沙灘修復(fù)工程對海洋環(huán)境的影響分析

張 婕

（自然資源部第三海洋研究所，福建 廈門 361005）

沙灘是防止海岸被侵蝕的天然屏障，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，海洋生態(tài)環(huán)境被破壞，許多沙灘遭到侵蝕。遭到破壞的沙灘越來越多，人工修復(fù)沙灘無疑是優(yōu)化海岸線的一種方法[1-2]。沙灘修復(fù)工程的實施不僅可有效保護(hù)海岸線，還能提升海灣整體景觀價值、拓展公眾親水空間，但沙灘修復(fù)工程的建設(shè)也會給海洋環(huán)境造成多種影響。本文結(jié)合廣東省一處海島上的沙灘修復(fù)工程，探討這類海洋工程對海洋環(huán)境的影響。該沙灘修復(fù)工程受環(huán)島路建設(shè)活動影響，大量塊石遺留堆積在沿岸，掩蓋了原有的海岸類型，僅有幾小塊沙灘出露，面積很小，總沙量不大，穩(wěn)定性差，存在侵蝕、水土流失等問題。原生沙灘是島上的稀缺資源，具有較高的旅游觀光和生態(tài)價值[3]，為配合美麗海灣建設(shè)，滿足海島開發(fā)需求，有必要對該島沙灘進(jìn)行修復(fù)。

1 沙灘修復(fù)工程概況

該沙灘修復(fù)工程包含沙灘和潛堤兩部分，用海面積為3.022 1 hm2，在沙灘修復(fù)區(qū)進(jìn)行填砂修復(fù)，沙灘長度約為200 m，施工灘肩寬度為50 m，灘肩頂面高程為3.0～4.0 m。在離岸最大距離約177 m 處設(shè)置一水下潛堤，長約為218 m，堤頂寬為4.7 m，頂面高程為-1.0 m。

該沙灘修復(fù)工程總體按照先修筑潛堤再吹填沙灘的次序進(jìn)行。潛堤采用拋石定位船進(jìn)行施工，拋石從西北向東南進(jìn)行，于東南處預(yù)留堤堰缺口最后收尾，根據(jù)不同的潛堤設(shè)計斷面，分段完成。沙灘主要采用運(yùn)砂船及吹砂船進(jìn)行施工，海砂由陸向海吹填。

2 沙灘修復(fù)工程的海洋環(huán)境影響識別

根據(jù)沙灘修復(fù)工程的特征，其對海洋環(huán)境的影響主要體現(xiàn)為3 點。沙灘修復(fù)工程施工會引起工程海域水體懸浮泥沙含量增加，影響海洋生態(tài)環(huán)境，其主要涉及潛堤拋石擠淤產(chǎn)生的懸浮泥沙和沙灘吹填產(chǎn)生的懸浮泥沙；沙灘修復(fù)工程會對海洋底棲生物造成破壞；沙灘修復(fù)工程會對局部海域水文動力和沖淤環(huán)境產(chǎn)生影響。

3 沙灘修復(fù)工程的海洋環(huán)境影響分析

3.1 對水文動力環(huán)境的影響

受潛堤布置形式的影響，漲急（漲潮流流速最快）時，中部潛堤處，流速有所增大，幅度小于0.04 m/s，兩側(cè)潛堤水流流速明顯減緩，其中南側(cè)水域流速減緩程度與范圍明顯大于北側(cè)，流速變化幅度在0.05 m/s以內(nèi)，如圖1（a）所示。落急（落潮流流速最快）時，中部潛堤處流速有所增大，兩側(cè)潛堤處，水流流速減緩，流速變化幅度在0.02 m/s 以內(nèi)，如圖1（b）所示。

圖1 工程實施后流場變化

3.2 對海床和岸灘的影響

采用XBeach 海岸動力學(xué)數(shù)值模型進(jìn)行分析，模擬平均海平面疊加50 年一遇西南向波浪入射的最不利情況，模擬時長為12 h。這種情景下，海灘響應(yīng)明顯較小，灘肩侵蝕的砂體堆積在潛堤內(nèi)坡腳，基本不會流失。受潛堤防護(hù)，極端動力條件下，灘肩侵蝕的砂體基本未超出海灘系統(tǒng)，潛堤內(nèi)側(cè)堆積的砂體可作為將來再養(yǎng)護(hù)的砂源，從而實現(xiàn)循環(huán)養(yǎng)護(hù)。沙灘修復(fù)工程實施后，淤積區(qū)主要分布在潛堤兩側(cè)靠近岸邊的區(qū)域，年淤積強(qiáng)度小于0.04 m/a，潛堤中段外側(cè)水域的沖刷幅度小于0.03 m/a。

3.3 對海水水質(zhì)的影響

沙灘修復(fù)工程施工中，散落入海的泥沙運(yùn)移、擴(kuò)散、沉降將對海水水質(zhì)造成不利影響。懸浮泥沙以工程施工的最大源強(qiáng)1.75 kg/s 進(jìn)行影響預(yù)測。施工時產(chǎn)生的懸浮泥沙增量超過10 mg/L 的水域主要分布在施工區(qū)及其兩側(cè)順漲、落潮方向各300 m，寬70 m 的范圍內(nèi)。施工期懸浮泥沙增量超過10 mg/L 的水域面積約為0.184 km2。工程施工對工程周邊局部海域的水質(zhì)影響較大，但影響時間較短，施工結(jié)束4～5 h 后，海水水質(zhì)基本可恢復(fù)到原有水平。

