摘要河口海岸是地球四大圈层交汇。能量流和物质流的重要聚散地带。该区域经济发达。人口集中。开发程度高,导致严重的环境变异。资源破坏,对区域持续发展造成重大影响,特别是流域高强度开发对河口和邻近海岸带有直接和深远的影响。新世纪的河口海岸面临着四个方面的挑战:入海泥沙量急剧减少;入海污染物质显著增加论文网;滨海湿地丧失;全球海平面上升对中国低海岸的严重威胁。为此,开展河口海岸环境变异的研究,为解决国家目标和海岸带资源可持续利用,无疑是非常重要而迫切的问题。

关键字河口海岸人类活动环境变异资源利用巨大挑战

引言

河口是流域和海洋的枢纽,既是流域物质的归宿,又是海洋的开始;海岸是陆地和海洋的过渡带。河口海岸是陆海相互作用的集中地带,各种过程(物理的。化学的。生物的和地质的)耦合多变,演变机制复杂,生态环境敏感脆弱。河口海岸地带又是经济发达。人口集居之地,世界60％的人口和2／3的大中城市集中在沿海地区,日益加剧的人类活动增加了河口海岸地区的压力。同时,流域的高强度开发,如森林的破坏。高坝的建设。跨流域的调水。化肥的大量使用等直接影响到河口及其邻近海域,加上全球变化。全球变暖问题,如海平面上升引起的海岸侵蚀,从而导致严重的环境恶化。资源破坏和灾害频发,对人类生存环境安全和生存质量构成严峻的威胁。因此,河口海岸的研究。开发和保护是当前世界沿海国家和科学家十分关注的热点问题,纷纷提出了研究目标。计划和治理对策[1_3]。

河口海岸带汇聚各种陆地(流域)物质:淡水径流。泥沙和化学物质,在海洋动力波。流。潮及其巨大能量的作用下,改变其例边界和底边界以及区域生态环境[4]。入海泥沙及化学物质的75～90％归宿于海岸带。因此,以流域为纽带的人类高强度经济活动赋予流域环境的压力最终向河口转移。汇聚,通过物质和能量通量的变化对河口三角洲及其邻近海域的环境产生深刻的影响。

中国海岸线长18000km,拥有37万km2的领海和约300万km2的海洋专属经济区。据20世纪80年代统计,入海河流总经流量,占世界人海径流总量的3。9％;总输沙量占世界总量高达10％以上。其中,长江。黄河和珠江三大江河的径流和输沙总量分别占全国的73％。82％左右。中国沿海地区城市化程度高。人口密集。经济发达,占陆域国土13百分号的沿海经济带,承载着全国40％左右的人口,创造全国60％左右的国民经济产值,它的发展对海岸带资源环境有极大的依赖性,也使海岸承受沉重的环境压力。与此同时,面积约300万km2(占国土的31。4百分号)的长江。黄河。珠江三大流域聚居7一8亿人口,人类生存发展对流域资源的需求之切和赋予环境的压力之大不言而喻,它是人类活动最频繁而强烈的区域,植被破坏。建坝筑库。截流引水。工业和民用污水排放。农药化肥面源污染等产生的环境后果势必向河口及其邻近海域传递转移。近年来,大河口及其邻近海域已出现许多引人关注的问题。正在建设的三峡工程。小浪底水库和择日而举的南水北调工程还会进一步改变长江。黄河中下游的水沙过程及通量,所有这些会对东部沿海生态环境产生巨大的冲击,也是当前河口海岸面临的严重挑战。

1挑战之一:河流入海沙量急剧减少

河口是流域物质入海的必经之地,是陆海相互作用的通道,陆地的物质流一水。沙。化学物质,通过这个通道输送海洋[5]。在河口和邻近海岸陆海相互作用中,河流入海物质是海岸过程的一个重要方面。据估算,每年由陆地进入海洋的物质约有85％是经河口搬运入海的,可见,河口在陆地物质入海中起着重要作用。陆海物质交汇。咸淡水混合。径流和潮流相互作用的河口地区,产生各种复杂的物理。化学。生物和沉积过程。其中,入海泥沙的变化是一个重要方面。河流入海物质在口外的扩散,形成的冲淡水飘浮在盐水层上面,形成河口锋,泥沙在河口沉积,形成三角洲。

主要河口与世界上其它许多河口一样都面临着入海泥沙显著减少的现象。全球入海的泥沙总量为180一240亿t/a[6],在50～80年代,河流每年挟带20亿t的泥沙入海,占全世界人海泥沙的10％,其中主要是黄河和长江,两大河流占80％左右。黄河过去年输沙12亿t,素以多沙称著于世。黄河在1960年由于三门峡水库截流出现第一次断流,之后,自1972年起在人类活动的影响下,黄河下游断流日趋严重(图1),1997年利津水文站就断流13次,累计226天,河口330天无水沙入海。黄河的断流导致入海泥沙锐减,近几年的黄河来沙仅相当于50年代的l／60,2000年黄河入海泥沙不到2000万t。

