濱海地區占地球陸地面積不足4%,但沿海生境是全球最有價值的自然資源之一。世界上有超過三分之一的人口生活在距海岸線100千米范圍內。為保護海岸,抵御海岸侵蝕、風暴風險和海平面上升,過去全球的主要做法是修建硬質護岸,即建設永久性人工建筑物,如防波堤、防潮堤、護坡、擋浪墻、碼頭、防潮閘等,其材料多為鋼筋混凝土和巨石等,造成岸線硬化。據統計,歐洲海岸線的硬化比例為10%(2006年),美國海岸線的硬化比例為14%(2015年),中國大陸海岸線總長約1.8萬千米,其中人工岸線長度約為1.45萬千米,硬質岸線占總岸線的80%左右,遠高于其他國家。
我國已建海堤在結構上大體可分為陡墻式(包括直立式)、斜坡式和混合式三種類型。海堤功能主要為物理抵御、減災防災功能,多采用“三面光”的硬性結構提升安全性能。已建海堤為抗御臺風風暴潮災害提供了重要保障,在歷次防御臺風災害中發揮了重要作用。
一、存在的問題
海堤等硬質護岸在取得重大減災和經濟效益的同時,也產生了不少問題。
(一)海堤防護體系自身不達標
根據2015年調查資料顯示,我國已建海堤中達標率僅占53%。由于建設時間久遠、臺風海浪破壞等原因,部分已建海堤出現不同程度沉降、護面遭受破壞等結構安全問題。以浙江為例,沉降30厘米以上的浙東一線海堤達21%。同時,隨著人口產業向沿海地區集聚,海堤防御標準也亟須提升。
(二)岸線硬化帶來多種生態問題
傳統的海岸硬化設施本身結構簡單,不能像天然海岸線提供多樣化生境,所以硬化的海岸一般生物多樣性和生物數量都比較低,同時帶來物理過程、化學過程和生物過程的諸多不良影響。
海岸帶重要物理、化學和生物過程的改變。一是海堤護岸不護灘,雖然硬質海岸本身不一定發生后退,但會造成護岸前水動力增強,護岸前的灘面沉積物侵蝕愈發嚴重;二是以防護區為上游的泥沙供應來源減少,導致下游的侵蝕增強;三是近岸動力環境的變化,影響種子和幼蟲擴散,進而影響底棲動物繁殖;四是改變近岸水體渾濁度、溫度和pH值,從而影響昆蟲幼蟲存活率以及非動物群落的組合結構。
生物群落結構改變,生境喪失和破碎化。防波堤會造成堤壩內外的群落結構發生變化,且防波堤的建設對其附近的潮間帶群落結構產生影響。有研究表明,黃海灘涂面積在過去50年已喪失65%,主要原因是與海堤的修建有關。
生態廊道破壞,生物連通性變化。海岸硬化破壞了生物連通性,為某些生物或資源的流動設置了物理障礙,阻礙生物在海洋和陸地系統之間移動。如,海龜、淡水龜或海豹等生活通道被阻礙。同時,海岸硬化通過影響捕食者和被捕食者的相互關系以及有機碎屑的補給改變系統中的營養連通。海岸硬化也會影響有機碎屑的“源-匯”模式,進而影響生物體的營養結構。
(三)海岸帶生態系統服務功能退化
自然海岸帶景觀因人工岸線建設受到破壞,海岸景觀出現硬質化、同質化及碎片化等問題,自然海岸景觀的獨特性、完整性、可開發性等受到影響。如,廣東沿海地區的實踐經驗證實,海堤的建設會造成地形地貌變化,原有潮間帶的泥沙沉積物數量增多,海岸的多樣化植被逐漸被巖石、混凝土替代,最終導致生態環境遭受不可逆的破壞。此外,隨著全球氣候變暖,海平面上升,未來風暴潮在時間頻次和破壞力度上可能愈演愈烈,現有的海堤建設能否抵御風險尚無定論。
(四)極端動力條件下的破壞難以自然恢復
天然海灘或者人工海灘是風暴潮的緩沖帶,可以有效削波弱流,減緩波流對海岸的沖刷,達到保護海岸的效果。硬質護岸的保護方式是直接面對波浪沖擊,在更強的風暴動力下往往發生破壞,且破壞后的硬質護岸無法自然恢復;軟質防護在面對極端動力時具有更好的緩沖防護能力,且之后能夠自然恢復。比較典型的案例是,廣東珠海情侶路海灘修復后,2017年受到天鴿臺風的正面襲擊,人工海灘防護的岸段安然無恙,周邊硬質護岸坍塌嚴重,二者形成明顯對比。
二、下一步工作建議
2018年10月10日,習近平總書記主持召開中央財經委員會第三次會議,提出“實施海岸帶保護修復工程,建設生態海堤,提升抵御臺風、風暴潮等海洋災害能力”,首次從國家層面提出“生態海堤”概念,打破了我國漫長的人工硬質化岸線建設思路。海堤生態化建設是提升海岸韌性的關鍵舉措。海堤生態化建設,是指以維持或提升海堤防潮御災能力、恢復海岸生態功能為目標,通過優化堤身結構型式、運用生態建筑材料、種植植被等措施對海堤進行的維護、改造、加固等活動。與傳統硬質海堤相比,其最主要的特征是關注陸海生態系統的交互作用,以陸域和海域整個生態空間作為研究對象,提供防御災害、修復陸海生態環境、社會需求等功能。
海堤生態化改造要遵循以下基本要求:一是確保生態海堤安全達標。防潮御災是生態海堤的首要功能,根據保護區域的經濟社會特征,其輪廓形態、結構穩定性組合形成的防潮御災能力須達到相應規范要求或設計標準。二是提升生態海堤生態適宜性。生態海堤的區帶組成、結構材料必須遵循海岸的自然生態特征和重要物種的繁衍、棲息和遷徙習性,從而保護和發展所在海岸和海域原有的生態系統。三是增強海堤生態服務功能。生態海堤結構具有多項服務功能,包括維持生物多樣性、形成與保護潮間帶基底、營造棲息地、凈化入海污染、營造美化環境、防災減災和休閑娛樂等。
針對我國海岸硬質現狀和海堤存在的問題,未來可以從以下三方面開展工作,提升人工岸線的生態韌性。
一是開展現有人工岸線的生態化評估。海堤生態化建設涉及生態、災害、水文、水利等多個領域,首先要確保在現有防護設施安全的前提下開展生態化建設。開展海堤生態性評價是判定現狀海堤主要生態問題,給出主要生態化建設建議的關鍵前提,通過提出海堤生態性評價的關鍵指標,指導識別海堤生態性的薄弱環節,精準支撐海堤生態化建設。
二是開展海堤生態化改造。通過實施海岸帶人工岸線生態化建設,提高傳統海岸硬化設施結構的表面復雜性;通過增加沿海生境的異質性,提高濱海濕地的生物多樣性,促進海岸帶生態功能的修復和恢復,進而實現生態、減災協同增效,沿海抵御臺風風暴潮等海洋災害的能力明顯增強,海岸帶生態服務功能明顯提升。
三是推進生態海岸建設。以滿足海洋災害防護要求為前提,模擬海岸帶生態系統結構和生態過程,由混合型海岸防護設施代替傳統的海岸硬化設施,修復受損的濱海濕地,增強生態系統的服務功能。建設具有生態功能和美學價值的復合生態系統,具備抵御風暴潮漲水、抵御海浪侵蝕、防止水土流失、維護生物多樣性和改善水質等功能。
參考文獻:
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責任編輯:馬莉莎