海南万宁小海泻湖环境的破坏与治理19455287

海南万宁小海泻湖环境的破坏与治理19455287 海南万宁小海泻湖环境的破坏与治理 小海泻湖位于海南省万宁市境内，东临南海，多年平均降雨量为2,125mm。2000年10月遭受16号强台风暴雨袭击时，5d降雨量为600mm，最大24h降雨量达355.1mm。万宁市受灾人口31万，其中小海舄湖周边地区5镇21村被淹5d(图1)，地势稍低的北坡镇更是水淹7d，有2.44万亩耕地和鱼塘被淹没，毁坏渔排网箱1.13万口。因此，拯救和治理小海已刻不容缓。 然而，小海目前环境的恶化完全是人力所为。1960年时小海舄湖水域面积49km2(是我国大舄湖之一)，其潮汐通道口门宽约150m，水深为3,4m，此时的条件还是不错的(图2A)，故有关部门计划在通道口门附近的港北镇建港，1972年初人工抛石堤(北堤)使北沙咀与内峙岛连接(图2B)，其目的有二:一是想通过束水攻沙来增加口门水深;二是为了阻止东北向浪对口门的冲击。同时，1972年还进行了太阳河改道工程(图1)，使太阳河不经舄湖而是直接入海。1986年起又流行养殖热，约5 km2的潮滩被围垦，尤其是将南汊道围建成鱼塘进行对虾养殖。这三大人为工程后，小海水域面积减至44km2，湖内潮差从0.7m降至0.2m，使得舄湖水体交换能力大受影响，湖内水质污染严重，特别是潮汐通道口门日渐萎缩，现宽度仅约30m左右，须靠人工疏浚才得以维持，否则口门一旦被泥沙封闭，小海将变成死水一潭。因口门狭小、排水不畅，终于酿成2000年的灾害。 小海的治理，首先必须正确评价这三大人为工程对小海环境造成的影响，虽然治理建议众说纷纭，但通道口门的稳定是决定性的，人为工程是利还是弊，关键要看其在口门稳定性 方面起了什么作用。本文从这一角度出发，分析三大人为工程对小海口门演变的影响作用，并依据潮汐通道水力特性，提出小海舄湖的治理。 1 小海三大人为工程对通道口门变化的影响 1.1 太阳河分洪工程的影响 1972年实施的太阳河改道工程，采取截弯取直的，人工开挖一渠道使太阳河直入南海(图1)，流入小海的淡水流量由此减少了50 m3/s左右，但相对于通道口门平均落潮流量(270m3/s，2001年9月实测)而言，这一流量的减少对口门维护的影响有限，只是在大洪水时对口门的冲刷才有一定的作用。此外，当淡水径流减少时，一般而言湖内水体的盐度会升高，如渤海湾七里海舄湖，历史上经历了由咸水湖——淡水湖——咸水湖的过程,1,，饮马河等河流的注入使舄湖水体由咸变淡，而当饮马河改道后，湖水又由淡变咸;威尼斯舄湖的入湖河流改道后亦使湖内水体的盐度升高,2,。与此相反，小海舄湖的水体盐度却没有因淡水径流的减少而升高，反而逐渐降低，舄湖顶端北坡镇一带的水体现已完全淡化，这一现象表明太阳河改道工程的影响作用很小，而是其他原因造成了口门缩窄、海水进潮量减少，致使湖内水体不断被淡化。 1.2 通道口外修建北堤的影响 北堤修筑前(图2A)，小海口门自身有良好的自动调整功能，即 冬季在偏北向浪的作用下，北沙咀尖端向南淤积发展，南沙咀尖端则遭受冲刷而后退;春、夏季在偏南向浪作用下，南沙咀尖端向北淤积发展，北沙咀尖端则被冲刷后退。小海口门通过这种自动调整作用维持了历史上的长期稳定。1972年修筑北堤后，使北沙咀与内峙岛相连接(图2B)，其作用类似于单导流堤，由此把南沙咀掩护在其波影区内，由于不再受偏北向浪的冲刷，南沙咀逐渐向北延伸，可见单导流堤工程对潮汐通道口门的整治不但不能起到好的作用，而且会带来坏的影响。 1.3 围堵南汊道的影响 1986年南汊道及周围广大的潮滩被围垦(图2C)，这一工程既挡潮又碍洪，同时又使北汊道成为了通道(原来是一通道和南、北两汊道)，通道长度亦从600m突然变到3800m，大大增加了水流经过通道的时间，使舄湖的潮汐过程比外海滞后很多(即延时角增大)，幷发生极大的变形，即潮汐振幅减小、落潮历时延长和涨潮历时缩短，如2001年9月实测潮位过程(图3)，口外最大潮差有1.39m，但舄湖通道末端的最大潮差仅为0.19m(通道长度增加使舄湖潮汐振幅减小的事例亦见于山东月湖，其人工围堤后，通道长度从350m增加至1350m，舄湖潮差随之下降了1/4强,3,)，与外海潮汐过程相比，已经有了很大的变形，舄湖水位居高不下。小海舄湖终因潮差急速下降导致涨潮量迅速减小，落潮流再也无力全部冲走落入口门的沿岸漂沙，致使泥沙在口门逐渐淤积下来，而口门的缩窄反过来又使涨、落潮流减小，如此形成了恶性循环。可见，南汊道被围堵是小海口门快 速淤积缩小的主因。 2 波浪对小海口门演变的影响 Hubbard,4,根据舄湖通道地貌和沙体的分布特点，1979年提出可将潮汐通道划分为三种类型，即潮流作用为主型、波浪作用为主型和过渡型。