黃河三角洲濕地資源地質環境評價與保護對策研究

王強，張紅軍，張太平，王薇，劉洋，趙慧，王奎峰，張瑞華

(山東省地質科學研究院，山東 濟南 250013)

0 引言

濕地廣泛分布于世界各地，是地球上最富有生物多樣性的生態景觀和人類最重要的生存環境之一，在世界自然保護聯盟(IUCN)、聯合國環境規劃署(UNEP)和世界自然基金會(WWF)編制的“世界自然保護大綱”中，濕地與森林、海洋一起并稱為全球三大生態系統類型[1-8]。濕地在促淤造陸、控制污染、抵御洪水、調節氣候與徑流、蓄洪防旱及維持生物多樣性和生態平衡等方面起著其他生態系統不可替代的作用[9-14]。人們越來越認為，濕地是可為全球提供可觀的社會效益、經濟效益和環境效益的極為重要的生態系統。同時濕地又是一個非常脆弱的生態系統，其特殊的水文條件決定了其容易受到人類活動的干擾，造成濕地功能的改變或喪失[15-20]。中國是世界上濕地資源最豐富、類型最多樣的國家之一，但隨著人類生活的干擾，我國濕地資源呈下降趨勢，第二次全國濕地資源調查結果顯示，近10 年來我國濕地面積減少339.63hm2，其中自然濕地面積減少337.62hm2，減少了近9.33%[21-22]。

黃河三角洲高效生態經濟區位于渤海南部的黃河入海口沿岸地區，地理位置優越、自然資源豐富、生態系統獨特，在環渤海地區發展中具有重要的戰略地位。其中的黃河三角洲和萊州灣濕地早已列入中國重要濕地名錄，因此開展黃河三角洲地區濕地資源地質環境評價不僅能夠了解該區域的濕地地質環境現狀，還能為濕地保護提供有力的基礎支撐，具有十分重要的研究價值。

1 研究區概況及濕地資源分布特征

1.1 研究區范圍

黃河三角洲地區位于山東省北部(圖1)，包括山東省的東營市、濱州市，濰坊市的寒亭區、壽光市、昌邑市，德州市的樂陵市、慶云縣，淄博市的高青縣和煙臺市的萊州市，共19個縣(市、區)，總面積2.65萬km2，所屬海域面積1.78萬km2。

圖1 黃河三角洲地區位置圖

1.2 研究區濕地資源分布特征

黃河三角洲地區濕地資源面積廣闊、分布集中，隨著由沿海向內陸的逐漸深入，濕地面積逐漸減少，分布也較零散。主要類型為：近海及海岸濕地、河流濕地、湖泊濕地、沼澤濕地、人工濕地5類。

(1)近海及海岸濕地。近海及海岸濕地主要包括淺海水域、淤泥質海灘(灘涂)、沙石海灘3種濕地資源。其中潛水海域是自多年平均低潮線到6m水深的淺海范圍；灘涂是陸地與海洋過渡的特殊地帶，漲潮時海水淹沒，低潮時露出泥沙質的地方，灘涂具有養殖、種植、圍墾和旅游開發等重要的經濟價值，是綜合開發利用的重要地段；沙石海灘是由砂質或沙石組成，植被覆蓋度小于30%的疏松海灘。目前，近海及海岸帶濕地分布面積約138503hm2。

(2)河流濕地。河流濕地分為永久性河流和季節性河流濕地兩種。其中，永久性河流濕地主要包括黃河、小清河、徒駭河、馬頰河等濕地資源，據2011年遙感資料解譯成果和實地調查驗證，區內永久性河流面積31895hm2。

(3)湖泊濕地。湖泊濕地主要為永久性淡水湖區濕地，區內有高青大蘆湖和博興馬踏湖濕地2塊，湖區土壤類型主要有砂姜黑土和潮土兩大土類，總面積為838.2hm2。

(4)沼澤濕地。該區內沼澤濕地分為灌叢沼澤和沼澤化草甸2種濕地型。灌叢沼澤濕地主要分布在沿海灘涂一帶的近陸地一側，在區內主要分布于東營市的河口區、墾利區、東營區，以及濰坊市的昌邑市，分布面積約8388hm2。沼澤化草甸為典型草甸向沼澤植被的過渡類型，是在地勢低洼、排水不暢、土壤過分潮濕、通透性不良等環境條件下發育起來的，沼澤化草甸共分布76733hm2。

