七里海潟湖濕地近期演變分析及生態修復研究

邢容容 劉修錦 邱若峰

摘要：海岸潟湖是半封閉系統，往往被海岸沙丘、沙嘴或沙壩阻礙了淡水與海洋的流通，也是重要的棲息地，如濕地、紅樹林、鹽沼和海草地等。在過去的30年，七里海潟湖濕地生態系統遭受了嚴重的干擾。文章基于1987年、2000年、2010年和2017年的遙感數據，開展了七里海潟湖濕地類型變化研究。結果表明：1987年以來，七里海潟湖湖盆和沼澤面積持續減少，主要原因是向養殖池塘和稻田轉變。圍堰養殖、稻田開發、漁港及防潮閘建設等導致潟湖淤積嚴重，湖盆面積萎縮，水質惡化。為了更好地開發和利用潟湖濕地資源，提出了生態修復工程與措施。

關鍵詞：潟湖濕地;七里海;遙感解譯;演變;生態修復

中圖分類號： X8;P76文獻標志碼：A文章編號：1005-9857（2019）11-0064-05

Recent Evolution Analysis and Ecological Restoration of Qilihai Lagoon Wetland

XING Rongrong1，2，LIU Xiujin1，2，QIU Ruofeng1，2

（1.NoEight Geological Brigade，Hebei Geological Prospecting Bureau，Qinhuangdao 066001，China;

2.Hebei Center of Marine Geological Resources Survey，Qinhuangdao 066001，China）

Abstract： Coastal lagoons are shallow semienclosed systems where freshwater inflows are trapped behind coastal dune systems，sand spits，or offshore bars which impede exchange with the ocean.Coastal lagoons are also important habitats，such as wetlands，mangroves，saltmarshes and seagrass meadows.In last three decades，natural ecosystems in the Qilihai lagoon wetland have undergone significant disturbance.Based on remote sensing data of 1987，2000，2010 and 2017，this paper analyzed the study of dynamic characteristics of landscape metrics in Qilihai lagoon wetland.The wetland area of Qilihai lagoon decreased from 1987，while aquaculture ponds and paddy field increased significantly.The scope of the lagoon wetland and swamp were converted into aquaculture ponds.Due to the construction of cofferdam，paddy field，fishing port and ebb gate，the basin was seriously filled up and withered，and the water quality becomes worse.In order to better develop and utilize the resources of the lagoon wetland，ecological repair strategies and measures were proposed for wetland protection.

Key words：Lagoon wetland，Qilihai，Remote sensing interpretation，Evolution，Ecological restoration

0引言

潟湖濕地是濱海濕地的主要類型之一，是半封閉系統，往往被海岸沙丘、沙嘴或沙壩阻礙了淡水與海洋的流通，也是重要的棲息地，如濕地、紅樹林、鹽沼和海草地等，具有極高的生物多樣。潟湖濕地除了具有一般濕地的生態價值，還是許多珍稀瀕危生物的遷徙停歇地、繁殖地和重要的棲息地，還具有防潮護岸、降解污染、提供旅游資源、維持區域生態平衡等功能[1-3]。國內外學者在潟湖演變方面有一些研究進展，例如FMadricardo[4]通過歷史地圖結合實地調查分析了意大利威尼斯潟湖的景觀類型變化;Derya等[5]利用LandsatMSS ?TM ?OLI衛星圖像分析了Kizilirmak潟湖1962—2013年的岸線變化;Christian Grenzd等[6]分析了過去幾十年墨西哥Términos潟湖的環境變化及驅動因素。孫偉富等[7]利用遙感數據分析了我國大陸海岸潟湖1979年以來的變遷狀況;吳桑云等[8]分析了人類干預下灤河口周邊潟湖的變化過程;高偉明等[9]分析了渤海灣北部地區濱外壩的近代演變過程。

七里海潟湖是國內僅存的現代潟湖之一，是環渤海最大的潟湖，具有非常典型的海岸潟湖地貌，在自然科學教育和研究中具有十分重要的作用。百年來，受圍墾養殖、上游流域治理等人類發展活動的影響，七里海潟湖濕地面積急劇減少。因此，及時準確地掌握和研究濕地現狀和動態變化，采取有效的修復措施保護潟湖海岸的資源環境，改善鄰近海域的生態環境質量具有重要的意義。目前關于七里海潟湖濕地的研究較少且涉及的內容有限。本研究以Landsat TMETM+、QuickBird、GF-2遙感影像為數據源，分析七里海潟湖濕地30年間的時空變化特征，探討變化原因及環境效應，提出生態修復措施，為濕地的保護工作提供基礎支撐。

1七里海潟湖濕地概況

七里海潟湖位于秦皇島北戴河新區東南新開口附近，昌黎黃金海岸國家級保護區中南部沙丘帶的內側（圖1）。北界為新開口漁港疏港路，西界為保護區邊線，東界為防護林帶，南界為靶場路。東北隅有潮汐通道與海相連，屬于半封閉式潟湖，國內僅存的現代潟湖之一。七里海潟湖因內有稻子溝、劉臺溝、劉坨溝（甜水河）、泥井溝、趙家港溝（潮河）等季節性河流注入，經潮汐通道與渤海相通，在潮汐的作用下，潟湖水體得以循環流通，形成了良好的水生生態系統[10]。

