填海造地的环境效应与环境问题

填海造地的环境效应与环境问题

填海是有效的土地整理方法，对于城市发展非常重要。对于缓解海洋供求矛盾，扩大社会生存和发展空间是有效手段，具有很大的社会经济效益和好处。因此,世界上大部分沿海国家和地区,尤其是人多地少问题突出的城市和地区,都有填海造地的历史,对填海工程也非常重视。但随着填海面积越来越大,人类工程活动对海洋环境的影响进一步加深,在获得巨大收益的同时,大肆填海造地引发的环境问题也不容忽视。1填海造陆的破坏填海造地带来了巨大的后遗症,填海工程会直接改变区域的潮流运动特性,引起泥沙冲淤和污染物迁移规律的变化,减小水环境容量和污染物扩散能力,并加快污染物在海底积聚,对区域生态系统、防洪和航运造成影响。如填海历史悠久的日本就深受填海带来的后遗症的困扰,日本环境厅曾经发表的调查数字显示,自1945—1978年,日本全国各地的沿海滩涂减少了约3.9万hm2,后来每年仍然以约2000hm2的速度消失。海洋污染使得很多靠近陆地的水域里已经没有了生物活动。海岸边随处可见工厂和混凝土围墙,由于自然海岸线均被垂直建筑取代,使可以平衡海洋生态的海洋生物无法栖息在海岸。由于工厂和城市长期排放污染物使硫酸还原菌等细菌大量滋生,海底更是完全变了模样,不但生物不能生存,而且大量出现了赤潮的情况。过度的填海还导致日本一些港湾外航道明显减慢,天然湿地减少,海岸线上的生物多样性迅速下降,由于海水自净能力减弱,水质日益恶化。而我国沿海滩涂湿地约有200万hm2,新中国成立以来,曾在20世纪50年代和80年代分别掀起了围海造田和发展养虾业两次大规模围海热潮,使沿海自然滩涂湿地总面积缩减了一半。其结果不仅使滩涂湿地的自然景观遭到了破坏,重要经济鱼、虾、蟹和贝类的生息与繁衍场所消失,许多珍稀濒危野生动植物绝迹,而且大大降低了滩涂湿地调节气候、储水分洪、抵御风暴潮及护岸保田等的能力。广东南澳岛共有7处填海工程,填海面积达340hm2,严重破坏了海域生态环境,破坏了大量植被和原有地貌,造成环岛沿岸沙石裸露,水土流失严重。湛江大规模填海造陆已使麻斜海西海岸平均向海中推进500m余,造成严重淤积,纳潮量减少1/4,水深平均下降1.5m,航道水域面积也大为缩小,不仅破坏了海洋生态环境,更使该海区内的不少设施丧失或部分丧失了运作功能。而香港填海造陆已使维多利亚港的正常功能受到威胁。维多利亚港港界水域原有7000hm2,至1995年填海总计2800hm2,现有水域4200hm2,仅为原水域面积的60%,造成了港口陆域用地不断被挤占,水域减少,船舶活动密度过大,船舶航行条件恶化。港湾内不少海域深度变浅,波浪和流速增强,冲刷幅度增大。这些加速了港湾内的淤积变浅,为填海创造了条件,陷入填海—淤积变浅—填海的恶性循环。此外,填海使港九海峡附近的波高增大,港口作业及小型船舶安全受到威胁,近年来海事在以30%的速率增长;厦门西海域的海岸工程和填垦造地使纳潮量减少了67%左右,潮汐对泥沙的输运能力因此大大减弱,使厦门港的淤积加重且通航条件受到影响,每年必须花费800多万元清理航道。2研究问题的提出尽管填海活动已经造成了很多的问题,但对填海活动引发的环境问题的研究尚处于起步阶段,相应的科学研究较为缺乏,国内外仅有少数学者从事相关研究工作:Yip,Poon和Gowda在研究香港岛的填海区中发现填海导致湿地和海洋环境的损害;陈永星研究分析了福清东壁岛围垦对海域生态环境的影响;刘洪滨等人采用博弈法对胶州湾的大规模围垦行为进行了分析,论述了围垦造成的环境改变和生态破坏;倪晋仁等人研究了填海对潮间带湿地生境的损失影响并做了评估,并以深圳湾为研究区域,根据数学模型预测的填海面积与潮间带面积关系图,将填海方案对潮间带生境的影响归纳为3个级别:可忽略的、不可忽略但应补偿的和不可接受的。