长江口青草沙水源地生态变化与预测研究

水库运行后的主要生态环境影响是指水库蓄水后水文和水质条件的变化，改变了区域内水生生物的栖息环境，产生扰动影响和变化。

4.2.3.1 对水生生物资源的影响

（1）水生生物群落结构发生变化 青草沙水库建成后，库区内因蓄水而使水质淡化，进而导致水生生物区系变化，种群性质改变。趋淡水、近海低盐种将相继减少以致消失，淡水物种将不断增加，新的以淡水为主的水生生物群落将逐渐形成，但群落结构的更替不会使水库的生态功能有明显降低和本质变化。

以浮游植物为例，水库建成后，浮游植物在种类和数量的分布格局将会发生变化：硅藻种类数量和总数量所占比例将逐渐减少，而蓝藻、绿藻种类数量将会逐步增加；硅藻的生态类型也由淡水型的硅藻逐步取代海水或趋淡水性质的硅藻，最终形成了一个由淡水型为主的生态群落。但随着淡水蓝绿藻的增加，应警惕某些有毒藻类如微囊藻数量的变化。

另以浮游动物为例，工程区域现状是以趋淡水河口类型（如火腿许水蚤）及近岸低盐生态类型（如虫肢歪水蚤、真刺唇角水蚤）的种类为优势种；而水库建成后将逐渐转为淡水性种类为主，上述火腿许水蚤、虫肢歪水蚤和真刺唇角水蚤数量将逐渐减少，而淡水类型的枝角类剑水蚤、轮虫等数量将不断增加，并最终取代上述趋淡水及近岸低盐类型的种类。

其他生态类型如底栖生物的生态类型和区系特征也将发生类似变化。

（2）生物多样性指数降低 近年来长江口水域浮游植物、浮游动物的监测数据表明，物种生物多样性指数在下降。以1998—1999年浮游生物Shannon-Weaver指数为例，青草沙水域的生物多样性指数为2.33，2003年生物多样性指数平均仅为1.63，2005年生物多样性指数平均仅为1.12。随着青草沙水库建成，因海水、趋淡水种类的减少和物种数量的降低，生物多样性指数也将随之下降，但不会明显影响其生态功能。

（3）水生生物生物量普遍降低 受人类活动的影响，长江口地区的不同生态类型，如浮游生物、底栖生物、潮间带底栖生物，其生物现存量均很低，如叶绿素a、浮游植物、浮游动物、底栖生物平均生物量分别为0.94mg／m3、214.48×104个／m3、78.78mg／m3和3.13g／m2。与1996年相比，上述各生态类型的生物量均已普遍下降。水库建成初期，一些近海或半咸水种类减少，生物量将有波动和明显的降低趋势，但对水库的生态功能不会产生明显影响。随着水库水生生态修复工程的实施，水生生物生物量将逐渐回升。

（4）珍稀动物物种 近年来，长江口珍稀濒危动物逐渐消失，调查表明一些珍稀、濒危动物（如白鳍豚、松江鲈、白鲟）已基本消失，多年不见；中华鲟等国家一级保护动物也日趋减少。随着水库建成，如不采取有效的防治措施，中华鲟等珍稀动物在洄游和下溯过程中可能会误入水库，导致其无法完成正常的洄游，进而影响其生长、发育和繁殖。

（5）生态完整性和异质性 与单因子判定不同，生态完整性判断是对工程区域生态现状或工程实施后区域生态质量的优劣判别，判别其是否符合所在生态地理区域的质量范畴。

调查表明，在水域中不同等级的自然体系中都有其自身的生态学特征，在长江口区域自然体系中生态完整性影响因素主要体现为：

①水文特征变化剧烈。长江口水流湍急、泥沙变化剧烈、透明度低、潮汐变化强烈等多项水文特征，均不利于生态系统的迅速恢复、群落结构稳定和种群的繁衍。

②自然和人类活动干扰严重。从宏观角度来说，受自然变化（如地球变温，海平面升高等）和三峡工程、南水北调、长江口污染、滩涂围垦、航道等人为活动的综合影响，长江口区域自然生态功能已受到一定的影响。随着青草沙水库的建设，区域内原有生态系统平衡将被打破。青草沙水库建成后，库区的生态系统是在人工措施和自然调节下所构建的新的生态系统，这种新的生态系统需在新的自然条件下逐渐建立起新的生态平衡；随着水库生态与环境条件的日趋稳定，通过人为的生态修复工程和自然生态条件的互相调节，水生生物与自然条件之间的关系可以日趋协调和统一，到达新的生态平衡，从而表现出青草沙水库生态系统的生态完整性。

