莆田圍填海工程對岸線變遷及海岸環(huán)境的影響研究

曹超,吳承強,鄭勇玲,朱鎧,潘祥進,戚洪帥,盧惠泉,鮑晶晶,蘇燕,蔡鋒,2

(1.自然資源部第三海洋研究所 廈門 361005;2.福建省海洋生態(tài)保護與修復(fù)重點實驗室 廈門 361005;3.福州大學(xué)土木工程學(xué)院 福州 350108)

0 引言

圍填海造地是世界沿海國家普遍存在的一種海洋開發(fā)利用活動。由于各個國家對圍填海的開發(fā)方式、方法、規(guī)劃和監(jiān)管不同,所以各個國家因圍填海所產(chǎn)生的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益也不盡相同[1]。因此,圍填?；顒右环矫媸侨祟愊蚝Ｑ笸卣股婧桶l(fā)展空間的一種重要手段,適度而科學(xué)合理的圍填海開發(fā)有其必要性,它保障了國家重大項目用海,為沿海地區(qū)率先發(fā)展發(fā)揮了重要作用,成為沿海地區(qū)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重要手段,具有強大的經(jīng)濟效益;同時,圍填海工程又是一種深入改變海岸帶空間自然屬性的開發(fā)利用活動,若管理不到位極易引發(fā)海岸帶自然資源破壞、生態(tài)環(huán)境損害以及海岸侵蝕等多種問題,從而制約沿海地區(qū)社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展[2]。

我國與世界沿海的許多國家一樣,圍填海的目的都是由最初的漁業(yè)增產(chǎn)、擴大土地面積逐步轉(zhuǎn)向工業(yè)、城鎮(zhèn)建設(shè)、港口發(fā)展、旅游娛樂、商業(yè)房產(chǎn)等多目標(biāo)發(fā)展。但是,由于早期我國的圍填海規(guī)劃管理制度不夠健全,對海洋空間資源利用的方式、方法不夠科學(xué)合理,特別是缺乏海洋生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)的支撐等原因,使我國圍填海造地活動存在著“失序、失度、失衡”的現(xiàn)象[3]。因此,通過陸海統(tǒng)籌的思想和科學(xué)合理的手段開發(fā)利用海岸帶資源迫在眉睫。

1 研究區(qū)概況

莆田市位于福建省東中部沿海地區(qū)(24°55"N—25°45"N,118°41"E—120°05"E),北與福州相鄰,南與泉州接壤,東臨臺灣海峽。陸域面積4 200 km2,海域面積約11 000 km2,海岸線長達336 km,約占福建省海岸線總長的9%。其東部和南部沿海呈現(xiàn)低丘陵、多島嶼和海灣相間,海洋資源豐富,海洋優(yōu)勢突出[4]。海岸類型主要由基巖海岸、砂質(zhì)海岸、泥質(zhì)海岸構(gòu)成,岸線迂回曲折,海灣與岬灣相間排列,興化灣、湄洲灣及平海灣為甫田市三大海灣,埭頭半島、忠門半島和秀嶼半島夾在三灣之間,砂質(zhì)海岸主要分布于興化灣東南部、平海灣東北部和東南部海岸以及湄洲島和南日島部分沿岸[5]。

莆田屬亞熱帶季風(fēng)氣候,年平均氣溫18.5℃～21.3℃,年均日照時數(shù)約2 000 h,無霜期約310天,多年平均年降雨量約1 500 mm[5]。季風(fēng)特征明顯,濱海風(fēng)大也是莆田氣候的主要特性之一,主風(fēng)向有東北風(fēng)和西南風(fēng);東北風(fēng)有10個月左右控制在沿海地區(qū),山區(qū)則以北風(fēng)或東風(fēng)居多。冬季和夏季風(fēng)方向隨季節(jié)交替而轉(zhuǎn)換明顯,冬季多為偏北風(fēng),夏季多為東南風(fēng),而春季和秋季為風(fēng)向轉(zhuǎn)換季節(jié)。