而也有些学者从环境经济学角度对填海的损害进行了评估,如:彭本容等人从环境经济学的角度对填海造地生态损害的评估理论方法和应用做了研究,并对厦门填海造地进行了经验估算,得出在厦门每平方米填海造地生态损害的价值为279元,远远高于现行的填海造地海域使用金征收标准;刘大海等人参照会计学和环境经济学的原理与方法,运用比率分析法构建围海造地综合损益评价体系框架,并探讨了总量指标、比率评价指标和相关评价标准,为今后围海造地综合损益评价提供了科学依据;苗丽娟也基于生态和环境经济学的理论,针对目前我国围填海开发中存在的突出生态环境问题,探讨与研究了适合我国围海造地对生态环境造成损失的方法与测算模型,为国家严格控制围填海和科学制定围海造地规划提供决策依据。秦华鹏等人通过分析填海工程的主要影响及控制指标,提出了一种确定海湾填海优化岸线的综合方法,即通过分析填海工程的主要影响及控制指标,建立他们之间的层次关系,利用各种数学模型(如水动力学模型、泥沙模型和水质模型等)定量描述各种填海岸线方案对应的海湾潮流运动、泥沙冲淤以及污染物迁移规律;根据生态系统与潮流运动和泥沙冲淤的定性关系,间接评价填海对生态的影响。在此基础上,采用层次分析法确定各种主要影响及控制指标的权重,通过综合集成模型的预测结果评判各种填海岸线的优劣,最后对权重和模型计算误差的影响进行敏感性分析。王学昌等人以胶州湾为例,应用分布杂交法,建立了胶州湾变边界潮流数值模型,并对其进行了模拟计算,重现了该海域的潮流分布规律。另外,根据几个填海方案分别进行了预测计算,从而得到了几个方案分别实施时对潮流、水位和潮流量等水动力因素带来的影响。结果表明,填海面积越大,截流填海比顺流填海影响大,强流区填海比弱流区填海影响大。孙长青等人以胶州湾为例,采用分步杂交法,在已建潮流场的基础上,建立胶州湾海域二维变边界对流—扩散数值模型,选化学需氧量(COD)为有机污染的指标因子,并视为保守元素。对不同的填海方案,造成胶州湾内化学需氧量(COD)浓度场的改变及污染物通量的变化,进行计算分析,并给出对污染物输运影响数值研究的初步结论。杜鹏等人采用ECOMSED模式、算子分裂法和“干、湿”点法,建立了胶州变边界数值模型,从潮、余流、潮波系统和潮流能几方面,预测分析胶州湾前湾填海造地对海洋水动力的影响,结果表明,前湾填海对胶州湾的潮波系统影响甚微,振幅和相位的变化都在1%以内,但是在前湾和工程附件海域潮流和余流变化比较大,从能量角度看,前湾填海造地对工程的局部造成的影响也比较大,对地形的冲刷和淤积有所影响。刘建等人在总结深圳湾内一系列填海项目时,发现填海对出海河流泄洪能力带来了不少负面影响。主要表现在:1996年福田保税区管理局在深圳河河口扩散段北岸约10万m2,三角形地带填上50万m3,使此区域内的地面高程由原来-1.0～0.5m左右上升为5.0m左右,并部分侵占了深圳河口段的主河道,由于河口段北岸福田保税区不断南扩和南岸红树林滩涂受地形淤浅影响日趋向北延伸,已使原规划中的喇叭口出口段发生很大变化,完全改变了出海口的地形条件,对深圳河的行洪能力和防洪标准产生较大影响,导致深圳河沿各河段防洪标准均有明显的降低,特别是河口段的防洪标准由50年一遇降低至30年一遇,大大降低了设计防洪标准和工程效益。