基于系統(tǒng)動力學的海岸建筑后退線劃定方法研究與應用

關鍵詞：系統(tǒng)動力學;海岸建筑后退線;海岸資源;海岸系統(tǒng)運動;高質(zhì)量發(fā)展

0 引言

海岸作為人類社會的邊緣地帶，已成為“社會-生態(tài)系統(tǒng)”的重要組成部分[1]。對此，有學者提出人海關系地域系統(tǒng)理論，闡述人海關系與人海關系地域系統(tǒng)的內(nèi)涵與特性，并指出人海關系研究具有豐富人地關系理論和引導海洋可持續(xù)發(fā)展的雙重價值[2-3]。海岸承載人地、人?；顒?，是人類認識、開發(fā)、利用和改造的對象[4]。海岸作為人海關系發(fā)展的基本單元，其資源要素的配置模式直接關系其可持續(xù)發(fā)展[5]。20世紀80年代，歐洲各國就已經(jīng)開始海岸建筑后退線管理的實踐[6-8]。我國對海岸建筑后退線的研究較晚，目前處于初期探索階段[9-11]。以往研究多采用構建指標體系和模型相結合的方式定量或定性后退距離，這種方法在一定程度上客觀地從生態(tài)環(huán)境、資源、社會經(jīng)濟等方面分析海岸可持續(xù)發(fā)展的關鍵要素，但脫離系統(tǒng)性運動發(fā)展的思考，對于海岸建筑后退線的劃定偏主觀。本研究從系統(tǒng)動力學考慮，構建以人為本的海岸系統(tǒng)運動數(shù)學模型，分析海岸系統(tǒng)運動規(guī)律，以此作為海岸建筑后退線的劃定依據(jù)。

1 海岸系統(tǒng)運動特征

海岸是將人類社會、資源、環(huán)境按照一定規(guī)律有機組織的自然空間載體，由人類社會、陸域系統(tǒng)和海洋系統(tǒng)構成[12-13]。決定人類社會活動的是人類社會發(fā)展的意識，人類社會通過利用、開發(fā)、污染及破壞行為，干擾陸域系統(tǒng)和海洋系統(tǒng)的自然運動，從而影響人海關系的發(fā)展。毫無節(jié)制的開發(fā)或絕對的保護都不是海岸系統(tǒng)發(fā)展的最好結果，這種影響是非線性的。在以人為本的海岸系統(tǒng)中，陸域系統(tǒng)和海洋系統(tǒng)對人類發(fā)展的促進作用既有共同點又有不同點：共同點是二者均承擔滿足人類發(fā)展需求的資源、環(huán)境供給[14];不同點是海洋系統(tǒng)不僅承擔人類社會直接的資源開發(fā)、環(huán)境污染和生態(tài)破壞結果，還要承擔人類社會消費和陸域系統(tǒng)未能消化或轉化部分的疊加結果。因此，海洋系統(tǒng)的生態(tài)功能更加顯著，加之其生態(tài)脆弱性和敏感性更高，其生態(tài)風險是關注重點。生態(tài)風險紅線一旦突破，帶來的將是毀滅性、災難性、系統(tǒng)性的崩潰[15-16]。

基于海岸系統(tǒng)運動特征，海岸建筑后退線的劃定應把握3個原則：①堅持以人為本的可持續(xù)發(fā)展理念;②保障資源存量開發(fā)紅線、環(huán)境與生態(tài)安全紅線不可觸;③考慮資源開發(fā)和環(huán)境污染的代際效應，為后代永續(xù)發(fā)展留有儲備和空間[17-18]。

2 海岸系統(tǒng)運動模型

海岸系統(tǒng)運動模型[19-21]的構建主要考慮2個方面：①海岸的被動運動，體現(xiàn)在濱海濕地可開發(fā)存量的相對減少;②人類的經(jīng)濟開發(fā)活動，體現(xiàn)在人類對陸域資源和海洋資源的開發(fā)量和經(jīng)濟總量。需要說明的是，濱海濕地可開發(fā)存量是指生態(tài)紅線區(qū)以外的、除去當前開發(fā)可行性不高的濱海濕地的總量。構建模型為：

