湯 倩，閆玉茹，2，李夢穎，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，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

射陽港位于江蘇鹽城射陽黃沙港鎮(zhèn)，近岸海域?qū)儆谀宵S海海域，位于中國南北地理分界線東部起點——射陽河入海處。射陽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)，射陽河口海岸正處于北沖南淤的過渡帶上。黃河、長江入海的泥沙在波浪、潮流的作用下在射陽港海岸大量淤積，形成了一道近3 km寬的攔門沙(劉向東等，2012)，攔門沙灘頂最淺水深僅約0 m，阻礙了船舶的航行。

為打通攔門沙，2011年實施了整治及疏浚的雙導堤工程(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的防沙擋浪雙導堤，導堤間距為1.2 km，堤頭位于-5 m等深線處；第二期于2015年2月開工建設，2016年10月完工。南北導堤分別沿一期工程端部向航道方向偏轉(zhuǎn)約7°，南北導堤長度分別延長了1.6 km，導堤口門寬度取900 m。雙導堤方案的實施使水動力發(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)境影響后評價方法

2020年10月，在射陽港口近岸海域3個水文站進行了連續(xù)25 h的同步監(jiān)測工作，使用雙頻測深儀在射陽港口附近海域進行水下地形觀測，同時采集了24個海底沉積物及海水樣品(圖1)，并使用Mastersizer 2000型激光粒度儀進行粒度分析。收集相關海域的生物生態(tài)數(shù)據(jù)，并與工程建設前的實測數(shù)據(jù)或數(shù)學模擬預測數(shù)據(jù)進行對比分析，研究射陽港區(qū)導堤建成后環(huán)境的變化特征，分析評價工程建設對環(huán)境產(chǎn)生的實際影響。

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

2 雙導堤工程對射陽海域環(huán)境的影響

2.1 水動力作用的變化

射陽河口所在海域瀕臨黃海，該海域內(nèi)的潮波主要屬黃海潮波系統(tǒng)，導堤建設前海域內(nèi)往復流特征明顯，海域漲潮過程基本以SSE向為主，落潮過程基本以NNW向為主，漲落潮流的主軸方向與等深線的走向較為一致。導堤建成后，受北導堤阻水作用，南北導堤堤頭外流速明顯增大，大潮漲急流速由建堤前預測的1.64 m/s增至1.72 m/s，大潮落急流速由建堤前預測的1.25 m/s增至1.45 m/s，并在導堤間及導堤后形成回流區(qū)，由于南導堤堤頭頂高程較低，其后方區(qū)域形成的漲潮順時針回流會越過南導堤由南側(cè)灘面進入導堤內(nèi)；落急時受南導堤影響，導堤間及北導堤后方會形成逆時針回流區(qū)，但導堤間回流相對于漲急時不明顯(金輝等，2011)。導堤間漲落潮的回流將外海泥沙不斷帶到航道內(nèi)是造成導堤內(nèi)口門處淤積的原因之一，給航道通航帶來一定的影響；南北導堤頭的回流加大了堤頭水動力作用，從而對堤頭位置形成沖刷，這種沖刷有可能影響導堤的穩(wěn)定。

2.2 導堤周圍沖淤情況的變化

對于射陽(黃沙河等)河閘下至導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沙。2008—2020年，射陽港導堤兩側(cè)淤積較為嚴重，導堤西側(cè)逐漸淤積導致潮灘面積增大，航道內(nèi)淤積量增大，導堤頭以沖刷為主。導致這種現(xiàn)象的主要原因：射陽港區(qū)海域整體含沙量較大，導堤的阻水作用導致兩側(cè)灘面逐漸淤積；漲潮含沙量大于落潮含沙量，南北導堤工程實施后航道內(nèi)漲潮流速大于落潮流速，漲潮時間短于落潮時間，這種不平衡使進入航道內(nèi)的泥沙很難被帶出航道，從而導致航道內(nèi)普遍淤積(陳可鋒等，2017；劉強等，2017)。由于南北導堤頭流速明顯增大，射陽港導堤口出現(xiàn)侵蝕現(xiàn)象，侵蝕量最大處在導堤口附近，侵蝕深度達7 m左右，隨著遠離導堤口，水動力減弱導致侵蝕逐漸減弱，在原一期工程導堤口區(qū)域出現(xiàn)淤積(圖2)。導堤施工之前，數(shù)學模型預測的侵蝕強度為-0.01～-0.48 m/a，淤積強度為0～0.91 m/a(國家海洋局南海海洋工程勘察與環(huán)境研究院，2009)，實際沖淤情況略超該模型預測范圍。

射陽港區(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 射陽港口海域的水質(zhì)變化

射陽港區(qū)環(huán)境評價及監(jiān)測報告數(shù)據(jù)(表1)顯示，2008年與2012年海域的超標因子基本相似，主要為無機氮，這與整個江蘇沿海無機氮含量超標現(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(國家環(huán)境保護總局等，1997)。射陽河的生活、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是該海域活性磷酸鹽和無機氮等營養(yǎng)鹽含量超標的原因之一；受港口附近大量開放式水產(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。同時，相比2012年，2019年各要素的平均值也有降低的趨勢，無機氮指標也不再超標(國家環(huán)境保護總局等，1997)，說明通過實施一定的生態(tài)保護措施，該工程的建設對該海域的水質(zhì)無顯著影響。

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

2.4 射陽港口海域底質(zhì)沉積物變化

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

取樣實測24點底質(zhì)樣品的組成以粉砂(Z)為主，占41.67%(10點)，其次為砂質(zhì)粉砂(SZ)，占37.5%(9點)；質(zhì)量分數(shù)最少的為粉砂質(zhì)砂(ZS)，占20.83%(5點)。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。反映射陽港區(qū)區(qū)域沉積物分選性差，水動力較差，鹽城海岸帶沉積物主要來源于老黃河物質(zhì)，來源單一。

