CN109886608A - 一种基于机理分析的航道工程生态环境影响及对策评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种基于机理分析的航道工程生态环境影响及对策评价方法，属于生态环境影响评价技术领域，针对现有评价方法的局限和相关技术空白创建，包括：工程建设核查及变化分析法、精细化分类影响机理及对策作用分析法、生态环境影响多层级综合指标体系架构法、生态航道符合性评价指标体系架构法、长时间序列卫星遥感跟踪监测评价法、叠加累积影响模型分析评价法，加强了航道工程生态环境影响与对策关键作用理论及相关综合指标体系架构、生态航道评价指标体系架构、大范围长时间卫星遥感数据利用、叠加累积生态环境影响模型分析对生态环境影响及对策评价的技术支撑，评价成果可用于指导生态航道建设中关键指标的辨识、设计、监测、调查、分析与评价。

Description

一种基于机理分析的航道工程生态环境影响及对策评价方法

技术领域

本发明涉及一种基于机理分析的航道工程生态环境影响及对策评价方法，属于生态环境影响评价技术领域。

背景技术

航运作为一种重要的交通运输方式，因其具有占地少、成本低、能耗小、污染轻、运能大、效益高等优势，一直以来都承担着繁重的客运和货运任务，特别是承担了全球资源和物资的运输任务。

据报道，航运的成本仅为公路运输的1/4，铁路运输的1/2，公路和铁路运输带来的环境污染分别是航运的23倍和3.3倍。因此，世界各国都非常重视开发远洋、沿海及河流的航运功能，以河流为例，为了进一步提升其航运能力和效益，欧洲对莱茵河、美国对密西西比河、俄罗斯对伏尔加河、法国对罗讷河、中国对长江等，都开展了大规模的航道整治工程。

然而，传统的航道整治工程往往更多地关注工程效果及其稳定性，除了为办理建设项目审批手续而在规划和可行性研究阶段依法开展环境影响评价，以及按照规定在项目施工期开展环境监理、竣工试运行期开展环境保护验收调查之外，对于整治工程所带来的生态环境影响尚较少进行系统化的研究调查和跟踪评价，也鲜有通过基于机理分析的影响和对策评价来指导和完善生态环境保护与修复对策的规划、设计与实施，相关的影响和对策评价方法比较笼统和单一。例如：

(1)行业标准《环境影响评价技术导则生态环境》(HJ 19-2011)提出，要对各项工程内容和生态环境现状进行调查分析，要通过分析影响作用的方式、范围、强度和持续时间来判别生态系统受影响的范围、强度和持续时间，预测生态系统组成和服务功能的变化趋势，重点关注其中的不利影响、不可逆影响和累积生态影响。该标准未提出进一步细化的评价方法及内容。

(2)环评工程师职业培训教材提出了与航道工程相关的生态环境影响定量评估方法，包括：如何根据施工范围估算底栖生物损失量，如何预测水中悬浮物浓度增量及范围，如何根据模拟预测结果定量估算浮游动植物、鱼卵仔鱼、渔业资源损失量等，对于进一步凝练航道工程的生态环境影响机理以及据此丰富和完善定量评价方法提供了背景技术。(《交通运输类环境影响评价》(上)(第二篇港口、码头、航道及仓储项目，刘振起、罗宪庆、乔冰、李向阳等撰写，中国环境科学出版社，2011)、《海洋工程类环境影响评价》(刘振起、乔冰、董振芳等撰写，中国环境科学出版社，2012))

(3)原环境保护部发布的《生态环境损害鉴定评估技术指南总纲》规定了生态环境损害鉴定评估的一般性原则、程序、内容和方法，其因果关系分析内容为：基于污染环境、破坏生态行为和生态环境损害事实的调查结果，分析污染环境或破坏生态行为与生态环境损害之间是否存在因果关系；损害实物量化内容为：对比受损生态环境状况与基线的差异，确定生态环境损害的范围和程度，计算生态环境损害实物量；其损害价值量化内容为：选择替代等值分析方法。该文件未提出进一步细化的内容。(环境保护部，环办政法[2016]67号)

(4)刘怀汉等人在《长江干线航道治理生态措施及技术展望》一文中阐述了长江航道治理对生态的响应，分析了航道扩能与生态环境如何协调发展，提出要建立科学的生态航道建设基本构架及评价体系，文中未给出具体的技术路径。(《水运工程》2016(1)，pp114-118)

(5)戴明新在《湛江港30万吨级航道工程疏浚泥倾倒对海洋生态环境的影响研究》一文中，对疏浚泥海洋倾倒的海洋生态环境影响进行了分析，主要从海洋颗粒物浓度大幅提升和倾倒活动填埋底栖生物等角度，分析了直接导致鱼类和其它水生物死亡、鱼类行为异常的生态环境影响，评估了渔业资源损失，预测了渔业生产影响，凝练形成的影响评价方法针对疏浚泥海洋倾倒行为，对于相关作业行为的机理分析有一定的借鉴作用。(《交通环保》26(3)，pp9-11)

