 良盐碱地,发展棉花产业区,增修防潮堤等。

以往的规划没有列明改良盐碱地的具体措施, 也没有指出保护海滩对保护防潮堤的重要性和减少 黄河口输沙入海用水量的途径及方法,另外,以往 规划对陆海统筹考虑较少。

本文提出的黄河三角洲及附近海域综合治理战 略,把黄河三角洲作为河–陆–海体系的一部分,尽 可能地统一解决上述黄河三角洲陆地和附近海域存 在的生态环境问题。

《(一)通过黄河多流路等手段,把水沙营养物相对 均匀地输送到三角洲沿岸海域》

(一)通过黄河多流路等手段,把水沙营养物相对 均匀地输送到三角洲沿岸海域

通过黄河多流路行河等手段,把水沙营养物相 对均匀地输送到三角洲沿岸海域,能够达到如下几 个方面的效果。

一是减缓防潮堤前冲刷,降低黄河口延伸速 率。防潮堤前造海滩(beach nourishment)是荷兰 在总结前人海岸保护工程经验教训的基础上得出 的防治海岸侵蚀的方法。硬性海岸工程建造后,总 是造成海岸工程前及沿岸流下游海岸的蚀退。黄 河三角洲海洋动力输沙入海的能力约为 2×108 ~ 4×108 t·a –1,目前黄河口单一流路集中输沙不及 2×108 t·a –1,但仍造成河口淤积延伸。如果这些泥 沙通过多流路等手段,相对均匀地分布于黄河三角 洲防潮堤前水域,黄河口向海中延伸的速率将减小、 甚至蚀退,同时防潮堤前的海滩因为加沙、蚀退速 率也将减小。

二是有利于三角洲陆地生态健康发展。黄河三 角洲沙质较粗,透水性较强,因此,行河的流路和 灌渠两侧附近总是植被较好,如清水沟流路汊三断 面以下沙嘴,虽处于高盐度区,但是距离河道较近, 能得到河流淡水补给,所以芦苇长势很好;而废弃 的清水沟清八断面以下的老沙嘴也处于高盐度区, 但是植被很少,为光板地,原因是老沙嘴距离河道 较远得不到淡水补给。因此,黄河多流路有利于三 角洲陆地生态健康发展。

三是有利于三角洲沿岸海域生态恢复。黄河是 黄河三角洲唯一的大河,河水中富含营养物,如果多流路行河,渤海湾和莱州湾因得到黄河淡水和营 养物的补充,近岸海域盐淡水环境会得到一定程度 的改善,有利于海洋生态的恢复。

黄河多流路入海,既可以考虑重新启用历史流 路,也可考虑目前遍布黄河三角洲的灌渠和三角洲 支流,还可以考虑使用管道输送。目前,这些河、 渠没有输送黄河水沙营养物入海的功能,在三角洲 也没有长距离输送水沙的先例,建议深入研究黄河 三角洲水沙等物质新的输送方式,使之能把黄河水 沙等物质相对均匀地输送到三角洲海岸各处。

《(二)利用黄河泥沙,淤高三角洲洲面》

(二)利用黄河泥沙,淤高三角洲洲面

排水、选择适宜作物、改良土壤质地、加大地 下水埋深等是治理盐碱地的综合措施。考虑到黄河 三角洲土地下沉和水资源日趋紧张的特点,本研究 认为关键措施是加大地下水埋深,可成功解决盐碱 地问题,要因地制宜的利用当地的主要资源。荷兰 三角洲地区因为三角洲河流泥沙资源较少,只能利 用当地丰富的风力资源,用风车车水(现在用水泵 抽水)降低地下水水位,进而相对加大地下水埋深, 解决了三角洲土地盐碱化问题。黄河泥沙相对较多, 利用得不好,是致灾因素,例如造成河口淤积延伸、 进而相对加快影响其上游河道的抬升。因此,应充 分利用黄河泥沙,通过放淤等方式抬高三角洲洲面 高程,改良盐碱地。

《(三)强化三角洲河渠科学管理》

(三)强化三角洲河渠科学管理

世界上大多数河口河道两侧不受工程约束,呈 喇叭口形态,河口河道受水沙和潮汐影响易淤积。 如 19801985 年黄河大水系列,黄河感潮段(清 4 以下)河床抬升;19861995 年小水系列,河口河 道淤积抬升;小浪底水库拦沙初期含沙量较小,但 是直到 2007 年感潮段仍是淤积的。密西西比河口 感潮段(长约 800 km)大部分也是淤积的,但是在 口门以上 150 km 是冲刷的 [10],这是因为口门段被 人为“罕见地”束窄、束水攻沙。黄河和密西西比 河口演变和治理的经验证明,水沙条件和河道整治 同时作用可以减缓、消除河口河道泥沙淤积。因此, 只要有合适的断面形态,加以科学的水沙调度,多 流路不会增加淤积,同时还能减少输沙用水。增加 目前黄河三角洲多流路等(如河渠网)输送黄河水 沙入海的功能,提高三角洲排水效率,把黄河泥沙 相对均匀地输送到黄河三角洲海岸,利用海洋动力输沙,既能避免集中输沙到单一口门造成口门延伸, 又能减缓防潮堤前海滩蚀退速率,利用黄河三角洲 各处的海洋动力输沙入深海,服务于沿岸海域生态 的恢复。

《(四)加强渤海西岸地区陆海污染统筹治理,争取 水质常年达标》

(四)加强渤海西岸地区陆海污染统筹治理,争取 水质常年达标

消除水体污染是保障黄河三角洲水质达标的根 本。在治理污染工作中,一方面,要考虑黄河三角 洲沿岸污染物与渤海湾湾顶、莱州湾湾顶水体物质 相互交换;另一方面,要注意既有沿三角洲海岸向 湾顶(渤海湾湾顶、莱州湾湾顶)的输移,也有由 湾顶向三角洲顶点附近海域反向的输移。因此,治 理污染不仅要加强三角洲范围河流污染源的治理, 也要包括三角洲两侧地区(渤海湾和莱州湾地区) 的治理,即应加强渤海西岸地区陆海污染统筹治理, 争取水质常年达标。

《三、结语》

三、结语

本文总结了黄河三角洲及其附近海域目前存在 的主要生态环境问题、治理目标和措施,在吸取国 内外三角洲治理经验的基础上,结合黄河口泥沙较 多等特点,提出了黄河三角洲及附近海域综合治理 的战略思路。

(1)按照以人为本的原则,黄河三角洲大面积 盐碱化是黄河三角洲及其附近海域重要的生态环境 问题,黄河三角洲生态环境保护工作的重点应从目 前的自然保护区保护扩展到改良土壤盐碱地。主要 方法是通过放淤等手段,利用黄河泥沙抬高三角洲 洲面高程,加大地下水埋深到临界范围内。

(2)通过黄河三角洲河渠等多个输送水道, 将黄河水沙营养物等相对均匀地输送到黄河三角 洲沿岸。

(3)把河口河道整治成相对窄深的河道,能提 高输沙效率,节约输沙用水量。

(4)考虑到渤海湾和莱州湾污染影响黄河三角 洲附近海域的水质,建议对渤海西岸及其上游地区 实施陆海统筹的环境管理和污染治理。