(a)河口區北部的怪柳灌叢濕地；(b)黃河入海口附近灌叢濕地圖2 黃河三角洲沼澤濕地

(5)人工濕地。區內人工濕地主要包括庫塘濕地、輸水河濕地、水產養殖場濕地、稻田濕地及鹽田濕地等，分布較為零星，總面積約307151hm2。

經統計分析，黃河三角洲地區濕地資源分布特征如圖3所示。

圖3 黃河三角洲高效生態經濟區各濕地型構成圖

2 研究區資源地質環境綜合評價

該次評價主要依據地質環境條件對濕地資源的影響因子、影響程度、地質環境問題、地質災害對濕地發展演化的不利因素、人類工程活動的干擾影響強度，采用綜合指數法，結合該區濕地地質環境特點，通過增加相關評價指標和調整部分指標權重進行評價，做出質量上的優劣評價。

2.1 數據來源

研究的數據包含3 類：①基本數據；②遙感數據；③問卷、訪問調查數據。基本數據和問卷數據是在試驗區實地調查、收集取得，以及搜集的各地市2012年前后的統計數據來確定，遙感數據在中國地面站點購買取得。

2.2 指標的選擇及其涵義

一般來講，濕地作為一種非常重要的生態系統，其地質環境質量與生物多樣性、植被覆蓋、水體面積、土地退化、污染程度、地質災害發育程度、人類干擾程度有密切關系。因此，在分析研究工作區具體地質環境條件、濕地資源分布等因素的基礎上，結合該區生態環境特點，選擇以下關鍵評價指標：

2.2.1 生物豐度指數

指評價區域生物多樣性的豐貧程度。生物豐度決定著生態系統的面貌，是反映生態地質環境質量本質的特征之一。其計算方法為：

生物豐度指數= Abio×(0.40×森林面積+0.35×水域面積+0.17×草地面積+0.08×其他面積)/區域面積

(式1)

其中：Abio為生物豐度指數的歸一化系數。

生物豐度指數越高，說明濕地地質環境質量越好。

2.2.2 植被覆蓋指數

指評價區域林地、草地及農田3種類型面積占評價區域面積的綜合比。其計算方法為：

植被覆蓋指數= Aveg×(0.45×林地面積+0.35×草地面積+0.2×農田面積)/區域面積

(式2)

其中：Aveg為植被覆蓋指數的歸一化系數。

植被覆蓋指數高，說明濕地生態環境質量和地質環境質量好。

2.2.3 水網密度指數

指評價區域內河流總長度、水域面與評價區域的面積比。

水網密度指數= Aw×(Ariv×河流長度/區域面積+Alak×湖庫(近海)面積/區域面積+Ares×水資源量/區域面積)

(式3)

其中：Ariv為河流長度的歸一化系數；Alak為湖庫(近海)面積的歸一化系數；Ares為水資源量的歸一化系數；Aw為水網密度指數的歸一化系數。

2.2.4 地下水指數

考慮地下水位埋深是影響濕地生態的重要地質環境因素，該次確定按地下水位埋深(分級)作為地下水指數。

地下水指數=Agw×(水位埋深<0.5m的面積×0.6+水位埋深0.5～1.5m的面積×0.35+水位埋深>1.5m的面積×0.05)/評價單元的總面積

(式4)

其中：Agw為地下水指數的歸一化系數。

2.2.5 環境負荷指數

指被評價區域內受納污染物負荷，用于反映評價區域所承受的環境污染壓力。

環境負荷指數=AEQ×[0.35×(100-ACOD×COD排放量/區域年均降水量)+0.25×(ASO2×SO2排放量/區域面積)+0.1×(100-Asol×固廢排放量/區域面積)+0.2×(100-Apw×污染物含量超過IV類地下水或地表水質量限值的樣本數/區域總樣本數)+0.1×(100-Aps×污染物含量超過三級土壤環境質量標準限值的樣本數/區域總樣本數)]

(式5)

其中：ACOD為COD的歸一化系數；ASO2為SO2的歸一化系數；Asol為固體廢物的歸一化系數；Apw為水體污染比例的歸一化系數；Aps為土壤污染比例的歸一化系數；AEQ為環境負荷指數的歸一化系數。

2.2.6 地質災害發育指數

指單位面積上地質災害發育的程度或評價單元內單位時間內地質災害發育的強度(頻率、速率)。

地質災害發育指數=Aghd×(沉降速率<20mm/a的面積×0.1+沉降速率20～50mm/a的面積×0.4+沉降速率>50mm/a的面積×0.5)/評價單元面積

(式6)

其中：Aghd為地質災害發育指數的歸一化系數。

2.2.7 土地退化指數

指評價區域內風蝕、水蝕、重力侵蝕、凍融侵蝕以及人類工程侵蝕的面積占評價區域總面積的比重。土地退化是濕地生態系統退化的重要表征之一。

土地退化指數=(0.05×輕度侵蝕面積+0.25×中度侵蝕面積+0.7×重度侵蝕面積)/區域面積

(式7)

