大型圍填海工程海洋生態修復實踐與探索

歐陽玉蓉 ,蔡靈 ,李青生 ,戴娟娟 ,方婧 ,吳耀建

(1.自然資源部第三海洋研究所 廈門 361005;2.福建省海洋生態保護與修復重點實驗室 廈門 361005)

0 引言

近年來,為了滿足社會經濟快速發展的需求,沿海各地陸續實施了大規模的圍填海活動,緩解了工業及城鎮建設用地供需緊張的矛盾,為沿海地區城鎮和工業拓展布局提供了空間[1-2]。自2002年以來,全國取得海域使用權證的填海造地面積16.3萬hm2,其中2005—2015年為高峰期,年均約1萬hm2,2009年達到峰值,接近1.8萬hm2。填海造地主要用于港口工程、臨海工業和城鎮建設,三者合計約占全部填海造地面積的90%[3]。但同時,長期以來的大規模圍填海活動使海岸帶格局和環境發生了根本性變化,造成濱海濕地大面積減少,自然岸線銳減,海水自然凈化能力降低,海洋生態系統受到損害。眾所周知,濱海濕地(含沿海灘涂、河口、淺海、紅樹林、珊瑚礁等)是近海生物重要棲息繁殖地和鳥類遷徙中轉站,是珍貴的濕地資源,具有重要的生態功能。因此,保護濱海濕地、協調海洋資源開發利用與海洋生態保護關系迫在眉睫。通過對大型圍填海工程存在的主要生態問題的研究,制定“以問題為導向”和“以目標為導向”相結合的海洋生態修復方案,進一步探索大型圍填海工程海洋生態修復的實現途徑和有效性,成為協調海洋資源開發與海洋生態保護矛盾的重要方式方法,為制定圍填海管控政策、妥善處理圍填海歷史遺留問題提供決策依據。

1 大型圍填海工程的主要生態問題

在圍填海工程造成的海洋生態問題的研究方面,國內外學者[3-9]普遍認為圍填海工程造成了灘涂濕地面積的減少、破壞生物棲息地;對海洋生物、海洋生態敏感目標造成影響;影響海灣水動力條件,對海灣水交換產生影響;影響海底或岸灘地形地貌和沖淤環境;增加施工期海水中懸浮泥沙含量等。基于前人的研究成果,本研究梳理了大型圍填海工程可能帶來的主要生態問題,具體表現在以下幾個方面。

1.1 占用灘涂濕地

大型圍填海工程占用灘涂濕地,改變了工程區的土地利用方式,工程區由自然生態系統轉變為人工生態系統,灘涂濕地的水系自然聯通受阻,直接造成棲息于工程區的底棲生物量減少,生態系統服務功能降低,對灘涂濕地的結構、功能等均造成一定的影響。

1.2 影響植被、鳥類、海洋生態敏感目標等

大型填海工程可能占用天然紅樹林,損害了原有的紅樹林生態系統;工程實施引起的水動力變化及泥沙沖淤也可能影響紅樹林生境,破壞水文連通性;工程實施后,原有的灘涂、沼澤地、魚塘等生境不復存在,更是造成了鷺類、野鴨類、鸻鷸類和鷗類等水鳥生存環境的消失。離岸人工島建設,還有可能對珊瑚礁生態系統,以及文昌魚等對生境要求比較高的物種造成影響,包括施工期懸浮泥沙影響、營運期沖淤變化影響等。

1.3 影響局部岸灘和海床沖淤平衡

近岸大型圍填海工程實施后,可能改變岸灘的沿岸輸沙規律,在自然風浪、泥沙運移規律及人為破壞等多重因素影響下,發生岸灘侵蝕現象。離岸人工島建設,則會改變近岸沙灘的沖淤變化平衡,使兩側沙灘的泥沙向人工島波影區岸段運移,導致部分岸段侵蝕而部分岸段淤積;離岸人工島建設還可能改變局部海域原有的沖淤平衡,對海床穩定性造成較大擾動。

1.4 影響區域水動力環境

海灣內的大型圍填海工程在這方面的影響較大,由于原有岸線形態和海域自然屬性的改變,伴隨著潮流流態和流速的變化,由此必然引起海灣內水動力環境的變化,出現海灣納潮量減小、水交換周期變長、特征點流速變化等情況。

1.5 影響區域水質環境

大型圍填海工程基槽開挖、基槽拋石施工、陸域回填溢流等產生的懸浮泥沙入海,對區域海水水質環境造成影響。海灣中的大型圍填海工程,可能造成水交換周期變長,由此造成環境容量的降低,進而影響海水水質。

