摘要： 由于泥沙淤积，洞庭湖洪水位不断抬高，在造成严重的洪涝灾害的同时，降低湖泊水体的稀释自净能力和水环境承载能力，湖区生态环境的恶化。根据洞庭湖环境疏浚规划，通过对典型河段疏浚前后水情、水环境质量及承载能力变化等的对比，定量与定性相结合对洞庭湖疏浚后的水环境修复和生态系统恢复效益等进行研究 。
关键词： 洞庭湖 疏浚 水环境修复 生态恢复
1 前言
洞庭湖接纳湘、资、沅、澧四水和长江的松滋河、虎渡河、藕池河三口，每年大量泥沙进入洞庭湖，其中约四分之一左右的泥沙由城陵矶注入长江，四分之三淤积在洞庭湖。由于泥沙淤积，造成四口洪道多呈淤积萎缩态势，湖内洲滩滋长、芦柳丛生、滞流阻水严重，而且湖泊萎缩使得水系紊乱，相互顶托干扰。从而导致洞庭湖区调蓄容积减少、洪水位不断抬升、江湖关系改变，在加重湖区的防洪 负担、造成严重的洪涝灾害的同时，降低湖泊水体对各种污染物的稀释自净能力和水环境承载能力，造成湖区生态环境的恶化[1] 。根据《国家地面水环境质量标准》 （GB3838－2002），按单因子法评价全湖平均类别为IV类，磊石、城陵矶、茅草街、目平湖、万子湖水质达V类，君山水质达超V类。按综合污染指数法评价全湖平均综合污染指数0.433，属于轻度污染。 洞庭湖全湖主要污染物的分担率从大到小依次排前五位的参数为：总磷、总氮、总汞、挥发酚、高锰酸盐指数。因此，实施洞庭湖环保疏浚工程，调整部分河段的河势、改善水流条件是增加水体纳污、自净能力，改善环境条件，维护生态平衡重大战略举措。目前 洞庭湖环保疏浚规划已经完成，本文通过对典型河段环境疏浚前后水情、水环境质量及承载能力的变化深入分析 ，定量分析与定性研究相结合对洞庭湖环境疏浚的水环境修复效益和生态系统恢复效应进行了研究。
2 洞庭湖环保疏浚前后的水情变化
洞庭湖环境疏浚改变了河道湖泊的过水断面，纵坡比降及糙率等水力因素，这些水力因素的改变对洪水水位产生影响 ，尤其在河道上由于水力因素的改变值的比重较高，影响更为显著。分析中首先使用二个典型河段，运用水力学模型分析法和水文学资料分析法分析这些典型河段在疏浚前后对洞庭湖洪水水位的影响，并以为此基础研究根据环境疏浚方案对洞庭湖各疏浚河段的水位降低效应进行分析。
2.1 环境疏浚对典型河段的洪水水位影响分析
本研究洪水演算采用SMS （地表水模拟系统）水力学模型，区间的产流计算 采用SSARR（河流综合预报与水库调度模型）水文学模型[2] 。典型年主要选择近期的主要大水年1996、1998、1999年。其中1996年洪水为四水遭遇型洪水，1998年洪水为1954年后长江流域全流域大洪水，1999年洪水为湖区区间及长江干流遭遇的恶劣组合型洪水。对3个典型年，分别选择疏浚前后的地形资料计算三个典型河段影响区的水位，在疏浚区每隔500m，模型输出一个水位值。计算的结果为：澧水洪道洪水水位降低0.2～0.3m；南洞庭湖洪水水位0.09～0.17m。
2.2 洞庭湖环境疏浚规划对洞庭湖洪水水位影响预测
根据洞庭湖环境疏浚规划，疏挖总土石方量达33876.5×104 m3 。而且由于增加了行洪断面的面积和湖泊容量，相应增加了洪道的行洪能力，增强了湖泊的调蓄能力，对降低湖区高洪水位起积极作用。整个疏浚工程土石方量也就相当于洞庭湖增加了约3.4×108 m3 容积，约占洞庭湖总容积（城陵矶水位33.5米时容积167×108 m3 ）的百分之二左右。
采用前面已经建立的水力学模型，经水力学模型模拟计算结果如下：
（1）四水尾闾及淞滋河、藕池河及汨罗江疏浚段附近洪水水位的降低较明显。水位降低的程度与开挖的断面面积占总断面面积的比例及洪水级别有关。比例越大，水位降低愈明显。洪水级别越大，水位降低越小。在计算河段中澧水尾闾可降低高洪水位0.15～0.35m，其余河段一般可降低0.1～0.25m，但在扩卡的局部区域，有时可降低水位0.3m以上。