3.4 對海洋生態(tài)環(huán)境的影響

該沙灘修復(fù)工程占用海域，使底棲生物直接被破壞，施工期懸浮泥沙入海對各類海洋生物產(chǎn)生不利影響，該工程造成的納潮量損失也會對海洋生物產(chǎn)生不利影響。

3.4.1 占用海域?qū)Φ讞锏挠绊?/p>

工程建設(shè)將使工程占海范圍內(nèi)的底棲生物被徹底地破壞，該沙灘修復(fù)工程用海面積為3.022 1 hm2。根據(jù)工程區(qū)的底棲生物調(diào)查結(jié)果，2019 年秋季潮間帶斷面的大型底棲生物總平均生物量為474.74 g/m2，潮下帶大型底棲生物平均生物量為6.70 g/m2。工程每年損失的底棲生物生物量約為9.86 t。施工懸浮泥沙增量超過10 mg/L 的范圍內(nèi)，約30%的底棲生物受到致命的傷害，施工懸浮泥沙二次沉降引起的底棲生物損失量約為0.31 t。綜上，該沙灘修復(fù)工程每年造成的底棲生物損失量約為10.17 t。

3.4.2 懸浮泥沙對海洋生物的影響

工程施工過程中，懸浮物將在一定范圍內(nèi)形成高濃度擴(kuò)散場，對各類海洋生物產(chǎn)生不利影響。一是對浮游生物的影響。懸浮泥沙入海導(dǎo)致水的濁度增大，透明度降低，影響初級生產(chǎn)力和浮游生物的繁殖生長。二是對魚卵、仔魚的影響。大量懸浮物造成水體嚴(yán)重缺氧而導(dǎo)致生物死亡，仔幼體對懸浮物濃度的忍受限度比成魚低得多。三是對游泳動物的影響。懸浮泥沙急劇增加影響其攝食，導(dǎo)致呼吸困難和窒息現(xiàn)象[4-6]。

該沙灘修復(fù)工程所處海域相對開闊，魚類的規(guī)避空間大，受此影響較小，但也會造成一定的生物資源損失。結(jié)合生物資源密度和濃度增量區(qū)的面積，對生物資源損失率進(jìn)行計算。海洋生物受損量評價采用該海域2019 年秋季現(xiàn)狀調(diào)查得到的生物密度。從施工期懸浮泥沙入海造成的海洋生物資源持續(xù)性受損量來看，浮游植物為6.26×1013cells，浮游動物為172.21 kg，魚卵為3.13×106ind，仔魚為4.74×104ind，游泳動物為443.08 kg。

3.4.3 納潮量損失對海洋生物的影響

根據(jù)水動力影響分析，該沙灘修復(fù)工程造成的納潮量損失約為14 885 m3。從引起的海洋生物資源受損量來看，浮游植物為3.14×1011cells，浮游動物為0.86 kg，魚卵為1.77×104ind，仔魚為268 ind，游泳動物為7.79 kg。

3.4.4 生物量損失經(jīng)濟(jì)估算

根據(jù)該沙灘修復(fù)工程造成的海洋生物損失量進(jìn)行經(jīng)濟(jì)損失估算，各類海洋生物商品價格按當(dāng)?shù)?019 年市場平均價格計。經(jīng)計算，該沙灘修復(fù)工程造成的海洋生物經(jīng)濟(jì)損失約為57.55 萬元。

4 沙灘修復(fù)工程的海洋環(huán)境保護(hù)措施

4.1 減少懸浮泥沙入海

沙灘修復(fù)工程最有效的海洋環(huán)境保護(hù)措施是減少懸浮泥沙入海。該工程懸浮泥沙入海對海洋環(huán)境影響最大的環(huán)節(jié)是潛堤拋石施工。拋石過程應(yīng)選擇中小潮、海況好的時間施工，并根據(jù)海況分段、分層施工，塊石拋填選在落潮階段進(jìn)行。在漲潮時進(jìn)行沙灘吹填，可減少懸浮泥沙入海。沙灘修復(fù)所用海砂應(yīng)盡可能采用含泥量低的海砂。避開在風(fēng)浪較大的季節(jié)進(jìn)行施工。在臺風(fēng)、暴雨等惡劣天氣下，提前做好防護(hù)工作，對沙灘、潛堤等進(jìn)行必要的加固，以保證有足夠的強(qiáng)度抵御風(fēng)浪，避免潛堤坍塌導(dǎo)致大量泥沙入海。

4.2 落實海洋生態(tài)補(bǔ)償制度

按照海洋生態(tài)補(bǔ)償制度，對沙灘修復(fù)工程造成的生態(tài)資源損失予以補(bǔ)償。制定工程生態(tài)資源損失的生態(tài)補(bǔ)償方案，采取增殖放流、與其他工程共建人工魚礁等海洋生態(tài)修復(fù)措施。

4.3 實施環(huán)境跟蹤監(jiān)測

施工期和工程建成后，嚴(yán)格實施環(huán)境跟蹤監(jiān)測計劃，掌握海洋生態(tài)環(huán)境的變化趨勢，以便及時采取調(diào)控措施。

5 結(jié)語

沙灘修復(fù)工程是防止海岸侵蝕的較佳手段，可以將人工岸線恢復(fù)為自然岸線。福建省廈門市、山東省招遠(yuǎn)市、浙江省蒼南縣、廣東省珠海市等沿海地區(qū)都實施了沙灘修復(fù)工程，取得良好的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。沙灘修復(fù)工程施工會對海洋水文動力環(huán)境、岸灘穩(wěn)定性、海水水質(zhì)和海洋生態(tài)環(huán)境等產(chǎn)生不利的影響。若科學(xué)采取海洋環(huán)境保護(hù)措施，優(yōu)化沙灘修復(fù)方案，則能將不利影響降低。