2 圍填海工程歷程

2.1 海岸類型劃分

在google earth上利用Bigmap軟件下載1984年、1994年、2004年、2010年、2014年和2019年共6期莆田地區(qū)高清遙感影像(傳感器分別為Landsat5、Landsat7、Landsat8,分辨率為30 m、10 m、5 m)?；贏rcGIS開發(fā)的DSAS(Digital Shoreline Analysis System,DSAS)模塊,對6期遙感影像進行幾何校正,校準(zhǔn)精度優(yōu)于一個像元的分辨率,以1984年的像圖作為基準(zhǔn)影像,配準(zhǔn)、拼接、裁剪其他5幅影像[6]。結(jié)合莆田市海岸線特征、Landsat系列衛(wèi)星識別功能以及歷史資料,判別—計算—修訂每期次的海岸線類型和長度,按照1∶5 000比例尺統(tǒng)計不同類型和不同期次的海岸線長度和圍填海面積,形成適用于本研究的莆田市海岸線類型變遷數(shù)據(jù)庫。本研究海岸類型劃分參照《我國近海海洋綜合調(diào)查與評價專項——海岸線修測技術(shù)規(guī)程》,劃分為自然岸線和人工岸線兩大類[7-8]。結(jié)合莆田海岸類型的特點,自然岸線突出基巖岸線和砂質(zhì)岸線;人工岸線突出圍海和填海岸線(表1)。

表1 海岸類型劃分一覽

2.2 圍填海工程演變

根據(jù)上述方法統(tǒng)計1984—2019年莆田市不同類型海岸線長度、占比及圍填海面積(表2和表3)。自1984年以來,莆田市海岸線(不含海島岸線)長度為254.11～268.26 km,總體變化不大,但不同類型岸線在不同時期的長度和占比發(fā)生巨大變化?；鶐r岸線長度從1984年的83.16 km減少到2019年的36.57 km,減少一倍多;砂質(zhì)岸線長度從1984年的47.32 km減少到2019年的37.82 km,減少約10 km;其他類型的人工岸線長度從1984年的52.75 km減少到2019年的33.05 km,占比也減少約7%;圍海岸線長度從1984年的81.71 km增長到2010年的106.96 km,又回落到2019年的81.43 km,占比從30%增長至42%又減少到30%的狀況;填海岸線長度從1984年0 km一直增長到2019年的79.40 km,占比也增長近30%。從岸線類型的長度和占比可以看出,莆田海岸線變化趨勢呈自然狀態(tài)的基巖岸線和砂質(zhì)岸線不斷減少,人類活動的填海岸線不斷增大;圍海岸線因為經(jīng)濟發(fā)展需求、轉(zhuǎn)產(chǎn)轉(zhuǎn)型,先增大后減少,最終趨于穩(wěn)定的態(tài)勢。

表2 1984—2019年圍填海面積及新增面積

20世紀(jì)80年代,莆田市海洋經(jīng)濟以粗放型的漁業(yè)養(yǎng)殖和鹽業(yè)生產(chǎn)為主,圍填海面積不斷擴大,但圍海岸線多位于天然的基巖岬灣內(nèi),形態(tài)和范圍受地形約束,面積和規(guī)模增長較緩,圍海工程主要位于勝利、澄峰、后海、東嶠墾區(qū)內(nèi),占圍海工程90%以上。2000年以后隨著海洋經(jīng)濟的飛速發(fā)展,為解決用地緊張和土地資源短缺的狀況,莆田市在臨港產(chǎn)業(yè)園、媽祖城、東吳港區(qū)、石門澳等河口灣和岬灣內(nèi)大面積區(qū)域性填海,面積約60 km2,約占全市填海面積的93%。近5年來,大批圍海工程轉(zhuǎn)產(chǎn)轉(zhuǎn)型,圍海面積逐年減少,生態(tài)修復(fù)岸線和砂質(zhì)岸線迅速增長,海岸保護能力不斷升級。藍色海灣和生態(tài)島礁工程在媽祖城、三江口、臨港產(chǎn)業(yè)園等區(qū)域?qū)嵤?改善了區(qū)域海岸防護工程的功能體系,提升了海岸帶生態(tài)環(huán)境自適應(yīng)能力。

表3 1984—2019年海岸線類型長度及占比

3 海岸類型變遷和環(huán)境影響

大規(guī)模的圍填海工程雖然在短期內(nèi)解決了用地緊張和土地資源緊缺的問題,增加了海洋經(jīng)濟產(chǎn)值和適應(yīng)了城市發(fā)展需求,但海岸保護功能降低、納潮量減少、生物多樣性損傷、水質(zhì)惡化等海洋生態(tài)環(huán)境問題日益突出。

3.1 對海岸類型的影響

3.1.1 自然岸線不斷減少

大規(guī)模圍填海造地使人工岸線長度急劇擴展,自然岸線保有率不斷下降,這不僅降低了海岸線的生態(tài)功能與資源價值,也使海岸帶海陸相互作用都發(fā)生了明顯變化。

