于春艷，韓建波，韓庚辰，馬明輝，王曉萌

(國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心 大連 116023)

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海洋工程監(jiān)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(huán)境監(jiān)測中心 大連 116023)

查閱海洋工程環(huán)境影響報告書及相關(guān)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(shè)期和運營期的特征污染物、主要環(huán)境影響及相應(yīng)環(huán)保措施等，建立了對各類海洋工程有針對性的監(jiān)測體系，提出各自的監(jiān)測區(qū)域、監(jiān)測頻率及監(jiān)測內(nèi)容，為海洋工程的污染防治和分類管理提供依據(jù)。

海洋工程；監(jiān)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(fā)、利用、保護、恢復(fù)海洋資源為目的，并且工程主體位于海岸線向海一側(cè)的新建、改建、擴建工程[1]。近年來，沿海地區(qū)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(wù)功能衰退等，改變了海洋生物賴以生存的自然條件，從而導(dǎo)致工程附近海域生物多樣性普遍降低，優(yōu)勢種和群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。多數(shù)海洋工程完工后未能及時采取相應(yīng)的修復(fù)海洋生態(tài)環(huán)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?jié)O業(yè)資源萎縮，海洋生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化[2-5]。

海洋環(huán)境監(jiān)測是管理的前提和基礎(chǔ)，在生態(tài)環(huán)境保護中擔(dān)負著重要角色。監(jiān)測的主要目的是服務(wù)于“三個清楚”，即污染源狀況要清楚、海洋環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢要清楚、潛在海洋環(huán)境風(fēng)險要清楚。海洋環(huán)境監(jiān)測可為國家制定有關(guān)控制海洋活動污染的政策法規(guī)、加強環(huán)境保護管理提供科學(xué)數(shù)據(jù)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(huán)境的影響，同時也為檢驗環(huán)保設(shè)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(jiān)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(jīng)濟的迅速發(fā)展，土地資源短缺的矛盾越來越突出，一些沿海地區(qū)相繼提出圍海造地計劃，圍填海活動呈現(xiàn)出速度快、面積大、范圍廣的發(fā)展態(tài)勢。圍填海的好處是把原有的海域轉(zhuǎn)變?yōu)殛懙兀瑢τ谏蕉嗥降厣俚难睾３鞘?，填海造地是一個為市區(qū)發(fā)展制造平地的有效方法，緩減了土地供應(yīng)壓力。但是，圍填海工程使得海域使用類型發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的改變，這一行為會造成生態(tài)環(huán)境和景觀的破壞[6-8]。

1.1 產(chǎn)污分析

1.1.1 建設(shè)期

圍填海工程施工內(nèi)容一般包括防波堤建設(shè)、挖泥吹填造陸、地基處理等，對環(huán)境的影響主要發(fā)生在挖泥與溢流兩個產(chǎn)污環(huán)節(jié)。挖泥作業(yè)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(huán)境、浮游生物和底棲生物等產(chǎn)生影響。同時，船只和機械設(shè)備作業(yè)期間排出的含油污水和污油、作業(yè)人員產(chǎn)生的生活污水和固體廢物也會對水質(zhì)等產(chǎn)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(qū)的水文動力，破壞岸灘和深槽動態(tài)平衡，改變潮流場[11-14]。

1.2 主要環(huán)境影響

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

1.3 環(huán)保措施

施工過程中應(yīng)做好必要的環(huán)保措施，施工機械含油污水送碼頭已建的油水分離設(shè)施經(jīng)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(chǎn)生的生活污水、生活和生產(chǎn)垃圾等廢物應(yīng)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(yè)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(qū)以外海域[15]。

1.4 監(jiān)測區(qū)域

以工程可能影響到的范圍為主，根據(jù)污染物類型和特性的不同，確定監(jiān)測區(qū)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(nèi)海域為監(jiān)測區(qū)域。

1.5 監(jiān)測頻率及內(nèi)容

1.5.1 建設(shè)期

在工程建設(shè)期進行跟蹤監(jiān)測，一般每月監(jiān)測1次，監(jiān)測頻率可隨施工進度和污染狀況進行調(diào)整，直至施工結(jié)束。其中，施工前期可增加監(jiān)測頻率，監(jiān)測結(jié)果若顯示污染程度較小，則可適當(dāng)降低監(jiān)測頻率。

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

生態(tài)環(huán)境監(jiān)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(wǎng)自海底至水面垂直拖網(wǎng)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(wǎng)自海底至水面垂直拖網(wǎng)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(yīng)再連續(xù)進行3～5年監(jiān)測，一般每年監(jiān)測1次。由于圍海造陸工程所占據(jù)水域的范圍通常較大，會對周圍區(qū)域的環(huán)境質(zhì)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(shù)十千米[17]，所以對技術(shù)要求較高，是頂尖橋梁技術(shù)的體現(xiàn)。同時這樣投資巨大、超大型和長周期的海洋工程建設(shè)項目對海洋生態(tài)環(huán)境的影響是難以避免的。

