海底管道工程对海洋环境的影响及生态用海探讨

摘要：我国海底管道数量日益剧增，为海洋经济发展做出了突出贡献，然而海底管道工程蓬勃发展的同时，也带来了一系列的海洋环境问题。文章通过分析海底管道工程的特点，总结了其建设对海洋环境及海洋生态的主要影响，包括施工悬沙对海洋水质、海洋沉积物以及海洋生态环境造成的影响以及对海洋生物资源造成的损失；营运期排污管道正常工况下污水排放对海域的积累及其污染生态效应，以及各种类型海底管道事故状态下可能的物料泄漏、爆炸对海洋水质、海洋生态造成的用海风险，在此基础上提出了相应的污染防治及生态用海措施，为海洋环境保护和海域使用管理决策提供参考。

关键词：海底管道；海洋环境影响；生态用海

中图分类号：X55 文献标识码：A文章编号：2095-672X（2018）03-0158-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.093

Abstract： The number of submarine pipelines in our country is increasing rapidly， which has made outstanding contributions to the development of marine economy. However， while the submarine pipelines project is booming， it also brings about a series of problems in marine environment. By analyzing the characteristics of submarine pipeline project， the article summarizes the main impacts of its construction on the marine environment and marine ecology， including the impact of suspended sediment construction on marine water quality， marine sediments and marine ecological environment as well as the loss of marine living resources. During the operation period， the sewage discharge to the sea under the normal working condition and its pollution ecological effect， as well as possible material leakage and explosions on the marine water quality and marine ecology caused by various types of subsea pipeline accidents， Put forward the corresponding measures for pollution prevention and control and ecological use of the sea， and provide reference for marine environmental protection and management decision-making of marine use.

Key words： Submarine pipeline； Marine environmental impact；Ecological sea

海底管道是指鋪设于海底用于输水、输气、输油或输送其他物质的管状设施[1]，按输送介质可分为输油管道、输气管道、油气混输管道、输送危化品管道、供水管道、供暖供热管道以及排污管道等。

海底管道铺设施工中对海底的搅动产生的悬浮物会对海洋水质、海洋沉积物以及海洋生态环境造成影响，同时会对浮游生物、底栖生物、鱼卵、仔稚鱼和游泳动物幼体等海洋生物资源造成损害。在营运期，除排污管道存在正常工况下污水排放对海域的积累及其污染生态效应外，其它类型的海底管道正常工况下对海洋环境的影响较小，主要是事故状态下可能的物料泄漏、爆炸对海洋水质、海洋生态造成的影响[2]。目前关于海底管道工程退役期影响的研究较少，其问题包括废弃的海底管道是否需要拆除，拆除废弃过程产生悬沙以及施工船舶溢油风险所引发的海洋环境问题，是否考虑就地废弃，就地废弃后对海洋环境的影响如何判定等，因此本文暂不考虑海底管道工程退役期影响。

2011年9月28日，“生态用海”理念第一次被国家海洋局正式提出，其内涵简言之，即：在利用海洋资源的同时，加强保护海洋资源和海洋生态环境，不以海洋环境质量的恶化为代价换取海洋经济的发展[3]。本文基于对海底管道工程的用海影响分析，提出相对应的生态用海措施，以期为海底管道工程建设贯彻生态用海理念提供技术支撑，为实现海域使用的生态效益与经济效益最大化提出理论依据。

1 海底管道工程特点

海底管道工程具有其特定的施工方法与工艺，不同施工方法对海洋环境的影响程度有所差异。

1.1 施工方法及工艺

海底管道施工工艺一般包括：管道分段陆上预制、分段托管下水、海上接口连接、立管安装、管道挖沟、清管试压。

海底管道的铺设方法有托管法、铺管船法和围堰法。托管法是根据托管位置不同可将托管法分浮拖法、近底拖法和底拖法；三种方法适用的水深不同，目的是为了防止波浪对管线的破坏。铺管船进行铺管作业需要有一整套施工机具和船舶与之配合，按照铺设方式不同又分为S型铺管法、J型铺管法、卷筒式/卷盘式铺管法。浅海滩涂地带一般采用围堰法[4]。