3.1.2 海涂資源和海灣面積不斷減小

海灣水域面積縮小,不僅僅是水域面積減小的問題,相應(yīng)地也將引起海灣的沖淤變化與地形地貌的改變、動力場格局變化、水交換能力減弱、污染加重、生態(tài)環(huán)境惡化、災(zāi)害頻發(fā)等一系列變化[9-10]。

3.1.3 濱海旅游資源被破壞

旅游業(yè)是21世紀(jì)經(jīng)濟發(fā)展的驅(qū)動力。圍填海造地會使該區(qū)域沿岸濱海沙灘資源直接被毀埋,或是間接造成其旅游質(zhì)量衰退。除濱海沙灘資源外,圍填海造地也對濱海濕地旅游資源造成一定的影響,如灣口淺灘、濕地等永久性消失,濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能改變,濱海濕地旅游資源喪失。

3.2 對海岸環(huán)境的影響

3.2.1 水動力條件的變化

海灣具有一定的封閉性,在海灣內(nèi)進行大規(guī)模的圍填海造地所致的海灣面積減少和海岸線形態(tài)、位置的改變,必然導(dǎo)致其納潮量減小、海灣流速降低、海水交換能力變?nèi)?以及海區(qū)底質(zhì)的沖淤變化。

3.2.2 生態(tài)環(huán)境發(fā)生明顯變化

圍填海對生態(tài)環(huán)境變化的影響除導(dǎo)致海灣納污能力下降,海洋生物多樣性銳減,并壓縮當(dāng)?shù)貐^(qū)域海洋漁業(yè)的生產(chǎn)空間外,對紅樹林、珊瑚礁海洋生態(tài)系統(tǒng)也有著明顯影響。圍填海造地工程不僅占用、破壞珊瑚礁、紅樹林、海草床等生長區(qū)域,使之分布面積減少,而且改變了它們分布區(qū)域的生態(tài)環(huán)境,導(dǎo)致其發(fā)生變異,失去生命力[2]。

3.2.3 改變海岸穩(wěn)定性,增加海洋災(zāi)害風(fēng)險

絕大多數(shù)圍填海工程單純構(gòu)筑硬式堤壩圍割海域,而且許多圍填海區(qū)域的圍割堤壩工程形狀都是將原來岸線裁彎取直,使岸線長度減少,導(dǎo)致海岸沖淤動態(tài)平衡被打破從而遭到侵蝕[11]。

4 結(jié)語

(1)本研究以莆田市1984年、1994年、2004年、2010年、2014年和2019年6個時期的google遙感影像圖(Landsat衛(wèi)星)為數(shù)據(jù)源,分析莆田30余年來圍海、填海工程及其他岸線類型的變遷過程。1984—2004年,圍填海工程基本以圍海養(yǎng)殖和圍海鹽業(yè)生產(chǎn)為主;2004—2014年,填海造地工程飛速發(fā)展,臨港產(chǎn)業(yè)園、媽祖城、東吳港區(qū)、石門澳等大面積區(qū)域性填海;近5年來,圍海面積逐年減少,生態(tài)修復(fù)岸線和砂質(zhì)岸線迅速增長,海岸保護能力不斷升級。莆田圍填海工程建設(shè)提升了莆田海洋經(jīng)濟社會的發(fā)展水平,增加了海洋經(jīng)濟產(chǎn)值,適應(yīng)了城市發(fā)展需求,但海岸保護功能降低、納潮量減少、生物多樣性損傷、水質(zhì)惡化等海洋生態(tài)環(huán)境問題日益突出。生態(tài)海堤、藍色海灣等海洋修復(fù)工程的實施,改善了海岸防護工程的功能體系,提升了海岸帶生態(tài)環(huán)境自適應(yīng)能力。

(2)圍填?；顒硬粌H是人類向海洋拓展生存和發(fā)展空間的一種重要手段,而且是目前改變海岸帶空間自然屬性的主要開發(fā)利用活動之一。適度和科學(xué)的圍填?；顒邮潜Ｕ蠂抑卮箜椖坑煤?發(fā)揮沿海地區(qū)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重要方法,具有強大的經(jīng)濟效益。但無序的圍填?；顒踊蛘弑O(jiān)管不到位,極易引發(fā)海岸帶自然資源破壞、生態(tài)環(huán)境損害以及海岸侵蝕等多種災(zāi)害問題,從而制約沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的可持續(xù)性。