七里海潟湖濕地近期演變分析及生態(tài)修復(fù)研究

邢容容 劉修錦 邱若峰

摘要：海岸潟湖是半封閉系統(tǒng)，往往被海岸沙丘、沙嘴或沙壩阻礙了淡水與海洋的流通，也是重要的棲息地，如濕地、紅樹林、鹽沼和海草地等。在過去的30年，七里海潟湖濕地生態(tài)系統(tǒng)遭受了嚴(yán)重的干擾。文章基于1987年、2000年、2010年和2017年的遙感數(shù)據(jù)，開展了七里海潟湖濕地類型變化研究。結(jié)果表明：1987年以來，七里海潟湖湖盆和沼澤面積持續(xù)減少，主要原因是向養(yǎng)殖池塘和稻田轉(zhuǎn)變。圍堰養(yǎng)殖、稻田開發(fā)、漁港及防潮閘建設(shè)等導(dǎo)致潟湖淤積嚴(yán)重，湖盆面積萎縮，水質(zhì)惡化。為了更好地開發(fā)和利用潟湖濕地資源，提出了生態(tài)修復(fù)工程與措施。

關(guān)鍵詞：潟湖濕地;七里海;遙感解譯;演變;生態(tài)修復(fù)

中圖分類號(hào)： X8;P76文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1005-9857（2019）11-0064-05

Recent Evolution Analysis and Ecological Restoration of Qilihai Lagoon Wetland

XING Rongrong1，2，LIU Xiujin1，2，QIU Ruofeng1，2

（1.NoEight Geological Brigade，Hebei Geological Prospecting Bureau，Qinhuangdao 066001，China;

2.Hebei Center of Marine Geological Resources Survey，Qinhuangdao 066001，China）

Abstract： Coastal lagoons are shallow semienclosed systems where freshwater inflows are trapped behind coastal dune systems，sand spits，or offshore bars which impede exchange with the ocean.Coastal lagoons are also important habitats，such as wetlands，mangroves，saltmarshes and seagrass meadows.In last three decades，natural ecosystems in the Qilihai lagoon wetland have undergone significant disturbance.Based on remote sensing data of 1987，2000，2010 and 2017，this paper analyzed the study of dynamic characteristics of landscape metrics in Qilihai lagoon wetland.The wetland area of Qilihai lagoon decreased from 1987，while aquaculture ponds and paddy field increased significantly.The scope of the lagoon wetland and swamp were converted into aquaculture ponds.Due to the construction of cofferdam，paddy field，fishing port and ebb gate，the basin was seriously filled up and withered，and the water quality becomes worse.In order to better develop and utilize the resources of the lagoon wetland，ecological repair strategies and measures were proposed for wetland protection.

Key words：Lagoon wetland，Qilihai，Remote sensing interpretation，Evolution，Ecological restoration

0引言

潟湖濕地是濱海濕地的主要類型之一，是半封閉系統(tǒng)，往往被海岸沙丘、沙嘴或沙壩阻礙了淡水與海洋的流通，也是重要的棲息地，如濕地、紅樹林、鹽沼和海草地等，具有極高的生物多樣。潟湖濕地除了具有一般濕地的生態(tài)價(jià)值，還是許多珍稀瀕危生物的遷徙停歇地、繁殖地和重要的棲息地，還具有防潮護(hù)岸、降解污染、提供旅游資源、維持區(qū)域生態(tài)平衡等功能[1-3]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在潟湖演變方面有一些研究進(jìn)展，例如FMadricardo[4]通過歷史地圖結(jié)合實(shí)地調(diào)查分析了意大利威尼斯?jié)暫木坝^類型變化;Derya等[5]利用LandsatMSS ?TM ?OLI衛(wèi)星圖像分析了Kizilirmak潟湖1962—2013年的岸線變化;Christian Grenzd等[6]分析了過去幾十年墨西哥Términos潟湖的環(huán)境變化及驅(qū)動(dòng)因素。孫偉富等[7]利用遙感數(shù)據(jù)分析了我國(guó)大陸海岸潟湖1979年以來的變遷狀況;吳桑云等[8]分析了人類干預(yù)下灤河口周邊潟湖的變化過程;高偉明等[9]分析了渤海灣北部地區(qū)濱外壩的近代演變過程。

