海洋生態文明視域下河口沙壩-潟湖生態修復思路探究

張盼,王鵬,2,3,林霞,張連杰,閆吉順,趙博

(1.國家海洋環境監測中心 大連 116023;2.河海大學港口海岸與近海工程學院 南京 210098;3.河海大學海岸災害及防護教育部重點實驗室 南京 210098)

1 生態修復重要意義

黨的十八大以來,黨中央、國務院作出了加快推進生態文明建設的重大部署,黨的十九大報告明確指出“實施流域環境和近岸海域綜合治理”“實施重要生態系統保護和修復重大工程”,堅持節約優先、保護優先、自然恢復為主的方針建設美麗中國。為了貫徹生態文明建設理念,修復近岸海域受損生態系統和典型地貌單元,《國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》《國家海洋局海洋生態文明建設實施方案(2015—2020 年)》均明確提出實施“藍色海灣”整治工程,到2020年在不少于66個海灣及毗鄰海域進行有針對性的整治。2018年全國海洋工作會議進一步指出,要牢固樹立和踐行“綠水青山就是金山銀山”的發展理念,實施陸海統籌的近岸海域綜合治理,加大海岸整治修復力度。

沙壩-潟湖海岸是“藍色海灣”整治修復的重要對象,占世界海岸的13%以上,在我國主要分布于廣西、廣東、浙江、山東半島和渤海灣北部沿岸,遼寧沿岸地帶也較常見[1-2]。沙壩-潟湖海岸是由沙壩、潟湖、潮汐通道三大地貌單元組成的典型濱岸堆積地貌體,在含沙豐富的河流入海口處發育廣泛,具有典型的生態系統和獨特的景觀、科研價值,在防潮護岸、維持區域生態平衡、美化海岸景觀等方面發揮重要作用。然而,20世紀90年代以來,高強度、多類型的人類活動改變了維持沙壩-潟湖系統平衡的沉積環境,導致沙壩-潟湖海岸受到損傷和破壞[3]。目前,已經有超過20%的沙壩-潟湖地貌系統完全滅失[4],剩余沙壩-潟湖地貌系統也由于人類活動(如圍填海、采砂、筑壩等)受到破壞,但是其沙壩的本體仍然存在,通過海岸整治可以逐步修復其受損形態,恢復生態和景觀價值。

目前關于海岸整治修復工作的研究尚處于起步階段,針對河口沙壩-潟湖動力地貌系統修復的研究仍十分欠缺。本研究通過遼寧省典型河口沙壩-潟湖主要生態修復思路和方法的探究,可以為沙壩-潟湖海岸的保護與恢復提供思路,也為我國海岸整治修復管理提供借鑒。

2 生態修復方法與關鍵技術

自然條件下沙壩-潟湖海岸常會緩慢走向衰亡,但在人類活動干預下正加快消亡[5]。在海洋生態文明建設大背景下,沙壩-潟湖海岸整治修復工作逐步興起并越來越重要,修復措施需要科學合理、有針對性地開展,并注重整治修復效果的長效性。Oost[6]認為沙壩-潟湖海岸整治修復要尊重自然動力地貌規律和完整性,因地制宜開展人工修復。Giardino、Tung 等[7-8]采用增加泥沙供給、保持潮汐通道穩定性等方法對受侵蝕沙壩或砂質海岸進行修復。國內也有少數研究者針對海岸修復進行了研究,人工構筑物的建設或拆除作為修復方案的重要方法逐步開始應用[9]。

沙壩-潟湖海岸整治修復必須堅持以“自然恢復為主,人工修復為輔”的原則,做到科學合理,因此需要對生態修復效果進行評估。目前國內外科學界針對沙壩-潟湖系統的評估體系還沒有開展相關研究,但是海岸帶及沙壩-潟湖脆弱性評價方法的成功應用為生態修復治理提供了借鑒和參考。脆弱性指數法和綜合指數法廣泛應用于海岸帶綜合評價,Gornitz[10]最早提出了海岸帶脆弱性評價指數和風險等級的概念,并成功應用于美國太平洋和大西洋海岸的脆弱性評價,王鵬[11]采用綜合指數法對遼寧海岸帶開發活動進行了評價,Mitchell[12]根據潮汐通道、沙壩狀態、動力影響因子等采用綜合指數法對加納近岸沙壩-潟湖系統脆弱性進行了研究。

“藍色海灣”整治修復工程需要加強對自然恢復及人工干預下沙壩-潟湖恢復機制的研究,但是目前關于整治修復的方法、標準和理論仍然處于探索階段,許多科學問題尚不成熟、不清楚。如何秉持節約優先、保護優先、自然恢復為主的方針,識別沙壩-潟湖系統受損主要因素,評估不同人工修復方法的必要性和有效性是藍色海灣整治修復亟須解決的問題。

3 浮渡河口沙壩-潟湖受損狀態

河口地區沙壩-潟湖系統受波浪、潮流等水動力條件和河流泥沙供給等多種自然因素影響,同時也是人類活動的多發區域,這使得河口沙壩-潟湖系統非常脆弱。遼寧省營口市浮渡河口具有典型的沙壩-潟湖動力地貌系統,多年來存在河口筑壩、圍填海、人工島和河道采砂等多種人類活動,導致沙壩-潟湖系統的地貌形態發生重大改變,同時該區域也已列入藍色海灣工程項目庫,是河口沙壩-潟湖動力地貌系統修復的典型代表區域。

