國際海岸帶生態(tài)防護(hù)對我國生態(tài)海堤建設(shè)的啟示

徐偉 陶愛峰 劉建輝 陳淳 于帆 張珍瑤

摘要：為充分發(fā)揮海堤的防災(zāi)減災(zāi)和生態(tài)服務(wù)功能，促進(jìn)我國海岸帶生態(tài)防護(hù)，文章概述國際海岸帶生態(tài)防護(hù)的理念、案例、特點(diǎn)和效果，基于我國生態(tài)海堤建設(shè)研究和實(shí)踐，提出啟示和展望。研究結(jié)果表明：荷蘭等國家通過生態(tài)緩沖和堤防后退等手段開展海岸帶生態(tài)防護(hù)，在減緩海岸侵蝕的同時(shí)提升生態(tài)服務(wù)功能;我國相繼開展生態(tài)海堤建設(shè)研究和實(shí)踐，取得一定成效，但仍存在局限性，亟須借鑒先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國海岸帶生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)，針對新建海堤和已修建海堤，分別提高生態(tài)化水平;未來我國生態(tài)海堤建設(shè)將進(jìn)一步完善理論體系、改進(jìn)工程技術(shù)、建立調(diào)查數(shù)據(jù)庫以及促進(jìn)工程規(guī)范化和系統(tǒng)化。

關(guān)鍵詞：生態(tài)海堤;海洋防災(zāi)減災(zāi);生態(tài)服務(wù);生境;海岸工程

中圖分類號：P753;X1714;X43文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1005-9857（2019）10-0012-04

The Enlightenment of International Coastal Zone Ecological Protection for China′s Ecological Sea Dike Construction

XU Wei1，2，3，TAO Aifeng1，2，3，LIU Jianhui3，CHEN Chun3，YU Fan3，ZHANG Zhenyao1，2，3

（1Key Laboratory of Coastal Disaster and Defence（Hohai University），ME，Nanjing 210098，China;

2College of Harbor，Coastal and Offshore Engineering，Hohai University，Nanjing 210098，China;

3Island Research Center，MNR，Pingtan 350400，China）

Abstract：In order to give full play to the disaster prevention and mitigation and ecological service functions of sea dike and promote the ecological protection of coastal zone in China，the paper outlined the concepts，cases，characteristics and effects of international coastal zone ecological protection.Based on the research and practice of ecological sea dike construction in China，some enlightenment and outlook were proposed.The results showed that the Netherlands and other countries carried out ecological protection of coastal zone by ecological buffering and dike retreating，and improved the ecological service function while slowing down coastal erosion.China has successively carried out research and practice of ecological sea dike construction，and achieved certain results，but limitations still exists.It is necessary to learn from the advanced experience to improve the ecological level for new sea dike and built sea dike，combined with the characteristics of China′s coastal ecological environment.In the future，China′s ecological sea dike construction will further improve the theoretical system，improve engineering technology，establish investigating database and promote engineering standardization and systematization.

Key words：Ecological sea dike，Marine disaster prevention and mitigation，Ecological service，Habitat，Coastal engineering

0引言

我國大陸岸線超過18萬km，海堤的建設(shè)使海岸帶防災(zāi)減災(zāi)能力得到很大提升。2018年10月，習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)“實(shí)施海岸帶保護(hù)修復(fù)工程，建設(shè)生態(tài)海堤，提升抵御臺(tái)風(fēng)、風(fēng)暴潮等海洋災(zāi)害能力”。

我國早期海堤建設(shè)以硬質(zhì)海堤為主，而忽略其生態(tài)服務(wù)功能。2017年《全國海堤建設(shè)方案》[1]提出“注重沿海地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，既要充分考慮防臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮的需要，也要充分考慮海岸資源綜合開發(fā)和海岸環(huán)境保護(hù)的要求，使海堤工程與沿海生態(tài)保護(hù)相協(xié)調(diào)”;同年《圍填海工程生態(tài)建設(shè)技術(shù)指南（試行）》[2]提出“生態(tài)化海堤建設(shè)”，并從堤型設(shè)計(jì)、建筑材料和海堤生態(tài)帶構(gòu)建3個(gè)方面提出技術(shù)要求;《2017年中國海平面公報(bào)》[3]提出“生態(tài)海堤一般由離岸堤、岸灘植被和海堤三部分組成”。

國際海岸帶生態(tài)防護(hù)理念發(fā)展較早，已有沙丘防護(hù)、人工魚礁修建和堤防后退等許多成功實(shí)踐，對我國生態(tài)海堤建設(shè)具有重要啟示。

1國際海岸帶生態(tài)防護(hù)