七里海潟湖是國(guó)內(nèi)僅存的現(xiàn)代潟湖之一，是環(huán)渤海最大的潟湖，具有非常典型的海岸潟湖地貌，在自然科學(xué)教育和研究中具有十分重要的作用。百年來，受圍墾養(yǎng)殖、上游流域治理等人類發(fā)展活動(dòng)的影響，七里海潟湖濕地面積急劇減少。因此，及時(shí)準(zhǔn)確地掌握和研究濕地現(xiàn)狀和動(dòng)態(tài)變化，采取有效的修復(fù)措施保護(hù)潟湖海岸的資源環(huán)境，改善鄰近海域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量具有重要的意義。目前關(guān)于七里海潟湖濕地的研究較少且涉及的內(nèi)容有限。本研究以Landsat TMETM+、QuickBird、GF-2遙感影像為數(shù)據(jù)源，分析七里海潟湖濕地30年間的時(shí)空變化特征，探討變化原因及環(huán)境效應(yīng)，提出生態(tài)修復(fù)措施，為濕地的保護(hù)工作提供基礎(chǔ)支撐。

1七里海潟湖濕地概況

七里海潟湖位于秦皇島北戴河新區(qū)東南新開口附近，昌黎黃金海岸國(guó)家級(jí)保護(hù)區(qū)中南部沙丘帶的內(nèi)側(cè)（圖1）。北界為新開口漁港疏港路，西界為保護(hù)區(qū)邊線，東界為防護(hù)林帶，南界為靶場(chǎng)路。東北隅有潮汐通道與海相連，屬于半封閉式潟湖，國(guó)內(nèi)僅存的現(xiàn)代潟湖之一。七里海潟湖因內(nèi)有稻子溝、劉臺(tái)溝、劉坨溝（甜水河）、泥井溝、趙家港溝（潮河）等季節(jié)性河流注入，經(jīng)潮汐通道與渤海相通，在潮汐的作用下，潟湖水體得以循環(huán)流通，形成了良好的水生生態(tài)系統(tǒng)[10]。

2研究方法

本研究選取1987年5月7日Landsat TM影像（30 m）、2000年5月2日的ETM+影像（15 m）、2010年12月31日QuickBird影像（25 m）及2017年6月8日的GF2影像（08 m）和1∶10 000地形圖和該區(qū)的土地利用現(xiàn)狀圖，解譯出七里海潟湖濕地類型數(shù)據(jù)。采用典型樣區(qū)校核法或線路驗(yàn)證法對(duì)解譯結(jié)果進(jìn)行精度檢驗(yàn)以及實(shí)地驗(yàn)證，數(shù)據(jù)解譯整體精度均在90%以上，符合本研究的要求[3]。

本研究以《濕地分類》（GBT 24708—2009）分類系統(tǒng)的分類原則和依據(jù)為參照，參考有關(guān)學(xué)者的研究成果[3，9，11]，將研究區(qū)的七里海潟湖濕地的景觀劃分為潮汐通道、沼澤地、稻田、養(yǎng)殖池塘、潟湖湖盆、旱地6種類型。

3結(jié)果與分析

31七里海潟湖濕地類型變化分析

利用GIS空間分析功能，對(duì)七里海潟湖濕地1987年、2000年、2010年和2017年4期數(shù)據(jù)進(jìn)行空間疊置分析[12]，得到1987—2017年七里海潟湖濕地類型變化空間分布圖（圖2）和景觀類型轉(zhuǎn)移矩陣（表1）。

1987—2017年，七里海潟湖濕地景觀動(dòng)態(tài)變化顯著。養(yǎng)殖池塘面積增加最為明顯，由3493 hm2增加到1 3490 hm2，增加了2862%。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展驅(qū)動(dòng)下，養(yǎng)殖規(guī)模擴(kuò)張迅速，1987—2000年增加幅度最大;2000年以后增加的幅度有所放緩，主要是因?yàn)椴椟S金海岸國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的成立，加大了潟湖保護(hù)力度，降低了開發(fā)活動(dòng)對(duì)潟湖湖盆的蠶食。稻田面積由0 hm2增加到4173 hm2，主要是由于人口數(shù)量的增加，對(duì)耕地的需求量加大導(dǎo)致的。其他類型的濕地面積則呈減小的趨勢(shì)。潟湖湖盆面積萎縮嚴(yán)重，由7367 hm2減少到2870 hm2，主要由于這一時(shí)期降水量的減少，導(dǎo)致趙家港溝、尼井溝、劉坨溝、稻子溝等入湖河流趨于斷流，潟湖水量得不到充足的補(bǔ)給;20世紀(jì)90年代潮汐通道被人工裁彎取直，使口門外逐漸發(fā)育形成攔門沙淺灘，影響海水進(jìn)入潟湖，并使入湖海水含沙量增加，加速了潟湖的淤積。沼澤由6641 hm2減少到1165 hm2，主要是由于降水量的減少，稻田的開發(fā);潮汐通道面積變化不大。養(yǎng)殖池塘面積增加，沼澤、潟湖湖盆等自然濕地面積減少，以養(yǎng)殖池塘和稻田為代表的人工濕地成為七里海潟湖濕地中的優(yōu)勢(shì)景觀類型。

