生態(tài)海堤的基本理念及其在溫州市方案中的設(shè)計(jì)應(yīng)用

韓 宇，曾 劍，葉建軍，周 鑫，吳海泉，魯?shù)义|，員 鵬

（1.浙江省水利河口研究院（浙江省海洋規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院），浙江 杭州 310020；2.浙江省錢塘江流域中心，浙江 杭州 310020；3.自然資源部第二海洋研究所，浙江 杭州 310012）

1 問題的提出

海堤是在海岸地區(qū)修筑的一種防潮擋浪的水工建筑物，是抵御潮浪侵襲、保障沿海人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重要屏障。截至2019年底，浙江省已建成一線標(biāo)準(zhǔn)海塘2 000余千米，基本形成浙江沿海防臺(tái)御潮體系，在防御洪潮災(zāi)害中發(fā)揮了重要作用。2018年，習(xí)近平總書記在中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第三次會(huì)議上指出，要實(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。2020年，浙江省委省政府作出實(shí)施海塘安瀾千億工程的決策部署，提出建設(shè)“安全、生態(tài)、融合、引航”的“安全+”高標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)海塘的目標(biāo)。但是對(duì)標(biāo)生態(tài)海堤（塘）建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，浙江省現(xiàn)有海塘存在自身生態(tài)性不足、生態(tài)系統(tǒng)減災(zāi)功能未協(xié)同發(fā)揮等問題。本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)生態(tài)海堤研究和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，提出生態(tài)海堤的基本概念和主要組成，并以溫州市海岸帶保護(hù)修復(fù)工程為案例探討生態(tài)海堤的方案設(shè)計(jì)。

2 國(guó)內(nèi)生態(tài)海堤建設(shè)實(shí)踐

我國(guó)生態(tài)海堤建設(shè)實(shí)踐始于采取生物措施保灘護(hù)堤，生態(tài)文明建設(shè)上升為國(guó)家戰(zhàn)略后，廣西、廣東、浙江、上海等地區(qū)也開展了生態(tài)海堤建設(shè)探索，在堤前、堤身、堤后等區(qū)域取得了積極成效（見圖1）。廣西壯族自治區(qū)建設(shè)防城港市西灣紅沙環(huán)生態(tài)海堤工程[1]，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。廣東省珠海市三灶灣海堤按照海綿城市及系統(tǒng)治理理念，圍繞保障水安全、建設(shè)水景觀、傳承水文化等策略，將橋梁、海洋、社區(qū)、民俗、海洋、水閘等元素融入到三灶灣海堤碧道建設(shè)中，并將二號(hào)主排河、金灣立交濕地公園、金湖公園等納入碧道輻射范圍，最終將三灶灣海堤碧道建設(shè)成具有濱海特色的城鎮(zhèn)型碧道。深圳市東部海堤重建工程（三期）中的楊梅坑段[2]努力實(shí)踐全球“基于自然”的理念，實(shí)施外堤、中堤、內(nèi)堤“三重海岸防線戰(zhàn)略”，旨在系統(tǒng)解決防潮安全、自然保育和環(huán)境品質(zhì)提升等問題，兼顧休閑、旅游、文化功能。上海市南匯新城臨港大堤注重堤前植被生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)造，較好應(yīng)用了堤前、堤身、堤后的空間構(gòu)造理念，有效串聯(lián)海岸帶地區(qū)的生態(tài)空間，提升海堤沿線綠化水平。結(jié)合海堤提標(biāo)加固和海岸線整治修復(fù)工作，近年來浙江省在平湖市獨(dú)山港區(qū)、杭州灣庵東邊灘、臨海市白沙灣、溫州市七都島等開展了堤前濕地修復(fù)、堤身景觀美化綠化的相關(guān)建設(shè)工作，也可以認(rèn)為是生態(tài)海堤理念的探索實(shí)踐。

