城市河湖底泥疏浚对水生态的影响分析与对策探讨（贾海峰,马洪涛）

摘要：随着城市的发展, 城市河湖中底泥淤积问题正逐渐导致城市河湖丧失其原有的功能。传统的应对措施主要是采用底泥疏浚等工程措施, 但多年的实践发现, 在城市河湖底泥硫浚中暴露了诸多问题。通过对大量文献调研整理, 分析了城市河道底泥疏浚中的效益以及负面影响。最后, 对城市河湖底泥疏浚的对策问题进行了深入地探讨。

关健词：城市河湖 水环境 底泥 疏浚

城市河湖作为城市系统中的一种自然地理因素,具有提供绿地及景观用水、保护环境、维持生态和开展旅游等功能, 对和谐城市生态建设具有重要意义。但是, 城市河湖中底泥的大量淤积导致河道过水能力下降, 严重影响了防洪、航运及水体的调蓄功能；同时, 我国目前有90%的城市河湖受到严重污染, 而底泥污染是河湖水体污染的一个重要污染源[1]。

最初的河湖整治主要着眼于除涝泄洪和航运功能而进行河道疏浚护岸建设[2]。在这种传统的整治措施中底泥疏浚是所采用的主要方式之一。但是底泥疏浚在改善河湖水质、提高城市河道防洪能力的同时也给水环境带来了诸多负面影响, 本文就结合工程实例对底泥疏浚的影响特别是底泥疏浚对于水生生态系统的影响进行探讨, 并针对这些问题, 进行了相应的对策研究。

1 国内河湖底泥疏浚技术现状

我国湖泊底泥疏浚早在20世纪50年代已经开始。1953-1958年杭州西湖进行了第一次疏浚, 尽管采用了一般工程疏浚的方式, 为后来的底泥疏浚技术的广泛应用奠定了基础[3]。近年来我国以控制湖泊富营养化为目的, 先后在昆明滇池、安徽巢湖、大理洱海、北京颐和园昆明湖等湖泊进行了疏浚。国内比较典型的有:滇池草海污染底泥疏浚采用绞吸式挖泥船进行污染底泥疏浚, 将底泥吹填至湖边堆场, 封闭堆存;巢湖污染底泥完成疏浚工程量301.99万m3。以上这些疏浚工程均改善了疏浚水域的污染状况, 其中滇池草海污染底泥疏浚一期工程实施后, 草海水质得到明显改善, 透明度由疏浚前的0.37cm增加到

疏浚后的80.00cm, 且消除了草海疏浚前的水质恶臭现象[4]。

2 城市河湖底泥疏浚的综合效益

底泥疏浚作为城市河湖整治及底泥污染控制中最常见的方法, 虽然仍然存在成本高、破坏河道原有生态系统、以及底泥后续处理等方面的问题, 但合理的底泥疏竣具有其综合效益。其最大的优点是见效快,当底泥中污染物的浓度高出本底值2-3倍时, 即认为对人类及水生生态系统有潜在危害, 则要考虑进行控制, 同时, 底泥疏竣工作可以有效地提高河道排洪能力[1]。下面就对城市河湖底泥疏浚的综合效益进行具体分析。

2.1 防洪作用

城市河湖的主要防洪作用体现在行洪和蓄洪两个方面。

（1）对于城市河道的行洪功能, 河道淤积是一个严重问题阎。以天津海河水系为例, 其包含了十几条天然和人工的排洪人海通道。自20世纪50年代以来,海河水系诸河流径流量大大减少, 减幅约达90%[6]。此外, 挡潮闸的建立也给闸上下游带来严重的淤积[6]。这种淤积导致了整个海河水系所有河口综合排洪能力30年来下降了一半。为了便于洪水到来时能正常开闸排洪, 每年必须把闸下淤泥清除[7]。

（2）对于城市河湖的蓄洪功能, 主要体现在河湖利用水面变化蓄积洪水的能力。由于底泥的淤积, 很多河湖可调节水深变小, 导致了其调蓄水量的下降。如在北京市各防洪规划中都对城市河湖的疏浚提出了明确的要求。

