重大运河工程环境影响识别与评价指标体系研究
韩兆兴1, 2, 3，张宁1, 3，肖杨1, 3，程金香1, 3，唐玮4, 5
1.交通运输部规划研究院
2.清华大学
3.交通排放控制监测技术实验室
4.中交水运规划设计院有限公司
5.中交集团内河水运建设技术研发中心
摘要
国家战略规划提出的重大运河工程具有建设内容复杂、开发强度大，涉及生态敏感区类型多样，正负环境效益兼具等特点，但针对此类运河工程环境影响评价的研究较少，尤其缺乏工程环境影响途径与指标体系识别研究。采用矩阵法和系统动力学方法，识别了重大运河工程的主要环境影响途径，提出将流域水资源配置、河流水动力条件、水环境影响、生态环境影响、区域环境风险5个方面作为评价重点；根据重大运河工程环境影响特征分析，结合环境保护目标要求，构建了包含资源利用、水动力和水环境、环境空气、声环境、生态环境、固体废物、环境风险7个方面共计37项指标的环境影响评价指标体系，以期为重大运河工程环境影响评价及绿色生态运河建设提供借鉴和参考。
运河是为发展水运线路，在陆地上开挖形成的人工航道[1]。据不完全统计，全球共有约520条运河，分布在52个国家，连接3 000多个城市[2]。我国京杭运河是全球里程最长、建设最古老的人工运河，对改善运河地区的交通运输条件，提高区域经济运行效率具有明显作用，同时孕育了沿岸众多历史文化名城，使得文化得以传播[3-4]。考虑到运河建设的重要意义和战略需求，2020年5月交通运输部印发的《内河航运发展纲要》[5]提出，“打通南北向跨流域水运大通道，建设新大运河，统筹推进长江、珠江、淮河等主要水系间的京杭运河黄河以北段复航工程以及平陆运河等运河沟通工程，形成京杭运河、江淮干线、浙赣粤通道、汉湘桂通道纵向走廊”。
本研究所指的重大运河工程是指纳入国家战略规划的跨流域、大规模人工航道建设项目，包括平陆运河、湘桂运河、赣粤运河等。当前对航道整治工程环境影响评价指标体系及评价方法研究较多[6-8]，而针对运河环境影响的研究多集中在局部生态环境要素方面，对其系统性、整体性的环境影响研究相对不足。如Salgado等[9]对巴拿马运河150年的水文、水质、生物指标进行了分析，发现运河建设后巴拿马运河水系的加通湖逐步从沼泽型生态系统向湖库型生态系统转变，除了人为活动影响外，水动力条件是决定生态功能的主要因素；Verhelst等[10]针对欧洲鳗鲡洄游特性研究了运河船闸对洄游生物的阻隔效应；Zakaria[11]发现浮游动物通过苏伊士运河从红海向地中海迁徙，从而产生生物入侵、生态风险问题。杨国华等[12]提出除考虑工业、农业污染外，船舶污染是京杭运河水污染防治的重点内容；苏博等[13]研究了胶莱运河修建对莱州湾水交换及海洋环境的影响，结果表明运河建设后莱州湾水体交换能力增强、半交换周期缩短。笔者基于现有运河环境影响研究成果，针对重大运河工程建设特点，识别重大运河工程环境影响途径，构建完善的环境影响评价指标体系，以期把握运河工程的重大和主要环境影响，为环境保护综合决策和措施的制订提供科学依据。
1、 重大运河工程内容及特点分析
我国的重大运河工程（平陆运河、湘桂运河、赣粤运河）基本情况见表1。3条运河均规划为高等级航道，涉及不同流域的水系连通，工程主要建设内容见表2。由表2可知，重大运河工程具有如下特点：1）工程建设内容复杂、开发强度大。运河规划选线着眼于尽量利用现有水系河道组织航运开发，但由于不同水系间可能存在山岭阻隔和较高的水位差，运河工程建设包括航道整治、山岭及陆地开挖、航运枢纽建设、临河及跨河建筑物改造、移民安置等工程内容。运河工程的航道整治往往涉及大规模疏浚和大范围河段裁弯取直，同时需要对沿线自然岸线进行护岸重塑；为保障通航水深和高差较大的河段水位合理顺接，工程还设置多个梯级枢纽；为满足船舶通航净空要求，跨河桥梁和管线涉及拆除重建；由于运河所依托河流通常水资源不足，为保证航道水位和航道等级要求，航运开发、拓展连通水系还具有跨流域调水特点。因此，与传统航道建设相比，重大运河工程建设规模较大，对生态环境影响更加显著且深远。