1.6 破壞自然岸線

大型圍填海工程往往需要建設硬質化護岸或海堤,由此破壞了自然岸線,阻隔了陸海間物質能量的交換,切斷了海陸過渡帶的生態廊道,改變了潮間帶生態系統構成,降低了其生物多樣性[10]。

1.7 降低行洪功能

位于河口區的大型圍填海工程,還可能對河道行洪安全帶來影響。在相同洪水流量情況下,工程前、后河道斷面壅水幅度發生變化,最大壅水斷面位置可能沿河道上移,造成河道行洪能力下降。

1.8 形成疊加、累積影響

當大型圍填海工程周邊有較多中小型圍填海工程時,尤其是在海灣、河口區域,經過多年累積,可能對區域海洋生態環境產生疊加影響,主要是對浮游生物、淺海大型底棲動物、潮間帶生物及漁業資源等造成影響,出現種類數降低、生物量減少、多樣性指數下降等情況。

2 大型圍填海工程海洋生態修復重點

基于主要生態問題的分析,大型圍填海工程海洋生態修復的重點應從生境和海洋生物生態兩個方面考慮。

2.1 生境

(1)濕地生態系統的保護與修復。海灣、河口區域結合濕地分布的特點,保護工程區及周邊的灘涂濕地,通過退養還濕、退圍還海、構建溝渠網絡等措施保護濕地生態系統,為水鳥、潮間帶生物等營造適宜生境。

(2)水動力環境改善。開展工程周邊區域水動力環境、地形地貌和沖淤環境的跟蹤監測,必要時拆除不合理構筑物或進行清淤;加強對工程區周邊河道水文的監測,必要時進行疏浚。

(3)海灣水體生態修復。主要針對富營養化海域,采用大型海藻(如,江蘺、龍須菜、海帶等)、貝類等進行生態修復[11]。

(4)自然岸線修復。通過在灘面上、堤壩外側種植耐鹽植物,起消波緩流、促使挾沙落淤的作用;通過生態海堤建設或對現有海堤生態化,促進潮間帶生態連通功能的恢復;通過沙灘養護或人工補沙等措施,恢復砂質岸線。通過自然岸線的修復,形成具有自然海岸形態特征和生態功能的海岸線,提升海岸帶災害防御能力。

(5)恢復或重建魚類洄游通道。河口區根據流域不同魚類的洄游習性人為地增設一定輔助設施,幫助其完成洄游行為。

2.2 海洋生物生態

(1)增殖放流,恢復受損的海洋生物資源。可采用放流游泳生物、貝類底播人工增殖等方式恢復海洋生物資源,在此過程中強化和規范增殖放流管理,加強增殖放流效果跟蹤評估。

(2)對于受施工懸浮泥沙直接影響,以及受水動力、沖淤環境變化影響的珊瑚礁、文昌魚等敏感生境或敏感物種,通過受損珊瑚的修復和異地移植;文昌魚生境修復、增殖放流等措施進行修復。被圍填海工程侵占的紅樹林,通過異地補植、控制或清除入侵種等措施進行修復。

2.3 綜合方面

考慮到海洋生態修復系統性、綜合性的特點,統籌考慮區域,尤其是海灣內、河口區圍填海工程建設,通過整體數模預測、綜合評估,分析適宜的圍填海工程開發強度,構建區域生態安全格局,在上位生態保護修復規劃的指導下,整體保護、系統修復。

3 大型圍填海工程海洋生態修復實踐

大型圍填海工程海洋生態修復實踐以寧德市三嶼工業區為例。寧德市三嶼工業區坐落在寧德市蕉城區三都澳內鱸門港灣頂部,蕉城區七都鎮三嶼村和云淡島之間的狹長海域,南北側分別與七都溪、霍童溪入海口相接,南距寧德市中心約12 km。三嶼工業區于2013年動工建設,2016年初完成整體圍填海,實際用海面積約415 hm2,未超出規劃用海批復的范圍。

3.1 三嶼工業區海洋生態修復目標

三嶼工業區周邊海域灘涂、淺海、圍墾養殖較多,受人類活動干擾較大。現在的主要生態問題包括:工業區用海占用灘涂濕地;用海區紅樹林損失;現狀海堤未進行生態化建設等。

從生態系統完整性考慮,“以問題為導向”和“以目標為導向”相結合,制定生態修復目標為:結合區域生態功能定位與環境特征,在海洋生態文明思想的指導下,應用相應的生態保護措施和生態修復措施,保護河口濕地生態系統,維持河口區域自然屬性,使其生態服務功能不因用海區的建設而明顯降低;保護紅樹林、鳥類生境;維持工業區內部生態流的暢通,形成工業與自然和諧共生的景觀效果。