（2）东洞庭湖洪水水位可降低0.08～0.14m，南洞庭湖可降低0.1～0.18m。湖区水位降低幅度仍然少于河道，这种趋势同典型河段的计算结果一致。 3 洞庭湖疏竣的水环境修复效应
洞庭湖河湖疏竣的水环境修复效应主要体现在对水环境承载力的影响。水环境承载力是指在一定的水域，其水体能够被继续利用并仍保持良好生态系统时所能容纳污水及污染物的最大能力[3] 。简单地说，水环境承载能力也就是我们通常所说的“水环境容量”或“水环境（水体）纳污能力”，即满足水环境质量标准要求的最大允许污染负荷量、或纳污能力。对于河流、湖泊而言，流量和水质及污染物质的背景浓度也是经常变化的，向河、湖排放污染物也大多是通过水流进入的，因此，其污染物的净化和环境容量的计算比较复杂。常用的水环境容量计算模型有：一维模型、二维模型、非均匀混合模型和湖(库)均匀混合模型[4] 。
根据洞庭湖污染物排放现状，造纸业排放的CODMn 是影响洞庭湖区水质的主要污染物，故在水环境容量计算中，选择反映水质污染的综合指标——CODMn ，研究计算典型河段和整个洞庭湖疏挖前后水环境容量变化情况，分析疏竣对洞庭湖水环境质量的影响。
（1）疏浚对典型河段水环境容量影响分析。典型河段选择澧水洪道石龟山至沙河口（全长20000m）、南洞庭湖茅草街至沅江（全长22000m）二个河段。由于疏竣工程改变了洞庭湖的水力学条件，使湖泊水流归槽，水位降低，流速增大，污染物扩散与自净能力增强，湖泊的水环境容量增加。水环境容量的计算结果澧水洪道由144g/s增加到160g/s，南洞庭湖由378g/s增加到398g/s。同样在起始断面水质状况相同，区间内疏竣前后污染物排放情况不变的情况下，区间出口在疏竣后的污染物浓度要比疏竣前小，水质比疏竣前好。澧水洪道出口处污染物浓度由疏浚前的6.0mg/l降为疏浚后的5.9mg/l，南洞庭湖由4.5mg/l降为4.4mg/l 。
（2）疏浚工程对洞庭湖水环境容量影响预测。 对于洞庭湖，考虑整个疏浚工程相当于洞庭湖增加了约3.4×108m3 的容积，选择参数CODMn ，采用湖（库）均匀混合易降解的水质数学模型，计算结果:CODMn 的水环境容量疏浚后可增加2361 g/s，即74460 t/a; 污染物浓度疏浚后可降低0.3 mg/L。表明洞庭湖河湖疏竣对洞庭湖水环境的影响主要体现在：疏竣后河流水位降低，水流归槽，流速加快，污染物稀释自净能力增强，水环境容量及水环境承载能力增大，水环境质量有所改善。
（3）疏竣对洞庭湖富营养化的影响分析。洞庭湖经多年淤积，不仅大大缩小了湖容，而且淤积底泥中含有大量的营养物质，这些营养物质中的一部分又会重新溶解进入水体，增加水体的营养负荷，加快湖泊的富营养化进程。对洞庭湖区进行疏竣，将淤泥疏挖出水，将大大减少底泥中营养物质的释放，降低水体营养物质的浓度。根据洞庭湖区河道疏竣工程总体设计方案，南洞庭湖底泥疏挖量1595.17×104 m3 , 黄土包河疏挖工程底泥疏挖量1841.44×104 m3 ,澧水疏挖工程底泥疏挖量3828.40×104 m3 ,以上典型河段共计7265.01×104 m3 。经估算相当于清除磷13513t、氮678551t。根据洞庭湖营养物质平衡计算结果，洞庭湖总氮、总磷年滞留量分别为107003吨、7780吨，而典型河段疏挖减少的氮、磷量分别相当于全湖6.34年、1.74年的淤积量，如果全湖疏挖按设计完成，其效益当更加巨大。可见疏挖工程对减少洞庭湖的营养负荷、减缓富营养化进程作用显著。
（4）环境疏浚的经济 、社会 及环境效益。洞庭湖环境疏浚工程实施后，将改善湖泊水环境质量，提高湖泊水环境容量，既可影响“一湖四水”，还将影响到整个长江中下游，对维护长江流域生态平衡，促进区内经济与环境协调发展 将起到积极作用，其经济、社会和生态环境等方面的效益十分显著。而且其直接经济效益也相当可观的，如CODMn 的水环境容量可增加2361 g/s，即74460 t/a，在保护洞庭湖水功能不受破坏的情况下，可年增加容纳248200t化学需氧量（COD）。根据《湖南省“一湖四水”水污染防治规划》，建设城市污水处理厂年削减COD 7.3×104 t，约需投资27.7944×108 元,若建设可年处理COD 24.82×104 t的COD污水处理厂，仅此项经济效益就达90×108 元。 4 洞庭湖疏浚的生态系统修复作用
