填海造地的環境效應與環境問題

填海是有效的土地整理方法，對于城市發展非常重要。對于緩解海洋供求矛盾，擴大社會生存和發展空間是有效手段，具有很大的社會經濟效益和好處。因此,世界上大部分沿海國家和地區,尤其是人多地少問題突出的城市和地區,都有填海造地的歷史,對填海工程也非常重視。但隨著填海面積越來越大,人類工程活動對海洋環境的影響進一步加深,在獲得巨大收益的同時,大肆填海造地引發的環境問題也不容忽視。1填海造陸的破壞填海造地帶來了巨大的后遺癥,填海工程會直接改變區域的潮流運動特性,引起泥沙沖淤和污染物遷移規律的變化,減小水環境容量和污染物擴散能力,并加快污染物在海底積聚,對區域生態系統、防洪和航運造成影響。如填海歷史悠久的日本就深受填海帶來的后遺癥的困擾,日本環境廳曾經發表的調查數字顯示,自1945—1978年,日本全國各地的沿海灘涂減少了約3.9萬hm2,后來每年仍然以約2000hm2的速度消失。海洋污染使得很多靠近陸地的水域里已經沒有了生物活動。海岸邊隨處可見工廠和混凝土圍墻,由于自然海岸線均被垂直建筑取代,使可以平衡海洋生態的海洋生物無法棲息在海岸。由于工廠和城市長期排放污染物使硫酸還原菌等細菌大量滋生,海底更是完全變了模樣,不但生物不能生存,而且大量出現了赤潮的情況。過度的填海還導致日本一些港灣外航道明顯減慢,天然濕地減少,海岸線上的生物多樣性迅速下降,由于海水自凈能力減弱,水質日益惡化。而我國沿海灘涂濕地約有200萬hm2,新中國成立以來,曾在20世紀50年代和80年代分別掀起了圍海造田和發展養蝦業兩次大規模圍海熱潮,使沿海自然灘涂濕地總面積縮減了一半。其結果不僅使灘涂濕地的自然景觀遭到了破壞,重要經濟魚、蝦、蟹和貝類的生息與繁衍場所消失,許多珍稀瀕危野生動植物絕跡,而且大大降低了灘涂濕地調節氣候、儲水分洪、抵御風暴潮及護岸保田等的能力。廣東南澳島共有7處填海工程,填海面積達340hm2,嚴重破壞了海域生態環境,破壞了大量植被和原有地貌,造成環島沿岸沙石裸露,水土流失嚴重。湛江大規模填海造陸已使麻斜海西海岸平均向海中推進500m余,造成嚴重淤積,納潮量減少1/4,水深平均下降1.5m,航道水域面積也大為縮小,不僅破壞了海洋生態環境,更使該海區內的不少設施喪失或部分喪失了運作功能。而香港填海造陸已使維多利亞港的正常功能受到威脅。維多利亞港港界水域原有7000hm2,至1995年填海總計2800hm2,現有水域4200hm2,僅為原水域面積的60%,造成了港口陸域用地不斷被擠占,水域減少,船舶活動密度過大,船舶航行條件惡化。港灣內不少海域深度變淺,波浪和流速增強,沖刷幅度增大。這些加速了港灣內的淤積變淺,為填海創造了條件,陷入填海—淤積變淺—填海的惡性循環。此外,填海使港九海峽附近的波高增大,港口作業及小型船舶安全受到威脅,近年來海事在以30%的速率增長;廈門西海域的海岸工程和填墾造地使納潮量減少了67%左右,潮汐對泥沙的輸運能力因此大大減弱,使廈門港的淤積加重且通航條件受到影響,每年必須花費800多萬元清理航道。2研究問題的提出盡管填海活動已經造成了很多的問題,但對填海活動引發的環境問題的研究尚處于起步階段,相應的科學研究較為缺乏,國內外僅有少數學者從事相關研究工作:Yip,Poon和Gowda在研究香港島的填海區中發現填海導致濕地和海洋環境的損害;陳永星研究分析了福清東壁島圍墾對海域生態環境的影響;劉洪濱等人采用博弈法對膠州灣的大規模圍墾行為進行了分析,論述了圍墾造成的環境改變和生態破壞;倪晉仁等人研究了填海對潮間帶濕地生境的損失影響并做了評估,并以深圳灣為研究區域,根據數學模型預測的填海面積與潮間帶面積關系圖,將填海方案對潮間帶生境的影響歸納為3個級別:可忽略的、不可忽略但應補償的和不可接受的。