長江啟東自然保護(hù)區(qū)局部功能調(diào)整研究

顧用紅 吳 勇 崔 勇

長江啟東自然保護(hù)區(qū)局部功能調(diào)整研究

顧用紅 吳 勇 崔 勇

1 現(xiàn)行水功能區(qū)劃概況

長江入?？诘貐^(qū)是典型的河口濕地生態(tài)系統(tǒng)，區(qū)內(nèi)濕地生態(tài)系統(tǒng)典型且保存完整。2002年11月江蘇省人民政府批準(zhǔn)建立啟東長江口（北支）濕地省級自然保護(hù)區(qū)，實(shí)驗(yàn)區(qū)邊界東至長江口北支外啟興沙，西至海門燈桿港，總面積477.34km2，覆蓋啟東市整個長江岸線，成為我國最大的淡水河口濕地保護(hù)區(qū)（見圖1）。為與濕地保護(hù)區(qū)水域范圍相協(xié)調(diào)，2003年江蘇省人民政府批準(zhǔn)實(shí)施《江蘇省地表水（環(huán)境）功能區(qū)劃》時，將海門湯加鎮(zhèn)至啟東入?？?4.52km區(qū)劃為長江啟東自然保護(hù)區(qū)，功能區(qū)上邊界距實(shí)驗(yàn)區(qū)邊界12.6km。

2 局部功能調(diào)整的必要性

2007年9 月江蘇省人民政府批準(zhǔn)實(shí)施啟東長江口（北支）濕地省級自然保護(hù)區(qū)調(diào)整方案，調(diào)整后保護(hù)區(qū)范圍西起啟東吳倉港，東至啟興沙，總面積縮小至214.91km2，實(shí)驗(yàn)區(qū)邊界下移至燈桿港下游25km。濕地保護(hù)區(qū)范圍的調(diào)整使水功能區(qū)劃的背景條件發(fā)生了改變，對長江口北支濕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)的針對性降低，制約了海門燈桿港至啟東吳倉港長江岸線水資源的開發(fā)利用。

3 局部功能調(diào)整方案

3.1 調(diào)整原則與思路

遵循開發(fā)與保護(hù)并重、確保北支濕地保護(hù)區(qū)水生態(tài)安全原則，將現(xiàn)行自然保護(hù)區(qū)局部水域調(diào)整為開發(fā)利用區(qū)；為減小調(diào)整后上游功能區(qū)開發(fā)利用活動對下游自然保護(hù)區(qū)的影響，開發(fā)利用區(qū)與保護(hù)區(qū)之間設(shè)置限制開發(fā)利用的過渡區(qū)。

3.2 局部功能調(diào)整方案

將長江啟東自然保護(hù)區(qū)調(diào)整為4個水功能區(qū)：海門湯家鎮(zhèn)至燈桿港河口段12.6km調(diào)整為長江海門工業(yè)用水區(qū)；燈桿港河口至啟東小廟港河口段20.55km調(diào)整為長江啟東工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水區(qū)；小廟港河口至吳滄港10.46 km調(diào)整為長江啟東大興鎮(zhèn)過渡區(qū)；吳滄港至入?？?0.91km仍為長江啟東自然保護(hù)區(qū)，功能區(qū)邊界與濕地自然保護(hù)區(qū)實(shí)驗(yàn)區(qū)邊界保持一致。

4 調(diào)整方案納污能力核定

4.1 核定方法

長江自然保護(hù)區(qū)調(diào)整后相應(yīng)江段納污能力應(yīng)重新核定。根據(jù)《江蘇省地表水（環(huán)境）功能區(qū)納污能力和限制排污總量意見》，采用污染帶長度控制法對調(diào)整范圍內(nèi)的3處入江排污口進(jìn)行概化，以污染帶長度為1000m時各排污口允許排污量作為納污能力；對于有特殊保護(hù)要求的功能區(qū)則以現(xiàn)狀面源污染物入河量作為納污能力。

4.2 數(shù)學(xué)模型及計(jì)算參數(shù)

長江江蘇段為感潮河段，主河道水深流急，上游來水變化較大，適合采用《水域納污能力計(jì)算規(guī)程》及《全國地表水環(huán)境容量核定技術(shù)復(fù)核大綱》推薦的二維水流水質(zhì)耦合模型模擬污染物擴(kuò)散過程。