基于上述分析，目前我国仍缺少适用于科学、系统地跟踪和指导生态航道工程建设的生态环境影响及对策评价方法。随着对海洋及河流生态环境保护的呼声与日俱增，研究和实施生态航道建设势在必行。为此，非常有必要加强航道工程生态环境影响机理及对策关键作用的研究，与现有的传统评价方法相衔接，发展出适用于生态航道建设的基于机理分析的影响及对策评价方法。

发明内容

(1)发明目的

为了综合反映航道工程的生态环境影响机理及对策关键作用，并与建设项目环境影响评价、环境监理、环保验收调查传统评价方法相衔接，科学、系统地跟踪和指导生态航道建设，本发明提出一种基于机理分析的航道工程生态环境影响及对策评价方法，其包括：工程建设核查及变化分析法、精细化分类影响机理及对策作用分析法、生态环境影响多层级综合指标体系架构法、生态航道符合性评价指标体系架构法、长时间序列卫星遥感跟踪监测评价法、叠加累积影响模型分析评价法，为科学、系统、清晰、实用地分析评价航道工程建设和运行中的生态环境影响及对策作用，为精细化地指导生态航道的建设和管理，提升对策效果和生态航道符合性提供一种成套的评价技术工具。

(2)技术方案

本发明提出一种基于机理分析的航道工程生态环境影响及对策评价方法，其组成包括如下6套分析评价法：工程建设核查及变化分析法、精细化分类影响机理及对策作用分析法、生态环境影响多层级综合指标体系架构法、生态航道符合性评价指标体系架构法、长时间序列卫星遥感跟踪监测评价法、叠加累积影响模型分析评价法，其各自特征和相互间的关联关系具体如下：

1)所述工程建设核查及变化分析法，其特征为，包括了如下的方法和步骤：将具体航道工程在环评之后更为细化的建设内容与其环评阶段建设和评价内容相比较，针对工程的生态环境影响源项及减缓对策，开展分施工标段、分建设活动、分实施内容的核查，并分析与环评阶段相比的具体变化情况，辨识相应的生态环境影响变化情况，提出补充对策建议；其关联关系为，为其他5套分析评价法的实施提供翔实和有针对性的工程内容分析依据，以及与环评相关内容相衔接的依据，同时，其自身实施中对所述生态环境影响变化情况的辨识和提出补充对策建议，需要依据所述精细化分类影响机理及对策作用分析法；

2)所述精细化分类影响机理及对策作用分析法，其特征为，包括了6套精细化的概化模型，分别用于指导开展护岸工程对水生生态环境影响的机理分析、护底和疏浚及切滩工程对生态环境影响的机理分析与对策关键作用推衍、丁坝及潜堤工程对生态环境影响的机理分析与对策关键作用推衍、航道运营期对生态环境影响的作用机理和干扰途径分析、航道工程对生态环境叠加累积影响的作用因子辨识、基于生态习性和产卵特性的航道工程生态环境影响机理分析；其关联关系为，为其他5套分析评价法提供航道工程生态环境影响与对策关键作用的坚实理论依据和成套的概化模型分析工具支持，同时，其自身的实施需要以所述工程建设核查及变化分析法的实施成果为依据；

3)所述生态环境影响多层级综合指标体系架构法，其特征为，以一种基于机理分析的指标体系架构，来系统性地展现航道工程生态环境影响及减缓对策的综合评价成果，以及用于指导生态航道建设中关键指标的辨识、设计、监测、调查、分析与评价，该架构的横向和纵向主架构及分支架构由四层具有包含关系的层级组成，包含了4种影响作用过程指标子系统、15类影响类型指标模块、39组影响因素指标、多项单因素分类分项指标；其关联关系为，其自身各项指标成果的展现需要以其他5套分析评价法的实施成果作为依据，需要形成良好的互动衔接；

4)所述生态航道符合性评价指标体系架构法，其特征为，架构了一种由三个层级8类分类指标及其所包含的32项分项指标组成的生态航道符合性分类分项指标体系，来反映生态航道的安全保障型、生态建设型、环境协调型、人水和谐型内涵，配套架构了分项分档指标状况定性或定量评定准则体系及计分规则体系，来提供可定量化的技术准则体系，以及可方便地评价航道生态符合性指数(URECI)的方法，还配套架构了生态符合程度评价准则体系，来评定具体航道工程URECI所代表的生态符合程度；其关联关系为，其自身各项指标的状态评定需要以其他5套分析评价法的实施成果作为依据，需要形成良好的互动衔接；