傳統(tǒng)的海岸帶防護(hù)工程缺乏對生態(tài)環(huán)境保護(hù)的考慮，大多采用混凝土構(gòu)件或拋石建設(shè)，在滿足防災(zāi)減災(zāi)需求的同時(shí)，對海岸帶生態(tài)環(huán)境造成不同程度的破壞。近年來，荷蘭、德國、美國、日本和澳大利亞等國家逐步轉(zhuǎn)變海岸帶防護(hù)理念，由“硬式”工程防護(hù)轉(zhuǎn)變?yōu)椤败浭健鄙鷳B(tài)防護(hù)，在一定程度上減緩海岸侵蝕，并提升海岸生態(tài)服務(wù)功能。

荷蘭以“搖籃到搖籃”[4]——從自然回歸自然為防護(hù)理念，典型案例為三角洲工程[5]和須德海工程[6]，通過修建開敞式擋潮閘，并建立以濕地為中心的生態(tài)緩沖帶，將水利工程建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)完美結(jié)合，有效防止圩田鹽化和海岸侵蝕。

德國以“近自然修復(fù)”[7]為防護(hù)理念，典型案例為梅-前州和下薩克森州海岸防護(hù)[8]、杜塞爾多夫河段堤防后退[9]和瓦登海岸防護(hù)，通過沙丘、木質(zhì)丁壩和移動(dòng)式海堤，并以“寬綠堤”連接臨近鹽沼地，提高對風(fēng)暴潮等海洋災(zāi)害的承受能力，恢復(fù)自然形態(tài)和風(fēng)貌，減緩海岸侵蝕。

美國以“建設(shè)遵循自然”[10]為防護(hù)理念，典型案例為緬因州薩科海岸防護(hù)、伊利諾伊州米德爾頓海岸防護(hù)和康涅狄格州斯特拉特德海岸防護(hù)，通過沙丘修復(fù)、海灘養(yǎng)護(hù)、沼澤植被種植和人工魚礁修建，實(shí)現(xiàn)消波促淤的效果，提高海洋災(zāi)害防御能力，并為海洋生物提供棲息地。

日本以“多自然河川”[11]為防護(hù)理念，典型案例為釧路川“去直還彎”工程，采用植物、干砌石、原木格子和生態(tài)混凝土等護(hù)岸手段，營造多樣化的河川形態(tài)，塑造自然型河岸特征[12]，改善河岸生境。

澳大利亞以“人與自然和諧相處”為防護(hù)理念，典型案例為新南威爾士海岸防護(hù)和麥克馬洪海堤生態(tài)改造，通過沙丘與植被相結(jié)合、拋石防護(hù)、海墻開孔以及人工棧道和觀景平臺(tái)修建，形成天然防護(hù)屏障，為海洋生物提供棲息地和產(chǎn)卵所，并減少人類活動(dòng)的影響。

2我國生態(tài)海堤建設(shè)研究和實(shí)踐

自20世紀(jì)90年代以來，我國學(xué)者陸續(xù)開展生態(tài)海堤建設(shè)研究。范航清[13]首次提出紅樹林海堤生態(tài)養(yǎng)護(hù)模式，可實(shí)現(xiàn)防災(zāi)減災(zāi)效益、生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益并舉的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo);李遠(yuǎn)等[14]在海堤內(nèi)、外坡選取處理實(shí)驗(yàn)區(qū)，開展生態(tài)學(xué)方法在海堤防護(hù)中的應(yīng)用研究;劉琦波等[15]剖析我國海堤建設(shè)存在的問題，主要包括破壞海岸自然形態(tài)和濕地生態(tài)系統(tǒng)、缺乏景觀性、防護(hù)林和綠地系統(tǒng)規(guī)劃不足以及環(huán)境污染日趨嚴(yán)重;嚴(yán)飛等[16]采用STWAVE波浪模型定量分析波浪要素，結(jié)合吳淞炮臺(tái)灣濕地公園海堤工程建設(shè)方案，探討生態(tài)景觀型海堤的實(shí)踐應(yīng)用;潘丹等[17]和林俊翔[18]探討生態(tài)海堤的工程規(guī)劃和施工技術(shù);范航清等[19]提出生態(tài)海堤應(yīng)至少滿足物理、生態(tài)和文化三大功能;張?jiān)路錥20]從設(shè)計(jì)要點(diǎn)、質(zhì)量控制和技術(shù)管理3個(gè)層面研究我國生態(tài)海堤建設(shè);李麗鳳等[21]研究北海濱海國家濕地公園海堤與紅樹林的景觀結(jié)構(gòu)關(guān)系。