圖1 全國(guó)各地生態(tài)海堤建設(shè)實(shí)踐案例圖

3 生態(tài)海堤的概念和組成

3.1 基本概念

目前國(guó)內(nèi)對(duì)生態(tài)海堤尚無統(tǒng)一明確的概念定義，但是相關(guān)學(xué)者在各項(xiàng)研究和工程實(shí)踐中總結(jié)了部分經(jīng)驗(yàn)。范航清等[3]提出生態(tài)海堤至少要滿足物理、生態(tài)和文化三大功能：一是物理抵御、減災(zāi)防災(zāi)是海堤最主要的功能；二是應(yīng)盡量保留或人工營(yíng)造接近于自然的植被與景觀要素，盡可能維持所在海域原有的海洋生命基本過程；三是應(yīng)滿足當(dāng)?shù)匦蓍e、娛樂及科普教育的需求。田鵬等[4]認(rèn)為生態(tài)海堤應(yīng)在優(yōu)先考慮海堤防潮擋浪功能的基礎(chǔ)上，采用人工修復(fù)和自然恢復(fù)相結(jié)合的方法，形成抵御海洋自然災(zāi)害的海岸帶生態(tài)防護(hù)體系，實(shí)現(xiàn)岸線自然化、生態(tài)化、景觀化的目標(biāo)?？紫槊蚚5]提出“生態(tài)海堤”是一種既能滿足傳統(tǒng)意義上的防潮擋浪功能，又能為生態(tài)群落提供棲憩場(chǎng)所的全新海堤結(jié)構(gòu)型式。趙鵬等[6]認(rèn)為生態(tài)海堤是滿足海洋災(zāi)害防護(hù)要求、模擬濱海生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和生態(tài)過程，具有生態(tài)功能和美學(xué)價(jià)值的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)?？偨Y(jié)國(guó)內(nèi)生態(tài)海堤建設(shè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)研究進(jìn)展，結(jié)合浙江省生態(tài)環(huán)境特征，筆者認(rèn)為生態(tài)海堤是具有達(dá)標(biāo)防潮御災(zāi)能力，與自然海岸生態(tài)功能相統(tǒng)一的沿海防護(hù)建筑物（見圖2）。

圖2 生態(tài)海堤建設(shè)概念圖[7]

3.2 空間組成

生態(tài)海堤的空間組成基本包括堤前濕地帶、堤身結(jié)構(gòu)帶、堤后緩沖帶3部分（見圖3）。

圖3 生態(tài)海堤結(jié)構(gòu)剖面示意圖

（1）堤前濕地帶：應(yīng)具有較完整的潮間帶地貌結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定豐富的生物群落，自然和諧的濕地景觀，為海堤消浪、防沖提供第一道屏障。

（2）堤身結(jié)構(gòu)帶：應(yīng)實(shí)現(xiàn)堤前濕地帶與堤后緩沖帶的平順連接，具有達(dá)標(biāo)的防潮御災(zāi)能力、自然堤岸或近自然堤岸的物能交換能力，是防潮御災(zāi)的主要屏障。

（3）堤后緩沖帶：是海岸生態(tài)系統(tǒng)與陸域生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)通的過渡帶，是海岸帶以外的陸向輻射帶和重要保護(hù)圈，具有緩解災(zāi)害沖擊、降低海堤失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)的能力。

3.3 構(gòu)建原則

生態(tài)海堤構(gòu)建應(yīng)滿足以下原則：

（1）安全達(dá)標(biāo)性。防潮御災(zāi)功能是生態(tài)海堤的首要功能，根據(jù)保護(hù)區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)特征，其輪廓特征、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性組合形成的防潮御災(zāi)能力達(dá)到相應(yīng)規(guī)范要求或設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）生態(tài)適宜性。根據(jù)海岸的自然生態(tài)特征和重要物種的繁衍、棲息、遷徙等習(xí)性建設(shè)生態(tài)海堤，生態(tài)海堤的區(qū)帶組成、結(jié)構(gòu)材料均有適宜性，能保護(hù)和發(fā)展所在海域原有的生態(tài)系統(tǒng)。

（3）功能提升性。生態(tài)海堤結(jié)構(gòu)和功能會(huì)產(chǎn)出多項(xiàng)服務(wù)，包括維持生物多樣性、形成與保護(hù)潮間帶基底、營(yíng)造棲息地、凈化入海污染、營(yíng)造美化環(huán)境、防災(zāi)減災(zāi)和休閑娛樂等。