5)所述长时间序列卫星遥感跟踪监测评价法，其特征为，提供了一种长时间序列卫星遥感分析流程和方法，来分析评价航道工程的冲淤变化、岸线变化、水域形态变化这类生态环境影响，以及开展易识别目标工程建设内容的跟踪监测、工程影响范围一致性比较、工程实施效果评价，进而实现对影响时空变化的跟踪，具体包括了确定分析区域、选取遥感数据源、遥感数据预处理、水体信息提取、不同研究尺度影响评价、航道工程识别、工程建设及影响跟踪这样的分析步骤；其关联关系为，所述确定分析区域、选取遥感数据、航道工程识别、工程建设及影响跟踪这样的分析步骤，需要以所述工程建设核查及变化分析法的实施成果为依据，所述不同研究尺度影响评价、工程建设及影响跟踪这样的分析步骤需要以所述精细化分类影响机理及对策作用分析法为依据，其自身实施需要与所述生态环境影响多层级综合指标体系架构法、所述生态航道符合性评价指标体系架构法、所述叠加累积影响模型分析评价法的实施相衔接，形成相关成果的相互支持；

6)所述叠加累积影响模型分析评价法，其特征为，基于航道工程生态环境影响的机理分析，发展了一种新的叠加累积影响定量模型，用于分析评价施工作业造成水中悬浮物SS浓度超标的叠加累积面积及影响，以及施工作业对底栖生物造成的叠加累积死亡量及影响，进而实现定性定量影响分析的结合；其关联关系为，其影响分析基于了所述精细化分类影响机理及对策作用分析法，其模型计算需要以所述工程建设核查及变化分析法的实施成果为依据，其自身实施需要与所述生态环境影响多层级综合指标体系架构法、所述生态航道符合性评价指标体系架构法、所述长时间序列卫星遥感跟踪监测评价法的实施相衔接，形成相关成果的相互支持。

以上6套分析评价法的重要特征和相互间的关联关系示意图参见图1。

所述工程建设核查及变化分析法的具体方法和步骤如下：

步骤1：搜集资料，主要搜集航道工程环评阶段的相关技术文件、现阶段更为详细的不同施工标段水域的护岸、护坡、护底、潜堤、丁坝、疏浚、切滩工程的施工内容、组织管理、施工方案相关技术文件；

步骤2：根据现阶段工程方案，对各标段护岸、护坡、护底、潜堤、丁坝、疏浚、切滩航道工程建设活动的范围、过程、工程内容、生态保护要求、影响减缓对策及方案进行逐项的分析梳理，并与环评阶段相关内容逐项进行对比；

步骤3：针对航道工程生态环境影响源项，重点核查各施工标段水域各项施工活动的工程量、地理位置及范围、施工时间、施工方式、建筑材料、疏浚土以及施工弃渣土的处置方式及具体位置这样一些源项指标；

步骤4：针对航道工程不利生态环境影响的预防和减缓对策，重点核查工程方案的环保优化措施、施工期和运行期水环境保护措施、生态环境影响减缓措施、生态环境恢复与补偿措施的落实情况；

步骤5：通过列表及图示清晰地展示上述工程核查及变化情况对比分析结果，汇总给出各施工标段水域的总体施工时序、单项工程的施工地理位置、施工内容、方案、工程量的变化情况，以及不利生态环境影响的预防和减缓对策落实情况，分析提出由于工程变化而带来的生态环境影响变化及补充对策建议。

所述叠加累积影响模型分析评价法的叠加累积影响定量模型如式1和式2所示：

WFF＝∑WFF_i＝∑(AD_i×TF(QFA_i×YD_i×FDF_i+BIDA_i×QIFA_i×YID_i×FIDF_i)) 式1；

ASS＝ΣASS_i＝∑(DSS_i×WSS_i×N_i+AW_i) 式2；

式1中，WFF为航道工程作业叠加累积的底栖生物死亡量；WFF_i为第i种作业方式造成的底栖生物死亡量；AD_i为第i种作业方式直接伤害面积；QFA_i为第i种作业方式直接伤害面积内的底栖生物栖息密度；TF为底栖生物年收获季节；YD_i为第i种作业方式直接伤害影响的恢复时间；FDF_i为第i种作业方式造成底栖生物受到直接伤害的死亡百分率；BIDA_i为第i种作业方式间接扰动影响区域占直接伤害影响区的比值；QIFA_i为第i种作业方式间接扰动影响区域底栖生物栖息密度；YID_i为第i种作业方式间接伤害影响的恢复时间；FIDF_i为第i种作业造成底栖生物受到间接扰动影响的死亡百分率；

式2中，ASS为航道工程作业叠加累积的SS超标面积；ASS_i为第i种作业方式造成的SS超标面积；DSS_i为第i种作业方式超标区域的纵向传输距离；WSS_i为第i种作业方式SS超标区域的横向扩散范围；N_i为第i种作业方式分段施工数量；AW_i为第i种作业方式占用水域面积。