③青草沙水域生态系统异质性。生态系统异质性变化是工程建设对宏观生态环境影响进行评价的又一核心问题。异质性系指在一个区域（生态系统或影响）对一个种或更高级的生物组织的存在起决定性作用的资源在空间或时间上的变异程度（或强度）。对照青草沙水库水生生态的各生态类型中浮游生物、底栖生物和潮间带生物的种类组成和数量分布的背景，结合水库建成后水文、地形景观等环境条件变化，可预测青草沙水库建成后水生生态系统及其异质性将产生较大变化。

青草沙水域由天然湿地逐渐转化为人工湿地，水库区域内的功能也随之变化。青草沙水库建成后，随着水库水体中盐度的下降，水质变淡，水体中水生生物区系将逐渐发生转变，水生生物群落性质将发生重大变化，即水生生态群落由河口趋淡水逐渐转为淡水生生物群落。群落结构变化体现了生态系统中物种多样性变化，即由建库初期生物多样性低，随着时间增长和生态环境的稳定，表现为生态系统演替级别增高的趋势，逐渐转变为淡水生态系统。

4.2.3.2 对渔业资源的影响

（1）对生物种类的影响 据2005年11月和2006年3月的渔业资源调查资料，水库周围水域有鱼类63种，甲壳类4种，贝类1种。水库建成后对周围水域的生物种类区系不会有较大影响。但是在库区范围内，因自然湿地消失，水质变淡，新的淡水水库生态系统的形成，原有的一些鱼类、一些咸淡水种类和数量将会减少，纯淡水性种类可能有所增加，物种生态类型将逐渐发生变化，原有的咸淡水种类将逐渐被淡水性种类所代替。

（2）对经济鱼类洄游的影响 南支和北港是中华鲟、刀鲚、凤鲚、河蟹等经济或名贵珍稀水产动物溯河或降海的必经之道。青草沙水库的建设仅占用局部江段，对这些珍稀水生生物的洄游路线不会导致太大的变化。但由于库区的建设造成北港河宽束狭、河槽加深、流速加快，从而导致凡经北港上溯的刀鲚、中华鲟、凤鲚和降海的中华绒螯蟹等珍稀和经济种类将集中在较狭的水道内洄游，易被渔民大量捕捞，造成捕获强度增大，损害这些种类的亲体资源，特别是中华鲟等较大型国家保护动物更增加了被误捕误伤以致死亡的风险。

（3）索饵场面积减少 长江口区是中华鲟幼鱼、凤鲚幼鱼、刀鲚幼鱼和中华绒螯蟹等珍稀或经济水产种类的良好索饵场。20世纪70年代以来，上海长江段沿岸因兴建大型企业（宝钢、外高桥造船基地、浦东国际机场、振华港机、江南造船厂等），周围水域被大量利用，造成原有的索饵场缩小或消失。而长兴岛西部和北部是这些水产种类现存的传统过路渔场及索饵场之一，青草沙水库的建设将使这一带浅滩水域索饵场缩小，影响到这些水产种类幼鱼的生长和资源量的补充。

（4）产卵场范围缩小 凤鲚是河口短距离洄游性种类，是目前长江口区主要的经济鱼类，其产卵场主要位于长江上海段（即崇明南沿）。南支下段至长兴岛江段是现存不多的凤鲚产卵场之一，水库的建设将使凤鲚的产卵场面积进一步缩小，影响凤鲚的资源再生产。(www.xing528.com)

（5）经济鱼类的鱼卵和仔稚鱼受损 如上所述，工程区域及以上江段是凤鲚的产卵场之一，凤鲚的受精卵和仔稚鱼也会随水流而下到达工程区域，特别是在产卵高峰时期（5—8月），水库对鱼卵、仔鱼影响力是较大的。主要是由于水库取水使部分凤鲚鱼卵和仔稚鱼被纳入水库，导致其因不能继续发育生长而死亡，影响凤鲚资源补充量。若以最低量1个／m3为例，则每日将损失700多万个卵或仔幼鱼。

（6）渔业资源的生态经济损失

①底栖生物的生态损失。根据2005年11月调查，该工程水域底栖生物主要以贝类为主，底栖生物的平均生物量为3.27g／m2。青草沙原水通过2根直径5500mm、单根长度约为7.77km过江输水管将青草沙水库的原水输送至浦东，输水过程中会使部分底栖生物随原水输送至浦东，导致其无法正常生长而死亡，从而造成一定的渔业资源损失。对底栖生物的损失量可以用以下公式计算：

