海洋工程監測體系分類研究Ⅰ
——造地和運輸類*

于春艷，韓建波，韓庚辰，馬明輝，王曉萌

(國家海洋環境監測中心 大連 116023)

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海洋工程監測體系分類研究Ⅰ
——造地和運輸類*

于春艷，韓建波，韓庚辰，馬明輝，王曉萌

(國家海洋環境監測中心 大連 116023)

查閱海洋工程環境影響報告書及相關文獻資料，闡述了圍填海、跨海橋梁、海底隧道、海底管道等造地和運輸類海洋工程項目在建設期和運營期的特征污染物、主要環境影響及相應環保措施等，建立了對各類海洋工程有針對性的監測體系，提出各自的監測區域、監測頻率及監測內容，為海洋工程的污染防治和分類管理提供依據。

海洋工程；監測體系；分類；圍填海；跨海橋梁；海底隧道；海底管道

海洋工程是指以開發、利用、保護、恢復海洋資源為目的，并且工程主體位于海岸線向海一側的新建、改建、擴建工程[1]。近年來，沿海地區的圍墾、填海、筑壩等各類海洋工程造成河道港灣淤塞、灘涂濕地面積銳減、海洋服務功能衰退等，改變了海洋生物賴以生存的自然條件，從而導致工程附近海域生物多樣性普遍降低，優勢種和群落結構發生改變。多數海洋工程完工后未能及時采取相應的修復海洋生態環境的措施及辦法，再加上海洋捕撈過度、大量陸源污染物未達標排放等因素，致使漁業資源萎縮，海洋生態環境持續惡化[2-5]。

海洋環境監測是管理的前提和基礎，在生態環境保護中擔負著重要角色。監測的主要目的是服務于“三個清楚”，即污染源狀況要清楚、海洋環境質量現狀與發展趨勢要清楚、潛在海洋環境風險要清楚。海洋環境監測可為國家制定有關控制海洋活動污染的政策法規、加強環境保護管理提供科學數據和支撐。由于各類海洋工程均有其各自的特點，為了客觀、準確地掌握各類海洋工程的污染狀況和對周圍環境的影響，同時也為檢驗環保設施的效果，本研究對圍填海、跨海橋梁、海底隧道、海底管道等造地和運輸類海洋工程監測體系進行了分類研究。

1 圍填海工程

近年來，伴隨著我國經濟的迅速發展，土地資源短缺的矛盾越來越突出，一些沿海地區相繼提出圍海造地計劃，圍填海活動呈現出速度快、面積大、范圍廣的發展態勢。圍填海的好處是把原有的海域轉變為陸地，對于山多平地少的沿海城市，填海造地是一個為市區發展制造平地的有效方法，緩減了土地供應壓力。但是，圍填海工程使得海域使用類型發生不可逆轉的改變，這一行為會造成生態環境和景觀的破壞[6-8]。

1.1 產污分析

1.1.1 建設期

圍填海工程施工內容一般包括防波堤建設、挖泥吹填造陸、地基處理等，對環境的影響主要發生在挖泥與溢流兩個產污環節。挖泥作業中的主要污染物懸浮泥沙以及吹填過程中溢出和滲出的泥漿，會對水環境、浮游生物和底棲生物等產生影響。同時，船只和機械設備作業期間排出的含油污水和污油、作業人員產生的生活污水和固體廢物也會對水質等產生影響[9-10]。

1.1.2 運營期

圍海造陸建成后，會不同程度地影響海區的水文動力，破壞岸灘和深槽動態平衡，改變潮流場[11-14]。

1.2 主要環境影響

施工期主要體現在防波堤施工、疏浚及陸域吹填等對生態環境的影響。在挖泥作業中，由于機械的攪動作用，使得泥沙懸浮，造成水體混濁水質下降，主要污染物為懸浮物。疏浚物吹填至吹填區覆蓋原有底質，對底棲生態環境造成破壞，對浮游生物產生影響。工程建設期間，應加強對工程附近灘涂濕地的保護，改善濕地環境，減少人為干擾，為水禽繁殖和旅鳥停歇創造良好的濕地環境。運營期的主要環境影響是水深和潮流的改變。