2研究方法

本研究選取1987年5月7日Landsat TM影像（30 m）、2000年5月2日的ETM+影像（15 m）、2010年12月31日QuickBird影像（25 m）及2017年6月8日的GF2影像（08 m）和1∶10 000地形圖和該區的土地利用現狀圖，解譯出七里海潟湖濕地類型數據。采用典型樣區校核法或線路驗證法對解譯結果進行精度檢驗以及實地驗證，數據解譯整體精度均在90%以上，符合本研究的要求[3]。

本研究以《濕地分類》（GBT 24708—2009）分類系統的分類原則和依據為參照，參考有關學者的研究成果[3，9，11]，將研究區的七里海潟湖濕地的景觀劃分為潮汐通道、沼澤地、稻田、養殖池塘、潟湖湖盆、旱地6種類型。

3結果與分析

31七里海潟湖濕地類型變化分析

利用GIS空間分析功能，對七里海潟湖濕地1987年、2000年、2010年和2017年4期數據進行空間疊置分析[12]，得到1987—2017年七里海潟湖濕地類型變化空間分布圖（圖2）和景觀類型轉移矩陣（表1）。

1987—2017年，七里海潟湖濕地景觀動態變化顯著。養殖池塘面積增加最為明顯，由3493 hm2增加到1 3490 hm2，增加了2862%。在經濟發展驅動下，養殖規模擴張迅速，1987—2000年增加幅度最大;2000年以后增加的幅度有所放緩，主要是因為昌黎黃金海岸國家級自然保護區的成立，加大了潟湖保護力度，降低了開發活動對潟湖湖盆的蠶食。稻田面積由0 hm2增加到4173 hm2，主要是由于人口數量的增加，對耕地的需求量加大導致的。其他類型的濕地面積則呈減小的趨勢。潟湖湖盆面積萎縮嚴重，由7367 hm2減少到2870 hm2，主要由于這一時期降水量的減少，導致趙家港溝、尼井溝、劉坨溝、稻子溝等入湖河流趨于斷流，潟湖水量得不到充足的補給;20世紀90年代潮汐通道被人工裁彎取直，使口門外逐漸發育形成攔門沙淺灘，影響海水進入潟湖，并使入湖海水含沙量增加，加速了潟湖的淤積。沼澤由6641 hm2減少到1165 hm2，主要是由于降水量的減少，稻田的開發;潮汐通道面積變化不大。養殖池塘面積增加，沼澤、潟湖湖盆等自然濕地面積減少，以養殖池塘和稻田為代表的人工濕地成為七里海潟湖濕地中的優勢景觀類型。

通過GIS的空間分析，反映七里海潟湖濕地景觀類型之間的空間轉化關系。隨著養殖業的發展，44821 hm2 的潟湖湖盆、30790 hm2的沼澤地轉化為養殖池塘，分別占轉入養殖池塘總面積的41%和28%。稻田的增加主要由25379 hm2的沼澤地、6326 hm2 的潟湖湖盆和1123 hm2 的養殖池塘轉化而來，分別占轉入稻田總面積的74%、18%和3%。沼澤除了轉化成養殖池塘和稻田外，還有一部分轉化成潟湖湖盆和旱地及少量林地。此外，1529 hm2的潮汐通道轉化成了漁港，4681 hm2的稻田轉化成了旱地。隨著養殖事業的發展，7391 hm2的養殖池塘轉化成了養殖育苗場。

32濕地類型變化的原因

1987年以來，七里海潟湖的濕地生態系統遭受了嚴重的干擾，濕地類型和面積發生較大變化。主要有如下原因。

（1）七里海潟湖及周邊區域的圍堰養殖逐年增大，潟湖湖盆面積減小，導致納潮和蓄洪滯水功能嚴重減弱，造成生態功能大大降低。據2017年最新調查結果，養殖品種主要為雞尾蝦、螃蟹等，周邊育苗棚主要養殖海參。養殖池塘以潟湖為廢水排放地，排放的污染物質超過了潟湖降解、凈化速度，加劇了水質污染程度。

（2）新開口漁港有近千艘漁船停泊，排放含油污水隨潮流進入潟湖或近岸海域內，加劇了潟湖及近岸海域的水質污染，七里海圍堤和擋潮閘的修建，使潮汐通道變窄，減少了潟湖的納潮量，在潮流的影響下潮汐通道口門外形成攔沙壩，潟湖湖盆和潮汐通道發生嚴重淤積，湖面逐漸萎縮。同時潟湖由半咸水環境轉變為咸水環境，加之閘壩限制了魚、蝦、蟹洄游，生物多樣性和物種豐富度大大降低[9，13]。