长江年入海泥沙在70年代以前近5亿t,近30年来入海泥沙有明显的减少趋势(图2),90年代比60年代减少了l／3,比80年代减少21％,到2000年入海泥沙为3。4亿t。而长江的入海径流50年代以来呈波动变化,并没有减少的趋势。

历史时期黄土高原的植被破坏严重,水土大量流失。而近50年来,的森林覆盖率由1949年8。7％增加到2000年的16。55％,这有利于水土保持。海岸的一个主要特点是河口众多,淤泥质海岸分布广泛。近年来流域开发日益加剧,水资源的开发利用率不断增加,高坝占世界的一半,加上跨流域的调水工程实施,对河流入海沙产生明显的改变。河流入海泥沙的改变,直接引起河口三角洲及其邻近海岸的冲淤演变。水库的建设对水起到调控作用,而对沙则起了拦截作用。目前大中小水库有84944座,主要集中在三大流域长江。黄河和珠江,共计占75％以上,其中长江流域就有43948座,占一半左右,黄河及华北平原9842座,占11。6％,珠江主要部分10845座,占12。8百分号。当务之急要考虑的问题是,即将竣工的长江三峡工程对径流的调节和泥沙的拦截;即将实施的南水北调工程,东。中。西线分别调水130一170。130～140和120一170亿方,对长江口水沙条件的改变引起的生态环境变化。的入海泥沙从80年代以前入海泥沙的总量近20亿t,至20世纪末降至不足10亿t,甚至可能只有5一7亿t。入海泥沙锐减带来一个新的挑战就是,河口三角洲海岸岸滩在新的动力泥沙环境条件下发生新的冲淤演变调整,过去淤涨型河口海岸,淤涨速度减缓。转化成平衡型蚀型。黄河三角洲从过去年均造陆23km2,演变为大面积的侵蚀后退,使胜利油田受到潮淹堤坍的威胁;具有重要生态功能的滨海湿地大面积丧失和滩涂资源减少。尽管近年来长江口期间带滩地保持着较高的淤涨趋势,但水下三角洲堆积速率已明显趋缓,初步研究表明,近20年长江口水下三角洲已出现大范围的侵蚀,这一问题不容忽初。

2挑战之二:入海污染物质显著增加

河流入海物质流除了淡水径流及其挟带的固体径流一泥沙外,还包括化学径流(污染物和营养盐)。入海化学径流因为人类活动而呈现恶化现状,其主要原因是由于农田大量施肥和城市工业化发展排出的大量污水。的农田面源污染严重,化肥施用量与年俱增,从1978年的884万t增加到1999年的4124。3万t,20年时间增加了4倍多(图3)。近年来的城市化进程也十分快速,50年代城市化程度仅为10～12百分号左右。90年代中期近30％,而目前城市化程度已达36％。城市化导致城镇人口急剧增加,从而用水量也大量增加,1985年全国生活用水量仅51。9亿t,而1999年全国供水总量达467。5亿t,其中生活用水189。6亿t,生产用水236。5亿t。城市化导致了污染化,就陆地水而言,的水质污染非常严重。目前,七大水系和内陆河流约50％以上河段水质为IV类。V类或劣V类水[8]。全国1997年废污水总排放量584亿t,城镇污水排放量达584亿m3/a[9]。全国河流长度有70。6％受污染,根据10万km的评价河段,IV类以上47％,而1984年IV类以上21。8％。1999年长江总评价河段31106km,其中I类水质仅6。6百分号,Ⅱ。Ⅲ类水质39。5％和33。1％,IV类以上达20。8％。长江三角洲地区IV类及以上占82。5％,所以,长江口及杭州湾排海污水所引起的海水污染范围较严重。另外,人类快速增长的海洋开发利用,导致残水区域正经历废物排放。热与辐射污染。疏浚。海岸建筑。采矿和掠夺性开发的巨大影响。社会经济发展具有重要意义。中国的湿地面积(包括滨海。河口。河流。湖泊和沼泽)大约2500万ha,占全国国土面积的2。6百分号,其中河口和滨海湿地约为500万ha,是极为重要的两大生态系统。