(3)优点及功效

本发明提出一种基于机理分析的航道工程生态环境影响及对策评价方法，其优点为，

1)采用精细化分类影响机理及对策作用分析法来加强科学理论对影响及对策评价的技术支撑，填补了对叠加累积影响机理研究的空白，弥补了相关研究和技术支撑不足的缺憾；

2)采用工程建设核查及变化分析法来实现与现有传统环评方法及成果的衔接，并为影响及对策评价提供更为翔实和更有针对性的工程内容分析依据，既充分利用了工程前期开展环评工作的成果，又使得环评阶段工程内容不够翔实以及现有工程分析方法针对性不强的问题得以迎刃而解；

3)采用生态环境影响多层级综合指标体系架构法来系统性地展现综合评价成果，以及用于指导生态航道建设中关键指标的辨识、设计、监测、调查、分析与评价，填补了航道工程生态环境保护及影响评价领域的相关技术空白；

4)采用生态航道符合性评价指标体系架构法来反映生态航道的科学内涵和可定量化的技术准则体系，为指导生态航道建设和符合性评价提供技术工具支持，具有广泛的水路交通生态文明建设技术应用空间；

5)采用长时间序列卫星遥感跟踪监测评价法来分析评价航道工程的冲淤、岸线及水域形态变化影响，以及易识别影响源项的相关影响，为航道工程设计的有效性和生态合理性评价提供了一套适宜、简便、易行、经济的大范围长期跟踪监测评价技术支持；

6)采用叠加累积影响模型分析评价法来分析评价施工作业对底栖生物造成伤害和引起悬浮物SS浓度超标的叠加累积影响，在填补叠加累积影响机理研究空白的基础上，进一步针对关键影响指标创建了定量模型，强化了影响模型分析功能。

综上所述，依本发明的技术方案可大幅加强航道工程生态环境影响机理及对策关键作用的研究成果对影响评价和生态航道建设的指导作用，其推广应用具有显著和重大的水路交通生态文明建设意义。

附图说明

图1：6套分析评价法的重要特征和相互间的关联关系示意图。

具体实施方式

以下结合发明人依本发明的技术方案所完成的具体实例，对本发明做进一步的详细描述。

实施实例：长江南京以下深水航道二期工程的生态环境影响及对策评价。

(1)依据所述工程建设核查及变化分析法，搜集与工程河段护岸、护坡、护底、潜堤、丁坝、疏浚、切滩工程的施工内容、组织管理、施工方案相关的技术资料，并开展现场调研工作，将实例工程在环评之后更为细化的建设内容与其环评阶段建设和评价内容相比较，针对工程的生态环境影响源项及减缓对策，开展分施工标段、分建设活动、分实施内容的核查，并分析与环评阶段相比的具体变化情况，辨识相应的生态环境影响变化情况，提出补充对策建议，主要核查分析结果为：

1)根据工程逐项核查，除部分施工标段工程外，其余江段水下筑坝工程(潜堤、丁坝及护底)、护岸工程及疏浚工程均稍有降低，环境影响及生态损失降低。

2)部分施工标段筑坝、疏浚工程有所增加，由于施工区域涉及长江靖江段中华绒螯蟹鳜鱼国家级水产种质资源保护区试验区，因此相应河段工程施工影响可能比原评价的该区域生态损失和环境影响程度要有相应的增加。

3)部分施工标段增加消能坝总长度2200m，丁坝长度减少675m，合计丁坝总长度增加1525m，施工区域涉及长江靖江段中华绒螯蟹鳜鱼国家级水产种质资源保护区实验区。为减轻护底工程施工对该区域的生态损失和环境影响程度，应该合理安排施工时段，10月至11月为中华绒螯蟹成蟹洄游高峰期，护底工程施工应避开这段时间，尽量安排在12月至翌年1月；根据新增加的丁坝护底工程占地面积，重新核算保护区及周边鱼类生态环境的改造与修复预算，以及鱼类增殖放流预算。

4)部分施工标段河段增加了护岸工程1240m，施工区域涉及如皋刀鲚国家级水产种质资源保护区实验区。为减轻护底工程施工对该区域的生态损失和环境影响程度，应该合理安排施工时段，2-4月为刀鲚上溯高峰期，鉴于刀鲚的增殖放流技术尚未完全成熟，各类施工应避开刀鲚的上溯高峰期，护底工程施工尽量安排在12月至翌年1月；根据新增加的丁坝护底工程占地面积，重新核算保护区及周边鱼类生态环境的改造与修复预算，以及鱼类增殖放流预算。

5)部分施工标段工程实际施工方案与环评阶段相比疏浚总量增加135.7万m³，因此建议根据疏浚工程量的增加情况，重新核算保护区及周边鱼类生态环境的改造与修复预算，以及鱼类增殖放流预算。