通過GIS的空間分析，反映七里海潟湖濕地景觀類型之間的空間轉(zhuǎn)化關(guān)系。隨著養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，44821 hm2 的潟湖湖盆、30790 hm2的沼澤地轉(zhuǎn)化為養(yǎng)殖池塘，分別占轉(zhuǎn)入養(yǎng)殖池塘總面積的41%和28%。稻田的增加主要由25379 hm2的沼澤地、6326 hm2 的潟湖湖盆和1123 hm2 的養(yǎng)殖池塘轉(zhuǎn)化而來，分別占轉(zhuǎn)入稻田總面積的74%、18%和3%。沼澤除了轉(zhuǎn)化成養(yǎng)殖池塘和稻田外，還有一部分轉(zhuǎn)化成潟湖湖盆和旱地及少量林地。此外，1529 hm2的潮汐通道轉(zhuǎn)化成了漁港，4681 hm2的稻田轉(zhuǎn)化成了旱地。隨著養(yǎng)殖事業(yè)的發(fā)展，7391 hm2的養(yǎng)殖池塘轉(zhuǎn)化成了養(yǎng)殖育苗場(chǎng)。

32濕地類型變化的原因

1987年以來，七里海潟湖的濕地生態(tài)系統(tǒng)遭受了嚴(yán)重的干擾，濕地類型和面積發(fā)生較大變化。主要有如下原因。

（1）七里海潟湖及周邊區(qū)域的圍堰養(yǎng)殖逐年增大，潟湖湖盆面積減小，導(dǎo)致納潮和蓄洪滯水功能嚴(yán)重減弱，造成生態(tài)功能大大降低。據(jù)2017年最新調(diào)查結(jié)果，養(yǎng)殖品種主要為雞尾蝦、螃蟹等，周邊育苗棚主要養(yǎng)殖海參。養(yǎng)殖池塘以潟湖為廢水排放地，排放的污染物質(zhì)超過了潟湖降解、凈化速度，加劇了水質(zhì)污染程度。

（2）新開口漁港有近千艘漁船停泊，排放含油污水隨潮流進(jìn)入潟湖或近岸海域內(nèi)，加劇了潟湖及近岸海域的水質(zhì)污染，七里海圍堤和擋潮閘的修建，使潮汐通道變窄，減少了潟湖的納潮量，在潮流的影響下潮汐通道口門外形成攔沙壩，潟湖湖盆和潮汐通道發(fā)生嚴(yán)重淤積，湖面逐漸萎縮。同時(shí)潟湖由半咸水環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)橄趟h(huán)境，加之閘壩限制了魚、蝦、蟹洄游，生物多樣性和物種豐富度大大降低[9，13]。

（3）七里海周邊的蘆葦沼澤濕地逐步被改造成水稻田，如今七里海周邊水稻田規(guī)模已達(dá)417 hm2，水稻作業(yè)過程中化肥和農(nóng)藥的施用量有增無減，極易產(chǎn)生化肥和農(nóng)藥流失，在降雨和排水時(shí)最終注入七里海，對(duì)水體造成污染。根據(jù)《第一次全國(guó)污染源普查——農(nóng)業(yè)污染源·肥料流失系數(shù)手冊(cè)》，在常規(guī)施肥區(qū)，單季稻模式下，秦皇島市水田肥料流失量為：總磷流失量051 kghm2，總氮流失量897 kghm2。計(jì)算得到七里海周邊稻田化肥污染估算為總磷流失量21267 kga，總氮流失量3 74049 kga。

33修復(fù)工程

隨著政府部門對(duì)環(huán)境保護(hù)和監(jiān)管力度的增強(qiáng)，七里海潟湖生態(tài)系統(tǒng)遭受人類干擾的程度有所降低，但是任其發(fā)展下去，七里海潟湖濕地將不復(fù)存在，迫切需要開展生態(tài)保護(hù)修復(fù)工作。