2）涉及的生态敏感区类型多样。运河工程沿河道进行整治，或在越岭段进行人工开挖，工程不可避免地会穿越原河道涉及的自然保护区、湿地公园、森林公园、饮用水水源保护区、鱼类“三场”等，通江达海的运河工程（如平陆运河）还可能涉及红树林、盐沼湿地、海洋公园等典型河口湿地生态系统。3）工程正负环境效益兼具。运河建设对沿线自然环境、可能涉及的生态敏感区带来环境负效应，减少调水流域的河道流量。同时，由于新开运河连通不同流域水系，能实现流域间直接通航功能，缩短同规模下的航运里程及周期，优化改善区域运输结构，减少船舶温室气体产生和大气污染物排放。此外，调水工程会增加受水流域的流量，对区间环境质量改善起到积极作用。
表1 我国重大运河工程基础信息
表2 重大运河工程主要建设内容和运行方案
2、 主要环境影响识别
根据工程建设内容，采用矩阵法对重大运河工程环境影响进行识别，包括直接和间接、有利和不利、可逆和不可逆、长期和短期的影响（表3）。基于环境影响识别，采用系统动力学方法对重大运河工程环境影响途径进行了分析（图1）。与传统航道整治相比，重大运河工程环境影响具有流域性、全局性和长期性等特点，其评价重点主要集中体现在如下方面。
表3 重大运河工程环境影响识别矩阵
图1 重大运河工程主要环境影响分析
2.1 对流域水资源配置的影响
重大运河工程依托的河流往往通航条件基础薄弱，河道流量较小，时空差异明显，为达到既定通航等级需要从调水流域持续进行补水。调水工程会引起流域水资源的重新配置，引发生态流量保障问题并产生相应生态效应。如平陆运河引水占郁江年均径流量比例不超过3%，但对枯水期径流量产生一定影响[14]。因此，需要从流域尺度评价运河等级与上下游区域交通规划的衔接性，分析不同等级航运用水与流域规划水资源配置方案的相符性和协调性，并将生态流量保障作为运河开发建设和通航运行的前提条件。
2.2 对河流（河口）水文情势的影响
对原河道的疏浚、护岸以及布置梯级航运枢纽等工程，会使得自然河道渠化，改变河流的流量、流速、水位等水文要素，并对河道泥沙冲淤产生影响，入海河流的河口还将因此改变河口的局部海域流场。船舶航行船行波、过闸会改变通航河道的局部水动力特性[15]，或对河道水动力条件产生扰动。运河建设对河流水文过程、泥沙冲淤的改变是运河工程环境影响评价的重点。
2.3 对水环境质量的影响
基于水文情势改变，特别是已有河道流量条件改变后，引水和受水河道原有的水环境容量会发生改变，如果引水和受水河道有饮用水水质要求时，需重新定义河道的水环境功能和建设后的陆域排污要求。有入海河流的运河会改变入海口附近海域水环境的盐度及营养物水平。就运河自身而言，施工期航道疏浚、炸礁等会造成施工河段悬浮泥沙浓度增加，影响水体透明度，对水质特别是取水口水质造成影响，运营期船舶、枢纽的生活和生产废水可能污染运河水体。运河沿线点源和面源污染排放可能会使河道发生富营养化问题。因此，船舶和通航设施污水排放情况、工程建设和运行及其对水环境质量及沿线饮用水水源保护区的影响是评价的主要内容。
2.4 对生态环境的影响
运河开挖、河道整治、疏浚土处置和开挖弃土堆存会改变土地利用属性，造成植被、底栖生物、鱼类等生态系统破坏，影响土壤环境质量，对沿线可能涉及的自然保护地等生态敏感区产生影响。建设梯级枢纽在平顺河道流态的同时，使原天然河流生态系统向湖库生态系统演替，改变原有水生生物的栖息环境。运河裁弯取直工程会改变河流完整性，使河流湿地破碎化、斑块化。受水流域河口海域水环境盐度、营养物的变化将改变河口湿地（如盐沼湿地、红树林等）生境，调水流域的河流下游则需要考虑生态流量调整后的可接受水平。人工开挖运河、船闸枢纽布置会对陆生和水生生物形成阻隔效应，影响种群间交流和鱼类洄游。船舶通航噪声还会对水生生物产生干扰。因此，运河工程环境影响应将景观破碎化、典型鱼类生境变化、生物阻隔、对生态敏感目标影响等内容作为评价重点。
2.5 区域环境风险