而也有些學者從環境經濟學角度對填海的損害進行了評估,如:彭本容等人從環境經濟學的角度對填海造地生態損害的評估理論方法和應用做了研究,并對廈門填海造地進行了經驗估算,得出在廈門每平方米填海造地生態損害的價值為279元,遠遠高于現行的填海造地海域使用金征收標準;劉大海等人參照會計學和環境經濟學的原理與方法,運用比率分析法構建圍海造地綜合損益評價體系框架,并探討了總量指標、比率評價指標和相關評價標準,為今后圍海造地綜合損益評價提供了科學依據;苗麗娟也基于生態和環境經濟學的理論,針對目前我國圍填海開發中存在的突出生態環境問題,探討與研究了適合我國圍海造地對生態環境造成損失的方法與測算模型,為國家嚴格控制圍填海和科學制定圍海造地規劃提供決策依據。秦華鵬等人通過分析填海工程的主要影響及控制指標,提出了一種確定海灣填海優化岸線的綜合方法,即通過分析填海工程的主要影響及控制指標,建立他們之間的層次關系,利用各種數學模型(如水動力學模型、泥沙模型和水質模型等)定量描述各種填海岸線方案對應的海灣潮流運動、泥沙沖淤以及污染物遷移規律;根據生態系統與潮流運動和泥沙沖淤的定性關系,間接評價填海對生態的影響。在此基礎上,采用層次分析法確定各種主要影響及控制指標的權重,通過綜合集成模型的預測結果評判各種填海岸線的優劣,最后對權重和模型計算誤差的影響進行敏感性分析。王學昌等人以膠州灣為例,應用分布雜交法,建立了膠州灣變邊界潮流數值模型,并對其進行了模擬計算,重現了該海域的潮流分布規律。另外,根據幾個填海方案分別進行了預測計算,從而得到了幾個方案分別實施時對潮流、水位和潮流量等水動力因素帶來的影響。結果表明,填海面積越大,截流填海比順流填海影響大,強流區填海比弱流區填海影響大。孫長青等人以膠州灣為例,采用分步雜交法,在已建潮流場的基礎上,建立膠州灣海域二維變邊界對流—擴散數值模型,選化學需氧量(COD)為有機污染的指標因子,并視為保守元素。對不同的填海方案,造成膠州灣內化學需氧量(COD)濃度場的改變及污染物通量的變化,進行計算分析,并給出對污染物輸運影響數值研究的初步結論。杜鵬等人采用ECOMSED模式、算子分裂法和“干、濕”點法,建立了膠州變邊界數值模型,從潮、余流、潮波系統和潮流能幾方面,預測分析膠州灣前灣填海造地對海洋水動力的影響,結果表明,前灣填海對膠州灣的潮波系統影響甚微,振幅和相位的變化都在1%以內,但是在前灣和工程附件海域潮流和余流變化比較大,從能量角度看,前灣填海造地對工程的局部造成的影響也比較大,對地形的沖刷和淤積有所影響。劉建等人在總結深圳灣內一系列填海項目時,發現填海對出海河流泄洪能力帶來了不少負面影響。主要表現在:1996年福田保稅區管理局在深圳河河口擴散段北岸約10萬m2,三角形地帶填上50萬m3,使此區域內的地面高程由原來-1.0～0.5m左右上升為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稅區不斷南擴和南岸紅樹林灘涂受地形淤淺影響日趨向北延伸,已使原規劃中的喇叭口出口段發生很大變化,完全改變了出海口的地形條件,對深圳河的行洪能力和防洪標準產生較大影響,導致深圳河沿各河段防洪標準均有明顯的降低,特別是河口段的防洪標準由50年一遇降低至30年一遇,大大降低了設計防洪標準和工程效益。