4.2.1 二維水量模型

采用非穩(wěn)態(tài)的沿垂向平均二維水流連續(xù)方程及動量方程描述水流運(yùn)動，二維非恒定流水流運(yùn)動方程為：

式中：sfx、sfy——x、y方向摩阻底坡；

s0x、s0y——x、y方向河底底坡；

h——水深；

u、v——x、y方向垂線平均流速；

g——重力加速度；

n——河床糙率；

f——科氏參數(shù)。

4.2.2 二維水質(zhì)模型

二維非恒定流污染物輸運(yùn)的基本方程表達(dá)如下：

式中：C——濃度值；

h——水深；

u、v——x、y方向垂線平均流速；

Ex、Ey——x、y方向紊動擴(kuò)散系數(shù)；

k——降解系數(shù)；

S——污染物的源匯。

4.2.3 模型驗(yàn)證

①水量模型驗(yàn)證

水量驗(yàn)證采用南通水文局青龍港水文測驗(yàn)成果，對調(diào)整江段代表站大、小潮位、流速進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證過程見圖3、圖4。其中潮位驗(yàn)證精度較好，誤差小于0.10m；落潮時各點(diǎn)流速與實(shí)測較為一致，僅少數(shù)時段誤差大于15%；漲潮時誤差稍大，但漲潮流速較小，其平均流速僅為0.20m/s，對潮流影響可忽略。驗(yàn)證表明水量模型適用于調(diào)整江段水流動力特征模擬。

②水質(zhì)模型驗(yàn)證

水質(zhì)驗(yàn)證選擇南通水文局調(diào)整江段8個水質(zhì)監(jiān)測站，以CODcr、NH3-N為對象，通過對本底水質(zhì)的還原復(fù)演，將實(shí)測值與模型計(jì)算值進(jìn)行對照。表1顯示，水質(zhì)驗(yàn)證精度低于水文驗(yàn)證，個別站點(diǎn)驗(yàn)證誤差較大，這與采樣代表性不足及樣本數(shù)量級較低有關(guān)，但各斷面水質(zhì)計(jì)算值變化趨勢與實(shí)測值基本一致，整體吻合度仍較好。驗(yàn)證表明水質(zhì)模型基本反映調(diào)整江段污染物分布規(guī)律。

表1 調(diào)整江段主要污染物驗(yàn)證成果表 單位：mg/L

表2 二維水流水質(zhì)耦合模型參數(shù)表

表3 調(diào)整后新區(qū)劃水功能區(qū)納污能力核定成果表

表4 調(diào)整江段污水廠尾水排放環(huán)境影響范圍一覽表

4.2.4 計(jì)算參數(shù)

將長江海門湯家鎮(zhèn)至啟東吳滄港段3座沿江污水處理廠排口進(jìn)行概化，并將該江段概化為22592個計(jì)算單元。結(jié)合實(shí)測及歷史水文資料，經(jīng)水量水質(zhì)模型反復(fù)推演，最終確定主要計(jì)算參數(shù)。

4.3 納污能力和限排總量

90%保證率、Ⅲ類水質(zhì)目標(biāo)控制條件下，采用水量水質(zhì)模型計(jì)算得到調(diào)整后各水功能區(qū)納污能力。

調(diào)整后的工農(nóng)業(yè)用水區(qū)，以納污能力作為限制排污總量；過渡區(qū)與保護(hù)區(qū)，以現(xiàn)狀面源污染入河量作為限制排污總量。為維護(hù)濕地省級自然保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境，過渡區(qū)與自然保護(hù)區(qū)不予設(shè)置排污口，對水資源開發(fā)利用活動進(jìn)行嚴(yán)格限制。

5 對濕地自然保護(hù)區(qū)環(huán)境影響分析

采用前述水量水質(zhì)模型，針對3座沿江污水處理廠尾水排放對濕地自然保護(hù)區(qū)的環(huán)境影響進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測源強(qiáng)采用《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)（COD50mg/L，氨氮5mg/L）。各排口環(huán)境影響范圍見表4。

預(yù)測結(jié)果表明，除排口混合區(qū)內(nèi)水質(zhì)超過Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)外，其余江段污染物貢獻(xiàn)值疊加本底值仍滿足Ⅲ類水質(zhì)目標(biāo)要求，各排口混合區(qū)及生物潛在影響區(qū)范圍遠(yuǎn)小于實(shí)驗(yàn)區(qū)邊界距離，10.46km過渡區(qū)的設(shè)立對尾水排放影響起到了較大的緩沖作用，故各排口正常排放規(guī)模下，對濕地自然保護(hù)區(qū)影響甚微。

6 結(jié)語

長江啟東自然保護(hù)區(qū)局部功能調(diào)整方案以中央一號文件“水功能區(qū)限制納污”紅線為原則，通過建立驗(yàn)證水質(zhì)水量模型，對調(diào)整后的功能區(qū)納污能力進(jìn)行核定并提出限制排污總量意見，進(jìn)一步協(xié)調(diào)了區(qū)域水資源開發(fā)利用與保護(hù)之間的關(guān)系，使功能區(qū)主體定位與發(fā)展方向更加清晰，調(diào)整后功能區(qū)納污能力核定值可作為水行政主管部門管理決策依據(jù)。為保護(hù)下游濕地自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境和生物多樣性，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行過渡區(qū)和自然保護(hù)區(qū)禁排制度，同時加強(qiáng)上游污水處理廠尾水達(dá)標(biāo)排放監(jiān)管，杜絕事故排放對濕地自然保護(hù)區(qū)的影響

江蘇省水文水資源勘測局南通分局 226006）