人工海岸的生態(tài)化建設效果評價方法初探*

董月娥，張靜怡，滕欣，徐偉，岳奇，劉淑芬，歐玲

(國家海洋技術中心 天津 300112)

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人工海岸的生態(tài)化建設效果評價方法初探*

董月娥，張靜怡，滕欣，徐偉，岳奇，劉淑芬，歐玲

(國家海洋技術中心 天津 300112)

人工海岸為實施沿海區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃提供了空間保障，對沿海地區(qū)社會經濟發(fā)展做出了巨大貢獻，同時，也出現了破壞生態(tài)、影響環(huán)境等一系列問題。人工海岸的生態(tài)化建設效果評價，對了解海域海岸帶整治修復效果、科學評估全國及各省級海洋功能區(qū)劃大陸自然岸線保有率具有重要意義。文章明確了具有自然海岸生態(tài)功能的人工海岸的內涵，構建了人工海岸生態(tài)化建設效果評價指標體系，探討了評價單元、范圍及評價標準等內容，初步形成了一套人工海岸的生態(tài)化建設效果評價技術方法，研究成果可為管理部門及時掌握人工海岸的生態(tài)化建設效果提供切實可行的技術支撐。

人工海岸；生態(tài)化；評價

海岸是一種具有高價值、多功能、稀缺的自然資源，海岸資源的可持續(xù)發(fā)展與利用直接關系到沿海地區(qū)的經濟發(fā)展和社會穩(wěn)定。我國海岸資源雖然豐富，但近年圍海曬鹽、農業(yè)圍墾、圍塘養(yǎng)殖及工業(yè)與城鎮(zhèn)建設圍填海造地等多次大規(guī)模的圍填?；顒樱沟煤０度斯せ厔萑找鎳乐兀晒╅_發(fā)的海岸后備資源嚴重不足[1-3]。為了保留海域后備空間資源，提升海域海岸帶生態(tài)系統(tǒng)服務功能及資源環(huán)境品質，《全國海洋功能區(qū)劃(2011-2020年)》專門確立了多項海岸相關目標，包括嚴格控制占用海岸線的開發(fā)利用活動，開展海域海岸帶整治修復等，要求至2020年，大陸自然岸線保有率不低于35%，完成整治和修復海岸線長度不少于2 000 km。為此，除天津、上海外，絕大多數沿海省(自治區(qū)、直轄市)均提出“至2020 年，大陸自然岸線(包括整治修復后具有自然海岸生態(tài)功能的岸線)保有率不低于35%?！钡膮^(qū)劃目標。

當前缺乏必要的人工海岸生態(tài)化建設效果評價技術方法和指標體系，無法滿足對大陸自然岸線保有率目標落實情況進行核定的需要，因此，在原始大陸自然岸線銳減的嚴峻形勢下，有效判定人工海岸是否具有自然海岸生態(tài)功能，科學合理評價人工海岸整治修復的生態(tài)化效果，對于科學評估全國及各省級海洋功能區(qū)劃大陸自然岸線保有率，提高國家與地方對人工海岸的管理調控能力，保持海岸生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定并實現可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 具有自然海岸生態(tài)功能的人工海岸的內涵

海岸是海水面與陸地接觸的濱海地帶，是位于現代海岸線以上的狹長地帶，由古海岸(即海岸階地)和現代海岸(即潮上帶)兩部分組成。海岸階地指現代波浪作用最上界與古海岸線之間的地帶；而潮上帶指現代海岸線與現代波浪作用最上界之間狹窄的陸上地帶，大部分時間裸露于海水面之上，僅在特大高潮或暴風浪時才被淹沒[4-6]。海岸是海岸帶的重要組成部分，與潮間帶和潮下帶共同組成海岸帶。