4.1 环境疏浚与湿地生态
对于洞庭湖及尾闾河道及河缘湿地来讲，湿地生态恢复的主要目标应集中在稳定湿地面积、保障调蓄功能和增加环境容量及其水质的净化上。通过洞庭湖河湖底泥的疏浚，河湖漫滩湿地再自然 化，增加水流的持续性，防止侵蚀或沉积物进入等来达到控制湿地陆地化和切断湖泊底泥的二次污染以及加强非点源污染净化使河湖水质得以恢复[5] 。
根据洞庭湖环境疏浚典型河段澧水洪道和南洞庭湖的水力学和水文学分析 ，疏浚后设计洪、枯水水位均有不同程度的降低，且枯水期水位的降低幅度略大于洪水期的水位降低幅度，疏挖后可以抑制洲滩湿地向水面的发展 ，同时湿地面积总体上基本稳定，重点疏挖河段底泥质量也会明显改善，因此洞庭湖环境疏浚在总体上改善了河湖湿地生态系统的功能，加快了湿地生态系统的物质循环和能量循环，加快和优化了湿地生态系统的新陈代谢，维护了湿地生态系统的稳定。特别是东洞庭湖荷叶湖～鹿角、岳阳楼～城陵矶段，南洞庭湖草尾河进口、实竹岭、莲花坳、横岭湖、聚贤围等河段的疏挖，对于保持东洞庭湖和南洞庭湖湿地自然保护区的湿地生态系统的平衡，加快南洞庭湖与东洞庭湖、东洞庭湖与长江的水体输送和交换具有十分重要的作用。4.2 环境疏浚与生物多样性
4.2.1 洞庭湖环境疏浚的水生植被恢复效应
（1）洞庭湖湖底沉积物表面往往被一层有机质含量较高的污泥所覆盖。这种污泥密度很小，呈半流体状态，水生植物难以在这种污泥中扎根；遇到风浪时容易发生再悬浮，引起水质污浊和营养盐释放，影响 水生植物的生长；其中的微生物活性比较高，一般处于缺氧状态，容易引起水生植物烂根。在水生植被恢复区清除这种污泥是完全必要的。如果存在有毒物质污染，清除这种受到污染的底泥就显得更加重要。
（2）疏挖后底泥部分规划用于创建沿岸带浅滩环境。挺水植物和浮叶植物只有在浅滩上能够生存。当遇到灾害性洪水或水质污染时，深水区的沉水植物有可能死亡，但浅水区仍然可以保留一定数量的沉水植物，一旦洪水消退或者水质好转，浅水区的沉水植物就会向深水区发展，形成一种自动恢复机制或“缓冲机制” [5] 。
4.2.2 洞庭湖环境疏浚的水生动物和水鸟资源恢复效应
（1）底栖动物的恢复和保护。 根据疏浚工程设计，疏挖后部分湖区湖泊敞水区域加大，疏浚地段沿湖水深有所增加，湖岸边滩挺水植物和浮叶植物将得到有效保护，这在一定程度上使底栖水生生物的栖息环境得到改善。
（2）鱼类资源的恢复和保护。 洞庭湖鱼类中尚有相当一部分属半洄游性鱼类，另外还有一部分属山溪性鱼类。四水尾闾特别是湘江尾闾疏浚后，水流流速加快，有利于污染物的降解和水体净化，同时加上上游湘江沿岸城市污染源的控制，可以使湘江中上游产卵场的青、草、鲢、鳙四大家鱼的生殖洄游通道畅通，幼鱼到湖中育肥；尤其湖中疏浚可以清除湖内部分渔堤、壕坝、低矮围子和废堤，也有利于鱼类越冬洄游通道的畅通。同时由于湿地洲滩是丰水期主要经济 鱼类的繁殖、索饵及育肥场所，疏浚后湿地面积稳定湖容略有增加。因此，实施环境疏浚总整体上有利于鱼类的栖息、生长和繁衍，而且也更有利于白暨豚和江豚等生存。
（3）水鸟栖息环境的保护。洞庭湖水鸟分布大体可分为草滩地型、浅水洼地型、芦苇地型和沿湖丘陵区型等4种生态类型，它们各自占据相应的生态空间。但是近几十年来，湖泊水面锐减，生态环境逐渐恶化，直接威胁水鸟的栖息。环境疏浚后工程段水流流速特别是枯水流速普遍增加，从而在一定程度上会加速污染物的降解，提高水体的稀释自净能力，加大枯水期的湖泊环境容量，减少湖区环境对在洞庭湖越冬的浅水洼地型冬候鸟的威胁和危害。4.3 环境疏浚与钉螺抑制
4.3.1 钉螺分布与环境因素的关系
