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      沿海灘涂開發(fā)研究綜述

      2010-04-14 10:22:41魏有興張長寬
      水利水電科技進(jìn)展 2010年5期
      關(guān)鍵詞:灘涂生態(tài)研究

      魏有興,王 震,張長寬

      (河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院,江蘇 南京 210098)

      沿海灘涂是指淤泥質(zhì)海岸的潮間帶。從開發(fā)利用角度看,沿海灘涂不僅是潮間帶,還包括潮上帶和潮下帶可供開發(fā)利用的部分[1]。沿海灘涂既是漁民重要的生產(chǎn)生活基礎(chǔ),也是海洋生態(tài)系統(tǒng)的組成部分,同時(shí)還是沿海地區(qū)主要的后備土地資源。隨著人口增長與經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,沿海地區(qū)的耕地資源量銳減,環(huán)境惡化、資源短缺與人民生活需求日益提高的矛盾不斷尖銳。因此,沿海灘涂開發(fā)利用刻不容緩。未來50年,人們?nèi)匀挥锌赡茉僭?10000~15000km2土地的生存空間[2]。沿海灘涂開發(fā)利用要以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo),實(shí)現(xiàn)因地制宜、科學(xué)合理地開發(fā)利用和保護(hù)灘涂資源,對于保護(hù)和改善海洋生態(tài)環(huán)境,緩解用地需求矛盾,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會的可持續(xù)發(fā)展,都具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

      1 國內(nèi)灘涂開發(fā)研究進(jìn)展

      我國是灘涂開發(fā)歷史較長的沿海國家。我國沿海先后出現(xiàn)了諸如富中大塘和吳塘(吳王勾踐所筑)、范公堤(蘇北)、欽公堤(上海)等許多圍墾的痕跡。灘涂開發(fā)一直都是海岸帶開發(fā)的重要組成部分[3]。為了正確認(rèn)識灘涂,指導(dǎo)灘涂的開發(fā),我國學(xué)者做過較深入的研究。當(dāng)前,國內(nèi)科技工作者對沿海灘涂開發(fā)的研究主要集中在以下5個方面。

      1.1 灘涂利用模式

      灘涂的利用模式涉及灘涂如何發(fā)揮其最大效用的問題。我國灘涂利用模式經(jīng)歷了從“圍墾-養(yǎng)殖-開墾”到“養(yǎng)殖-圍墾-開墾”、從單一農(nóng)業(yè)開發(fā)到綜合開發(fā)的轉(zhuǎn)變過程。目前在沿海灘涂地區(qū)普遍采用的模式有:①“農(nóng)基漁塘”生產(chǎn)為主的農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)模式;②保護(hù)性農(nóng)業(yè)綜合模式;③濱海鹽堿土改良綜合配套模式;④海水入侵綜合整治模式;⑤濱海農(nóng)田林網(wǎng)與防護(hù)林建設(shè)模式;⑥濱海草地綜合改良模式;⑦灘涂立體種植高效用地模式;⑧灘涂養(yǎng)殖模式;⑨城鎮(zhèn)園區(qū)開發(fā)模式;⑩灘涂資源非農(nóng)產(chǎn)業(yè)(含旅游業(yè)、鹽業(yè)及海洋化工業(yè)、港口與工業(yè)等)開發(fā)模式,等等[4]。如環(huán)渤海灣因地制宜地采用保護(hù)性農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)、魚塘-臺田立體生態(tài)利用、農(nóng)田生態(tài)林網(wǎng)建設(shè)、濱海草地綜合改良、綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)與海水養(yǎng)殖、海侵防治保高產(chǎn)技術(shù)和生態(tài)旅游開發(fā)利用等模式進(jìn)行灘涂資源的持續(xù)開發(fā)利用[5];江蘇沿海灘涂資源開發(fā)大力發(fā)展“灘涂自然保護(hù)區(qū)-旅游開發(fā)和灘涂港口-工業(yè)區(qū)”的模式[6];鹽城沿海灘涂開發(fā)采用“以農(nóng)業(yè)為主,自然保護(hù)區(qū)為特色、港口和臨港產(chǎn)業(yè)逐漸興起”[7]的模式。對于鹽化灘涂區(qū)可以采用圍墾-養(yǎng)殖-復(fù)墾的開發(fā)模式,脫鹽灘涂區(qū)則以糧棉種植業(yè)結(jié)合低產(chǎn)田改造為主的發(fā)展模式[8]。另外,灘涂的利用方式中,相當(dāng)一部分用來發(fā)揮工程移民的作用,如江蘇沿海灘涂就存在為南水北調(diào)工程安置移民的可行性[9]。