在理論研究的基礎(chǔ)上，我國逐步開展生態(tài)海堤建設(shè)實(shí)踐。上海市建設(shè)崇明島生態(tài)海堤，通過種植灘涂植被，實(shí)現(xiàn)消波促淤的效果，并為海洋生物提供棲息地;廣西壯族自治區(qū)建設(shè)防城港西灣紅沙環(huán)海堤工程[19]，通過“海堤+紅樹林”的組合模式，提升景觀效果和防護(hù)功能，并為海洋生物提供棲息地;遼寧省建設(shè)興城河口濕地整治工程，通過抬升低洼地、種植堿蓬和疏通潮溝，形成海岸生態(tài)防護(hù)帶，并為海洋生物提供棲息地;山東省建設(shè)白浪河海岸帶修復(fù)工程，通過恢復(fù)植被和修復(fù)岸線，減緩海岸侵蝕，提高海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過上述具有針對性的工程規(guī)劃和設(shè)計(jì)，充分利用沙灘、鹽沼、紅樹林、魚礁和海草床等不同生態(tài)單元的相互作用，抵御海平面上升和極端氣候?qū)е碌娘L(fēng)暴潮等海洋災(zāi)害，同時(shí)獲得固碳、污染治理和生境改善等重要生態(tài)效益。

3生態(tài)海堤建設(shè)啟示

我國不能直接搬用國際海岸帶生態(tài)防護(hù)經(jīng)驗(yàn)。一方面，我國海岸線綿長、類型多、地理跨度大和氣候迥異，海岸帶生態(tài)環(huán)境各有不同，不能采用統(tǒng)一的生態(tài)海堤建設(shè)模式;另一方面，我國海岸人工化程度較高，海堤型式各有不同，生態(tài)海堤建設(shè)的主要內(nèi)容是對現(xiàn)有海堤的生態(tài)化改造，而不是新建海堤。

與此同時(shí)，對于潮汐強(qiáng)度高、水勢多變和沖刷嚴(yán)重的岸段，硬質(zhì)海堤發(fā)揮的作用仍較大。目前我國生態(tài)海堤建設(shè)存在較大的技術(shù)局限性，正處于積極探索和不斷完善的階段，亟須廣泛吸取經(jīng)驗(yàn)。

（1）對于新建海堤，在滿足安全要求的前提下，改進(jìn)海堤結(jié)構(gòu)型式，盡量選擇斜坡式或臺(tái)階式，減緩波浪對海堤的直接作用;選擇多孔隙的生態(tài)混凝土，增加海堤表面糙率和縫隙;在海堤坡腳設(shè)置人工魚礁，為底棲生物提供棲息地。

（2）對于砂質(zhì)海岸已修建的海堤，沙灘具有非常明顯的消浪效果，可采用沙丘與植被相結(jié)合的模式;建設(shè)堤后生態(tài)緩沖帶，通過種植適合當(dāng)?shù)厣L的灌木植被，形成天然防護(hù)屏障，在防潮減災(zāi)的同時(shí)提高生物多樣性。

（3）對于淤泥質(zhì)海岸已修建的海堤，降低堤后土地的開發(fā)利用強(qiáng)度，恢復(fù)以濕地為中心的生態(tài)緩沖帶;種植蘆葦和藨草等灘涂植被，既可消波促淤，又可為海洋生物提供棲息地。

（4）對于紅樹林海岸已修建的海堤，采用“海堤+紅樹林”的組合模式，塑造自然型海岸特征;修建人工棧道和觀景平臺(tái)，增加親水空間和生態(tài)空間;采用植物護(hù)坡技術(shù)，改善生境。

4展望

41完善理論體系

生態(tài)海堤建設(shè)融合生態(tài)學(xué)、海洋學(xué)、地理學(xué)和社會(huì)學(xué)等學(xué)科知識(shí)，是兼顧防災(zāi)減災(zāi)和生態(tài)服務(wù)功能的新型海岸帶防護(hù)模式。我國生態(tài)海堤建設(shè)研究起步較晚，針對生態(tài)海堤的內(nèi)涵、類型、功能、適宜性評價(jià)和綜合管理等方面的研究較少，亟須結(jié)合國內(nèi)外已有案例，進(jìn)一步完善生態(tài)海堤建設(shè)的理論體系。

42改進(jìn)工程技術(shù)

借鑒先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國海岸帶生態(tài)環(huán)境特征，協(xié)調(diào)海岸帶保護(hù)和開發(fā)利用格局，選擇適合的生態(tài)海堤建設(shè)方式。深入研究新建海堤的結(jié)構(gòu)型式、生態(tài)混凝土和生物礁等新型建筑材料、基于微生物技術(shù)的新型抗沖刷生態(tài)護(hù)坡材料、護(hù)坡和堤前岸灘定植技術(shù)、堤前土壤改良和水文地貌修復(fù)等生境恢復(fù)技術(shù)以及大浪等強(qiáng)動(dòng)力條件下的護(hù)坡植被及其基質(zhì)穩(wěn)定性等，為生態(tài)海堤建設(shè)提供技術(shù)支撐。