331退養(yǎng)還濕工程

七里海潟湖濕地面積減少及生態(tài)系統(tǒng)的退化不僅影響到濕地生態(tài)系統(tǒng)的功能，也對(duì)黃金海岸國(guó)家級(jí)保護(hù)區(qū)及鄰近海域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生不良的影響。因此對(duì)七里海潟湖濕地的改造非常重要，要以退養(yǎng)還濕的方式擴(kuò)大功能濕地面積。退養(yǎng)還濕工程實(shí)施后達(dá)到適當(dāng)?shù)纳鷳B(tài)水位、生態(tài)流量（保證平均低水位最低水深1 m），未來改造后將極大恢復(fù)和增加海、湖、河內(nèi)的生物多樣性，提供動(dòng)植物良好的生存棲息環(huán)境。

332清淤疏浚工程

采用生態(tài)清淤濕地恢復(fù)技術(shù)，擴(kuò)大湖面、增深，加強(qiáng)湖內(nèi)水交換能力，改善水質(zhì)和海洋生物進(jìn)入潟湖后的棲息環(huán)境，恢復(fù)濕地的生態(tài)系統(tǒng)，增加湖面水禽類，保護(hù)原生態(tài)濕地，水深恢復(fù)至中華人民共和國(guó)成立初期狀況，即低潮位時(shí)保持1 m以上的潟湖水深，恢復(fù)濕地生態(tài)功能。

333河口濕地工程

河口型濕地修復(fù)主要包含4個(gè)主要修復(fù)區(qū)。稻子溝河口濕地修復(fù)區(qū)（劉臺(tái)溝與稻子溝匯合后注入七里海，因此在本項(xiàng)目中稻子溝河口濕地修復(fù)包括劉臺(tái)溝河口濕地）;劉坨溝河口濕地修復(fù)區(qū);泥井溝河口濕地修復(fù)區(qū);趙家港溝河口濕地修復(fù)區(qū)。對(duì)自然濕地進(jìn)行改造，通過合理種群設(shè)計(jì)，合理配置濕生植物、挺水植物、沉水植物和浮水植物，建立植被群落;構(gòu)建表面流、潛流、垂直流或其他復(fù)合型人工濕地。

334岸線整治工程

根據(jù)現(xiàn)狀情況與自然保護(hù)區(qū)內(nèi)規(guī)范要求，在項(xiàng)目區(qū)內(nèi)規(guī)劃多種生態(tài)堤岸，最終形成形象上生態(tài)效果統(tǒng)一，功能與形式并存。保持核心區(qū)原有岸線，營(yíng)造自然式岸線，打造人工岸線。

335潮汐通道治理工程

擴(kuò)展潮汐通道寬度，由現(xiàn)狀80 m擴(kuò)展到240 m。改善潟湖潮流動(dòng)力環(huán)境，使潮汐通道暢通，增加潟湖納潮量;水體交換速度加快，泥沙在湖內(nèi)及潮汐通道內(nèi)的淤積速度減緩;湖內(nèi)水流更有利于污染物擴(kuò)散，有利于水體稀釋污染物，水體凈化能力增強(qiáng)。

336濕地修復(fù)工程

通過對(duì)濕地生物的棲息與覓食需求方面的多重考慮，精心組織濕地植被群落的布局與設(shè)計(jì)，最終通過初始的人工干預(yù)最終達(dá)到自我修復(fù)和良性生態(tài)循環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)。

4結(jié)論及建議

（1）1987—2017年七里海潟湖的濕地生態(tài)系統(tǒng)遭受了嚴(yán)重的干擾。養(yǎng)殖池塘面積增加最為明顯，由3493 hm2增加到1 3490 hm2，增加了2862%;稻田面積由0 hm2增加到4173 hm2;潟湖湖盆面積萎縮嚴(yán)重，由7367 hm2減少到287 hm2;沼澤由6641 hm2減少到1165 hm2。濕地轉(zhuǎn)化趨勢(shì)為自然濕地轉(zhuǎn)化為人工濕地，養(yǎng)殖池塘主要由潟湖湖盆、沼澤轉(zhuǎn)化而來，稻田主要由沼澤地、潟湖湖盆轉(zhuǎn)化而來。

（2）圍堰養(yǎng)殖侵占潟湖自然水域，七里海圍堤和擋潮閘的修建，使潮汐通道變窄，減少了潟湖的納潮量，潟湖湖盆和潮汐通道發(fā)生嚴(yán)重淤積，湖面逐漸萎縮。養(yǎng)殖廢水、漁港含油污水、上游排污及稻田里的化肥和農(nóng)藥使七里海潟湖水質(zhì)污染程度日益嚴(yán)重，生態(tài)功能大大降低。