      總的來說,灘涂的開發(fā)模式研究主要集中在如何綜合開發(fā)上。從現(xiàn)有的各種開發(fā)模式實(shí)施效果來看,盡管各種模式均考慮了對生態(tài)的保護(hù),但對生態(tài)的破壞還是不可避免的。

      1.2 灘涂圍墾技術(shù)

      經(jīng)過60年的沿海灘涂圍墾工程實(shí)踐,我國積累了豐富的灘涂圍墾經(jīng)驗(yàn)。灘涂圍墾的關(guān)鍵技術(shù),如海堤防浪護(hù)坡、軟基筑堤、圍海堵口、保灘促淤等技術(shù)取得了重要的進(jìn)展。

      海堤防浪護(hù)坡技術(shù)的重點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)形式的選擇[10-11]和護(hù)面塊體的穩(wěn)定性分析[12-13]。1995年以來,浙江、上海、福建、廣東等省市的水利圍墾部門都投入了科研經(jīng)費(fèi)研究臺風(fēng)暴潮、波浪對海堤的破壞機(jī)理以及防護(hù)對策等。上海市通過模型試驗(yàn),采用大反弧式混凝土擋浪墻、迎潮面柵欄板消浪護(hù)面結(jié)構(gòu)等,增強(qiáng)防御臺風(fēng)破壞的能力,取得了較好效果。浙江省為防止海堤設(shè)計(jì)中超標(biāo)準(zhǔn)臺風(fēng)越浪對海堤的破壞,采用“三面光”等保堤措施,增強(qiáng)了海堤的安全性。

      軟土地基處理是海堤的主要技術(shù)難題,對海堤的穩(wěn)定安全至關(guān)重要,其建設(shè)費(fèi)用占總造價(jià)的比例也較高。軟土地基處理方法經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐,主要采用PVC塑料排水板與爆炸置換法2種。這2種方法有利有弊,在工程中需進(jìn)行方案比較后擇優(yōu)選用。

      堵口合龍是圍海工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié),它受到潮差、動水、風(fēng)浪、軟基、施工強(qiáng)度等因素的影響。一般采用水量平衡方程[14]計(jì)算龍口水力要素。堵口合龍的方法有立堵法、平堵法和混合法[15],該類方法一直沿用至今。

      加大人工促淤灘涂的力度,既有利于保護(hù)生物多樣性,又有利于擴(kuò)大灘涂資源面積,促進(jìn)灘涂圍墾的可持續(xù)發(fā)展。保灘促淤一般采用設(shè)置丁壩、順壩等工程措施,有時(shí)也采用網(wǎng)壩、人工水草和編織袋充泥筑壩促淤。這些方法都取得了較好的促淤效果。

      1.3 灘涂開發(fā)對生態(tài)環(huán)境的影響

      20世紀(jì)80年代以來,國內(nèi)開始注意灘涂開發(fā)對環(huán)境的影響,學(xué)者們也紛紛通過各種方法探討在灘涂開發(fā)過程中如何做好環(huán)境保護(hù)。主要研究方向有:①灘涂開發(fā)對環(huán)境承載力的影響[16]。從生態(tài)開發(fā)的角度來看,北京大學(xué)的彭建等[17]提出在研究沿海灘涂資源的生態(tài)開發(fā)模式時(shí)可以從不同空間尺度來進(jìn)行研究,該方法可以較合理地評價(jià)小尺度下的生態(tài)狀況,但對大范圍的灘涂生態(tài)研究,大尺度下的研究成果與其范圍內(nèi)小尺度研究成果的疊加存在差異,因而其準(zhǔn)確性有待提高。②灘涂質(zhì)量研究[18]。灘涂質(zhì)量是當(dāng)前人們在灘涂開發(fā)過程中比較關(guān)注的問題,灘涂質(zhì)量與環(huán)境污染物的入海通量密切相關(guān),通過分析環(huán)境污染物的入海通量來評價(jià)灘涂質(zhì)量。灘涂質(zhì)量定量評價(jià)的難點(diǎn)在于如何更全面地考慮影響因素。③灘涂生物多樣性保護(hù)和可持續(xù)利用研究[19-20]。④生態(tài)圍墾與生態(tài)價(jià)值研究。學(xué)者較多研究的是“生態(tài)圍墾”理論模型[21]、評價(jià)體系[22]、“生態(tài)圍墾”中應(yīng)采取的措施[23]、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值響應(yīng)[24]等。也有學(xué)者通過運(yùn)用Costanza方法來計(jì)算灘涂生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價(jià)值,為生態(tài)建設(shè)提供參考依據(jù)[25]。⑤灘涂對生態(tài)氣候的影響研究[26-27]。當(dāng)前的這些研究體現(xiàn)了學(xué)者們在關(guān)注灘涂開發(fā)對環(huán)境影響研究中的新動向。