大沙河口附近,深港西部通道深圳一側口岸管理區陸域5.6hm2的用地是填海形成的,填海外圍線緊靠大沙河口西側,改變了深圳灣內的原有岸線形態,特別是河口附近的岸線形態變化較大,這勢必會改變河口動力條件,從而對河流泄洪造成影響;而且填海造地使得灣內納潮量減少,水體的總體交換能力下降,水質狀況進一步惡化。李加林等人對灘涂匡圍海堤選線對鄰近涵閘排水的影響進行了分析,并以條子泥西側岸灘倉東片匡圍為例,探討了不同堤線方案下鄰近閘下流槽各種落潮水量組成及其維護閘下排水能力的有效性。結果表明,合理的灘涂匡圍堤線方案,在平均潮汛及一般大潮汛時對鄰近閘下排水能力影響較小,而在風暴潮或秋季大潮汛時有一定影響,但可通過若干次沖淤保港來解決。盡管還有學者敏銳地指出填海可能會導致海洋與海岸帶生態功能破壞,如營養儲存和循環功能、凈化陸源污染物功能、保護岸線功能、調節全球水動力和氣候功能、吸收二氧化碳和釋放氧氣功能;同時還指出,填海造地還會帶來其他問題,如海洋泥沙淤積、海洋環境質量下降、漁民賴以為生的空間喪失以及生境退化和海岸帶生物多樣性的減少等。但對這些問題還缺乏深入和系統的研究,尤其缺乏有價值的野外監測數據和實驗室分析數據。袁興中等人通過對長江口南岸圍墾潮灘和自然潮灘大型底棲無脊椎動物進行取樣調查,分析了圍墾對潮灘底棲動物群落結構及多樣性影響。研究發現:①圍墾使底棲動物種類減少,種類組成發生變化;②圍墾1年后且仍受潮水影響的潮灘,底棲動物種類豐富度雖有降低,但其密度和生物量卻明顯增加;③圍墾時間短且仍受潮水影響的潮灘與未圍墾的自然潮灘相比,其底棲動物多樣性降低不明顯;圍墾時間長且潮水不能進入的潮灘,底棲動物多樣性明顯降低,反映了圍墾的自然潮灘濕地生境退化;④圍墾對底棲動物群落結構及多樣性的影響,是通過改變潮灘濕地生境中的多種環境因子造成的。唐承佳等人研究了圍墾堤內遷徙鸻鷸群落的生態學特性,并指出科學管理圍堤封堵后灘涂,控制和改造濕地景觀,將在一定程度上降低圍涂工程對鸻鷸群落的負面效應。葛寶明等人通過以空間替換代替時間替換的方法,研究了圍墾后潮溝大型底棲動物群落的特點以及差異產生的原因。慎佳泓等人研究發現杭州灣和樂清灣灘涂圍墾后對植物多樣性造成的影響是多方面的,建塘年代,離海塘距離,土地利用方式等都對植物多樣性有不同程度的影響。2002年歐冬妮等人研究了圍墾對上海濱岸東海農場沉積物無機氮分布的影響,結果表明:表層沉積物中無機氮以NH-N為主,11月份NH-N和NO-N含量顯著增加,大大超過8月和2月;圍墾前與圍墾后(過程中)的無機氮具有一致的分布序列,并且圍墾后(過程中)無機氮含量有增加的趨勢;不同地貌單元沉積物中無機氮的含量發生了變化,由大到小依次為:圍墾前的高潮灘、中潮灘、低潮灘,變為圍墾后(過程中)的低潮灘、高潮灘、中潮灘;圍墾后(過程中)柱狀沉積物中NH-N和NO-N含量垂直變化趨勢由隨沉積物深度而增加變為隨沉積物深度而降低。而吳小根等人在研究分析三亞港近年來淤積速率不斷增強時發現,主要是受人類活動的影響,即在三亞港潟湖水域內大規模圍建鹽田及圍海造陸,使得潟湖納潮水域面積和納潮量減少。另外1995年,Mahmood和Twigg發現填海與地下水位抬升之間有一定的關系,這是最早關于填海對區域地下水影響的研究報道。他們發現填海區地下水位上升,而且在海邊狹長的填海區內都出現這種現象。2000年,焦赳赳認為填海活動人為地增加了地下水排泄進入海洋的路徑(或者時間),并且由于填海封鎖了地下水在海底的主要排泄區,造成地下水排泄量的減少,以上兩個因素會導致在填海區域地下水的壓力增大。他們在研究深圳及香港填海區的基礎上,從理論上提出了大面積填海后區域地下水流動系統的改變、咸淡水界面的移動及填海區地下水逐漸淡化的物理化學過程的概念模型。