（3）七里海周邊的蘆葦沼澤濕地逐步被改造成水稻田，如今七里海周邊水稻田規模已達417 hm2，水稻作業過程中化肥和農藥的施用量有增無減，極易產生化肥和農藥流失，在降雨和排水時最終注入七里海，對水體造成污染。根據《第一次全國污染源普查——農業污染源·肥料流失系數手冊》，在常規施肥區，單季稻模式下，秦皇島市水田肥料流失量為：總磷流失量051 kghm2，總氮流失量897 kghm2。計算得到七里海周邊稻田化肥污染估算為總磷流失量21267 kga，總氮流失量3 74049 kga。

33修復工程

隨著政府部門對環境保護和監管力度的增強，七里海潟湖生態系統遭受人類干擾的程度有所降低，但是任其發展下去，七里海潟湖濕地將不復存在，迫切需要開展生態保護修復工作。

331退養還濕工程

七里海潟湖濕地面積減少及生態系統的退化不僅影響到濕地生態系統的功能，也對黃金海岸國家級保護區及鄰近海域的生態環境質量產生不良的影響。因此對七里海潟湖濕地的改造非常重要，要以退養還濕的方式擴大功能濕地面積。退養還濕工程實施后達到適當的生態水位、生態流量（保證平均低水位最低水深1 m），未來改造后將極大恢復和增加海、湖、河內的生物多樣性，提供動植物良好的生存棲息環境。

332清淤疏浚工程

采用生態清淤濕地恢復技術，擴大湖面、增深，加強湖內水交換能力，改善水質和海洋生物進入潟湖后的棲息環境，恢復濕地的生態系統，增加湖面水禽類，保護原生態濕地，水深恢復至中華人民共和國成立初期狀況，即低潮位時保持1 m以上的潟湖水深，恢復濕地生態功能。

333河口濕地工程

河口型濕地修復主要包含4個主要修復區。稻子溝河口濕地修復區（劉臺溝與稻子溝匯合后注入七里海，因此在本項目中稻子溝河口濕地修復包括劉臺溝河口濕地）;劉坨溝河口濕地修復區;泥井溝河口濕地修復區;趙家港溝河口濕地修復區。對自然濕地進行改造，通過合理種群設計，合理配置濕生植物、挺水植物、沉水植物和浮水植物，建立植被群落;構建表面流、潛流、垂直流或其他復合型人工濕地。

334岸線整治工程

根據現狀情況與自然保護區內規范要求，在項目區內規劃多種生態堤岸，最終形成形象上生態效果統一，功能與形式并存。保持核心區原有岸線，營造自然式岸線，打造人工岸線。

335潮汐通道治理工程

擴展潮汐通道寬度，由現狀80 m擴展到240 m。改善潟湖潮流動力環境，使潮汐通道暢通，增加潟湖納潮量;水體交換速度加快，泥沙在湖內及潮汐通道內的淤積速度減緩;湖內水流更有利于污染物擴散，有利于水體稀釋污染物，水體凈化能力增強。

336濕地修復工程

通過對濕地生物的棲息與覓食需求方面的多重考慮，精心組織濕地植被群落的布局與設計，最終通過初始的人工干預最終達到自我修復和良性生態循環的標準。

4結論及建議

（1）1987—2017年七里海潟湖的濕地生態系統遭受了嚴重的干擾。養殖池塘面積增加最為明顯，由3493 hm2增加到1 3490 hm2，增加了2862%;稻田面積由0 hm2增加到4173 hm2;潟湖湖盆面積萎縮嚴重，由7367 hm2減少到287 hm2;沼澤由6641 hm2減少到1165 hm2。濕地轉化趨勢為自然濕地轉化為人工濕地，養殖池塘主要由潟湖湖盆、沼澤轉化而來，稻田主要由沼澤地、潟湖湖盆轉化而來。

（2）圍堰養殖侵占潟湖自然水域，七里海圍堤和擋潮閘的修建，使潮汐通道變窄，減少了潟湖的納潮量，潟湖湖盆和潮汐通道發生嚴重淤積，湖面逐漸萎縮。養殖廢水、漁港含油污水、上游排污及稻田里的化肥和農藥使七里海潟湖水質污染程度日益嚴重，生態功能大大降低。

（3）七里海潟湖濕地生態系統功能下降，濕地亟須保護和修復，擬通過以下措施與工程來修復濕地生態系統：①通過退養還濕擴大功能濕地面積，以達到適當的生態水位、生態流量，恢復和增加海、湖、河內的生物多樣性，提供動植物良好的生存棲息環境;②采取清淤疏浚工程，擴大湖面、增深，加強湖內水交換能力，改善水質和海洋生物進入潟湖后的棲息環境;③對入湖五溝實施河口濕地工程，建立濕地植被群落，構建表面流、潛流、垂直流或其他復合型人工濕地;④實施岸線整治工程，規劃多種生態堤岸，保持核心區原有岸線，營造自然式岸線，打造人工岸線;⑤開展潮汐通道治理工程，擴展潮汐通道寬度，改善潟湖潮流動力環境，增加潟湖納潮量，加快水體交換速度，利于污染物擴散及稀釋，增強水體凈化能力;⑥濕地修復工程，通過對濕地生物的棲息與覓食需求方面的多重考慮，精心組織濕地植被群落的布局與設計，最終通過初始的人工干預最終達到自我修復和良性生態循環的標準。

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