（1）钉螺与植被的关系。通过分析植被盖度为65%左右时，活螺密度最大。而且杂草群落植被类型盖度在35%～95%时，钉螺均有分布。苔草、荻群落植被类型盖度在35%～90%时，钉螺均有分布。芦苇群落植被类型盖度在1%～100%时，钉螺均有分布。
（2）钉螺与水的关系。钉螺在草滩的分布与地下水位的土壤含水率也有比较明显的相关。当地下水位为32cm时，钉螺密度出现最大值，土壤含水量为28~38%最适合于钉螺的生长。
4.3.2 环境疏浚对钉螺寄生环境因子的调整作用
（1）环境疏浚，破坏了湿地的阶段性积水、调整主要植被盖度和植物群落类型，改变钉螺的孳生的环境因子，达到破坏钉螺生存的自然环境，抑制钉螺的生长与繁殖的目的。
（2）通过水文和水力学分析计算 ，通过疏浚四水尾闾可降低高洪水位0.1～0.35m；东洞庭湖洪水水位可降低0.08～0.14m，南洞庭湖可降低0.1～0.18m。洞庭湖枯水季节水位澧水洪道可降低0.30~0.35m，南洞庭湖降低0.20~0.25m，相应可使地下水位产生较为明显的降低效应。可见原地下水位在32cm以上的大部份地区地下水位可降至32cm以下，破坏了钉螺的生存环境。
（3）疏浚底泥用于加固培厚堤防后，抬高洼地，消灭死水坑地带等，土壤含水量可不同程度降低，加之在滩地同步的实施抑螺防病林工程，可以有效地控制钉螺的孳生和限制钉螺的生长。
（4）堤防加固也使溃垸造成钉螺从垸外扩散至垸内的可能性降低，有利于垸内灭螺成果的巩固和垸内居民的安全。
（5）环境疏浚改善了河湖的水环境和水流条件，降低了人接触疫水而感染血吸虫病的机率，从另一方面也达到抑螺防病的目的。
（6）从南洞庭湖和澧水洪道的疏挖工程的实施的实际效果看，由于疏浚工程结合了洪道扫碍彻底清除了滩地上的芦苇、鸡婆柳等，并在疏挖中挖泥船输送的泥浆尽可能填平了沼泽低洼地带或有目的地堆筑矮围土埂，圈死钉螺密集地区，便于水淹药浸灭螺，取得了很好的灭螺效果。4.4 环境疏浚与农业生态
洞庭湖环境疏浚的农业生态效益，主要集中表现为农业生态环境的改善和恢复效益。一是，抑制和缓解稻田土壤次生潜育化。洞庭湖稻田土壤次生潜育化的整治必须采取综合防治措施，环境疏浚作为综合防治措施之一，可相应在一定程度上降低洞庭湖区地下水位，对土壤的次生潜育化起到一定的抑制作用。二是，调整土壤结构 ，增强土壤肥力。湖泊底泥含有丰富氮、磷、钾等多种营养元素，同时也还含有普通矿物肥料中所缺少的有机质及多种微量元素，挖湖砍泥大部分可以结合加固堤防，一部分作无害化处理后可作为防护林的林地肥料，有明显的增产效果。三是，治涝保水，确保湖区农业排、用水需要。洞庭湖疏挖后，堤防进一步加固，洪水位降低，湖容增加，不仅缓解了高洪期间对农业生产的威胁，而且有利于旱季的灌溉用水，减轻旱情。四是，净化了水质，改善了水环境，为农业生产提供优质的淡水资源。五是，生物多样性更加丰富，各类有益鸟的大量繁衍可以减轻农业的病虫害。4.5 环境疏浚与景观生态
洞庭湖环境疏浚将给洞庭湖区的景观恢复和生态旅游 开发提供环境技术支持：一是，利用疏浚后肥沃的底泥建立和美化湖滨绿化带，防风保水，美化环境，防止污染土扩散。同时还可以利用疏挖弃土在鸟类保护区和退田还湖堤垸建立观鸟台，挖掘新的观赏热点和景观。二是，洞庭湖环境疏浚等综合整治措施的实施，使湖区水环境日益改善，因此既可利用纵横交错的河湖垸网，发展生态养殖，提供垂钓休闲型旅游，又可以利用洞庭湖广阔的湖面，发展水上娱乐项目，欣赏洞庭湖天水一色、万鸟齐飞、千船竟发的壮观景色。三是，疏浚后洞庭湖堤岸加高加固，湖容增大，夏可泄洪，冬可蓄水，季相生态景观更加明显。夏季多雨涨水，湖区为一片汪洋的明水地貌生态景观，冬季少雨，枯水为洲，整个湖区有水、有洲呈多种生态旅游景观。四是，堤防加高加固，旅游开发中的洪水威胁减轻，有利于游客的安全。
5 结论