填海使區域地下水系統發生變化,自然引發沿海區域環境地質問題,典型的例子是填海區長期的不均勻沉降。焦赳赳認為由于內陸地下水水位上升使地基承載力下降,邊坡的穩定性也會下降,在雨季還會增加洪澇災害的風險。Mahmood和Twigg認為填海區水位的上升會導致土地承載力的下降從而使填海區建筑物出現沉降現象。另外,因填海導致的其他工程問題,包括地下水面上升會引起的建筑物的基底表層損害以及地基中混凝土結構的腐蝕等。中東地區城市發展過程中,由于地下水面上升,已經出現以上所有的環境地質問題。3環境和海洋管理方面的發展針對出現的這些問題,各國政府開始總結經驗,探索合理開發且綜合利用海岸資源的可持續發展之路。如,荷蘭在圍填海造地中所獲得的經驗有:建立了規劃和計劃體系,建立了圍海造地綜合評價技術體系,建立了圍海造地的后評估技術體系,建立了定量評價技術,對圍海造地及海岸工程施工和營運期進行綜合損益分析,建立了公眾、政府和議會議事與審批制度。而為解決圍海造地對生態環境所造成的負影響,早在1989年荷蘭政府就制定了國家環境政策計劃,規定到2000年荷蘭缺水地區的面積必須比現有水平減少25%。1年后,政府又通過了一項大規模的“回歸大自然計劃”,1992年6月,荷蘭開始實施“還地為湖”的計劃,進入21世紀,荷蘭又推出了“退灘還水”計劃,其目標是對內陸河流下游緩沖區和海洋潮水侵蝕緩沖區沿岸區域開發進行更嚴格地評估,以確保不會對荷蘭海岸的恢復能力產生影響;同時研究海平面變化和沿岸的地面沉降,以及氣候變化所導致的降水量增加,以減小海潮的威脅;進一步研究水管理新模式,實施水綜合管理,同時關注水質量、環境、自然、漁業、休閑旅游、農業、航運和工業等方面的發展。日本專門設立了“再生補助項目”。整個日本的近海海域經歷了20世紀六七十年代的嚴重工業污染,盡管后來政府立法要求各工廠和城市限制排污,但是要恢復以前的情況已經非常困難。現在日本各種海洋環保研究機構不斷進行各種實驗,希望能夠找到一些恢復生態環境的好方法,這些試驗包括人造海灘、人造海岸和人造海洋植物生存帶等,現在看來頗為有效。但這是一項長期的工作,需要巨大的資金和其他投入,所以日本政府還邀請了世界各地的海洋和環保學者,提供資金和設備進行研究和試驗,同時,政府也加強了管理。比如日本政府于1921年頒布了《公有水面埋立法》,建立了圍填海的許可、費用征收和填海后的所有權屬等管理制度,并與1973年通過了《公有水面埋立法修正案》,加強了對圍填海用途與環境影響審查等方面的要求。按照日本現有這些法律規定,如果要進行填海造地工程,地方政府要首先組織各方人員進行廣泛調查,其中最主要的內容就是了解填海將對周圍環境造成怎樣的影響,隨后把報告提交環境省審批。現在日本國內新的填海工程申請基本被禁止,城市垃圾的填埋有時會被考慮。而我國政府為了遏制盲目圍填海對海域的無序開發使用,國家海洋局根據《中華人民共和國海域使用管理法》(以下簡稱《海域法》)的規定,強化對海域的使用管理,實施海域使用許可證和征收海域使用金制度,減少無序開發對海岸帶的破壞強度。另外明確各級人民政府項目用海審批權限,同時嚴格項目用海的審批管理。審批項目用海,必須以海洋功能區劃為依據,以促進經濟和社會協調發展、保護和改善生態環境、嚴格控制填海和圍海項目、保障國防安全和海上交通安全為原則,沿海縣級以上地方人民政府要依據《海域法》的有關規定,認真做好海洋功能區劃的編制、修訂和實施工作。海洋功能區劃的編制和修訂要經過科學論證,確保其切實可行。經審批的海洋功能區劃必須嚴格執行,修改已批準的海洋功能區劃必須經過法定程序,凡不符合海洋功能區劃的,不得批準項目用海。另外面對目前迅猛發展的圍填海形勢,