大沙河口附近,深港西部通道深圳一侧口岸管理区陆域5.6hm2的用地是填海形成的,填海外围线紧靠大沙河口西侧,改变了深圳湾内的原有岸线形态,特别是河口附近的岸线形态变化较大,这势必会改变河口动力条件,从而对河流泄洪造成影响;而且填海造地使得湾内纳潮量减少,水体的总体交换能力下降,水质状况进一步恶化。李加林等人对滩涂匡围海堤选线对邻近涵闸排水的影响进行了分析,并以条子泥西侧岸滩仓东片匡围为例,探讨了不同堤线方案下邻近闸下流槽各种落潮水量组成及其维护闸下排水能力的有效性。结果表明,合理的滩涂匡围堤线方案,在平均潮汛及一般大潮汛时对邻近闸下排水能力影响较小,而在风暴潮或秋季大潮汛时有一定影响,但可通过若干次冲淤保港来解决。尽管还有学者敏锐地指出填海可能会导致海洋与海岸带生态功能破坏,如营养储存和循环功能、净化陆源污染物功能、保护岸线功能、调节全球水动力和气候功能、吸收二氧化碳和释放氧气功能;同时还指出,填海造地还会带来其他问题,如海洋泥沙淤积、海洋环境质量下降、渔民赖以为生的空间丧失以及生境退化和海岸带生物多样性的减少等。但对这些问题还缺乏深入和系统的研究,尤其缺乏有价值的野外监测数据和实验室分析数据。袁兴中等人通过对长江口南岸围垦潮滩和自然潮滩大型底栖无脊椎动物进行取样调查,分析了围垦对潮滩底栖动物群落结构及多样性影响。研究发现:①围垦使底栖动物种类减少,种类组成发生变化;②围垦1年后且仍受潮水影响的潮滩,底栖动物种类丰富度虽有降低,但其密度和生物量却明显增加;③围垦时间短且仍受潮水影响的潮滩与未围垦的自然潮滩相比,其底栖动物多样性降低不明显;围垦时间长且潮水不能进入的潮滩,底栖动物多样性明显降低,反映了围垦的自然潮滩湿地生境退化;④围垦对底栖动物群落结构及多样性的影响,是通过改变潮滩湿地生境中的多种环境因子造成的。唐承佳等人研究了围垦堤内迁徙鸻鹬群落的生态学特性,并指出科学管理围堤封堵后滩涂,控制和改造湿地景观,将在一定程度上降低围涂工程对鸻鹬群落的负面效应。葛宝明等人通过以空间替换代替时间替换的方法,研究了围垦后潮沟大型底栖动物群落的特点以及差异产生的原因。慎佳泓等人研究发现杭州湾和乐清湾滩涂围垦后对植物多样性造成的影响是多方面的,建塘年代,离海塘距离,土地利用方式等都对植物多样性有不同程度的影响。2002年欧冬妮等人研究了围垦对上海滨岸东海农场沉积物无机氮分布的影响,结果表明:表层沉积物中无机氮以NH-N为主,11月份NH-N和NO-N含量显著增加,大大超过8月和2月;围垦前与围垦后(过程中)的无机氮具有一致的分布序列,并且围垦后(过程中)无机氮含量有增加的趋势;不同地貌单元沉积物中无机氮的含量发生了变化,由大到小依次为:围垦前的高潮滩、中潮滩、低潮滩,变为围垦后(过程中)的低潮滩、高潮滩、中潮滩;围垦后(过程中)柱状沉积物中NH-N和NO-N含量垂直变化趋势由随沉积物深度而增加变为随沉积物深度而降低。而吴小根等人在研究分析三亚港近年来淤积速率不断增强时发现,主要是受人类活动的影响,即在三亚港潟湖水域内大规模围建盐田及围海造陆,使得潟湖纳潮水域面积和纳潮量减少。另外1995年,Mahmood和Twigg发现填海与地下水位抬升之间有一定的关系,这是最早关于填海对区域地下水影响的研究报道。他们发现填海区地下水位上升,而且在海边狭长的填海区内都出现这种现象。2000年,焦赳赳认为填海活动人为地增加了地下水排泄进入海洋的路径(或者时间),并且由于填海封锁了地下水在海底的主要排泄区,造成地下水排泄量的减少,以上两个因素会导致在填海区域地下水的压力增大。他们在研究深圳及香港填海区的基础上,从理论上提出了大面积填海后区域地下水流动系统的改变、咸淡水界面的移动及填海区地下水逐渐淡化的物理化学过程的概念模型。