通過多時期的遙感影像資料對比發現,浮渡河口沙壩-潟湖系統處于較快速度的萎縮消亡狀態。其中,浮渡河口南側沙壩2007年較2000年后退最大距離約60 m;浮渡河口北側沙壩后退距離不大,但是沙壩規模縮小變窄,表面物質粗化,2019年較2010年相比最北側沙壩平行海岸向東延伸約260 m。浮渡河入海泥沙物質供給以及水動力環境條件是河口沙壩-潟湖存在的必要條件。浮渡河是發源于山區的短途季節性山溪河流,所攜帶的泥沙除了塑造沿岸邊灘外,其余全部堆積于河口地區。隨著人類對于沙礫資源和水資源需求的日益增大,極大地壓縮了入海泥沙量。同時,浮渡河口存在河口筑壩、圍海養殖和人工島建設等人類活動,改變了河口周邊海域水動力條件,造成沙壩侵蝕后退,潟湖面積逐漸縮小甚至消亡。

4 生態修復關鍵問題與建議

4.1 生態修復關鍵問題

針對遼寧省浮渡河口的典型沙壩-潟湖動力地貌系統,聚焦該區域存在河口筑壩、圍填海、人工島和河道采砂等多種人類活動導致動力地貌系統受損的特點,在實際修復過程中,應解決兩個方面關鍵技術問題。

4.1.1 多類型人類活動耦合影響下的河口沙壩-潟湖系統受損機制

在河口筑壩、圍填海、人工島和河道采砂等多種人類活動共存的條件下,它們對沙壩-潟湖海岸的影響并非簡單的線性疊加,而是受控于它們出現的時間順序和當時的動力地貌系統狀態,相互之間也會有顯著的相互影響,這種非線性耦合影響機制是后期項目開展中要解決的關鍵問題。在整治修復研究中,需要基于現場觀測分析典型地貌形態的主控因素和時空變化規律,剖析河口筑壩、圍填海、人工島、河道采砂等多種人類活動對河口沙壩-潟湖動力地貌系統的非線性耦合影響機制、影響程度及時空尺度,闡明動力地貌系統受損的主導因素。

4.1.2 河口沙壩-潟湖動力地貌系統的修復效果評估

河口沙壩-潟湖動力地貌系統的受損過程與其修復效果往往表現在不同的時空尺度上,目前這方面的國內外研究還較為欠缺。如何依據長時間序列的遙感影像、歷史資料和現場調查數據等鑒別恢復過程的時空尺度特性,進而構建生態修復效果定量評價指標,是生態修復項目實施效果的另一個關鍵問題。在構建評估體系過程中,采用綜合指數法和層次分析法選取代表性指標構建河口沙壩-潟湖動力地貌系統的生態修復效果評估體系是較為科學合理的方法。選取代表性指標方面可將水動力環境(潮位、潮流)、沉積物環境(泥沙粒徑、泥沙通量等)和地貌環境(沙壩長度、寬度、口門寬度、潟湖面積)等作為具體指標。利用生態修復效果評估體系充分分析堤壩拆除、潟湖面積拓展、人工補沙等人工修復措施實施后的河口沙壩-潟湖動力地貌系統演變特征,比較不同人工修復活動對研究區域波浪場、水流場和泥沙場分布特性的影響,探討科學合理的整治修復措施。

4.2 建議

隨著機構改革進程的順利推進,海洋生態環境整治修復管理工作越來越受到重視并取得了長足進步。在接下來的“十四五”時期,如何扎實推進沙壩-潟湖海岸等典型生態系統、重點區域保護修復工作,全面提升海洋生態整治修復管理水平,是海洋生態環境保護修復工作中值得思考的一個課題。針對目前海洋生態整治修復中存在的問題,在未來海洋整治修復工作中,要加快形成海洋生態修復體系,以最嚴格制度最嚴密法治保護海洋生態環境。

4.2.1 加強海洋生態環境整治修復頂層設計

通過完善規劃引領、制度設計和任務目標篩選確定等頂層設計,加強政策引領。一方面,制定重點區域生態修復規劃,從海洋生態修復全局出發加快出臺海洋生態保護修復規劃,堅持整體保護、系統修復和綜合治理,加強典型生態系統的統籌管理,避免出現生態修復破碎化現象發生,切實統籌做到保持自然岸線,保留公眾親海空間;另一方面,完善相關制度設計,針對典型沙壩-潟湖等地貌系統明確相關制度要求,確定修復重點岸段和項目,建立生態修復項目庫,積極爭取國家資金支持,完善項目運行機制。

4.2.2 提升海洋生態環境整治修復能力

加強生態修復方法基礎研究,指導地方科學實施生態修復項目,建立合理評估體系和監測體系,逐步提升海洋生態環境整治修復能力。由于我國海洋生態修復起步較晚,海洋生態修復的研究和實踐不足,要加強生態環境領域整治修復工作,科學判定海洋生態破壞區域,增強生態環境破壞診斷準確性,避免出現機制研究不足、生態修復手段缺乏針對性、生態修復未能達到預期效果等現象。針對生態修復措施要加快建立生態修復評價指標體系,健全制度標準,加強生態修復事中事后監管,提升效果評價,明確進一步整治修復方向,保證海洋生態保護修復質量和效果。