3.2 三嶼工業區及周邊海域生態安全格局構建

從生態系統完整性考慮,統籌考慮區域的生態修復方案,規劃形成“兩帶、三區”的總體生態格局(圖1)。

“兩帶”主要是云淡門島西側生態保護帶和云淡門島東側生態保護帶,分布于云淡門島東、西兩側,屬于連接霍童溪、七都溪與海域之間的潮汐通道,同時,也是霍童溪、七都溪的行洪安全通道,在維護咸淡水交換、生物通道和生態系統的物質能量交流、保障行洪安全方面具有重要的意義,對毗鄰生態功能區環境質量目標的實現起到重要調控作用。生態修復重點為保障“兩帶”物質流通、行洪安全的生態功能。

“三區”主要是霍童溪河口生態功能區、七都溪河口生態功能區和云淡水禽濕地生態功能區。霍童溪河口生態功能區、七都溪河口生態功能區分別位于霍童溪和七都溪的入海河口,河口濕地具有良好的生態調節功能,其在調節河流徑流、改善環境污染、維護生態平衡及鳥類遷徙棲息等方面發揮著極其重要的作用。云淡水禽濕地生態功能區屬于重要濕地,列入福建省第一批重要濕地名錄,具有典型的自然濕地生態系統,是福建海灣型濱海濕地的典型代表之一,區內濕地生態系統為水鳥和爬行動物等提供了良好的棲息地。霍童溪河口生態功能區、七都溪河口生態功能區生態修復重點是保障河口濕地生態功能;云淡水禽濕地生態功能區生態修復重點是保護紅樹林、鳥類,維護濱海濕地生態功能。

具體生態修復工程包括三嶼工業區濕地公園建設、自然保護區養殖清退、紅樹林異地補植、生態海堤建設等工程。

3.3 三嶼工業區海洋生態修復方案及效果

3.3.1 濕地公園建設

依托工業區南部滯洪區聯動海堤外側的濕地,建設環灣濕地生態公園。由于滯洪區配套建設排澇泵站,滯洪區通過排澇閘和排澇泵站的調節,暴雨前滯澇區的水位標高不超過-0.5 m。在非暴雨期或枯水季節,濕地公園上游來水不足的情況下,可開閘進海水維持生態水量。因此濕地公園內部的濕地生態構建,主要考慮與外界水體連通條件下的半咸水濕地生境。此外,由于滯洪區與海堤外七都溪河口區相距較近,可統籌考慮該片區的濕地生態修復。

3.3.2 自然保護區養殖清退

養殖清退區位于福建省寧德市環三都澳濕地水禽紅樹林自然保護區云淡片區北側,福安市下白石鎮南甫村、大獲村、行洋村、長坑村外側約116hm2灘涂。為修復該區域灘涂,實施退養還濕工程,通過環保生態措施拆除該區域圍海養殖設施,包括外圍海堤開挖豁口15處(豁口底寬30 m,可滿足海水交換),拆除46座水閘閘門、啟閉裝置及啟閉機房,閘墩及底板不拆除,作為今后水禽棲息點。通過養殖清退,該區域由半人工半天然濕地恢復為天然濕地,維護自然保護區濕地生態系統平衡,有效地恢復區域濕地生物多樣性。

廈門大學對本工程的修復效果進行了為期兩年的監測,結果表明[12],從2018 年9 月起,工程區拆除了外堤和內堤多處,高潮時潮水能夠進入池塘,低潮時池塘已經滿是淤泥。植物種類越來越多,已經超過100 種,池塘邊已經出現蘆葦鹽沼、水燭鹽沼、南方堿蓬鹽沼等中國沿海灘涂典型的植被類型,這些植被類型將趨于穩定。池塘區域豐富的食物、光灘和漲潮時的水面營造了多樣化的鳥類覓食與生活生境,池塘中招潮蟹、彈涂魚等濱海濕地的物種種群數量較大,已經有不少鸻鷸類冬候鳥到此越冬,生物多樣性豐富。

3.3.3 紅樹林異地補植

三嶼工業區建設占用了區域東北側一片天然紅樹林,面積約1.8 hm2,品種為秋茄。由于該片紅樹已成林,平均樹高約1.2 m,從區域紅樹林濕地生態保護的角度考慮,需通過異地補植的方式進行生態補償,現已在三嶼工業區南側、種植紅樹林(秋茄胚軸苗)總面積約1.8 hm2,在一定程度上補償了占用的紅樹林,后期需加強維護和管理,保證成活率。