1.3 環保措施

施工過程中應做好必要的環保措施，施工機械含油污水送碼頭已建的油水分離設施經隔油處理后，匯入污水處理廠處理；施工隊伍的生活污水送生活污水處理廠處理；施工船舶產生的生活污水、生活和生產垃圾等廢物應按照《船舶污染物排放標準(GB 3552-83)》的要求予以排放。在進行疏浚物吹填作業時，注意疏浚物排放點的位置，盡量避免懸浮物溢出擬建工程的掩護范圍，造成吹填物損失或影響吹填區以外海域[15]。

1.4 監測區域

以工程可能影響到的范圍為主，根據污染物類型和特性的不同，確定監測區域。圍填海工程污染物(主要為懸浮泥沙)擴散、漂移一般不超過距排放點5 km的范圍，因此通常以所占海域的邊界向外5～10 km范圍內海域為監測區域。

1.5 監測頻率及內容

1.5.1 建設期

在工程建設期進行跟蹤監測，一般每月監測1次，監測頻率可隨施工進度和污染狀況進行調整，直至施工結束。其中，施工前期可增加監測頻率，監測結果若顯示污染程度較小，則可適當降低監測頻率。

水質監測包括懸浮物(懸浮泥沙)、石油類(含油污水)、化學需氧量(生活污水)等。水質各項監測因子的采集與分析均按照《海洋監測規范(GB 17378-2007)》進行。

生態環境監測包括浮游植物、浮游動物和底棲生物等。浮游植物樣品用淺水Ⅲ型浮游生物網自海底至水面垂直拖網取得，可用碘液固定保存。浮游動物樣品用淺水Ⅰ或Ⅱ型浮游生物網自海底至水面垂直拖網取得，可用5%的甲醛固定保存。底棲生物樣品可用0.1 m2或0.05 m2采泥器采集，生物標本浸于75%的酒精溶液中固定保存[16]。

1.5.2 運營期

圍海造陸建成后，應再連續進行3～5年監測，一般每年監測1次。由于圍海造陸工程所占據水域的范圍通常較大，會對周圍區域的環境質量和水文動力等造成一定影響，因此運營期主要考察水深、潮流、海洋生物多樣性和生物棲息地等的改變情況。

2 跨海橋梁工程

跨海橋梁是指橫跨海峽、海灣等海上的橋梁，這類橋梁的跨度一般都比較長，短則幾千米，長則數十千米[17]，所以對技術要求較高，是頂尖橋梁技術的體現。同時這樣投資巨大、超大型和長周期的海洋工程建設項目對海洋生態環境的影響是難以避免的。

2.1 產污分析

2.1.1 施工期

施工期的主要內容為預制場圍填海工程、建材運輸、挖填土方、橋梁下部結構施工(樁基及承臺)、橋梁上部結構施工、橋面吊裝拼接、混凝土攪拌、瀝青煉制、互通橋涵施工、路基和路面施工等，產污環節主要為橋梁上部和下部結構的施工過程，以及施工預制場所需圍填海工程[18]。

懸浮泥沙主要產生于水上施工平臺搭建、鉆孔樁施工、打樁船施打鋼管樁、承臺圍堰設立時的吊箱沉放、圍堰抽水、水上平臺拆遷、預制場圍填施工等過程。廢水主要來源于施工船舶含油污水、施工車輛設備沖洗廢水、施工人員生活污水、混凝土攪拌站和預制場等施工場地排放生產廢水、箱梁澆筑過程中的冷卻水和養護廢水等[19]。主要噪聲源是各種大型施工機械設備，包括鉆機、打樁錘、鋼筋切割機械、混凝土攪拌機、輸送泵、起吊設備、工程船、施工與運輸車輛以及其他輔助設備。

2.1.2 運營期

運營期的主要內容為大橋通車、車輛管理與收費服務、路面維護保養等。可能對海洋環境造成影響的主要為水污染、噪聲污染以及事故污染。水污染的產生環節主要體現在橋面雨水沖刷、收費服務區工作人員排放生活污水等。噪聲污染的產生環節體現在通行于大橋上的各類車輛排放的噪聲以及引起大橋的振動。事故污染的產生環節體現在運輸有毒有害物質的車輛發生交通事故而造成泄漏等。