(2)依据所述精细化分类影响机理及对策作用分析法，采用6套精细化概化模型，分别指导开展护岸工程对水生生态环境影响的机理分析、护底和疏浚及切滩工程对生态环境影响的机理分析与对策关键作用推衍、丁坝及潜堤工程对生态环境影响的机理分析与对策关键作用推衍、航道运营期对生态环境影响的作用机理和干扰途径分析、航道工程对生态环境叠加累积影响的作用因子辨识、基于生态习性和产卵特性的航道工程生态环境影响机理分析，结果如下：

1)二期航道护岸工程水上部分土工布通常为透水材料，水下钢丝网兜抛石也有助于减少了护岸对物质和能量交换的阻隔，总体符合生态护岸的材料、结构及铺设工艺要求。护岸总长度为47435m，平均宽度按20m计，永久占用水域面积约94.9万m²，该水域面积的底栖生物栖息地功能在施工期及恢复期将丧失，待泥沙缓慢充填至石兜，护岸的水生生物栖息功能能够部分地缓慢恢复。

2)二期航道护底工程噪声影响现场监测显示，软体排铺设在离施工较近水域(10m范围)的水下噪声谱级可达105～115dB，其对于一定范围内的鱼类和江豚会产生惊扰，影响的控制对策“尽量减少高频敲击”的落实应在文明施工管理中予以要求；“设备选型要选择符合声环境标准的低噪声设备”的落实应在施工招标合同中予以要求；为减少护底材料对水土之间物质、能量交换阻隔的作用，堤身排大部分为机织土工布砂肋软体排，余排大部分为针刺复合土工布砂肋软体排以及砼联锁块软体排，少部分堤身护底及余排护底采用了混凝土联锁块软体排，所有排边均采用加重压载处理，从材料、结构和施工工艺上具有一定的减少对水土之间物质、能量交换阻隔的作用；为减缓对浮游生物影响，护底施工作业安排在枯水期11月至次年3月完成，并通过在距离取水口较近的施工段布置防浊帘，降低抛石作业的水中悬浮物浓度，为减缓对底栖生物影响，制定并实施了连续三年投放底栖生物的计划，使得生物种类和数量有所恢复；为减缓对鱼类的影响，对采用超音波驱鱼和人工鱼巢技术进行了研究试验，开展了建设人工鱼巢生态修复活动和鱼类增殖放流生态补偿活动；为减缓对珍稀水生野生保护动物影响，建设了豚类自然保护区救护基地。

3)二期航道丁坝、潜堤工程施工噪声对鱼类、长江江豚等濒危保护动物会造成一定惊扰，施工造成的悬浮泥沙骤增对浮游动物、鱼类的生产率和摄食率产生不利影响，整治构筑物占用局部水域对该区域内底栖生物生境遭到破坏，导致底栖生物消失，构筑物形成后，其附近形成不同的流态区域，对于整治河段主流区流速显著增强，坝头处流态复杂、水流紊乱，河床处于冲刷状态，底质不稳定，影响底栖动物生存，进而影响水生动植物的生存环境，而对于分叉河段的非通航区以及丁坝前后的回流区流速减小，趋于缓和，生境条件相对良好，流速、水深适宜，有稳定的底质供底栖动物栖息和水生植物扎根，鱼类等其他动物也会选择在此生活，另外在整治河段河段营造出急流、缓流相间的多样化河段形态，有利于增加生物多样性，改善河段生态。生态保护工程应与丁坝、潜堤整治主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用，在施工前提前规划生态环境恢复及改善方案，开展生态补偿：投放底栖生物；建设人工鱼巢，开展水生生物人工增殖放流；选择合适水域设立人工产卵场、索饵场、越冬场，补偿因工程侵占而损失的鱼类“三场”；当重要鱼类的洄游通道受影响时，可考虑在丁坝与航槽之间的过渡区域预留空间，供鱼类洄游通过，并定期在整治河段及附近开展水生生物及水环境因子监测，对效果进行评估。应合理选择生态保护型丁坝，根据实际情况优化设计参数，包括坝高、坝长、数量、挑角、材料种类、结构型式、坝间距等；坝体结构考虑采用近自然、透水率优的材料和结构型式。待新的水流泥沙条件与约束条件形成动态平衡后，不利生态影响会逐步得到恢复。

4)二期工程初通期初步设计疏浚量为611.7万m³，后续基建初步设计疏浚量为745.6万m³，假设平均疏浚深度2.17m，初通期和后续基建期疏浚面积分别为281.9万m²和343.6万m²，合计疏浚面积约626万m²，后续疏浚维护期初步设计疏浚量为626.1m³，假设平均疏浚深度1.0m，疏浚面积约626万m²。由于施工期和运行期的持续性疏浚，该626万m²的底栖生物栖息功能基本丧失，栖息生物种类、密度和生物量均将低于非疏浚区域。此外，在疏浚施工过程，局部区域的水中悬浮物浓度也会升高，导致对浮游动植物和鱼类生长的不利影响，随着施工的结束，该不利影响随之消失。