3.3.4 生態海堤建設

(1)海堤提級改造情況。三嶼工業區原海堤防潮標準為50年一遇,由于三嶼工業區的功能定位為新能源汽車產業基地,對區域的防潮要求較高,海堤的防潮標準由50 年一遇提高到100 年一遇。2019年8 月,寧德三嶼圍墾工程海堤完成提級改造,主要工程內容包括堤頂防汛道路由泥結石路面改造為瀝青碎石路面;原堤頂高程加高至設計要求;護坡采用300 mm 厚預制柵欄板,直接鋪在現狀的丁砌短條石面上;堤頂道路、臨海側消浪平臺拓寬。

(2)生態海堤方案變動情況。由于海堤護面結構形式發生變化,生態海堤方案相應發生改變。三嶼工業區原生態海堤設計時,考慮其護面結構為漿砌石護面,可通過鋪設格賓網護面,或在消浪平臺以上,通過設置生態混凝土擋墻,利用生態袋裝種植土進行種植,營造堤身綠化效果。但在三嶼海堤升級改造后,海堤的護面結構形式變更為柵欄板形式,原來的堤身綠化方案不再適合,不宜進行堤身綠化。一是植被覆土可能造成波浪爬高、越浪量等參數的變化,影響海堤結構安全,并對海堤后方構筑物形成威脅。二是種植植物后,其根系可能伸入海堤結構深處,一旦植物死亡,其根系所在區域可能形成空洞,久而久之影響海堤安全。三是根據海堤所在區域的水動力及生態環境條件分析,三嶼工業區潮差較大,約6 m,對植物物種的耐鹽、耐淹等方面要求更高,也導致堤身綠化方案的可行性降低。

因此,三嶼工業區結合海堤安全要求,東堤堤前帶采取在潮間帶區域適當放置碎石等措施,通過營造潮汐池等生境,增加海洋生物棲息地和庇護所。南堤堤前帶主要結合堤前灘涂濕地,種植紅樹林、蘆葦等,促進河口濕地生態修復。堤身帶考慮到結構安全問題,不進行過多人為干預,以自然修復為主,同時堤身的柵欄板設計,有利于海洋生物附著。堤后帶通過花池、草地、行道樹相結合的設計,構建生態護坡、提升生態功能,促進工業與自然和諧共生景觀效果的形成,堤后帶在后期維護時應考慮硬化路面的透水性和生態性,植被修復應更多考慮原生態物種。

目前,三嶼工業區生態海堤已建設完工,堤前帶通過人工干預、并經過一段時間的自然修復,潮間帶生境得以改善。

4 結論與建議

4.1 結論

本研究從大型圍填海工程的主要生態問題分析入手,從生境和海洋生物生態兩方面討論大型圍填海工程海洋生態修復的重點,并在此基礎上,以福建省寧德市三嶼工業區為例,探討三嶼工業區生態修復的目標;基于生態系統完整性、綜合性的考慮,將入海河口區、河口交匯區、潮汐通道等聯合起來形成生態修復區,構建“兩帶、三區”的生態安全格局,最后分析具體的生態修復方案,并通過前后對比分析,展示生態修復的實施效果。本研究可為大型圍填海工程海洋生態問題的識別與生態修復重點的確定提供技術支撐,有利于在實踐中開展以問題為導向,以目標為引領的海洋生態修復工程,以減輕大型圍填海工程帶來的負面影響。通過本研究,可以促進濱海濕地生態系統保護,增強圍填海的科學、合理管控,維護區域海洋生態安全格局。

4.2 建議

4.2.1 加強規劃引導作用,統籌實施生態修復工程

堅持規劃引導,以問題為導向。大型圍填海生態修復工程應在《全國重要生態系統保護和修復重大工程總體規劃(2021—2035 年)》《山水林田湖草生態保護修復工程指南(試行)》以及省級國土空間生態修復規劃等上位規劃的指導下實施。大型圍填海工程的生態修復要融入海灣或行政區中,通過整體性、系統性、綜合性生態保護修復,減輕圍填海工程對海洋生態系統造成的影響,使受損、退化、服務功能下降的生態系統逐步恢復到受損前的狀態或者向著良性循環方向發展,達到區域統籌、系統修復的目的。

4.2.2 探索多樣化生態修復方式,因地制宜制訂生態修復方案

制訂生態修復方案前,應對圍填海所在海域的資源環境現狀、敏感生境分布等進行充分調查,評估大型圍填海生態修復工程實施可能帶來的生態環境影響,因地制宜確定生態修復方案。包括考慮南北方氣候條件、地理條件的差異,確定海洋生物恢復的類型;根據不同海岸類型,選擇生態化海堤的方式;慎重采用清淤、增殖放流、人工魚礁等生態修復方式,科學論證、嚴格實施等。