莆田圍填海工程對岸線變遷及海岸環境的影響研究

曹超,吳承強,鄭勇玲,朱鎧,潘祥進,戚洪帥,盧惠泉,鮑晶晶,蘇燕,蔡鋒,2

(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;3.福州大學土木工程學院 福州 350108)

0 引言

圍填海造地是世界沿海國家普遍存在的一種海洋開發利用活動。由于各個國家對圍填海的開發方式、方法、規劃和監管不同,所以各個國家因圍填海所產生的經濟、社會和生態效益也不盡相同[1]。因此,圍填海活動一方面是人類向海洋拓展生存和發展空間的一種重要手段,適度而科學合理的圍填海開發有其必要性,它保障了國家重大項目用海,為沿海地區率先發展發揮了重要作用,成為沿海地區調整產業結構的重要手段,具有強大的經濟效益;同時,圍填海工程又是一種深入改變海岸帶空間自然屬性的開發利用活動,若管理不到位極易引發海岸帶自然資源破壞、生態環境損害以及海岸侵蝕等多種問題,從而制約沿海地區社會經濟的可持續發展[2]。

我國與世界沿海的許多國家一樣,圍填海的目的都是由最初的漁業增產、擴大土地面積逐步轉向工業、城鎮建設、港口發展、旅游娛樂、商業房產等多目標發展。但是,由于早期我國的圍填海規劃管理制度不夠健全,對海洋空間資源利用的方式、方法不夠科學合理,特別是缺乏海洋生態系統科學的支撐等原因,使我國圍填海造地活動存在著“失序、失度、失衡”的現象[3]。因此,通過陸海統籌的思想和科學合理的手段開發利用海岸帶資源迫在眉睫。

1 研究區概況

莆田市位于福建省東中部沿海地區(24°55"N—25°45"N,118°41"E—120°05"E),北與福州相鄰,南與泉州接壤,東臨臺灣海峽。陸域面積4 200 km2,海域面積約11 000 km2,海岸線長達336 km,約占福建省海岸線總長的9%。其東部和南部沿海呈現低丘陵、多島嶼和海灣相間,海洋資源豐富,海洋優勢突出[4]。海岸類型主要由基巖海岸、砂質海岸、泥質海岸構成,岸線迂回曲折,海灣與岬灣相間排列,興化灣、湄洲灣及平海灣為甫田市三大海灣,埭頭半島、忠門半島和秀嶼半島夾在三灣之間,砂質海岸主要分布于興化灣東南部、平海灣東北部和東南部海岸以及湄洲島和南日島部分沿岸[5]。

莆田屬亞熱帶季風氣候,年平均氣溫18.5℃～21.3℃,年均日照時數約2 000 h,無霜期約310天,多年平均年降雨量約1 500 mm[5]。季風特征明顯,濱海風大也是莆田氣候的主要特性之一,主風向有東北風和西南風;東北風有10個月左右控制在沿海地區,山區則以北風或東風居多。冬季和夏季風方向隨季節交替而轉換明顯,冬季多為偏北風,夏季多為東南風,而春季和秋季為風向轉換季節。

2 圍填海工程歷程

2.1 海岸類型劃分

在google earth上利用Bigmap軟件下載1984年、1994年、2004年、2010年、2014年和2019年共6期莆田地區高清遙感影像(傳感器分別為Landsat5、Landsat7、Landsat8,分辨率為30 m、10 m、5 m)。基于ArcGIS開發的DSAS(Digital Shoreline Analysis System,DSAS)模塊,對6期遙感影像進行幾何校正,校準精度優于一個像元的分辨率,以1984年的像圖作為基準影像,配準、拼接、裁剪其他5幅影像[6]。結合莆田市海岸線特征、Landsat系列衛星識別功能以及歷史資料,判別—計算—修訂每期次的海岸線類型和長度,按照1∶5 000比例尺統計不同類型和不同期次的海岸線長度和圍填海面積,形成適用于本研究的莆田市海岸線類型變遷數據庫。本研究海岸類型劃分參照《我國近海海洋綜合調查與評價專項——海岸線修測技術規程》,劃分為自然岸線和人工岸線兩大類[7-8]。結合莆田海岸類型的特點,自然岸線突出基巖岸線和砂質岸線;人工岸線突出圍海和填海岸線(表1)。

表1 海岸類型劃分一覽

2.2 圍填海工程演變

根據上述方法統計1984—2019年莆田市不同類型海岸線長度、占比及圍填海面積(表2和表3)。自1984年以來,莆田市海岸線(不含海島岸線)長度為254.11～268.26 km,總體變化不大,但不同類型岸線在不同時期的長度和占比發生巨大變化。基巖岸線長度從1984年的83.16 km減少到2019年的36.57 km,減少一倍多;砂質岸線長度從1984年的47.32 km減少到2019年的37.82 km,減少約10 km;其他類型的人工岸線長度從1984年的52.75 km減少到2019年的33.05 km,占比也減少約7%;圍海岸線長度從1984年的81.71 km增長到2010年的106.96 km,又回落到2019年的81.43 km,占比從30%增長至42%又減少到30%的狀況;填海岸線長度從1984年0 km一直增長到2019年的79.40 km,占比也增長近30%。從岸線類型的長度和占比可以看出,莆田海岸線變化趨勢呈自然狀態的基巖岸線和砂質岸線不斷減少,人類活動的填海岸線不斷增大;圍海岸線因為經濟發展需求、轉產轉型,先增大后減少,最終趨于穩定的態勢。