5)二期工程运营期生态环境影响体现在，沉排工程使局部河床地形和底质发生变化，造成底泥流失，局部河段的流场、水质状况和饵料基础发生不同程度的变化；工程部分改变了岸边和江中的水流流态和近岸带生态环境，影响部分鱼卵的漂流路线，同时航运量的增加，会干扰鱼类的产卵活动也会导致卵苗死亡率升高，影响该流域的早期资源状况。由于水文情势变化不大，鱼类的产卵及早期资源将逐渐恢复；护滩(底)带减少了河流过渡段浅水区的面积，喜爱流水和卵石、沙砾底质的小型底栖生物相应会丧失部分适宜的栖息地和产卵场，使局部河段生物组成甚至区域生态系统结构发生变化。长江江豚对45～139kHz的声音极其敏感，载重大型货船航行时，即使相距200m，其对江豚的影响亦明显；快艇在200m处，或空载大型货船在40m处航行时，对江豚有影响。如果航行船舶与江豚之间的距离再近一些，船舶噪声对江豚的影响会更明显二期工程建成之后，通航海轮从3万吨级提高到5万吨级，随着发动机噪声源项比工程前增加，航运噪音对江豚的不利影响会明显增加，加强沿江航道的江豚保护势在必行。突发污染事故主要包括船舶事故导致燃油、原材料泄漏等情况，对水生生物造成污染损害。其中，燃油泄漏会导致事故发生江段以下区段内分布的江豚出水呼吸时，油污粘附在皮肤上，导致其呼吸产生困难，。原材料泄漏导致下游江段水质变化，可能引起鱼类和江豚急性中毒等危及生命的情况发生。随着通航条件改善，船舶流量增大，船舶通航密度随之增大，船舶运行时的各类污染物排放量以及出现碰撞事故的概率提高，如果防范缺失或不当，会造成船舶水气声固体废物污染，以及船舶溢油、原材料泄漏，导致水质变化，引起水生生物中毒，甚至危及生命，从而对人群健康和水生生物造成不利影响，进而影响水生食物链。此外，维护性疏浚的生态环境影响亦不容忽视。

6)根据前述对施工期护岸、护底、丁坝、浅堤、疏浚、切摊作业以及运营期航运作业对水生生态影响干扰途径和作用机制的分析，二期航道全河段在栖息地占用及生境破碎化、悬浮颗粒和噪声污染物排放、施工及运营作业对保护物种干扰等方面可能存在叠加、累积影响，产卵场作为鱼类完成繁殖过程的场所，是最为重要和敏感的鱼类栖息地，产卵鱼类主要分为产漂流性卵和产粘/沉性卵两类，产漂流性卵鱼类对河道水深、水温、流速和流态均有较高的要求，主要出现在河床急剧变化的区段(如矶头附近)，水动力条件一定程度的改变(如泡漩水)可刺激鱼类排卵，二期工程水域代表性鱼类为长江四大家鱼(青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼)、胭脂鱼、长吻鮠、刀鲚；产粘/沉性卵鱼类主要出现在水流流态比较缓和甚至为静水且水草丰富的河段，由于鱼卵比重大于水，其孵化常需要依附在水草或石砾、泥沙表面，二期工程水域代表性鱼类为鲤鱼、鲫鱼、暗纹东方鲀、黄颡鱼、翘嘴红鲌、细鳞斜颌鲴、中华绒螯蟹、鳊鱼。为预防和减缓航道工程对这些鱼类的叠加累积不利影响，根据表1所示代表性鱼类生活环境及习性，应有针对性地规划和实施预防和减缓不利影响的对策措施。

表1 代表性鱼类生活环境及习性

(3)依据所述生态环境影响多层级综合指标体系架构法，采用一种基于机理分析的指标体系架构，来系统性地展现航道工程生态环境影响及减缓对策的综合评价成果，以及用于指导生态航道建设中关键指标的辨识、设计、监测、调查、分析与评价，该架构的横向和纵向主架构及分支架构由四层具有包含关系的层级组成，包含了4种影响作用过程指标子系统、15类影响类型指标模块、39组影响因素指标、多项单因素分类分项指标，详见表2。

表2 航道工程生态环境影响多层级综合指标体系一览表

(4)依据所述生态航道符合性评价指标体系架构法，采用一种由三个层级8类分类指标及其所包含的32项分项指标组成的生态航道符合性分类分项指标体系，来反映生态航道的安全保障型、生态建设型、环境协调型、人水和谐型内涵，配套架构了分项分档指标状况定性或定量评定准则体系及计分规则体系，来提供可定量化的技术准则体系(详见表3)，以及可方便地评价航道生态符合性指数(URECI)的方法，还配套架构了生态符合程度评价准则，来评定案例工程URECI所代表的生态符合程度，评价结果为：生态符合性优。