城市河湖疏浚后可以改善河道过水能力, 稳定河口, 并保证这些河流洪水的顺利排泄以及蓄积, 保障了人民的生命、财产安全, 同时也避免了内涝灾害。

2.2 通航作用

随着经济和贸易的发展, 水运的需求在不断扩大,特别是沿海运输及海洋运输的日益繁忙, 运输船舶逐渐向大型化方面发展, 而城市河道中航道水深不足常成为地区社会、经济发展的制约瓶颈。

P.Brunn(1976)曾指出[8]:要维持通航水深, 离开必要的疏浚, 去治理任一河段都是不可能的。

2.3 维持河湖功能作用

一般来说, 河湖的发展演变规律是:河湖一沼泽湿地一陆地。在自然状态下, 这个演变进程很慢。底泥淤积加速了这个发展过程。如果对于底泥的淤积不进行有效地控制, 则会导致河湖功能的逐步丧失, 由河湖逐步演化为沼泽湿地。所以城市河湖的疏浚工具,加大水深可以有效地维持河湖的功能。

2.4 景观娱乐作用

在我国许多城市中, 由于河道长期受到污染,导致水体出现“ 黑臭问题” , 严重影响了其景观娱乐功能。

通过河道底泥疏浚可以有效地改善河湖水质, 从而提高河湖品质, 提高景观娱乐功能。此外, 通过对底泥的疏浚, 还可以增加河道水深, 从而为游船等娱乐措施提供必要的条件与基础。

2.5 污染物去除作用

底泥疏浚作为水环境综合整治中的一项重要措施,其地位和作用已显露端倪, 在滇池、巢湖、太湖等流域水环境综合整治中, 底泥疏浚技术已被广泛应用。如太湖流域共疏浚27条河流, 总长达14406km, 总疏浚量为14×106m3[9];瑞典的Trummen湖在清除表层1m富含营养物的底泥后, 水深增加了1.1-1.7m,总磷浓度迅速下降, 这种状态维持了18年[10]。合理的底泥疏浚对污染物去除、生态系统修复和重建具有十分重要的作用[11]。城市河道地区, 多是城市内经济繁荣、人口密集的地区, 底泥污染隐患一旦爆发, 造成的危害会更大, 应该引起人们的关注。

3 城市河湖底泥疏浚对生态环境负面影响分析

3.1 底泥扰动

疏浚时, 机械的搅动会引起底沙悬扬, 而且在转移疏浚物时, 洒落在水中的泥沙也会造成局部水域的浑浊。

同时, 搅动还会引起底泥污染物的悬扬, 释放出氨和磷化物, 使水质“ 肥化” , 导致疏浚达不到预期的效果。例如, 太湖流域在进行环境疏浚时, 尽管采取了一定的措施来防止悬扬的泥沙扩散, 但未能有效防止水质的“ 肥化” , 引起浮游生物、藻类大量增生, 它们大量消耗水中的溶解氧, 造成水质缺氧, 加剧了其他类型的污染。有专家提出, 疏浚底泥不是控制湖泊富营养化的充要条件[12]。此外, 如果水底沉淀物中含有重金属等有毒物质, 被扰动并重新悬浮, 对当地的水生物造成潜在的危险[6]。

3.2 污染性物质的再次输移

与疏浚伴随而生的, 是大量的疏浚底泥需要妥善处置, 否则会引起二次污染。若这些淤泥随意置于陆上, 晒干后的疏浚底泥中的细颗粒会随风而动, 造成空气污染若抛于水中, 将会引起抛泥区局部水域含沙浓度的增加, 同时还可能在沿岸流输沙作用下, 引起其他河段的泥沙淤积问题。

3.3 河湖底部物理结构的破坏

城市河湖, 特别是历史较长的自然形成的河湖,由于历史积累在底层形成了良好的天然防渗层。如果在底泥疏浚过程中处置不当, 将导致这个天然防渗层的破坏, 从而破坏了河湖底部的物理结构。如圆明园中的绮春园水体, 多年来形成了较好的防渗层。在圆明园整治工程中, 为了水体防渗, 全部铺设了防渗膜,引发了大范围的讨论。在随后的整改方案中, 要求恢复绮春园水体原有状态, 但由于原有防渗层的破坏,使放水后池底渗透系数加大。此外, 北京三家店水库的疏浚过程中也产生了破坏库底防渗层, 造成严重渗漏的事故。