填海使区域地下水系统发生变化,自然引发沿海区域环境地质问题,典型的例子是填海区长期的不均匀沉降。焦赳赳认为由于内陆地下水水位上升使地基承载力下降,边坡的稳定性也会下降,在雨季还会增加洪涝灾害的风险。Mahmood和Twigg认为填海区水位的上升会导致土地承载力的下降从而使填海区建筑物出现沉降现象。另外,因填海导致的其他工程问题,包括地下水面上升会引起的建筑物的基底表层损害以及地基中混凝土结构的腐蚀等。中东地区城市发展过程中,由于地下水面上升,已经出现以上所有的环境地质问题。3环境和海洋管理方面的发展针对出现的这些问题,各国政府开始总结经验,探索合理开发且综合利用海岸资源的可持续发展之路。如,荷兰在围填海造地中所获得的经验有:建立了规划和计划体系,建立了围海造地综合评价技术体系,建立了围海造地的后评估技术体系,建立了定量评价技术,对围海造地及海岸工程施工和营运期进行综合损益分析,建立了公众、政府和议会议事与审批制度。而为解决围海造地对生态环境所造成的负影响,早在1989年荷兰政府就制定了国家环境政策计划,规定到2000年荷兰缺水地区的面积必须比现有水平减少25%。1年后,政府又通过了一项大规模的“回归大自然计划”,1992年6月,荷兰开始实施“还地为湖”的计划,进入21世纪,荷兰又推出了“退滩还水”计划,其目标是对内陆河流下游缓冲区和海洋潮水侵蚀缓冲区沿岸区域开发进行更严格地评估,以确保不会对荷兰海岸的恢复能力产生影响;同时研究海平面变化和沿岸的地面沉降,以及气候变化所导致的降水量增加,以减小海潮的威胁;进一步研究水管理新模式,实施水综合管理,同时关注水质量、环境、自然、渔业、休闲旅游、农业、航运和工业等方面的发展。日本专门设立了“再生补助项目”。整个日本的近海海域经历了20世纪六七十年代的严重工业污染,尽管后来政府立法要求各工厂和城市限制排污,但是要恢复以前的情况已经非常困难。现在日本各种海洋环保研究机构不断进行各种实验,希望能够找到一些恢复生态环境的好方法,这些试验包括人造海滩、人造海岸和人造海洋植物生存带等,现在看来颇为有效。但这是一项长期的工作,需要巨大的资金和其他投入,所以日本政府还邀请了世界各地的海洋和环保学者,提供资金和设备进行研究和试验,同时,政府也加强了管理。比如日本政府于1921年颁布了《公有水面埋立法》,建立了围填海的许可、费用征收和填海后的所有权属等管理制度,并与1973年通过了《公有水面埋立法修正案》,加强了对围填海用途与环境影响审查等方面的要求。按照日本现有这些法律规定,如果要进行填海造地工程,地方政府要首先组织各方人员进行广泛调查,其中最主要的内容就是了解填海将对周围环境造成怎样的影响,随后把报告提交环境省审批。现在日本国内新的填海工程申请基本被禁止,城市垃圾的填埋有时会被考虑。而我国政府为了遏制盲目围填海对海域的无序开发使用,国家海洋局根据《中华人民共和国海域使用管理法》(以下简称《海域法》)的规定,强化对海域的使用管理,实施海域使用许可证和征收海域使用金制度,减少无序开发对海岸带的破坏强度。另外明确各级人民政府项目用海审批权限,同时严格项目用海的审批管理。审批项目用海,必须以海洋功能区划为依据,以促进经济和社会协调发展、保护和改善生态环境、严格控制填海和围海项目、保障国防安全和海上交通安全为原则,沿海县级以上地方人民政府要依据《海域法》的有关规定,认真做好海洋功能区划的编制、修订和实施工作。海洋功能区划的编制和修订要经过科学论证,确保其切实可行。经审批的海洋功能区划必须严格执行,修改已批准的海洋功能区划必须经过法定程序,凡不符合海洋功能区划的,不得批准项目用海。另外面对目前迅猛发展的围填海形势,