表3 32项指标5个档次状态的定性或定量评分准则体系一览表

(5)依据所述长时间序列卫星遥感跟踪监测评价法，来分析评价航道工程的冲淤变化、岸线变化、水域形态变化这类生态环境影响，以及开展易识别目标工程建设内容的跟踪监测、工程影响范围一致性比较、工程实施效果评价。具体如下：

1)选取遥感影像数据源：主要采用四种光学卫星遥感数据，分别是美国陆地卫星(Landsat)系列的MSS、TM、ETM和OLI_TRIS数据。本案例研究收集和处理了二期工程河段从20世纪70年代中期至近期(2015-2017年)40多年来的遥感影像数据，共分六个阶段进行收集，分别是20世纪70年中期、80年代初、90年代初、2000年、2010年前后、2015-2017年工程建设期，并选择年内同一时段数据(枯水期)，详见表4。

表4 案例工程河段遥感影像数据源

2)评价结果显示，长江二期工程河段从1981年至2015年这35年的河道水域面积减小了82.02km²，其中1981年至2000年减少了26.93km²，年均减少1.42km²，2000至2015年减少了55.09km²，年均减少3.67km²。和畅洲段、福姜沙段水域形态变化最为显著，主要以淤积占优势，其余河段在35年间变化不大，基本保持稳定。

3)根据遥感监测，截至2016年4月22日，双涧沙头部3150米的潜堤，两侧护岸，双涧沙北侧和南侧丁坝已基本完成施工。卫星遥感监测实现了福姜沙河段航道整治工程建设内容的全过程跟踪监测，监测结果表明工程影响范围符合环境影响评价预测范围，工程的建设对于岸线稳定，冲淤平衡和水域形态稳定具有很好的实际效果。

(6)依据所述叠加累积影响模型分析评价法，来分析评价施工作业造成水中悬浮物SS浓度超标的叠加累积面积及影响，以及施工作业对底栖生物造成的叠加累积死亡量及影响。其中，水中悬浮物SS浓度超标的叠加累积面积计算及影响的具体分析结果如下：

1)根据水流及泥沙模型模拟结果，当抛石作业泥沙源强达到6kg/m³，连续排放36小时，在大潮期将会在下游800m范围内出现悬浮物浓度增量超过10mg/L的超标情况。若横向扩散范围取125m，则污染超标面积约10万m²。疏浚作业对下游的超标影响范围会达到约2000m，若横向扩散范围取200m，则污染超标面积约40万m²。

2)为了计算航道工程施工SS超标影响范围的叠加累积影响，依据所述叠加累积影响模型分析评价法，研究建立了案例工程的相关叠加累积公式，具体为：ASS＝∑ASSi＝∑(DSSi×WSSi×Ni+AWi)，式中，ASS为航道工程作业叠加的SS超标面积；ASSi为第i种作业方式造成的SS超标面积；DSSi为第i种作业方式超标区域的纵向传输距离(疏浚作业取2000m，其他施工作业取800m，)；WSSi为第i种作业方式SS超标区域的横向扩散范围(疏浚作业取200m，其他施工作业取125m)；Ni为第i种作业方式分段施工数量(二期工程疏浚、丁坝及护底铺排、护岸工程分别取21、14、16个)；AWi为第i种作业方式占用水域面积(二期工程疏浚、丁坝及护底铺排、护岸工程分别取626、11.7、94.9万m²)。

3)假设二期工程各类施工作业区域的悬浮物浓度超标，并考虑每段作业区域的超标面积相应的传输扩散影响范围要加和上述模型模拟的污染超标面积，则按照上述航道工程施工SS超标影响范围的叠加累积公式，计算二期工程疏浚及其他施工作业SS超标面积分别为1466万m²及406.6万m²，叠加的超标影响面积为1872.6万m²。这些区域浮游动植物和鱼类的生长会在相应施工时段受到一定程度的不利影响。

Claims (3)

1.一种基于机理分析的航道工程生态环境影响及对策评价方法，其特征为，包括6套分析评价法，分别为：工程建设核查及变化分析法、精细化分类影响机理及对策作用分析法、生态环境影响多层级综合指标体系架构法、生态航道符合性评价指标体系架构法、长时间序列卫星遥感跟踪监测评价法、叠加累积影响模型分析评价法，各方法之间的关联关系如下：