3.4 底栖生态系统的破坏

底泥疏浚后, 底栖生态系统被完全破坏, 这种几年乃至几十年建立的生态系统一旦被破坏, 将很难修复和重建, 而在底泥完全疏浚后, 新的底栖生态系统建立前, 整个河道生态系统比较脆弱, 很容易爆发水华等情况。如20世纪末北京对于河道的疏浚以及21世纪初南京对玄武湖的疏浚, 都在随后爆发了大规模的水华事件。

4 城市河湖疏浚策略及发展探讨

4.1 城市河湖底泥疏浚策略

城市河湖疏浚除为某种工程的需要, 如航道疏通、增容等而进行的[10.13-14]外, 还在于清除水体中的污染底泥, 并为水生生态系统的恢复创造条件, 同时还需要与河道综合整治方案相协调。因此, 作为一种污染控制和水质恢复技术, 城市疏浚工程要求疏浚精度高,在疏浚过程中需要采取措施防止二次污染, 并对清除出来的污染底泥进行安全处理等, 主要疏浚策略如表1所示[3]。

4.2 底泥疏浚技术的未来发展趋势

根据目前底泥疏浚技术的特点, 底泥疏浚技术的发展趋势主要是：

（1）污染底泥精确疏浚和高浓度疏浚技术研究。对于底泥疏浚, 客观上要求必须加强河湖污染底泥疏浚的精度控制, 为疏浚区的生态重建提供条件。目前,高精度的卫星数字化全球定位系统RTK-DGPS和水下摄像等技术正在发达国家的疏浚领域中逐步得到广泛应用。我国的环保疏浚行业需要大力加强精确定位技术（如RTK-DGPS技术）、现场监控和显示系统在河湖污染底泥疏浚工程中的应用, 探索采用“ 数字化疏浚原理” 实现污染底泥清除的全过程控制。

对于有毒有害物浓度高的污染底泥更适合于采用“ 高浓度疏浚法” , 考虑到今后土地资源的稀缺性及日益严格的环保要求, 应充分重视高浓度疏浚高浓度输送技术的应用和发展。

（2）疏浚工程与生态重建相结合。要从设备选择、疏浚深度与疏浚量的确定、底泥堆场设计、底泥处置与生态风险评价等环节加强疏浚方案研究。国内外一些河湖富营养化治理没有达到预期效果, 其中一个重要的原因是忽略了重污染水体疏浚与生态重建相结合的必要性。因此, 应从河湖生态保护角度出发, 使疏浚与河湖生态重建方案相结合, 在确定疏浚区域和疏挖深度时要充分考虑到大型水生植物的生长条件和分布。

（3）疏竣底泥的后处理研究。一般工程疏浚所采用的堆场结构及泄水口形式, 由于没有考虑到环境保护的特定要求, 往往造成大量余水超标排放, 引起二次污染。因此按照环保的要求, 合理确定堆场的容积及泄水口形式, 强化余水处理效果是今后疏浚底泥堆场二次污染防治技术的研究重点。

对疏浚底泥进行封闭堆存法处置需占用大量的土地, 也无法充分利用土地及底泥的资源价值, 因此应在坚持“ 无害化处理” 的原则下, 积极探索污泥资源化的形式和途径, 加强疏浚底泥的综合利用。在这个方面国内已经进行了一定的研究[15-16]。

5 总结

城市河湖疏浚是一个城市水利建设、防洪建设以及生态环境建设等多方面的基础, 因此对于城市发展与城市安全等多方面都有重要的作用, 因此本文首先从城市河湖底泥疏浚的综合分析人手, 对城市河湖底泥的效益以及对生态环境的负面影响进行了大量的文献调研与分析, 并以此为基础, 对于城市河湖的策略以及疏浚发展方向进行了展望, 即在河湖疏浚工程措施中, 要进行充分地前期调研、进行精细施工、以及底泥的后处理研究。

参考文献

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作者简介：贾海峰（1967-）, 男, 副教授。

来源：《北京水务》2006.1