2.2 主要環境影響

施工過程中打樁等行為可使局部范圍海水混濁度增加，對魚類、浮游生物產生不利影響；施工臨時預制場所的圍海填方工程，改變了海水原來的使用功能，由海變為陸地，勢必對海洋生態、水產養殖等造成很大影響。運營期橋址附近流場及河床沖刷規律發生變化，可能對水生生物的棲息環境、海床和岸線的穩定產生影響，對通航也會造成一定障礙[20-23]。

2.3 環保措施

施工期間應嚴格按照先筑圍堤、設置倒濾層、吹填疏浚的施工順序進行。鉆孔樁應采用鋼護筒施工，這樣能把產生的泥沙與鉆渣控制在護筒范圍內，保證鉆孔污染物不直接進入海洋中。含有害物質的建材及其他施工材料等不得堆放在海域附近，并設圍欄防止雨水沖刷入海。施工機械設備(尤其是施工船舶)及其維修產生的含油廢水、機械設備使用后的廢油等，必須采取嚴格的控制管理措施，施工船舶污染物最終應按《船舶污染物排放標準(GB 3552-83)》的有關規定執行。橋梁鉆渣集中收集、運輸，若采取拋海處置，應先向當地海洋管理部門申請，拋海地點應遵循《中華人民共和國海洋傾廢管理條例》的規定。當工程結束時，應清理施工現場、拌和場等臨時工程用地，防止施工廢料、垃圾等被雨水沖刷入海，造成海水污染。

2.4 監測區域

建設期的監測范圍可以設置在施工場所附近海域，應重點關注工程區附近的環境敏感區；運營期的監測站位主要布設在大橋附近海域及環境敏感區內。

2.5 監測頻率及內容

2.5.1 建設期

可在樁基、承臺和橋墩施工高峰期間安排監測工作，一般為施工期間的每年5月、8月和10月進行監測。其中水質監測應在豐水期、平水期和枯水期各1次，監測內容包括懸浮物、石油類和化學需氧量等。生態環境監測應在大潮和小潮各1次，監測內容包括浮游植物、浮游動物、底棲生物和噪聲等[24]。

2.5.2 運營期

運營期一般每年監測1次。水質監測內容主要包括化學需氧量、重金屬、石油類、pH和海洋垃圾等。海洋生態監測內容應重點關注跨海橋梁工程是否阻斷了珍稀魚類等生物的洄游路線。

3 海底隧道工程

海底隧道是為了解決橫跨海峽、海灣之間的交通，而又在不妨礙船舶航運的條件下，建造在海底之下供人員及車輛通行的海底建筑物。海底隧道不占地，不妨礙航行，是一種非常安全的全天候海峽通道。

3.1 產污分析

通常使用巨型掘巖鉆機從兩端同時掘進的方法，對海底隧道進行開鑿，采用激光導向以保證兩端掘進走向的正確。掘巖機的鏟頭堅硬而鋒利，無堅不摧，鉆孔直徑與隧道設計直徑相當，每掘進數十厘米，立即加工隧道內壁，一氣呵成。在海底地質復雜、無法掘進的情況下，亦可采用預制鋼筋水泥隧道，沉埋固定在海底的方法進行鋪設[25-26]。海底隧道工程污染源分析如表1所示。

表1 海底隧道工程污染源分析

3.2 主要環境影響

施工期隧道作業中產生的涌水、灑水降塵后含有石灰質和泥沙的廢水、施工材料(如，水泥、砂石、油料、瀝青等)被雨水沖刷產生的污水、施工人員的生活污水等排放，會對海水水質產生一定影響；地下爆破會對一定范圍內的海底生物產生影響[26-27]。運營期主要環境影響為汽車尾氣和噪聲[28]。

3.3 環保措施

距市政管網較近的地段，可采用分流制將污水分別匯入排水泵房集水池中，然后提升至城市排水管道系統，經市政污水處理系統處理達標后排海；距市政管網較遠的地段，可建專用的污水處理廠對污水進行處理。

3.4 監測區域

建設期主要針對施工區域進行監測。運營期若有溢油等風險事故發生，可以根據事故性質、影響大小等視具體情況制訂監測計劃，重點監測事故發生區域附近的特別保護區、重要漁業水域等。

3.5 監測頻率及內容

一般施工期的每年5月、8月和10月進行監測。水質監測應在豐水期、平水期和枯水期各1次，監測內容包括懸浮物、石油類和化學需氧量等。生態環境監測應在大潮和小潮各1次，監測內容包括浮游植物、浮游動物和底棲生物等。