海底管道在海底的状态一般分为全部埋入底土中（1～2m）、部分埋入底土中、裸露海底三种。在海底管道登陆段（水深4m左右以浅的近岸段），一般采用预挖沟方式而后将其管道埋入土中；浅水段（水深5～50m）则为先铺管后挖沟方式；深水段多为直接裸铺在海底表面，若海底表层沉积物为软弱淤泥，靠管线自重沉入或部分沉入底土中。不论是预挖沟还是后挖沟，其挖沟方式一般为埋设犁法、高压重射流法和耙吸式挖泥法，挖沟方式不同对悬浮物的产生量有一定的影响[2]。

1.2 工程特点

海底管道施工方法的选择取决于综合因素，主要包括路由区地形地貌及海洋水文状况、海底管道设计、社会环境因素和技术经济条件等。海底管道工程具有以下显著特点。①线性工程，长几十米至几千米，途经路由区复杂多变，对海底地形地貌、水深、冲淤环境、风速、海流、波浪、潮汐等环境条件要求较高。②潜在风险大。不论在施工期或是营运期，一旦海底管道发生风险事故，其维修比陆上管道更为困难，对海洋生态环境将造成巨大损害；而且海上溢油与陆上溢油相比，则更难以控制和消除，对生态环境的影响也会更加严重和持续。③施工周期相对较短，除排污管外，影响主要集中在施工期。

2 海底管道工程建设对海洋环境、生态的影响

2.1 对海洋环境的影响

海底管道埋设及挖沟作业产生的悬浮泥沙使排放点周围海水中悬浮物浓度增大，对海水水质的影响范围主要集中在路由区两侧几十至几百米的范围内。悬沙沿管线路由两侧扩散，按移动源连续性排放悬沙入海进行影响预测分析。一般合理选择有代表性的潮型和潮流时刻，根据不同工况计算各控制点在大、小潮状况下的预测浓度增加值，根据悬沙扩散的浓度增量的外包络线、外包络面积及其空间分布预测悬沙对海洋水质的影响时长和最大影响距离[5]。施工期影响较为短暂，一般随着施工期的结束悬浮泥沙绝大部分沉降于海底，海水水质可以逐步恢复到本底水平。施工产生的悬浮泥沙进入水体之后，其中颗粒较大的悬浮泥沙将直接沉降于附近，形成新的表层沉积物环境，颗粒较小的悬浮泥沙将随流漂移扩散，并最终沉积在工程区周边海域海底，覆盖原有的表层沉积物，一般情况下对沉积物大多是物理性质的改变，因此对既有沉积物环境的影响甚微。营运期对海洋环境的影响主要为海底管道发生故障如管道损坏、损伤或折断等，进行海上修复作业时，需海上打捞管道和重新埋设管道等，将会对海域环境带来一定影响，其影响因素同施工期[6-7]。此外，海底输油、氣、危化品管道营运期发生故障时造成的油、气以及危险化学品泄露会对海水水质和海洋沉积物造成污染。营运期正常工况下，海底供暖、供热、输水、油、气、危化品管道基本不产生污染物。海底管道大多为埋设在海床不同深度下，基本没有改变海底地形地貌，不影响周围水域的流速、流场流态，营运期对海洋水文动力和海底冲淤环境的影响较小。

海底管道工程建设的海洋环境影响因素识别见表1。

2.2 对海洋生态的影响

管道施工引起的悬沙浓度增大导致透明度降低，引起浮游植物光合作用的减少，对浮游植物将产生一定的影响和破坏作用，进而影响以浮游植物为饵料的浮游动物的繁殖、生长和摄食；还将改变施工区附近底栖生物的生境，栖息于该范围内的底栖动物将全部或部分丧失，但具有行动能力的底栖生物则可能主动逃窜回避从而免遭受损，一般按按悬浮泥沙浓度增量超过10mg/L包络范围内的10%的底栖生物受到致命伤害估算；悬沙还将对工程区附近海区鱼卵、仔鱼的正常生长发育产生一定的负面影响，人为增加悬浮物浓度大于10mg/L的水域范围内，成鱼虽可以回避，但部分鱼卵、仔鱼可能因高浓度的含沙量而死亡，而虾蟹类因其本身的生活习性，大多数对悬浮泥沙有较强的抗性。