4 瑞安市工程應(yīng)用

4.1 項(xiàng)目位置及基本情況

溫州市海岸帶保護(hù)修復(fù)工程位于瑞安市飛云江口兩岸，分別為北岸的丁山二期圍墾區(qū)海岸帶區(qū)域和南岸的閣巷圍墾區(qū)海岸帶區(qū)域（見圖4）。瑞安市東側(cè)海域開闊，歷來是臺(tái)風(fēng)、洪水和風(fēng)暴潮等自然災(zāi)害的重災(zāi)區(qū)，處于海洋災(zāi)害Ⅰ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。隨著城市快速發(fā)展，丁山二期和閣巷海堤工程保護(hù)區(qū)的功能定位發(fā)生了巨大變化，2段海堤工程已成為瑞安城市中心區(qū)防洪（潮）安全的重要屏障。但其堤防標(biāo)準(zhǔn)僅為20 a一遇，且經(jīng)過10 a運(yùn)行，堤頂平均沉降約0.33 m，現(xiàn)狀堤頂高程已不滿足原設(shè)計(jì)20 a一遇的擋潮標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)岸線人工化程度過高，生態(tài)化不足，堤外濱海濕地退化明顯，不具備生態(tài)防護(hù)能力。因此，亟需開展海岸帶保護(hù)修復(fù)工程建設(shè)，以促進(jìn)海岸帶生態(tài)、減災(zāi)協(xié)同增效。

圖4 溫州市海岸帶保護(hù)修復(fù)工程總平面布置圖

4.2 總體布局思路

海岸帶保護(hù)修復(fù)工程是踐行生態(tài)減災(zāi)理念，構(gòu)建生態(tài)海堤的重要舉措。T/CAOE 21.1—2020《海岸帶生態(tài)減災(zāi)修復(fù)技術(shù)導(dǎo)則 第1部分：總則》中明確要求，要以海岸帶生態(tài)修復(fù)為抓手，綜合考慮工程實(shí)施區(qū)域?yàn)I海帶、海堤帶、陸域帶的空間特征（見圖5），因地制宜、多措并舉，打造“安全可靠、生態(tài)友好、自然和諧”的海岸帶生態(tài)減災(zāi)體系，不斷提升沿海地區(qū)的海洋災(zāi)害防御能力，保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)人與自然和諧共生。

圖5 淤泥質(zhì)海岸帶保護(hù)修復(fù)工程建設(shè)范圍典型剖面示意圖（有海堤）

在溫州市海岸帶保護(hù)修復(fù)工程實(shí)施方案的制定過程中，計(jì)劃按照濱海帶—海堤帶—陸域帶的空間布局思路，分別實(shí)施鹽沼濕地和牡蠣礁生態(tài)修復(fù)、海堤生態(tài)化建設(shè)、防護(hù)林建設(shè)，打造“兩岸、兩區(qū)、多點(diǎn)”的海岸帶保護(hù)修復(fù)格局，形成一個(gè)“濱海濕地+生態(tài)綠堤+百里林帶”，從海向陸、海陸一體的海岸帶生態(tài)減災(zāi)空間體系（見圖6）。其中，“兩岸”指丁山二期、閣巷海岸帶保護(hù)修復(fù)軸，“兩區(qū)”分別為丁山二期鹽沼濕地生態(tài)修復(fù)區(qū)、閣巷鹽沼濕地修復(fù)區(qū)，“多點(diǎn)”分別是潮間帶區(qū)域眾多鹽沼和牡蠣礁生態(tài)修復(fù)斑塊。

4.3 生態(tài)海堤設(shè)計(jì)

實(shí)施方案所選擇的建設(shè)類型組合方式是“鹽沼和牡蠣礁生態(tài)修復(fù)+海堤生態(tài)化建設(shè)+沿海防護(hù)林修復(fù)”。方案設(shè)計(jì)中，根據(jù)相關(guān)的生態(tài)技術(shù)手段和修復(fù)方法，確定生態(tài)優(yōu)先、合理適度、經(jīng)濟(jì)美觀的具體方案。

4.3.1 鹽沼和牡蠣礁生態(tài)修復(fù)