2.1 產(chǎn)污分析

2.1.1 施工期

施工期的主要內(nèi)容為預(yù)制場圍填海工程、建材運輸、挖填土方、橋梁下部結(jié)構(gòu)施工(樁基及承臺)、橋梁上部結(jié)構(gòu)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(chǎn)污環(huán)節(jié)主要為橋梁上部和下部結(jié)構(gòu)的施工過程，以及施工預(yù)制場所需圍填海工程[18]。

懸浮泥沙主要產(chǎn)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(shè)立時的吊箱沉放、圍堰抽水、水上平臺拆遷、預(yù)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(shè)備沖洗廢水、施工人員生活污水、混凝土攪拌站和預(yù)制場等施工場地排放生產(chǎn)廢水、箱梁澆筑過程中的冷卻水和養(yǎng)護廢水等[19]。主要噪聲源是各種大型施工機械設(shè)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(shè)備、工程船、施工與運輸車輛以及其他輔助設(shè)備。

2.1.2 運營期

運營期的主要內(nèi)容為大橋通車、車輛管理與收費服務(wù)、路面維護保養(yǎng)等。可能對海洋環(huán)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(chǎn)生環(huán)節(jié)主要體現(xiàn)在橋面雨水沖刷、收費服務(wù)區(qū)工作人員排放生活污水等。噪聲污染的產(chǎn)生環(huán)節(jié)體現(xiàn)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(chǎn)生環(huán)節(jié)體現(xiàn)在運輸有毒有害物質(zhì)的車輛發(fā)生交通事故而造成泄漏等。

2.2 主要環(huán)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(chǎn)生不利影響；施工臨時預(yù)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?yōu)殛懙?，勢必對海洋生態(tài)、水產(chǎn)養(yǎng)殖等造成很大影響。運營期橋址附近流場及河床沖刷規(guī)律發(fā)生變化，可能對水生生物的棲息環(huán)境、海床和岸線的穩(wěn)定產(chǎn)生影響，對通航也會造成一定障礙[20-23]。

2.3 環(huán)保措施

施工期間應(yīng)嚴格按照先筑圍堤、設(shè)置倒濾層、吹填疏浚的施工順序進行。鉆孔樁應(yīng)采用鋼護筒施工，這樣能把產(chǎn)生的泥沙與鉆渣控制在護筒范圍內(nèi)，保證鉆孔污染物不直接進入海洋中。含有害物質(zhì)的建材及其他施工材料等不得堆放在海域附近，并設(shè)圍欄防止雨水沖刷入海。施工機械設(shè)備(尤其是施工船舶)及其維修產(chǎn)生的含油廢水、機械設(shè)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(yīng)按《船舶污染物排放標準(GB 3552-83)》的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。橋梁鉆渣集中收集、運輸，若采取拋海處置，應(yīng)先向當(dāng)?shù)睾Ｑ蠊芾聿块T申請，拋海地點應(yīng)遵循《中華人民共和國海洋傾廢管理條例》的規(guī)定。當(dāng)工程結(jié)束時，應(yīng)清理施工現(xiàn)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(jiān)測區(qū)域

建設(shè)期的監(jiān)測范圍可以設(shè)置在施工場所附近海域，應(yīng)重點關(guān)注工程區(qū)附近的環(huán)境敏感區(qū)；運營期的監(jiān)測站位主要布設(shè)在大橋附近海域及環(huán)境敏感區(qū)內(nèi)。

2.5 監(jiān)測頻率及內(nèi)容

2.5.1 建設(shè)期

可在樁基、承臺和橋墩施工高峰期間安排監(jiān)測工作，一般為施工期間的每年5月、8月和10月進行監(jiān)測。其中水質(zhì)監(jiān)測應(yīng)在豐水期、平水期和枯水期各1次，監(jiān)測內(nèi)容包括懸浮物、石油類和化學(xué)需氧量等。生態(tài)環(huán)境監(jiān)測應(yīng)在大潮和小潮各1次，監(jiān)測內(nèi)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(jiān)測1次。水質(zhì)監(jiān)測內(nèi)容主要包括化學(xué)需氧量、重金屬、石油類、pH和海洋垃圾等。海洋生態(tài)監(jiān)測內(nèi)容應(yīng)重點關(guān)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(chǎn)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(dǎo)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(shè)計直徑相當(dāng)，每掘進數(shù)十厘米，立即加工隧道內(nèi)壁，一氣呵成。在海底地質(zhì)復(fù)雜、無法掘進的情況下，亦可采用預(yù)制鋼筋水泥隧道，沉埋固定在海底的方法進行鋪設(shè)[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(huán)境影響

施工期隧道作業(yè)中產(chǎn)生的涌水、灑水降塵后含有石灰質(zhì)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(chǎn)生的污水、施工人員的生活污水等排放，會對海水水質(zhì)產(chǎn)生一定影響；地下爆破會對一定范圍內(nèi)的海底生物產(chǎn)生影響[26-27]。運營期主要環(huán)境影響為汽車尾氣和噪聲[28]。

3.3 環(huán)保措施

距市政管網(wǎng)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(tǒng)，經(jīng)市政污水處理系統(tǒng)處理達標后排海；距市政管網(wǎng)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(jiān)測區(qū)域