由于區內土壤侵蝕程度均為輕度侵蝕，該指數無需進行歸一化處理。

2.2.8 人類干擾指數

指人類工程活動對濕地地質環境的影響程度。用人類工程活動影響和破壞天然濕地資源的面積和頻次(各型濕地斑塊遭受影響和破壞的比例)來表現。

人類干擾指數=Ahea×(0.2×濕地破壞面積<1ha的各型濕地斑塊數+0.3×濕地破壞面積1～5ha的各型濕地斑塊數+0.5×濕地破壞面積>5ha的各型濕地斑塊數)/區域濕地斑塊總數)

(式8)

其中：Ahea為人類干擾指數的歸一化系數。

2.3 地質環境質量指數及分級

地質環境質量指數(GQI)可由以下計算公式求得：

GQI=0.20×生物豐度指數+0.15×水網密度指數+0.10×植被覆蓋指數+0.10×地下水指數+0.10×環境負荷指數+0.05×(100-地質災害發育指數)+0.05×(100-土地退化指數)+0.25×(100-人類干擾指數)

(式9)

根據地質環境質量指數，將地質環境質量分為5級，即優、良、一般、較差和差，分級標準及各級狀態如表1所示。

經公式1～9計算可得黃河三角洲各縣區環境質量評價指標具體數值，計算結果如表2所示。

表1 濕地地質環境質量分級標準及狀態特征

表2 黃河三角洲各縣區環境質量評價結果

從表1可以看出，黃河三角洲高效生態經濟區濕地地質環境總體質量一般，19個縣(市、區)中濕地地質環境質量為良的有8個，分別為樂陵、慶云、惠民、濱城、鄒平、高青、墾利和寒亭，其余11個均為一般，表明黃河三角洲地區濕地地質環境正逐步惡化。同時與30年前黃河三角洲濕地資源統計數據相比較發現，相較于30年前，黃河三角洲高效生態經濟區內天然濕地損失嚴重，濕地生態環境惡化顯著，濕地生態功能嚴重退化，濕地保護管理的任務愈發艱巨。究其原因筆者認為主要由以下幾點：①人類干擾指數高，包括防潮堤等基礎設施的修建、鹽田、養殖區面積的擴大、草甸濕地被改造為農田，其次才是海岸線的自然侵蝕。人類工程活動正以前所未有的強度影響和改變著濕地的地質環境條件，成為影響濕地演化的主要因素。②研究區域淡水養殖、農業生產中污水、化肥和農藥的頻繁使用，均對土壤造成了一系列傷害；③沿海灘涂一帶，由于黃河改道后受黃河泥沙補充不足的影響，海岸線和灘涂大面積蝕退，天然濕地面積迅速減少，導致濕地生態系統退化，濕地的各種功能隨之下降。④區域內地面沉降地質災害發育，導致總體地質災害指數較高。

目前黃河三角洲濕地資源正處于健康—疾病的臨界關鍵階段。因此，必須采取有效的防控對策，才能確保該地區濕地資源的有效利用與健康發展。

3 研究區資源保護對策與建議

基于以上研究成果，控制人類工程活動對黃河三角洲濕地資源的影響是保證該區域濕地資源健康發展的關鍵性措施，根據濕地保護與管理目標、濕地保護的原則，依據區內濕地面積減少、功能喪失、植被退化的現實，以及濕地資源面臨的問題，提出以下濕地生態系統的保護與管理對策：

(1)加強濕地與人類社會可持續健康發展、保護濕地重要性的宣傳教育，限制人類工程活動，嚴格審批濕地區內的各類項目，建立健全關于濕地保護和管理的法律法規，是保護黃河三角洲高效生態經濟區濕地資源的基本策略。

(2)區內保存較好的自然保護區，如黃河三角洲國家級自然保護區、昌邑市海洋生態特別保護區、昌邑市封灘育草區，應特別重視其保護和管理，以免失去這些珍貴的濕地資源。國家級自然保護區內的一切人類工程活動都應嚴格限制，其中的農田應大部分恢復為濕地，并適當進行人工補水等人工干預措施。

(3)選擇適宜地區因地制宜進行濕地的恢復和重建試驗，以恢復和重建濕地以生態功能最強的蘆葦沼澤濕地為主。

(4)通過加強現有濕地保護區建設和水源地保護，新建濕地保護區和濕地公園，建設沿海生態保護帶，采取退養還灘等措施，對退化海岸濕地生態系統進行綜合整治、恢復和重建，維護海岸線的自然特征，促進退化和遭破壞濕地的保護與修復。