（3）七里海潟湖濕地生態(tài)系統(tǒng)功能下降，濕地亟須保護(hù)和修復(fù)，擬通過以下措施與工程來修復(fù)濕地生態(tài)系統(tǒng)：①通過退養(yǎng)還濕擴(kuò)大功能濕地面積，以達(dá)到適當(dāng)?shù)纳鷳B(tài)水位、生態(tài)流量，恢復(fù)和增加海、湖、河內(nèi)的生物多樣性，提供動(dòng)植物良好的生存棲息環(huán)境;②采取清淤疏浚工程，擴(kuò)大湖面、增深，加強(qiáng)湖內(nèi)水交換能力，改善水質(zhì)和海洋生物進(jìn)入潟湖后的棲息環(huán)境;③對(duì)入湖五溝實(shí)施河口濕地工程，建立濕地植被群落，構(gòu)建表面流、潛流、垂直流或其他復(fù)合型人工濕地;④實(shí)施岸線整治工程，規(guī)劃多種生態(tài)堤岸，保持核心區(qū)原有岸線，營(yíng)造自然式岸線，打造人工岸線;⑤開展潮汐通道治理工程，擴(kuò)展潮汐通道寬度，改善潟湖潮流動(dòng)力環(huán)境，增加潟湖納潮量，加快水體交換速度，利于污染物擴(kuò)散及稀釋，增強(qiáng)水體凈化能力;⑥濕地修復(fù)工程，通過對(duì)濕地生物的棲息與覓食需求方面的多重考慮，精心組織濕地植被群落的布局與設(shè)計(jì)，最終通過初始的人工干預(yù)最終達(dá)到自我修復(fù)和良性生態(tài)循環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

[1]谷東起.山東半島潟湖濕地的發(fā)育過程及其環(huán)境退化研究：以朝陽港潟湖為例[D].青島：中國(guó)海洋大學(xué)，2003.

[2]李山羊，郭華明，黃詩峰，等.1973-2014年河套平原濕地變化研究[J].資源科學(xué)，2016，38（1）：19-29.

[3]高杰，高敏，趙志紅，等.1987-2015年七里海潟湖濕地景觀格局變化及驅(qū)動(dòng)力分析[J].水生態(tài)學(xué)雜志，2018，39（4）：8-16.

[4]MADRICARDO F，DONNICI S.Mapping past and recent landscape modifications in the Lagoon of Venice through geophysical surveys and historical maps[J].Anthropocene.2014（6）：86-96.

[5]Derya Ozturk，F(xiàn)aik Ahmet Sesli，Shoreline change analysis of the Kizilirmak Lagoon Series[J].Ocean & Coastal Management.2015，118（B）：290-308.

[6]CHRISTIAN GRENZ，RENAUD FICHEZ，CARLOS LVAREZ SILVA，et al.Benthic ecology of tropical coastal lagoons：Environmental changes over the last decades in the Términos Lagoon，Mexico[J].Comptes Rendus Geoscience，2017，349（6-7）：319-329.

[7]孫偉富，張杰，馬毅，等.1979-2010年我國(guó)大陸海岸潟湖變遷的多時(shí)相遙感分析[J].海洋學(xué)報(bào)2015，37（3）：54-69.

[8]吳桑云，耿秀山，金永德，等.冀東潟湖系統(tǒng)演進(jìn)與人類干預(yù)影響[J].海洋科學(xué)進(jìn)展，2008，26（2）：190-199

[9]高偉明，楊劍霞.渤海灣北部濱外沙壩演變的遙感分析[J].地理與地理信息科學(xué)，2006，22（5）：41-44.

[10]陳雨時(shí).昌黎縣志[M].北京：中國(guó)國(guó)際廣播出版社，1992.

[11]楊會(huì)利.河北省典型濱海濕地演變與退化狀況研究[D].石家莊：河北師范大學(xué)，2008.

[12]湯國(guó)安，楊瑋瑩，秦鴻儒，等.GIS技術(shù)在黃土高原退耕還林草工程中的應(yīng)用[J].水土保持通報(bào)，2002，22（5）：46-50.

[13]馮金良.七里海潟湖的形成與演變[J].海洋湖沼通報(bào)，1998（2）：6-11.