建設(shè)期主要針對施工區(qū)域進行監(jiān)測。運營期若有溢油等風(fēng)險事故發(fā)生，可以根據(jù)事故性質(zhì)、影響大小等視具體情況制訂監(jiān)測計劃，重點監(jiān)測事故發(fā)生區(qū)域附近的特別保護區(qū)、重要漁業(yè)水域等。

3.5 監(jiān)測頻率及內(nèi)容

一般施工期的每年5月、8月和10月進行監(jiān)測。水質(zhì)監(jiān)測應(yīng)在豐水期、平水期和枯水期各1次，監(jiān)測內(nèi)容包括懸浮物、石油類和化學(xué)需氧量等。生態(tài)環(huán)境監(jiān)測應(yīng)在大潮和小潮各1次，監(jiān)測內(nèi)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(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。

4 海底管道工程

海底管道是指在海底連續(xù)輸送大量石油(或天然氣)的密閉管道，是海上油(氣)田開發(fā)生產(chǎn)系統(tǒng)的主要組成部分，也是目前最快捷、最安全和經(jīng)濟可靠的海上油氣運輸方式。海底管道按輸送介質(zhì)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(yōu)點是可以連續(xù)輸送，輸油效率高，運油能力大，幾乎不受環(huán)境條件的影響，不會因海上儲油設(shè)施容量限制或穿梭油輪的接送不及時而迫使油田減產(chǎn)或停產(chǎn)。其缺點是管道處于海底，多數(shù)又需要埋設(shè)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(fēng)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(chǎn)污分析

4.1.1 建設(shè)期

海底管道的鋪設(shè)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(shè)過程中掀起的海底沉積物，近岸段和陸上炸礁過程中產(chǎn)生的碎石和懸浮泥沙，同時伴有爆破沖擊波和噪聲產(chǎn)生，參加作業(yè)的船舶和人員產(chǎn)生的生活污水、生活垃圾、機艙含油污水，以及少量的生產(chǎn)垃圾和發(fā)動機廢氣等[32]。

4.1.2 運營期

正常生產(chǎn)作業(yè)期間，生產(chǎn)物流在海底管道內(nèi)均為密閉式輸送，沒有污染物產(chǎn)生。但長輸管線存在因材料缺陷、腐蝕、第三方破壞等因素導(dǎo)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(fā)生[33-34]。

4.2 主要環(huán)境影響

鋪設(shè)海底管道對海水水質(zhì)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(shè)長度成正比。另外，鋪管攪起的懸浮泥沙和炸礁作業(yè)對漁業(yè)和底棲生物等均會產(chǎn)生一定影響。

4.3 環(huán)保措施

應(yīng)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(guī)和標準要求，同時防止泄漏產(chǎn)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(zhì)；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(chǎn)卵季節(jié)；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(yè)，減少沉積物對管道的影響[35-36]。

4.4 監(jiān)測區(qū)域

建設(shè)期主要對作業(yè)場所附近海域進行監(jiān)測。運營期若有溢油或跑氣等事故發(fā)生，可根據(jù)事故性質(zhì)和影響的大小等，視具體情況確定監(jiān)測海域。

4.5 監(jiān)測頻率及內(nèi)容

4.5.1 建設(shè)期

施工前進行1次監(jiān)測，挖泥作業(yè)開始后每月監(jiān)測1次，陸域形成后每季監(jiān)測1次，直至工程完工1個月后再監(jiān)測1次。拋泥區(qū)每次作業(yè)均需監(jiān)測。

水質(zhì)監(jiān)測內(nèi)容包括懸浮物、石油類和化學(xué)需氧量等。生態(tài)環(huán)境監(jiān)測內(nèi)容包括浮游植物、浮游動物、底棲生物和漁業(yè)資源等。

4.5.2 運營期

工程運營期間幾乎不會對海洋生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，若有溢油或跑氣等事件發(fā)生，要對其發(fā)生區(qū)域附近的特別保護區(qū)、重要漁業(yè)水域等進行監(jiān)測。

5 小結(jié)

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(shè)期和運營期的產(chǎn)污環(huán)節(jié)、特征污染物、主要環(huán)境影響等，重點監(jiān)測內(nèi)容匯總于表2，可見造地和運輸類海洋工程在施工建設(shè)期均體現(xiàn)在懸浮泥沙、含油污水、生活污水、噪聲等對水質(zhì)和海洋生物等影響，其主要監(jiān)測內(nèi)容基本相同；運營期由于各類海洋工程的使用功能不同，導(dǎo)致重點監(jiān)測內(nèi)容差別較大。對海洋工程監(jiān)測體系的分類研究，能夠為海洋管理部門開展環(huán)境保護工作和對各類海洋工程實施有針對性的分類監(jiān)測提供支撐。

表2 各類海洋工程重點監(jiān)測內(nèi)容匯總

[1] 防治海洋工程建設(shè)項目污染損害海洋環(huán)境管理條例[S].2006．

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1005-9857(2015)03-0021-06