正常情況下，運營期間幾乎不會對海洋生態環境產生影響。

4 海底管道工程

海底管道是指在海底連續輸送大量石油(或天然氣)的密閉管道，是海上油(氣)田開發生產系統的主要組成部分，也是目前最快捷、最安全和經濟可靠的海上油氣運輸方式。海底管道按輸送介質可劃分為海底輸油管道、海底輸氣管道、海底油氣混輸管道和海底輸水管道等。其優點是可以連續輸送，輸油效率高，運油能力大，幾乎不受環境條件的影響，不會因海上儲油設施容量限制或穿梭油輪的接送不及時而迫使油田減產或停產。其缺點是管道處于海底，多數又需要埋設于海底土中一定深度，檢查和維修困難，某些處于潮差或波浪破碎帶的管段，受風浪、潮流等影響較大，亦可能會受海中漂浮物和船舶撞擊、拋錨等影響，遭受破壞。

4.1 產污分析

4.1.1 建設期

海底管道的鋪設方法主要有拖管法、S型鋪管法、J型鋪管法、卷管式鋪管法等[29-31]。主要特征污染物包括挖溝埋設過程中掀起的海底沉積物，近岸段和陸上炸礁過程中產生的碎石和懸浮泥沙，同時伴有爆破沖擊波和噪聲產生，參加作業的船舶和人員產生的生活污水、生活垃圾、機艙含油污水，以及少量的生產垃圾和發動機廢氣等[32]。

4.1.2 運營期

正常生產作業期間，生產物流在海底管道內均為密閉式輸送，沒有污染物產生。但長輸管線存在因材料缺陷、腐蝕、第三方破壞等因素導致泄漏的可能性，因而非正常情況下會有潛在的溢油或跑氣等事故發生[33-34]。

4.2 主要環境影響

鋪設海底管道對海水水質的影響主要包括懸浮泥沙濃度增大和降低海水透光度，影響的范圍和時間與海底管道鋪設長度成正比。另外，鋪管攪起的懸浮泥沙和炸礁作業對漁業和底棲生物等均會產生一定影響。

4.3 環保措施

應嚴格采取污染防治措施，使污染物的排放、處置等符合國家或地方法規和標準要求，同時防止泄漏產生。主要包括海上施工船舶不得向海洋投放生活垃圾和有毒有害物質；不得向壓載艙投放污油雜物等，確保壓載艙排出水為無污染海水；定期檢查船體、管線的密封性能，保證無污泥外泄污染水體；鋪管、炸礁等水下施工盡量避開魚類洄游產卵季節；加強運營期對海底管道的腐蝕檢測，防止腐蝕穿孔造成物流泄漏；定期進行清管作業，減少沉積物對管道的影響[35-36]。

4.4 監測區域

建設期主要對作業場所附近海域進行監測。運營期若有溢油或跑氣等事故發生，可根據事故性質和影響的大小等，視具體情況確定監測海域。

4.5 監測頻率及內容

4.5.1 建設期

施工前進行1次監測，挖泥作業開始后每月監測1次，陸域形成后每季監測1次，直至工程完工1個月后再監測1次。拋泥區每次作業均需監測。

水質監測內容包括懸浮物、石油類和化學需氧量等。生態環境監測內容包括浮游植物、浮游動物、底棲生物和漁業資源等。

4.5.2 運營期

工程運營期間幾乎不會對海洋生態環境產生影響，若有溢油或跑氣等事件發生，要對其發生區域附近的特別保護區、重要漁業水域等進行監測。

5 小結

本研究對圍填海、跨海橋梁、海底隧道、海底管道等造地和運輸類海洋工程進行了施工工藝分析，明確了各類海洋工程在建設期和運營期的產污環節、特征污染物、主要環境影響等，重點監測內容匯總于表2，可見造地和運輸類海洋工程在施工建設期均體現在懸浮泥沙、含油污水、生活污水、噪聲等對水質和海洋生物等影響，其主要監測內容基本相同；運營期由于各類海洋工程的使用功能不同，導致重點監測內容差別較大。對海洋工程監測體系的分類研究，能夠為海洋管理部門開展環境保護工作和對各類海洋工程實施有針對性的分類監測提供支撐。

表2 各類海洋工程重點監測內容匯總

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1005-9857(2015)03-0021-06