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

與導堤建成前的2011年底質(zhì)中值粒徑(南京師范大學，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，反映導堤區(qū)域底質(zhì)顆粒明顯變細。從平面分布看，導堤北側(cè)和導堤內(nèi)區(qū)域底質(zhì)顆粒變細明顯，南側(cè)區(qū)域無明顯變化，遠離導堤水深較大的區(qū)域也無明顯變化。

射陽港區(qū)環(huán)境評價及監(jiān)測報告數(shù)據(jù)(表2)顯示，導堤施工前后沉積物各污染指標變化不大，均能滿足第三類海洋港口水域底質(zhì)沉積物質(zhì)量要求；2019年各要素平均值也有降低的趨勢，主要變化是有機碳含量呈逐年升高的趨勢，可能是由于港口區(qū)域高濃度營養(yǎng)鹽的輸入促進了浮游植物的生長，從而產(chǎn)生相對較高的海洋自生有機碳。隨著港口雙導堤兩側(cè)逐漸淤積，底質(zhì)粒徑變小，對有機碳的保存帶來一定的影響，使有機碳在底質(zhì)沉積物中逐漸富集。

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

2.5 射陽港口生態(tài)環(huán)境變化

射陽港區(qū)環(huán)境評價報告及監(jiān)測報告數(shù)據(jù)(表3)顯示，2012—2019年射陽港區(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，表明工程建設對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 雙導堤工程建設作用評價

3.1 經(jīng)濟建設評價

在射陽雙導堤建設前，該區(qū)擁有1 000 t級通用泊位、3 000 t級油碼頭、射陽電廠3 000 t級煤碼頭及3 000 t級多用途泊位。導堤建設后，不僅改善了通航條件，提高了港區(qū)貨物通過能力，也擴大了生產(chǎn)性泊位規(guī)模和等級。目前建成萬噸級、3.5萬t級通用碼頭泊位各2座，不僅提升了港區(qū)服務能力，也優(yōu)化了腹地內(nèi)企業(yè)運輸方式，使射陽港正式跨入萬噸級深水港行列。眾多港口的通航使射陽港區(qū)成為鹽城乃至蘇北中部地區(qū)對外開放的重要海上通道，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，從而滿足了江蘇腹地及其周邊地區(qū)對外開放和經(jīng)濟發(fā)展的需要。射陽雙導堤的建設對當?shù)氐慕?jīng)濟建設起到了積極的推進作用。

3.2 資源環(huán)境評價

對比分析港區(qū)環(huán)境跟蹤監(jiān)測報告及海洋環(huán)境影響報告等資料發(fā)現(xiàn)：① 資源環(huán)境對沖淤和水動力變化的影響略超工程建設前的數(shù)學模擬預測值，工程實施后導堤頭和導堤后方水動力發(fā)生了變化，南北導堤堤頭外流速明顯增大，導堤兩側(cè)流速減小，這種水動力的改變影響了工程周圍的沖淤變化，造成導堤頭的沖刷和導堤兩側(cè)灘面和導堤內(nèi)逐漸淤積，侵蝕區(qū)沖刷導堤根部，會減少導堤壽命，嚴重時甚至會發(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比較均衡(廖啟林等，2018年)，水質(zhì)和底質(zhì)沉積物污染指標變化仍在港口區(qū)域的質(zhì)量要求范圍內(nèi)，2019年后污染指標呈下降趨勢；③ 導堤兩側(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)量符合港口對水質(zhì)和沉積物的質(zhì)量要求，污染主要來自生活生產(chǎn)廢水排放和大量開放式養(yǎng)殖。

4 結(jié)論與建議

(1)從工程建設前后環(huán)境的變化來看，雙導堤的建成改變了導堤頭的流速和導堤口的流向。南北導堤堤頭外流速明顯增大，漲急和落急時分別在南北導堤之間及導堤后形成順時針和逆時針回流區(qū)，導堤兩側(cè)流速降低；2011—2020年期間，研究區(qū)底質(zhì)顆粒呈逐漸變細的趨勢；2008—2020年，南北導堤堤頭水域沖刷相對明顯，導堤南北兩側(cè)有淤積；2008—2019年，射陽港口海域的水質(zhì)活性磷酸鹽、硫化物、Cr和As含量在建堤后明顯上升，但各指標的平均值2019年比2012年有降低趨勢；沉積物的污染指標主要是有機碳變化較大，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放式水產(chǎn)養(yǎng)殖有關；工程建設對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)境對沖淤和水動力變化的影響略超工程建設前的數(shù)學模型預測范圍，工程建設的項目管理水平較先進，航道定期進行清淤，風險控制在海洋環(huán)境可接受范圍，但在射陽港導堤口出現(xiàn)了較為嚴重的侵蝕現(xiàn)象，因而該段防波沙堤風險較大，需要定期監(jiān)測。營養(yǎng)鹽及重金屬含量在建堤后明顯上升，需嚴格執(zhí)行對污水、固廢等的管理，嚴禁直接排海。生活污水需由船舶自行處理后再由海事部門環(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行處理。工程建設的主要影響是對生態(tài)環(huán)境的影響，本著“重養(yǎng)輕捕”的原則，保護好近岸海域的生態(tài)環(huán)境需根據(jù)漁業(yè)資源數(shù)量及繁殖生長時期作出必要的采捕規(guī)定(李楊帆等，2003)，需對周邊海域采取相應措施進行生態(tài)修復補償，將工程對海洋生態(tài)環(huán)境的不利影響降至最低。