波浪作用为主的舄湖潮汐通道主要特征是:外海潮差较小，平均潮差一般小于1m，平均波高可大于1m，由于波能相对较强而潮流较弱，泥沙主要是向陆搬运到通道以内的舄湖里沉积，涨潮三角洲规模较大且呈复式裂片状分布;相比之下，落潮三角洲规模小，从口门向海延伸的距离很短，常被许多浅的潮汐水道所分割。 小海舄湖外海年平均潮差为0.75m，年平均波高与平均周期分别为1.0m和4.2s，最大波高2.9m，周期6.0s，冬半年以偏北向浪为主，波高较大，平均为1.2m;夏半年则以偏南向浪为主，波高较小，平均为0.7m。历史上小海潮汐通道内侧曾发育过大规模的裂片状涨潮三角洲(盐墩诸沙岛，图2A)，说明当时的通道口门可能较大，海岸供沙丰富。1972年修筑北堤后，在口门内侧不远处紧靠北堤的地方又新发育了涨潮三角洲沙体(图2B)，其规模至今还在发展中(图2C)。尤其是2001年9月经人工疏浚后，口门拓宽到100m，但仅过了半年，2002年3月再次测量时，南沙咀向北延伸了50m左右(图4)，又使口门缩至不到50m。上述种种现象表明，目前小海舄湖潮汐通道的演变阶段仍属波浪作用为主型。 3 小海潮汐通道和口门的治理 2000年10月大洪水期间，外海最高潮位只有0.85m,应该说这个 潮位还算偏低的(小海外海多年平均高潮位为1.19m)，但小海舄湖周边地区却水淹5d，可见这次洪灾并非是外海水位高引起的顶托，而是口门过小、排水不畅造成的。其他如口门水浅(碍航)、湖水淡化(不利于海产养殖)、舄湖水体交换不畅引起的水域污染加重和舄湖水位居高不下等问题，都与口门过小造成涨、落潮量小有关，因此，小海舄湖治理的关键在于潮汐通道和口门。要使通道口门稳定，前提是须有足够大的纳潮量，落潮流才有较强的动力来冲刷口门泥沙。而欲增大纳潮量就必须设法提高舄湖潮差，改善流路，使外海水体在涨潮期间能尽快地流进舄湖。 当然，口门的既要有科学依据又要符合小海的实际情况，若全盘恢复过去的人为工程难度很大，也不现实，且太阳河改道工程的影响甚小，可不考虑进行恢复;而北堤的修筑虽然对口门的泥沙淤积有一定的影响，但也有效地阻挡了口门北侧沿岸漂沙的进入，所以应当保留。 针对上述问题并根据实际情况，作者考虑采用通道分汊和复式断面之方法，即重新打通已被封堵的南汊道(南汊道现在被围成一块块的鱼塘，恢复难度和费用很小)，由现在的一条长长的通道恢复到原来的一条短通道和两条汊道(通道分汊)，同时按北汊道宽250m、南汊道宽150m和水深3m进行拓宽和浚深，并挖掉口内浅滩，其泥沙堆填在邻近的岛前端并人工建成分流嘴(图5);口门则设计成复式断面(图6)，宽度为500m，深槽靠北岸，宽250m，水深4m，边坡1:10，南侧为浅水面，宽250m，水深1m。此外，在口门南侧建一拦沙 堤，堤长越过破波带，伸至5m水深处，拦截由南向北的沿岸漂沙(图5)。 这一设计的基本思路是涨、落潮流各行其道，即落潮流主要走北汊道经口门深槽出海;涨潮流则由口门浅水一侧经南汊道流入舄湖。因为在落潮末期至涨潮初期，口门的落潮流速还很大，其惯性作用使初期的涨潮流难以进入舄湖，所以涨潮流必须另有途径。小海在漫长的历史过程中存在着南、北两汊道，客观地反映了其自然规律，只是由于人为的因素把南汊道封堵起来，这是极大的破坏作用，反过来，小海舄湖选择走向死亡来回应这种破坏，因此，必须把这一人为错误改正过来。而口门设计成宽阔的复式断面亦是与通道分汊相配合，通过缩短通道长度和扩大口门面积，使水流更快更多地流进流出，既可增大涨潮流量又可尽快地排泄洪水，因为随着进出流量的变化，复式断面能有效地调整其面积，即低水位时使水流归槽以冲刷泥沙(落潮最大流速发生在中潮位之后)和便于航运;高水位时又可使口门面积迅速增大以利于洪水排泄。不少弱潮环境下的舄湖，其口门自然形态常自我优化选择了复式断面，如山东月湖,5,，甚至有的海湾水道断面(如浙江三门湾,6,)亦表现为复式断面。 经过数学模拟计算，湖内平均潮差由0.12m提高到0.55m，纳潮量由570万m3增大至2440万m3，口门性质从不稳定(纳潮量P/沿岸年输沙量M =66)变为稳定(P/M =220)。 4 结语 小海舄湖经历的三大人为工程中，围堵南汊道是极大的错误，其 使潮汐通道长度增加，涨潮延时滞后，潮汐过程发生变形，湖内潮差大幅减小，落潮流动力急剧减弱，加之小海地处弱潮环境，波浪动力相对较强，落潮流无力冲走全部落淤的沿岸漂沙，使得口门逐渐被泥沙淤积缩窄，终因排水不畅造成洪灾。对于小海这种弱潮环境而以波浪作用为主的舄湖，可采用通道分汊和口门为复式断面的方法来进行治理。通道分汊既使过水断面面积增大，又在落潮末期(或涨潮初期)使涨、落潮流分道而流，由此增大涨潮流量;而口门复式断面随着水位的变化能有效地调整其过水面积，高水位时口门面积迅速增大以利于水流通过，低水位时又使水流归槽以冲刷泥沙和便于航运。这两种方法若配合在通道口外两侧修建拦沙导流堤则效果更好。 原载:海洋环境科学，2007，(1).