      隨著人們生活水平的提高,有學(xué)者開始關(guān)注灘涂的景觀生態(tài)研究和灘涂生態(tài)旅游開發(fā),這已成為未來灘涂開發(fā)對環(huán)境影響研究的新動向。如北京大學(xué)的彭建等[28]較系統(tǒng)地總結(jié)過我國沿海灘涂景觀生態(tài)的初步研究,并據(jù)此提出沿海灘涂開發(fā)的基本準(zhǔn)則。有學(xué)者還提出沿海灘涂生態(tài)工程構(gòu)造應(yīng)該以生物工程為主的原則才能奏效的觀點(diǎn)[29]。也有學(xué)者為灘涂的健康進(jìn)行過設(shè)計(jì)[30]。從這些研究中可以看出,學(xué)者們開始深層次地關(guān)注灘涂的生態(tài)效應(yīng)。

      1.4 灘涂開發(fā)的社會經(jīng)濟(jì)效益研究

      灘涂開發(fā)的目的是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步,灘涂的用途直接關(guān)系著灘涂的社會經(jīng)濟(jì)效益。如何充分發(fā)揮灘涂的社會經(jīng)濟(jì)價(jià)值作用已經(jīng)成為許多學(xué)者關(guān)注的話題。對灘涂經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)注在于灘涂開發(fā)之后對區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作用。一般評價(jià)經(jīng)濟(jì)效益的方法是根據(jù)灘涂圍墾的時(shí)間、規(guī)模、投資和產(chǎn)出效益進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)[31]:如王靈敏等[32]通過對浙江省經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展戰(zhàn)略與土地利用狀況、建設(shè)用地與灘涂圍墾關(guān)系等的論述與分析,得出灘涂開發(fā)對當(dāng)?shù)貐^(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出的貢獻(xiàn)。也有學(xué)者認(rèn)為灘涂社會經(jīng)濟(jì)效益與PRED(人口、資源、環(huán)境、發(fā)展)密切相關(guān),有學(xué)者利用系統(tǒng)動力學(xué)(SD)模型,仿真研究了灘涂開發(fā)政策實(shí)施后對PRED的影響[33]。還有的學(xué)者提出用灘涂開發(fā)的效益費(fèi)用比衡量灘涂價(jià)值的觀點(diǎn)[31]。灘涂價(jià)值的計(jì)算一直是當(dāng)前灘涂經(jīng)濟(jì)效益研究的一個難點(diǎn),有學(xué)者采用條件價(jià)值法(CVM)模糊估測了廈門市灘涂資源的價(jià)值為9.6元/m2,該方法對灘涂資源的價(jià)值估算有一定的參考價(jià)值[34]。比較微觀研究灘涂開發(fā)對經(jīng)濟(jì)的影響主要集中在灘涂開發(fā)過程中對某個行業(yè)或者部門所發(fā)揮的作用研究。如灘涂開發(fā)對小城鎮(zhèn)建設(shè)的作用[35]、對水體養(yǎng)殖的影響[36]、對農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)影響[37]等等。無論從宏觀上評價(jià)經(jīng)濟(jì)效益還是從微觀上定量評價(jià)對某一行業(yè)的經(jīng)濟(jì)影響,各類研究從經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮很多并取得了良好的效果。但是生態(tài)環(huán)境所產(chǎn)生的潛在價(jià)值經(jīng)常會被忽略。