首先，洞庭湖河湖疏竣，有利于污染物迁移转化，进而改善水质，提高水环境容量和水环境承载能力。通过典型工程分析 水环境容量(CODMn ) 澧水洪道由将由疏竣前的144g/s升为疏竣后的160144g/s，南洞庭湖则由378g/s升为398g/s。典型河段疏挖减少的氮、磷量分别相当于全湖6.34年、1.74年的淤积量，疏挖工程对减少洞庭湖的营养负荷、减缓富营养化进程作用是十分显著的。整个疏挖工程完工后经计算 全湖CODMn 的浓度可降低0.3 mg/L，相当于CODMn 的水环境容量可增加2361 g/s，即74460 t/a，可年增加容纳248200t化学需氧量。若建设可年处理COD 24.82×104 t的COD污水处理厂，直接投资将达90×108 元。同时通过河湖疏竣相当于洞庭湖增加了约3.4×108 m3 的容积，约占洞庭湖总容积的百分之二。疏浚后湖泊水流归槽，流速加大，水流挟沙力加大，便于泥沙输送，有效减缓洞庭湖的淤积，延长湖泊使用寿命。而且由于环境疏浚工程实施以后，加高加固了防洪大堤，提高了大堤的防洪能力。由于大堤防洪能力提高，洞庭湖的寿命延长，为长江中下游地区的防洪保安将起到重大的作用，具有巨大的社会 效益。
其次，环境疏浚对洞庭湖生态系统修复具有十分重要的作用：a、河湖疏挖将抑制洲滩湿地向水面的发展 ，有利于洞庭湖湿地的稳定； b、洞庭湖是维持洞庭湖生物多样性的重要的遗传基因库，洞庭湖环境疏浚将极大改善湖区生态环境，湖区动植物无论在种类、数量和质量上都将会发生新的变化；c、通过环境疏浚和扫障，将破坏湿地的阶段性积水、调整主要植被盖度和植物群落类型，改变钉螺的孳生的环境因子，降低土壤含水量和地下水水位，造成不利于钉螺生长的环境，可以有效地控制钉螺的孳生和限制钉螺的生长；d、洞庭湖环境疏浚可以降低地下水位抑制和缓解稻田土壤次生潜育化，而且湖泊底泥含有丰富氮、磷、钾等多种营养元素可以调整土壤结构，增强土壤肥力，促进洞庭湖区农业的可持续发展；e、洞庭湖环境疏浚还将为洞庭湖区的景观恢复和生态旅游 开发提供环境技术支持。
参考 文献
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On Ecological Restoration And Environmental Dredgeing of Dongting Lake
Abstract: Dongting Lake is an important regulating lake in the middle reach of Yangtz River. It receives volume and sediment of flood from Xiang River,Zi River,Yuan River,li River and Yangtz River, this lead to get level higher because of deposit, disaster of flood become serious and entironment worsened, capability of water self-cleanseing and water environment bearing become lower. This paper analyzes and benefit of Dongting Lake environmental dredgeing program in water environment and ecological restoring benefit by analysis of typical reach dredged .
Keyword: Dongting Lake; dredge; water environment restoration; ecological restoration
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