3 臺州市海岸建筑后退線劃定實踐

本研究收集臺州市社會經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒、生態(tài)紅線、土地利用現(xiàn)狀、海岸線利用現(xiàn)狀、海域使用現(xiàn)狀等資料，經(jīng)統(tǒng)計分析和整理，得到2020年臺州市的濱海濕地占用面積、土地利用面積、海域利用面積、岸線長度、生產(chǎn)總值等數(shù)據(jù)。依據(jù)海岸系統(tǒng)運動模型，計算2020年臺州市海岸系統(tǒng)運動量，并分析其與各計算指標數(shù)據(jù)的關系（圖1）。

經(jīng)計算，2020年臺州市沿?？h（市、區(qū)）的海岸系統(tǒng)運動量由大到小依次為三門縣、臨海市、路橋區(qū)、椒江區(qū)、溫嶺市、玉環(huán)市，其中三門縣海岸系統(tǒng)運動量最大，其他地區(qū)的海岸系統(tǒng)運動量遠低于三門縣。陸、海資源開發(fā)量與海岸系統(tǒng)運動量呈正相關，而與產(chǎn)值呈負相關，表明海岸系統(tǒng)運動量越大，資源開發(fā)效率越低。因此，為保障地區(qū)發(fā)展需求，將三門縣的海岸系統(tǒng)運動量作為資源存量開發(fā)紅線，計算其他地區(qū)的保護系數(shù)。計算公式為：

提取各地區(qū)的海岸重心運動距離，以此反映海岸系統(tǒng)的自然運動象，最終將保護系數(shù)與海岸重心運動距離的乘積作為海岸建筑后退距離（表1和圖2）。

由圖2可以看出，臺州市沿?？h（市、區(qū)）的海岸系統(tǒng)運動量與海岸建筑后退距離呈正相關，即海岸系統(tǒng)運動量越大，海岸建筑后退距離越大。對于資源開發(fā)效率低的地區(qū)，應控制資源要素供給;相反，對于資源開發(fā)效率高的地區(qū)，應適度放寬資源要素供給。這符合海岸建筑后退線劃定的基本原則。

4 結語

海岸系統(tǒng)運動是非線性的。在以人為本的海岸系統(tǒng)中，陸域系統(tǒng)和海洋系統(tǒng)同時承擔滿足人類發(fā)展需求的資源、環(huán)境供給，其中海洋系統(tǒng)還要承擔人類社會消費和陸域系統(tǒng)未能消化或轉化部分的疊加結果，其生態(tài)風險紅線一旦突破，將帶來毀滅性、災難性、系統(tǒng)性的崩潰。由此，本研究確定海岸建筑后退線劃定的基本原則，并在海岸系統(tǒng)運動模型中體現(xiàn)。該模型在臺州市的應用結果表明：沿海縣（市、區(qū)）的陸、海資源開發(fā)量與海岸系統(tǒng)運動量呈正相關，且與產(chǎn)值呈負相關，表明海岸系統(tǒng)運動量越大，資源開發(fā)效率越低，保護范圍越大，海岸建筑后退距離越大，即海岸系統(tǒng)運動量與海岸建筑后退距離呈正相關。

聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）曾推薦以100m 作為地中海沿岸國家的統(tǒng)一海岸后退距離[22]，這與本研究確定的臺州市海岸后退距離相差甚遠。原因在于，本研究選擇海岸重心運動距離作為計算基數(shù)，不足以充分反映海岸系統(tǒng)的自然運動象，并可能與地區(qū)實際發(fā)展需求脫節(jié)，這是本研究海岸建筑后退線劃定方法的缺陷。未來將對海岸系統(tǒng)的自然運動象開展進一步研究，并選擇更能反映海岸系統(tǒng)自然運動結果的因子作為海岸建筑后退距離的計算基數(shù)。