      1.5 灘涂開發(fā)管理方法

      自從人們意識到灘涂開發(fā)中管理的重要性之后,各地就紛紛出臺了灘涂管理的法律法規(guī),如《上海市灘涂管理?xiàng)l例》(1996年)、《江蘇省灘涂開發(fā)利用管理辦法》(1998年)、《廣東省河口灘涂管理?xiàng)l例》(2001年)等等,以有效實(shí)施對灘涂的規(guī)范管理。隨著國外不斷積累的先進(jìn)灘涂開發(fā)管理經(jīng)驗(yàn),國內(nèi)許多學(xué)者根據(jù)我國灘涂開發(fā)的實(shí)際也提出了一些符合國情的管理理念。如在1995年鄭培迎[38]曾經(jīng)針對灘涂資源開發(fā)存在的問題,提出對灘涂要強(qiáng)化綜合管理。1997年楊寶國等[39]在《中國的海洋海涂資源》中認(rèn)為海涂開發(fā)利用的一個戰(zhàn)略是實(shí)現(xiàn)海涂開發(fā)的一體化管理(integratedmAnagement),從而保證海涂的可持續(xù)發(fā)展。也有學(xué)者在2000年分析江蘇省海涂資源利用之后曾經(jīng)建議理順管理體制,建立統(tǒng)一的管理機(jī)構(gòu)。國家和省應(yīng)建立一個權(quán)威性的能代表政府行使灘涂管理職能的綜合部門,統(tǒng)一管理灘涂和海洋資源開發(fā)事業(yè),以實(shí)現(xiàn)灘涂資源的永續(xù)利用[40]。但是,從這些研究中僅僅提出了綜合管理的理論體系,就如何做好綜合管理的研究文獻(xiàn)較少,值得學(xué)者們進(jìn)一步深究。

      2 國外灘涂開發(fā)研究進(jìn)展

      國外灘涂主要分布在荷蘭、法國等大西洋沿岸,英國的沃什灣,以及北美的芬地灣、加利福尼亞灣,在南美也有分布,主要是在亞馬遜河口、圭亞那沿岸等地。生物灘涂較少,只少量分布于熱帶、亞熱帶的部分沿海岸段。

      正如樂高積木一樣,單塊的樂高積木只是一個個小而無用的磚塊。然而一旦開始把它們組合起來,情況就截然不同了。樂高積木可以不斷地變換組合,具有無限可能,令人沉浸其中。這種“磚塊”可供輸送系統(tǒng)的制造商和集成商使用,它是針對物流配送系統(tǒng)的特定應(yīng)用而設(shè)計(jì),用途廣泛且通用性強(qiáng)。因此將成為構(gòu)建和規(guī)劃物料搬運(yùn)系統(tǒng)不可或缺的部件。

      目前,國外灘涂的利用模式與我國的類似,但側(cè)重點(diǎn)有所區(qū)別。國外比較重視灘涂高效可持續(xù)利用。國外灘涂開發(fā)的重點(diǎn)是為人們的生活提供優(yōu)美環(huán)境,如建立大量的灘涂自然保護(hù)區(qū)、發(fā)展灘涂旅游等;另外,在土地資源匱乏的國家,灘涂開發(fā)的用途多用來做港口、城鎮(zhèn)建設(shè)等,如日本、荷蘭、新加坡等國家的圍海造地。當(dāng)然,農(nóng)業(yè)用途和制鹽等傳統(tǒng)用途依然面積較大,只是很多國家開始走上可持續(xù)利用的道路。但是,在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的亞非拉國家,對灘涂的無序開發(fā)、對灘涂生態(tài)的恣意破壞行為依然存在,比如東非、東南亞的一些國家。

      當(dāng)前,國外灘涂開發(fā)研究主要集中在以下5個方面。

      2.1 灘涂形成機(jī)理研究

      灘涂形成機(jī)理研究包括對潮流、泥沙等水沙條件的研究,通過對水沙條件進(jìn)行研究,分析灘涂形成機(jī)理,服務(wù)于灘涂開發(fā)。目前,灘涂形成機(jī)理研究主要采用物理模型[41]和數(shù)學(xué)模型[42-43]。研究包括波浪對岸灘的作用[44]、水沙條件分析[45]等等。這些方法與國內(nèi)的研究手段和方法類似,但采用的模型存在一定的差異。