表2 1984—2019年圍填海面積及新增面積

20世紀80年代,莆田市海洋經濟以粗放型的漁業養殖和鹽業生產為主,圍填海面積不斷擴大,但圍海岸線多位于天然的基巖岬灣內,形態和范圍受地形約束,面積和規模增長較緩,圍海工程主要位于勝利、澄峰、后海、東嶠墾區內,占圍海工程90%以上。2000年以后隨著海洋經濟的飛速發展,為解決用地緊張和土地資源短缺的狀況,莆田市在臨港產業園、媽祖城、東吳港區、石門澳等河口灣和岬灣內大面積區域性填海,面積約60 km2,約占全市填海面積的93%。近5年來,大批圍海工程轉產轉型,圍海面積逐年減少,生態修復岸線和砂質岸線迅速增長,海岸保護能力不斷升級。藍色海灣和生態島礁工程在媽祖城、三江口、臨港產業園等區域實施,改善了區域海岸防護工程的功能體系,提升了海岸帶生態環境自適應能力。

表3 1984—2019年海岸線類型長度及占比

3 海岸類型變遷和環境影響

大規模的圍填海工程雖然在短期內解決了用地緊張和土地資源緊缺的問題,增加了海洋經濟產值和適應了城市發展需求,但海岸保護功能降低、納潮量減少、生物多樣性損傷、水質惡化等海洋生態環境問題日益突出。

3.1 對海岸類型的影響

3.1.1 自然岸線不斷減少

大規模圍填海造地使人工岸線長度急劇擴展,自然岸線保有率不斷下降,這不僅降低了海岸線的生態功能與資源價值,也使海岸帶海陸相互作用都發生了明顯變化。

3.1.2 海涂資源和海灣面積不斷減小

海灣水域面積縮小,不僅僅是水域面積減小的問題,相應地也將引起海灣的沖淤變化與地形地貌的改變、動力場格局變化、水交換能力減弱、污染加重、生態環境惡化、災害頻發等一系列變化[9-10]。

3.1.3 濱海旅游資源被破壞

旅游業是21世紀經濟發展的驅動力。圍填海造地會使該區域沿岸濱海沙灘資源直接被毀埋,或是間接造成其旅游質量衰退。除濱海沙灘資源外,圍填海造地也對濱海濕地旅游資源造成一定的影響,如灣口淺灘、濕地等永久性消失,濕地生態系統服務功能改變,濱海濕地旅游資源喪失。

3.2 對海岸環境的影響

3.2.1 水動力條件的變化

海灣具有一定的封閉性,在海灣內進行大規模的圍填海造地所致的海灣面積減少和海岸線形態、位置的改變,必然導致其納潮量減小、海灣流速降低、海水交換能力變弱,以及海區底質的沖淤變化。

3.2.2 生態環境發生明顯變化

圍填海對生態環境變化的影響除導致海灣納污能力下降,海洋生物多樣性銳減,并壓縮當地區域海洋漁業的生產空間外,對紅樹林、珊瑚礁海洋生態系統也有著明顯影響。圍填海造地工程不僅占用、破壞珊瑚礁、紅樹林、海草床等生長區域,使之分布面積減少,而且改變了它們分布區域的生態環境,導致其發生變異,失去生命力[2]。

3.2.3 改變海岸穩定性,增加海洋災害風險

絕大多數圍填海工程單純構筑硬式堤壩圍割海域,而且許多圍填海區域的圍割堤壩工程形狀都是將原來岸線裁彎取直,使岸線長度減少,導致海岸沖淤動態平衡被打破從而遭到侵蝕[11]。

4 結語

(1)本研究以莆田市1984年、1994年、2004年、2010年、2014年和2019年6個時期的google遙感影像圖(Landsat衛星)為數據源,分析莆田30余年來圍海、填海工程及其他岸線類型的變遷過程。1984—2004年,圍填海工程基本以圍海養殖和圍海鹽業生產為主;2004—2014年,填海造地工程飛速發展,臨港產業園、媽祖城、東吳港區、石門澳等大面積區域性填海;近5年來,圍海面積逐年減少,生態修復岸線和砂質岸線迅速增長,海岸保護能力不斷升級。莆田圍填海工程建設提升了莆田海洋經濟社會的發展水平,增加了海洋經濟產值,適應了城市發展需求,但海岸保護功能降低、納潮量減少、生物多樣性損傷、水質惡化等海洋生態環境問題日益突出。生態海堤、藍色海灣等海洋修復工程的實施,改善了海岸防護工程的功能體系,提升了海岸帶生態環境自適應能力。

(2)圍填海活動不僅是人類向海洋拓展生存和發展空間的一種重要手段,而且是目前改變海岸帶空間自然屬性的主要開發利用活動之一。適度和科學的圍填海活動是保障國家重大項目用海,發揮沿海地區調整產業結構的重要方法,具有強大的經濟效益。但無序的圍填海活動或者監管不到位,極易引發海岸帶自然資源破壞、生態環境損害以及海岸侵蝕等多種災害問題,從而制約沿海地區經濟發展的可持續性。