7770m×5.5m×2根×3.27g／m2＝0.28t／年。

若底栖生物价格以2万元／t计算，则底栖生物经济价值损失0.56万元／年。

②鱼卵仔鱼的生态损失。根据2005年11月的调查，鱼卵仔鱼的平均数量为0.56尾／m2，如以4m储水水深估算，鱼卵仔鱼的平均数量为2.24尾／m3，以每尾长成重100g估算，仔鱼的日均损失量为719万／m3×2.24尾／m3×0.001×0.1kg＝1610.56kg／d。年损失量以鱼类的半年（180d）产卵期来估算，则鱼类的年损失量约为289.9t／年；若渔获物以2万元／t来估算，则渔业资源损失约为579.8万元／年。

4.2.3.3 富营养化风险分析

富营养化已经成为我国湖泊、水库的主要问题，它不但制约了湖库资源的可持续利用，而且直接影响着人类的健康生存与社会经济的持续发展。以MIKE21软件系统为平台，建立青草沙水库水流、水质和富营养化数值模型，进行青草沙水库富营养化风险分析。

采用水质生态数学模型进行水库富营养化模拟及趋势分析。青草沙水库富营养化模型中模拟的水生态系统过程如图4-12所示，其中碳、氮循环过程如图4-13所示。

图4-12 水生态系统示意图

图4-13 碳、氮循环示意图

1—浮游植物生长；2—浮游植物沉积；3—浮游动物食草；4—浮游植物死亡；5—浮游动物排泄；6—浮游动物死亡；7—浮游动物呼吸；8—腐质，矿化；9—腐质，沉降；10—沉积物，矿化；11—沉积物，富集；12—底栖植物生长；13—底栖植物死亡；14—与周围水体交换

对水库叶绿素指标的水质生态数学模拟研究表明，青草沙水库取水水质氮磷浓度已达到水库发生富营养化的营养盐水平，采取合理的水库调度措施，严格控制水库的平均水力停留时间，抑制水库藻类大量繁殖，可将库区水体的叶绿素浓度控制在贫营养化或中营养化水平，水库发生大面积“水华”爆发现象的可能性较小。

水库建成后，实施疏浚引流将减小滞流区（或缓流区），可有效防止藻类在滞流区（或缓流区）聚集生长，叶绿素a浓度明显降低。但仍存在局部滞流区，藻类易聚集生长，导致局部水体富营养化，但不会对水库整体水质造成明显影响。

假设水库引水的TN、TP浓度比现状增加20％，库区TN、TP浓度将分别增加约17％和10％，但水库整体营养化等级不发生改变。

咸潮期库区大面积发生“水华”的概率较小。根据水库非汛期咸潮来临前预蓄淡水以避咸的调度运行方式，青草沙水库在10月至次年4月期间蓄淡避咸。在蓄水期间，水体与外界水体的交换较少，特别是中央沙库区等范围内已出现水体滞留现象，水体富营养化程度将有所提高，库区水质有所降低。但从宝钢水库的运行结果来看，宝钢水库在10月至次年4月底这段时间内长期蓄水，虽然期间水体中的氮、磷等营养物质含量有所升高，但基本没有发生过“水华”爆发的现象。这主要是由于“水华”爆发的平均温度在20℃以上，10月至次年4月期间长江口水体温度较低，可有效地遏制蓝藻类的快速繁殖，避免“水华”的发生。

据此，根据“水华”发生所需的条件，参照宝钢水库运行及其“水华”爆发时间等方面来看，在10月至次年4月期间蓄淡避咸期间，青草沙水库大范围、长时间发生“水华”影响供水水质的概率较低。

陈行水库和宝钢水库都曾经发生过局部水域出现“水华”爆发的现象，但经采取有效的物理／生物措施后，均未对水库供水水质产生明显影响。为了进一步抑制水体富营养化，改善供水水质，近年来陈行水库和宝钢水库通过采取放养鲢鱼等以浮游生物为饵料的掠食性鱼类以及螺蛳等底栖动物等生物调控措施后，局部水域发生“水华”的现象得到了有效的遏制，水库水质得到了进一步改善。

为此，在青草沙水库建成运行后，需在青草沙库区构建健康的水生生态系统。根据鱼类食性和食物链的基础理论，利用“浮游植物→浮游动物→鱼类→人工捕捞的食物链关系”，科学养殖摄食蓝绿藻的鱼类，养殖白鲢、鳙（花鲢）和细鳞鲴及投放河蚌（三角帆蚌）、蛳螺、田螺，利用水生植物与动物的联合作用以及生物调控和操纵技术，使水库能够形成一个可自我维持、良性循环、具有生命力的水生生态系统，逐步改善水库的水生生态环境，降低水体中藻类等浮游植物的含量，避免“水华”的发生，进一步提高水库供水水质。