43建立調(diào)查數(shù)據(jù)庫

通過資料收集、現(xiàn)場勘查、衛(wèi)星遙感和無人機(jī)拍攝等手段，對海岸的受災(zāi)情況、動(dòng)力地貌環(huán)境、底質(zhì)類型、氣候、水文、水質(zhì)、土壤、生物群落、植被、生物多樣性和生境等以及海堤的結(jié)構(gòu)型式、材料、設(shè)計(jì)參數(shù)和生態(tài)化程度等展開全面調(diào)查，建立全國生態(tài)海堤數(shù)據(jù)庫，為生態(tài)海堤建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

44促進(jìn)工程規(guī)范化和系統(tǒng)化

生態(tài)海堤是海岸帶生態(tài)防護(hù)的重要環(huán)節(jié)，與改善水質(zhì)和提高生物多樣性等密切相關(guān)。應(yīng)從系統(tǒng)和全局的角度出發(fā)，明確生態(tài)海堤的功能和定位，實(shí)現(xiàn)人-水和諧的目標(biāo)。國家和地方亟須盡快編制和完善生態(tài)海堤建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，系統(tǒng)建設(shè)相關(guān)工程，保障生態(tài)海堤建設(shè)的科學(xué)和有序。

參考文獻(xiàn)

[1]國家發(fā)展改革委 水利部.全國海堤建設(shè)方案[Z].2017.

[2]國家海洋局.圍填海工程生態(tài)建設(shè)技術(shù)指南（試行）[Z].2017.

[3]國家海洋局.2017年中國海平面公報(bào)[Z].2018.

[4]鮑詩度.荷蘭生態(tài)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀[A].東華大學(xué)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)研究院.第三屆中國環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)國際學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集：中國環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)·景論[C].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[5]黃日富.荷蘭圍海攔海工程考察的啟示[J].南方國土資源，2006（6）：18-21.

[6]廖遠(yuǎn)志，廖鴻志.荷蘭水利工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展探討[J].水利水電快報(bào)，2007（16）：7-9，18.

[7]茍翡翠，周燕.近郊型河流景觀的生態(tài)修復(fù)：以德國德萊薩姆河為例[J].中國園林，2018，34（8）：33-38.

[8]鄭金海，馮向波，陶愛峰，等.德國梅-前州和下薩克森州的海岸防護(hù)新理念與新型式[A].中國海洋學(xué)會(huì)海洋工程分會(huì).第十五屆中國海洋（岸）工程學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集（中）[C].北京：海洋出版社，2011.

[9]龔清宇，王林超，朱琳.下萊茵流域河道半自然化、生態(tài)防洪與雨水管理案例[J].現(xiàn)代城市研究，2006（11）：32-40.

[10]VANSLOBBE E，DEVRIEND H J，AARNINKHOF S，et al.Building with nature：in search of resilient storm surge protection strategies[J].Natural Hazards，2013，66（3）：1461-1480.

[11]朱偉，楊平，龔淼.日本“多自然河川”治理及其對我國河道整治的啟示[J].水資源保護(hù)，2015，31（1）：22-29.

[12]崔偉中.日本河流生態(tài)工程措施及其借鑒[J].人民珠江，2003（5）：1-4.

[13]范航清.廣西沿海紅樹林養(yǎng)護(hù)海堤的生態(tài)模式及其效益評估[J].廣西科學(xué)，1995，2（4）：48-53.

[14]李遠(yuǎn)，安樹青，孫慶業(yè)，等.生態(tài)學(xué)方法在海堤防護(hù)中的應(yīng)用[J].南京大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004（2）：219-225.

[15]劉琦波，陳偉國，胡明華，等.我國海堤建設(shè)與景觀生態(tài)問題[J].人民長江，2006，37（11）：93-94，97.

[16]嚴(yán)飛，董學(xué)剛.長江口炮臺(tái)灣濕地公園生態(tài)景觀型海堤設(shè)計(jì)[J].人民長江，2012，43（S1）：7-10.

[17]潘丹，曾嶸.城市生態(tài)景觀型海堤岸帶工程建設(shè)初探：以防城港西灣紅沙環(huán)海堤工程規(guī)劃為例[J].林業(yè)科技開發(fā)，2014，28（2）：135-138.

[18]林俊翔.綠色生態(tài)海堤施工技術(shù)探討[J].低碳世界，2017（1）：159-160.

[19]范航清，何斌源，王欣，等.生態(tài)海堤理念與實(shí)踐[J].廣西科學(xué)，2017，24（5）：427-434，440.

[20]張?jiān)路?生態(tài)海堤防護(hù)的研究與應(yīng)用[J].農(nóng)家參謀，2018（16）：204.

[21]李麗鳳，劉文愛，蔡雙嬌，等.廣西北海濱海國家濕地公園生態(tài)海堤建設(shè)模式研究[J].濕地科學(xué)，2019，17（3）：277-285.