排污管道营运期的影响主要为污水排放，包括正常排放和事故排放对排放口周围海域水质、沉积物的影响，进而对海洋生态环境造成影响。影响分析应根据污水种类选择其特征污染因子，如污水处理厂尾水排放口的海域影响预测因子为CODMn；造纸行业则为CODMn、硫化物、锌、AOX、二噁英；核电厂一般包括海水温度、余氯、常规岛的化学废水、浓盐水、放射性核素（110Ag、60Co、90Sr、134Cs、137Cs、131I）等。通常采用三维水质模型模拟排污口主要污染物的扩散范围和影响程度，给出混合区或者温升范围和边界。若采用海底扩散器排放，则对备选排放口进行初始稀释度计算[2]。排污口长期排放的污染物在海域的积累及其污染生态效应不可忽视。随着污水排放，排污口附近水域生态环境会缓慢出现恶化，生物多样性也可能逐步减少，底栖生物的种类组成上耐污种的数量将增加，鱼、虾、贝类生物体内污染物质的残留量也会逐渐增加。对电厂而言，大量冷却水排入近岸海域，使得海洋热污染问题逐渐突出，水体温度升高会引起水中溶解氧含量降低，影响鱼类和其他水生生物的生存和繁殖；电厂循环水取水过程中的卷吸效应将导致海域生物量的损失；冷却水中的余氯也会对海洋生物产生一定的影响。

2.3 用海风险分析

主要事故风险类型除施工期船舶溢油事故外，还有营运期输送介质（污水、石油、天然气、有毒有害及危险化学品等）泄露入海事故。

2.3.1 施工船舶溢油风险

溢油风险分析通过对施工期船舶溢油事故发生概率进行分析评估，包括建立数学模型根据不同潮型和工况预测溢油漂移扩散路径与范围、扫海面积、抵岸时间、残留量、污染岸线长度和水体中石油类浓度等时空分布特征进行溢油影响预测与分析，进而明确对周围海洋生物生态环境以及周边环境敏感区的影响范围和损害程度[5]。根据相关研究，溢油会破坏浮游生物的食物链和饵料基础，附着在生物体上使其中毒或者窒息死亡，一般海洋浮游植物的石油急性中毒致死浓度范围为0.1-10mg/L，浮游动物为0.1 -15mg/L，多数底栖动物为2.0～15mg/L。滩涂及沉积物中未经降解的油又可能还原于水中造成二次污染。溢油对鱼卵、仔稚鱼的危害主要是对生态系统的影响，海水中油溶解成分的毒性及海面浮油均会使鱼卵不能正常孵化，孵化仔鱼畸形率和死亡率增高，仔、稚鱼丧失或减弱活动能力，影响正常行为和生理功能，使受污个体沉降并最终死亡，由此影响种群资源延续。溢油事故对成体鱼类的影响相对较小，主要是由于大量油在海水表面以漂浮形态存在，而大多数鱼类是在中层和底层水中生活。溢油还会对附近养殖区造成影响，使得花蛤、牡蛎等生物死亡或者毒性聚集体内，并通过食物链进入人体。

2.3.2 海底管道事故风险

海底管道工程潜在的事故诱因包括：海底管道途经不稳定土层如淤泥层时，易引起不均匀沉降，若地基未进行处理，存在地基不均匀沉降导致管道接头处断裂的风险；穿越航道时，存在被船锚抓损、拖网损坏等的风险；管线铺设后，受长期泥沙冲刷的影响，管线和海床之间有形成淘空的可能，也可能因局部冲刷产生深坑，在风浪作用下，发生管道断裂的危险；此外，海底管道使用年限过久、腐蚀、管材及缆线质量以及地质灾害（如地震或塌陷）等都可能引起管道破损。海底输水管线破裂造成淡水资源的损失；海底供暖、供热管道破裂造成周边海水水温上升，影响海洋生物的栖息环境；海底排污管道事故排放将对该海域水体造成污染，直接影响周边的海洋生物生存及繁殖、饵料等；海底输油、气、危化品管道破裂则会造成油、气以及危险化学品泄露，污染海水水质和海洋沉积物，从而造成对海洋生态环境以及海洋生物资源的损害。