运河将不同水系或河海连接，会形成新的生物迁移通道[11]。不同种群鱼类可能会通过运河在流域间迁徙，从而可能造成生物入侵、构成生态风险；外籍船舶靠港排放压载水还可能产生生物入侵问题。此外，运河航运可能会发生溢油以及化学品、危险品泄漏事故，对水域造成严重污染。因此，流域连通产生的生态风险、压载水中生物入侵、溢油及化学品风险评估等是运河环境影响评价的主要内容。
3、 评价指标体系构建
3.1 构建评价指标体系的目的
通过形成完整的运河环境影响评价指标体系，全面反映重大运河工程对生态环境影响主要途径，明晰各评价指标的计算方法，用以研判运河工程建设的环境合理性，降低运河建设对区域生态环境的不利影响，指导绿色运河建设和生态化运营，保护运河涉及区域生态环境，探索运河类交通基础设施胁迫下环境保护主要措施，为运河建设工程综合决策提供依据。
3.2 评价指标选取原则
指标选取遵循如下原则：1）科学性。根据重大运河工程建设内容及特点，基于工程对生态环境影响的识别，参考水库、航道、调水等工程环境影响评价指标，筛选符合客观实际和自然规律的评价指标。既包括体现环境影响途径的评价指标，又包括用以减缓环境影响的保护措施的相关指标。2）综合性。对重大运河工程产生的不利影响和有利影响进行综合评价，涵盖水资源、水环境、水生生态、陆域生态、河口生态、环境空气、声环境、固体废物、环境风险等方面。3）可操作性。充分考虑评价指标的数据可获得性，优先选择易于量化、便于评价、可对比的指标。4）动态性。随着对运河工程生态环境影响研究的深入，结合实际出现的环境问题，不断调整、丰富评价指标体系。
3.3 评价指标体系的建立
针对环境影响评价目标，从7个方面选择37项指标构建重大运河工程环境影响评价指标体系，并根据影响途径提出主要环境保护措施。评价指标汇总见表4。
表4 重大运河工程环境影响评价指标体系
指标具体设置情况：1）资源利用。进一步细化为水资源、土地资源、能源3个层面，主要包括运河调水量占比、运河占用土地资源比例等7项指标。2）水动力和水环境。进一步细化为水动力条件、水环境质量2个层面，主要包括流量增加率、船舶污水接收率、河口区域盐度平均下降值等8项指标。3）环境空气。主要包括船舶废气排放量、水上服务区岸电设施覆盖率2项指标。4）声环境。包括运河沿线声环境质量达标率指标。5）生态环境。进一步细化为陆域生态、水生生态、河口生态、生态敏感目标4个层面，主要包括景观破碎化指数变化率、水生生物损失量、被裁弯取直河段比率等12项指标。6）固体废物。主要包括船舶垃圾接收率、疏浚土利用率2项指标。7）环境风险。进一步细化为水系连通风险、溢油/化学品风险、外来生物入侵风险3个层面，主要包括流域间共有鱼类占比、溢油/化学品泄漏风险事故发生概率、外籍船舶港内排放压载水量等5项指标。
4、 结语
重大运河工程具有工程建设内容复杂，开发强度大，涉及生态敏感区类型多样，工程正负环境效益兼具等特点，当前对于运河工程产生的环境影响研究总结总体较少，迫切需要识别环境影响途径，构建评价指标体系，以指导重大运河工程建设前期的环境影响评价、建成后环境保护验收以及运营期环境保护等工作。
与传统航道整治工程相比，重大运河工程环境影响评价指标体系应该注重反映流域性、全局性、长期性的评价指标，关注水环境、生态环境和环境风险等环境要素和影响类型，如引水、受水流域的河流（河口）生态系统的演替趋势，利用被裁弯取直河段比率反映运河对河流完整性影响，采用枢纽间平均运河长度来体现运河工程对河道生物阻隔效应，通过流域间共有鱼类占比评价运河建设后产生的生态风险。针对重大运河工程主要环境影响，本研究从资源利用、水环境等7个方面提出了37项指标，建立了重大运河工程环境影响评价指标体系，并根据影响程度提出了生态环境保护对策方向。后续，在具体指标选择上还需根据流域规划、生态环境保护规划、区域交通规划等优化评价指标选取，评价指标阈值尚需结合试验研究、实际观测、专家论证来综合确定和动态调整。
参考文献（上下滑动可浏览）
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