鹽沼生態(tài)修復(fù)主要為海堤鎮(zhèn)壓層護(hù)腳向海側(cè)中高灘區(qū)域。由于植物種植需要滿足一定高程，且涂面上有部分殘留養(yǎng)殖設(shè)施，需對(duì)修復(fù)區(qū)涂面進(jìn)行整理，形成自海至堤壩方向逐漸升高的斜坡，高程自1.90 m逐漸上升到2.30 m。修復(fù)區(qū)涂面外圍采用密排木樁進(jìn)行固灘，木樁中部直徑10 cm，單樁長(zhǎng)5 m，每米10根木樁。在低潮灘等不適宜植被修復(fù)的區(qū)域，建議考慮采用牡蠣礁修復(fù)。通過對(duì)不同的人工擺放方式和基本礁體類型進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)合金籠牡蠣礁體可適應(yīng)各種土層性質(zhì)并與之較好地結(jié)合，同時(shí)能有效解決空隙水壓力的影響。推薦選擇以高1 m，寬1 m，長(zhǎng)2 m的合金籠鋼絲網(wǎng)箱為主體，內(nèi)置天然石塊與牡蠣幼體壘砌，空隙適中，每個(gè)單元結(jié)構(gòu)之間緊密連接成一個(gè)整體的柔性礁體結(jié)構(gòu)。實(shí)際布置要求與海堤垂直排列，每條合金籠牡蠣礁體寬10 m，長(zhǎng)度不等，間距10～20 m。

4.3.2 海堤生態(tài)化建設(shè)

為減少工程重復(fù)建設(shè)、減災(zāi)資金投入，海堤生態(tài)化建設(shè)應(yīng)與海堤提標(biāo)加固工作同步開展。海堤提標(biāo)加固基本保持堤軸線不變，主要采取拓寬增壓層、堤身內(nèi)側(cè)拼寬加高、放緩背水坡坡比等措施。

根據(jù)《海堤生態(tài)化建設(shè)技術(shù)指南》，本項(xiàng)目海堤生態(tài)化主要考慮岸灘穩(wěn)定性、潮間帶生物多樣性、植被覆蓋度、植被本土化程度、堤后生態(tài)空間、臨海側(cè)坡度、臨海側(cè)護(hù)面空隙率和護(hù)面建筑材料生態(tài)性等指標(biāo)。針對(duì)海堤結(jié)構(gòu)組成，從鎮(zhèn)壓層、迎水坡、海堤堤頂、背水坡4個(gè)方面進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。

4.3.2.1 鎮(zhèn)壓層

堤腳到鎮(zhèn)壓層前沿寬約4 m的區(qū)域，高程在3.90 m以上，設(shè)置蘆葦種植池；鎮(zhèn)壓層一級(jí)坡層寬11 m，在灌砌塊石結(jié)構(gòu)層上鋪設(shè)碎石墊層、反濾墊層、土工布及50 cm厚種植土，種植以蘆葦為主的植被群落，兩塊區(qū)域共同形成寬15 m的堤前蘆葦生境綠帶，既能以植物進(jìn)行生態(tài)護(hù)坡、又能起到消浪防浪減災(zāi)的作用。二級(jí)平臺(tái)至大塊石護(hù)腳處寬12 m，結(jié)構(gòu)層上設(shè)置碎石墊層以及3 t或5 t的扭王字塊護(hù)面，并在扭王字塊空隙之間噴撒藻類增殖劑，放置紫菜、羊棲菜等幼苗，構(gòu)建海洋生物棲息生境。

4.3.2.2 迎水坡

迎水坡生態(tài)化結(jié)構(gòu)層以C30灌砌塊石結(jié)構(gòu)的防護(hù)層、生態(tài)護(hù)坡層、護(hù)面植被3層為主。注重增加迎水坡的粗糙度。其中，生態(tài)護(hù)坡層選用多空隙生態(tài)混凝土塊，噴播草籽，植被物種選擇結(jié)縷草、番杏或天門冬等進(jìn)行生態(tài)復(fù)綠。

4.3.2.3 海堤堤頂

結(jié)合堤身內(nèi)側(cè)拼寬加高，在不影響防汛搶險(xiǎn)的前提下，堤頂采取種植耐鹽堿植被，建設(shè)彩色混凝土路面及綠道、漫道系統(tǒng)等措施構(gòu)建生態(tài)廊道，滿足人們休憩、親海、娛樂、觀景等需求。允許部分越浪的海堤，堤頂應(yīng)滿足抗沖要求。丁山二期海堤堤頂是堤路結(jié)合并有通車要求的堤頂，應(yīng)滿足CJJ 37—2012《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》、CJJ 75—97《城市道路綠化規(guī)劃與設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。