3 海底管道工程的生态用海措施

海底管道工程的生態用海措施，可以从选址阶段、施工阶段、营运阶段几个方面入手。

3.1 选址阶段

应根据海域自然资源条件确定用海方案。选址应避开海洋保护区、生态系统敏感区以及生态保护红线范围内的区域；还应尽可能远离锚地、航道；同时选址于构造运动相对均衡、厂址范围内无活动性断裂、周边断裂的发生概率低及距离主干活动断裂较远的相对稳定区，并尽可能回避巨厚淤泥层等工程地质条件差的地区。

3.2 施工阶段

以生态友好、环境友好的方式开发使用海域，尽可能减轻对海洋生态环境的影响，将生态用海理念贯穿于用海活动，与海洋生态修复相结合，包括：①尽可能缩短水下作业时间，施工期避开鱼类繁殖季节。②水下施工应在预定好的路由范围内开挖管沟，避免由于偏离路由而增加对底泥扰动范围，尽量减少施工对底栖环境的破坏。③若有爆破工程应选择低潮时刻施工，爆破时应采用毫秒微差爆破法，减小单端用药量，爆破后的清渣要尽量减小清渣的幅度，减小对潮间带生物的影响。④采用增殖放流、海洋生态修复等措施对工程造成的海洋生态损害进行生态补偿。⑤采取必要的海底管线保护措施，包括人工冲埋保护、安装套管保护，采取管中管保护结构、混凝土护板、沙袋防护、捆扎防护、隧道结构、凹槽设计，管线外侧涂防护层等[8-9]。

3.3 营运阶段

确保海域使用的生态安全，采取有效措施保护生物“三场一通道”，必要时进行生态补偿和生态修复，包括①划定保护区，设立警示标志，禁止在管道保护区范围内进行钻探、采砂、抛锚等作业。②确认海底管道埋深，定期进行维护和检修，发现问题及时处理，避免管道爆管、穿孔和破裂。③建立可靠的监控系统，对排污管可在尾水排放口安装水质连续在线自动监测系统，实现24小时在线监测；监测海缆的状态，判断是否悬空，必要时采取压护覆盖等措施。

参考文献

[1]国家质量监督检验检疫总局，国家标准化管理委员会.海底电缆管道路由勘察规范：GB/T17502-2009[M].北京：中国标准化出版社，2009.

[2]环境保护部环境工程评估中心.海洋工程类环境影响评价[M].北京：中国环境科学出版社，2012.10：29-30.

[3]孙秀英.海南：坚持生态用海建设海洋强省[J].环境保护.2013，（1）：30-31.

[4]彭洋洋.浅谈海洋管道铺设方法[J].化工管理，2014，（10）：203-205.

[5]王晨.海洋油气开发工程环境影响评价特点浅析[J].海洋开发与管理.2017，（9）：90-94.

[6]方琦，陈敏，张爱梅等.福建省平潭及闽江口水资源配置（一闸三线）工程海坛海峡跨海管道项目海域使用论证报告书（报批版）[R].2016，（6）：126.

[7]林燕鸿，黄发明，房旭东等.莆田南日岛海上风电场一期项目配套送出工程220千伏南日岛-石城送出海缆海域使用论证报告书（报批版）[R].2016，（4），57.

[8]王裕霜.海底电缆抛石保护工程建设综述[J].中国电力教育，2012，（3）：51-52，56.

[9]吴爱国等.国内海底电缆深埋敷设施工技术综述[J].浙江电力，2015，（3）：57-62.

收稿日期：2018-01-12

作者简介：林燕鸿，女，工程师，研究方向为环境保护和海域管理。

推荐访问： 海底 探讨 生态 管道工程 影响

---