然而,由于对湿地保护认识不够,不当的人为活动使近年来湿地面积迅速减少,致使湿地的生产和生态功能迅速降低,湿地生态系统正面临衰退的严重威胁。海洋环境质量公报中反映出:芦苇。沼泽。泻湖等滨海湿地丧失约50百分号,红树林从50年代的5万ha降为目前的1。5万ha,丧失70％以上,珊瑚礁由于人为开采。电厂温排水。海上倾废。透明度下降等,近十年来,近岸珊瑚礁80％遭不同程度破坏。海岸侵蚀。滩涂围里等使得滨海湿地面积减少。如黄河三角洲原生湿地总面积约4500km2,其中潮上带湿地2000km2,潮间带1000km2,潮下带1500km2。80年代以来,随着黄河断流的不断加剧,下泄泥沙的锐减,黄河三角洲原生湿地不仅其生态系统的结构和功能正面临新的挑战和严重威胁,而且受海水侵蚀,大面积后退,期间带湿地范围减少。历史的经验和教训使人类认识到,破坏湿地就是破坏自己的生存环境,保护湿地就是保护人类自己。保护湿地越来越受到国际社会的重视,专门签署了湿地保护公约。1992年加入了国际湿地缔约国,一方面在原有基础上加强滨海湿地自然保护区的建设,另一方面也加强了湿地的研究。目前为止,已经建立了各类自然保护区73个,其中国家级的18个,在保护生物多样性和生物资源方面发挥了重要作用。在湿地保护方面有下列问题需要注意:其一,海岸地带变化情况差异甚大,有的是淤进海岸,有的是依退海岸,有的相对平衡,而淤进海岸有快有慢。对于不同的海岸动态,湿地保护应有所差别,因此湿地需要采取动态保护;其二,目前国际上十分重视海岸湿地的修复工作,改善海岸生态系具有的特殊功能和恢复生物的多样性。这种恢复工作也是因地而异,如美国河口修复组织制定2010年100万英亩修复目标[10],其中也包括种草和群众教育等工作。沿海省市实际上已在做了一些湿地修复工作,如长江口九段沙生态工程,大米草种植以及多种形态的生态工程。今后在修复工作方面需要加强深化研究,有效地组织实施。

4挑战之四:海平面上升及其影响

目前,全球性增温和海平面上升及其影响已引起了世界沿海国家的高度重视。据IPCC(1995)对过去100年的海平面评估认为上升了18cm,对全球海平面变化的预测认为2050年时将上升20cm,2100年时上升49cm[11]。根据近40多年的验潮资料分析,中国沿海海平面上升速率为1。4～2。0mm/a,与全球上升速率一致[12]。对于局部地区来讲,海平面变化更重要的是其相对变化。相对海平面上升由三个因素叠加而成:全球性(绝对)海平面上升。区域地壳下沉和抽取地下水或沉积物密实等引起的地面沉降。沿海,尤其是几大三角洲地区,因人为原因地面沉降严重,区域性的相对海平面上升速率远大于全球海平面的上升速率。

海平面上升对沿海地区的影响是多方面的,包括海岸侵蚀后退。沿海平原低地的淹没和沼泽化。河口和地下盐水入侵。海洋动力增强,特别是风暴潮灾加剧。海堤失效等,这将严重制约沿海经济的可持续发展,尤其对沿海平原海岸城市群密集的地带,威胁很大。世界半数以上海岸受到侵蚀,这其中不同程度地包含有海平面上升因素的影响。从Bruun定律可知,微小的海平面上升可引起较大的岸线后退[13]。海平面上升又为海水入侵提供了动力条件,海洋动力增强引起海岸侵蚀加剧[14]。海平面上升,滩涂地带首当其冲,据估计[15],海平面上升0。5m,滩涂将损失24％～34％,如上升1m损失44百分号～56百分号,使低潮滩转化成潮下带。虽然重要的平原海岸地区有海堤的保护[16],海岸线受人工约束,海平面上升无法保持原状向陆位移,但会引起海滩的下蚀,危及海堤和海港等工程设施。同时,海平面上升不仅使沿海湿地面积减少,而且湿地受海水地下入侵而加剧盐碱化。目前海岸侵蚀的各种因素中海平面上升的影响比重较小,但海平面上升的影响具有长期性。潜在性和累积性。

5结语

中国的河口海岸是对外开放的前沿,也是开发海洋的重要基地。新世纪中国的河口海岸面临着巨大的资源和环境问题的挑战:入海泥沙的锐减。污染物增加。湿地丧失。海平面上升等。针对这样的挑战,首先需要加强基础研究,通过基础研究为海岸带和流域开发重大工程决策。海岸带环境保护与管理乃至国家经济发展战略调整提供理论基础和科学依据。其次,进一步通过对策研究,决定实施办法,以法律形式决定下来作为国策,有力促进新世纪沿海经济带和流域经济带的协调发展。