4.3.2.4 背水坡

背水坡在放緩坡比的基礎(chǔ)上，增加反濾層與生態(tài)護(hù)坡結(jié)構(gòu)。生態(tài)護(hù)坡結(jié)構(gòu)選用邊坡生態(tài)袋植草護(hù)坡來營(yíng)造生物生境，并種植植被。盡量采用本地植物，如文殊蘭、番杏等耐鹽堿地被植物，努力營(yíng)造與當(dāng)?shù)丨h(huán)境相適應(yīng)的濱海生態(tài)景觀帶。

4.3.3 沿海防護(hù)林修復(fù)

根據(jù)實(shí)施方案，擬在海堤背水坡腳向陸側(cè)40 m的寬度內(nèi)開展沿海防護(hù)林建設(shè)，形成連接海堤工程區(qū)域與堤后生產(chǎn)生活空間的生態(tài)緩沖帶。具體的規(guī)劃建設(shè)和空間布局中還應(yīng)考慮區(qū)域的土地利用類型和權(quán)屬關(guān)系、景觀格局現(xiàn)狀、建筑物和人口分布情況等，做到自然過渡、生態(tài)銜接、優(yōu)化設(shè)計(jì)。考慮項(xiàng)目實(shí)施區(qū)域的堤后空間今后將作為工農(nóng)業(yè)開發(fā)用地，為減少人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)海堤的影響，設(shè)計(jì)時(shí)考慮種植耐鹽堿喬木類或經(jīng)濟(jì)果樹，可供選擇的植被樹種包括檉柳、水杉、瓊崖海棠、樸樹、苦楝、白千層、海桐、海芋、水燭等。沿海防護(hù)林修復(fù)中，應(yīng)優(yōu)化林相結(jié)構(gòu)和林分密度，增強(qiáng)林地的生態(tài)防護(hù)功能，同時(shí)調(diào)整林分組成，增加生物多樣性，實(shí)現(xiàn)由單一防護(hù)林向景觀防護(hù)林的轉(zhuǎn)變，實(shí)施精細(xì)化修復(fù)和改造，構(gòu)造有層次有韻律的沿海風(fēng)景林帶景觀。

5 結(jié) 語(yǔ)

建設(shè)生態(tài)海堤是貫徹落實(shí)習(xí)近平生態(tài)文明思想，踐行綠色發(fā)展理念，補(bǔ)齊浙江省防潮御災(zāi)短板，保障沿海地區(qū)高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措。根據(jù)生態(tài)海堤的概念，總體上以下理念可指導(dǎo)生態(tài)海堤建設(shè)：①生態(tài)海堤建設(shè)必須以確保安全為前提，海塘生態(tài)化宜采取構(gòu)造物孔隙化、粗糙化、坡度平緩化等措施；②位于淡水、海水交界的濱海濕地具有更豐富的生物多樣性，穩(wěn)定的岸灘生境是形成豐富生態(tài)系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)，適當(dāng)?shù)乃w交換利于生態(tài)改善；③海域應(yīng)為各種海洋生物提供更多的生長(zhǎng)和棲息空間，陸域應(yīng)增加水源和防風(fēng)措施，以增加生物多樣性；④植被種植應(yīng)以鄉(xiāng)土物種取代景觀物種，生物資源恢復(fù)應(yīng)使用本地物種，避免外來物種入侵。

目前我國(guó)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，亟需廣泛吸取經(jīng)驗(yàn)。沿海地區(qū)應(yīng)將生態(tài)海堤建設(shè)理念貫徹到“規(guī)劃研究—方案制定—設(shè)計(jì)實(shí)施”的全過程中，并加強(qiáng)適宜性評(píng)價(jià)，不斷優(yōu)化方案，科學(xué)實(shí)施工程建設(shè)項(xiàng)目。在未來浙江省海塘安瀾千億工程的推進(jìn)過程中，應(yīng)積極借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)沿海各地海岸帶的生態(tài)環(huán)境特征，構(gòu)建海岸帶保護(hù)和開發(fā)利用格局，選擇適合的生態(tài)海堤建設(shè)方式[8]，探索形成具有區(qū)域特色的生態(tài)海堤建設(shè)技術(shù)體系。