      2.2 新技術(shù)在灘涂開發(fā)中的應(yīng)用研究

      國外比較重視新技術(shù)、新設(shè)備在灘涂開發(fā)中的應(yīng)用,比如采用動畫視頻和數(shù)值模擬結(jié)合的方法研究灘涂的動態(tài)變化[46],利用先進(jìn)的監(jiān)控設(shè)備對灘涂水流變化進(jìn)行全天候監(jiān)控[47]。這些應(yīng)用研究反映了國外在灘涂開發(fā)中應(yīng)用的新技術(shù)向高精度、全天候方向發(fā)展,為灘涂開發(fā)提供了很好的服務(wù)。

      2.3 海岸工程對灘涂的影響研究

      沿海國家的圍海造地促進(jìn)了人們對灘涂與海岸工程相互作用的認(rèn)識。海岸工程對圍墾灘涂的影響越來越受到國外學(xué)者的關(guān)注,他們注重工程對灘涂環(huán)境和灘涂生態(tài)的影響[48-49]。應(yīng)該說國外在這方面的研究領(lǐng)先于國內(nèi)的同類研究,這類研究今后也將成為沿海灘涂開發(fā)研究的一個重點(diǎn)。

      2.4 灘涂生態(tài)環(huán)境研究

      西方國家提出LOIZM(海岸帶海陸交互作用),LOIZM是放在全球背景下海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的海陸動態(tài)相互作用[50],它為將來可持續(xù)基礎(chǔ)上的海岸帶一體化管理奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。許多發(fā)達(dá)國家非常重視灘涂的生態(tài)維持和生態(tài)效應(yīng)。灘涂生態(tài)環(huán)境研究主要有3個方面:①人類對灘涂的生態(tài)需求,如人們比較關(guān)注旅游生態(tài)價(jià)值[51-52];②生物對灘涂的生態(tài)需求,如建立大量的自然保護(hù)區(qū)[53];③研究灘涂的生物生存環(huán)境等。國外灘涂生態(tài)研究比較重視實(shí)用性和可操作性,值得國內(nèi)學(xué)習(xí)。

      2.5 灘涂的規(guī)劃管理研究

      3 結(jié)論與展望

      開發(fā)利用灘涂資源是促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要途徑之一,灘涂資源的開發(fā)利用應(yīng)堅(jiān)持因地制宜和尊重自然規(guī)律,應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行科學(xué)管理,走“既能滿足當(dāng)代人需求,又不危及后代人生存”的可持續(xù)發(fā)展道路。我國未來灘涂資源研究的重點(diǎn)如下:

      a.圍墾對環(huán)境的響應(yīng)研究。灘涂圍墾是研究海岸帶資源與環(huán)境問題中必須長期關(guān)注的話題。隨著灘涂開發(fā)的力度和難度不斷加大,圍墾工程對沿海生態(tài)環(huán)境的破壞程度也會更加劇烈。隨著生活水平的提高,人們對灘涂生態(tài)價(jià)值的渴求也更加強(qiáng)烈,對灘涂的可持續(xù)發(fā)展將給予更多關(guān)注,因此,因?yàn)┩块_發(fā)而引起的環(huán)境問題研究將繼續(xù)深入。

      b.灘涂開發(fā)對水沙環(huán)境產(chǎn)生的影響。隨著灘涂圍墾向潮間帶和潮下帶方向發(fā)展,尤其是在大面積灘涂圍墾過程中,灘涂的圍墾將改變近海地形,從而導(dǎo)致近海潮流發(fā)生變化。因?yàn)┩繃鷫ǘ淖兯硹l件的研究將是未來關(guān)注的重點(diǎn)。

      c.綜合管理體系的構(gòu)建。在國外,ICZM的經(jīng)驗(yàn)比較成熟。國內(nèi)的研究才剛開始,如何將綜合管理理念應(yīng)用于我國灘涂開發(fā)管理將是政府有關(guān)部門所要面對的問題。同時(shí),在我國當(dāng)前管理體制下,綜合管理體系的構(gòu)建涉及眾多部門,如何協(xié)調(diào)這些關(guān)系也將成為灘涂管理研究者所需研究的問題。

      d.總結(jié)灘涂圍墾技術(shù),制定灘涂圍墾技術(shù)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前我國灘涂圍墾技術(shù)相對比較成熟,各地根據(jù)自身實(shí)際情況制定了一定的標(biāo)準(zhǔn)。但是,從行業(yè)來看,圍墾的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)沒有形成,導(dǎo)致在施工設(shè)計(jì)的過程中缺乏參考依據(jù)。

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