(5)控制圍墾、污染和基建占用，維護濕地的自然特征，建設沿海生態保護帶，開展退鹽還灘、退養還灘、棲息地恢復、濕地綜合整治等，促進退化和遭破壞濕地的保護與修復。

(6)通過小流域治理、河道疏浚、實施清潔種植工程、清潔養殖工程和鄉村清潔工程，建立人工濕地污水處理系統，進行沿線生態環境綜合治理，控制污染、建設防護林帶加強區內河流濕地生態保護，減少入海污染物，保護淺海水質。

4 結論

(1)通過數據收集與實地調查，將黃河三角洲地區濕地資源分為近海及海岸濕地、河流濕地、湖泊濕地、沼澤濕地、人工濕地5類，并統計分析了5類濕地資源的分布面積及分布特征，為進一步開展濕地資源地質環境評價及防控對策奠定了數據基礎。

(2)選取典型生物豐度指數、植被覆蓋指數、水網密度指數、地下水指數、環境負荷指數、地質災害發育指數、土地退化指數和人類干擾指數8個指標作為濕地資源地質環境評價關鍵指標。計算結果表明，該區域僅有樂陵、慶云等8個縣(市、區)地質環境評價等級為良，其余均為一般等級，黃河三角洲地區濕地地質環境正逐步惡化，正處于健康—疾病的臨界階段。

(3)人類活動是對黃河三角洲濕地資源造成影響的關鍵性因素。因此，從控制人類活動出發，提出了加強宣傳教育、退養還灘、控制圍墾、控制水土污染等相關針對性建議措施。

參考文獻：

[1] 陳璐.基于生態學原理的城市濕地公園規劃方法研究——以千陽縣城千渭園濕地公園規劃為例[D].西安：長安大學，2012:10-12.

[2] 齊歡，秦品瑞，耿富強，等.GMS 在白泉濕地公園地下水數值模擬中的應用[J].山東國土資源，2017，33(9):55-61.

[3] 胡建明，李樂，蘇艷紅，等.東營市黃河三角洲濕地保護存在問題及保護對策[J].山東國土資源，2016，32(3):56-60.

[4] 王岳林，張太平，韓樹紅. 山東省渤海沿岸濕地價值估算與保護對策[J].山東國土資源，2011，27(3):32-36.

[5] 呂寶平，賈德旺，田文新，等.山東省濕地類型及濕地環境地質問題分析[J].山東國土資源，2008，24(4):45-47.

[6] 尹明泉，趙國鵬，王治良，等.山東省海岸帶城市建設面臨的地質環境因素淺析[J].山東國土資源，2014，30(5):47-49.

[7] 高美霞，王德水，王松濤,等.萊州灣南岸濱海濕地生物多樣性及生態地質環境變化[J].山東國土資源，2009，25(6):16-20.

[8] 溫亞利.北京城市濕地現狀與保護管理對策研究[M].北京：中國林業出版社，2008:44-46.

[9] 婁思雅.宿州城市濕地資源調查與保護規劃研究[D].合肥：安徽農業大學，2016:12-14.

[10] 張穎，劉方.城市濕地在城市生態建設中的作用及其保護對策[J].環境科學與管理，2009，34(1):140-144.

[11] 王卓識，楊立新.北京城市濕地的發展與保護[J].沈陽農業大學學報，2006，8(2):286-287.

[12] 關文蘭.平山縣濕地資源評價與保護對策[J].河北林業科技，2008(3):52-54.

[13] 許健民.黃河三角洲濕地生態評價與保護利用對策研究[J].中國農業資源與區劃，2001，24(4):55-57.

[14] 王亞欣，鞠洪波，張懷清.東洞庭湖國家級自然保護區濕地資源評價[J].地球信息科學學報，2011，13(3):323-331.

[15] 程實.濕地資源保護與可持續利用綜合評價[D].北京：中國林業科學研究院，2007:81-86.

[16] 徐志輝.遼寧省濕地生態資源評價[J].安徽農業科學，2016，44(4):94-95.

[17] 姚英強，楊全城，李寧.東營市濕地資源分布及地質環境脆弱性評價[J].山東國土資源，2013，29(6)：37-41.

[18] 宋勁忻，溫慶忠，華朝郎，等.云南省濕地生態狀況評價[J].濕地科學，2015(1):35-41.

[19] 葉頔，李景文，尚紅喜.北京市濕地植物多樣性及旱生植物入侵對生物多樣性的影響[J].科學技術與工程，2006，18(6):2858-2863.

[20] 傅嬌艷，丁振華.濕地生態系統服務、功能和價值評價研究進展[J].應用生態學報，2007，18(3):681-686.

[21] 由佳，張懷清，陳永富.黃河三角洲國家級自然保護區濕地資源評估[J].濕地科學與管理，2017，13(1):9-11.

[22] 孫志高，牟曉杰，陳小兵，等.黃河三角洲濕地保護與恢復的現狀、問題與建議[J].濕地科學，2011，9(2):108-115.