1.1所述工程建设核查及变化分析法为其他5套分析评价法的实施提供翔实工程依据；

1.2所述精细化分类影响机理及对策作用分析法为其他5套分析评价法的实施提供坚实理论依据；

1.3所述生态环境影响多层级综合指标体系架构法用于系统展示其他5套分析评价法的评价成果；

1.4所述生态航道符合性评价指标体系架构法用于提供评价准则体系，以便根据其他5套分析评价法的实施成果评价实际航道工程的生态航道符合程度；

1.5所述长时间序列卫星遥感跟踪监测评价法与其他5套分析评价法的实施成果相衔接，来实现对相关影响的时空变化跟踪；

1.6所述叠加累积影响模型分析评价法与其他5套分析评价法的实施成果相衔接，来实现相关影响评价的定性定量结合。

2.根据权利要求1所述的6套分析评价法，各方法的具体特征如下：

2.1所述工程建设核查及变化分析法，其特征为，包括了如下的方法和步骤：将具体航道工程在环评之后更为细化的建设内容与其环评阶段建设和评价内容相比较→针对工程的生态环境影响源项及减缓对策开展分施工标段、分建设活动、分实施内容的核查→分析与环评阶段相比的具体变化情况→辨识相应的生态环境影响变化情况→提出补充对策建议；

2.2所述精细化分类影响机理及对策作用分析法，其特征为，包括了6套精细化的概化模型，分别用于指导开展护岸工程对水生生态环境影响的机理分析、护底和疏浚及切滩工程对生态环境影响的机理分析与对策关键作用推衍、丁坝及潜堤工程对生态环境影响的机理分析与对策关键作用推衍、航道运营期对生态环境影响的作用机理和干扰途径分析、航道工程对生态环境叠加累积影响的作用因子辨识、基于生态习性和产卵特性的航道工程生态环境影响机理分析；

2.3所述生态环境影响多层级综合指标体系架构法，其特征为，以一种基于机理分析的指标体系架构，来系统性地展现航道工程生态环境影响及减缓对策的综合评价成果，以及用于指导生态航道建设中关键指标的辨识、设计、监测、调查、分析与评价，该架构的横向和纵向主架构及分支架构由四层具有包含关系的层级组成，包含了4种影响作用过程指标子系统、15类影响类型指标模块、39组影响因素指标、多项单因素分类分项指标；

2.4所述生态航道符合性评价指标体系架构法，其特征为，架构了一种由三个层级8类分类指标及其所包含的32项分项指标组成的生态航道符合性分类分项指标体系，来反映生态航道的安全保障型、生态建设型、环境协调型、人水和谐型内涵，配套架构了分项分档指标状况定性或定量评定准则体系及计分规则体系，来提供可定量化的技术准则体系，以及可方便地评价航道生态符合性指数(URECI)的方法，还配套架构了生态符合程度评价准则体系，来评定具体航道工程URECI所代表的生态符合程度；

2.5所述长时间序列卫星遥感跟踪监测评价法，其特征为，提供了一种长时间序列卫星遥感分析流程和方法，来分析评价航道工程的冲淤变化、岸线变化、水域形态变化这类生态环境影响，以及开展易识别目标工程建设内容的跟踪监测、工程影响范围一致性比较、工程实施效果评价，进而实现对影响时空变化的跟踪，具体包括了确定分析区域、选取遥感数据源、遥感数据预处理、水体信息提取、不同研究尺度影响评价、航道工程识别、工程建设及影响跟踪这样的分析步骤；

2.6所述叠加累积影响模型分析评价法，其特征为，基于航道工程生态环境影响的机理分析，发展了一种新的叠加累积影响定量模型，用于分析评价施工作业造成水中悬浮物SS浓度超标的叠加累积面积及影响，以及施工作业对底栖生物造成的叠加累积死亡量及影响，进而实现定性定量影响分析的结合。

3.根据权利要求2所述的叠加累积影响模型分析评价法，其叠加累积影响定量模型如式1和式2所示：

WFF＝∑WFF_i＝∑(AD_i×TF(QFA_i×YD_i×FDF_i+BIDA_i×QIFA_i×YID_i×FIDF_i) 式1；

ASS＝∑ASS_i＝∑(DSS_i×WSS_i×N_i+AW_i) 式2；

式1中，WFF为航道工程作业叠加累积的底栖生物死亡量；WFF_i为第i种作业方式造成的底栖生物死亡量；AD_i为第i种作业方式直接伤害面积；QFA_i为第i种作业方式直接伤害面积内的底栖生物栖息密度；TF为底栖生物年收获季节；YD_i为第i种作业方式直接伤害影响的恢复时间；FDF_i为第i种作业方式造成底栖生物受到直接伤害的死亡百分率；BIDA_i为第i种作业方式间接扰动影响区域占直接伤害影响区的比值；QIFA_i为第i种作业方式间接扰动影响区域底栖生物栖息密度；YID_i为第i种作业方式间接伤害影响的恢复时间；FIDF_i为第i种作业造成底栖生物受到间接扰动影响的死亡百分率；

式2中，ASS为航道工程作业叠加累积的SS超标面积；ASS_i为第i种作业方式造成的SS超标面积；DSS_i为第i种作业方式超标区域的纵向传输距离；WSS_i为第i种作业方式SS超标区域的横向扩散范围；N_i为第i种作业方式分段施工数量；AW_i为第i种作业方式占用水域面积。