人工海岸指人類對天然形成的自然海岸進行了填海造地、圍海或設置構筑物等活動，完全或部分改變了海岸的自然屬性，改變了自然海岸的發(fā)育過程，與天然形成的基巖、砂礫質、淤泥質等類型的自然海岸不同，人工海岸由防波堤、碼頭、道路等人工構筑物組成[7-8]。

具有自然海岸生態(tài)功能的人工海岸以保護、利用海岸為目的，以資源、環(huán)境的承載力為基礎，著眼于改善、創(chuàng)造原有自然海岸的生態(tài)功能。這類海岸雖為人工創(chuàng)造，但同時也兼顧生態(tài)需求，在充分為人類提供服務功能的同時，也為海洋生物提供適于附著生長、棲息、繁殖的空間，達到海岸利用與自然環(huán)境和諧共生、可持續(xù)發(fā)展的目的。此外，這類海岸是多年來基本穩(wěn)定的人工岸段，如整治修復后的人工海灘和海岸濕地，已經形成了獨特的生態(tài)系統(tǒng)，為鳥類遷徙、貝類繁殖等多種生物生存提供了優(yōu)良環(huán)境，具有與自然海岸相當的生態(tài)功能，有很高的保留價值。

2 人工海岸生態(tài)化建設效果評價指標體系構建

2.1 指標體系構建的基本原則

人工海岸生態(tài)化建設效果評價指標體系構建，遵循實用性、代表性、可行性和科學性原則。該指標系統(tǒng)服務于海域管理及決策，具有較強的實用性和時效要求，常規(guī)的生態(tài)調查手段獲取因子的方式難以滿足管理需要，考慮選取直觀實用、具有代表性并可獲取的科學指標。

2.1.1 實用性原則

選取具有較強實用性的評價指標，這是人工海岸生態(tài)化建設效果評價的根本出發(fā)點。研究在RS和GIS的支持下，選取生態(tài)系統(tǒng)外部指標[9]，重點從能夠反映生態(tài)效果的人工建設特征、環(huán)境生態(tài)狀況等方面制定評價指標，以避免常規(guī)生態(tài)調查方式耗時費力等不足，及時、準確了解當前海岸的生態(tài)狀態(tài)，為管理決策提供支持。

2.1.2 代表性原則

綜合考慮具有自然海岸生態(tài)功能的人工海岸內涵，選取典型并具有代表性的指標。為了增強評價結果的可信度，需要從紛繁復雜的基礎數據指標中選取對評價目標貢獻度高的指示性指標，同時避免各指標間出現重復交叉，盡量消除冗余，綜合反映人工海岸生態(tài)化建設效果影響因素的主要方面和內在聯系，協(xié)調海岸開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境之間的關系，實現海岸利用與生態(tài)保護結合發(fā)展。

2.1.3 可行性原則

可行性是建立評價指標體系的另一基本原則。選取評價指標時應考慮數據是否可獲取、收集的難易程度及數據統(tǒng)計的連貫性等，因為只有建立在數據收集渠道暢通基礎上的指標體系才具有可操作性。

2.1.4 科學性原則

評價指標體系應建立在充分認識并系統(tǒng)研究海岸開發(fā)利用與生態(tài)系統(tǒng)現狀的基礎上，立足于人工海岸生態(tài)化建設效果評價理論基礎框架，科學表達具有自然海岸生態(tài)功能的人工海岸的內涵、本質、規(guī)律等。

2.2 指標體系的構建

依據具有自然海岸生態(tài)功能的人工海岸的內涵和評價指標設計的原則，綜合考慮各主要評價因素，構建的評價指標體系由人工建設特征、環(huán)境生態(tài)狀況和改善措施水平3個準則層、14項指標組成[10](表1)。其中，人工建設特征是通過人工海岸破壞性指數、占用海岸規(guī)模指數、人工海岸穩(wěn)定性指數、人工海岸自然度指數和人工海岸地貌豐富度指數5項指標來體現人類開發(fā)建設活動對海岸環(huán)境的直接壓力特征；環(huán)境生態(tài)狀況是通過區(qū)域生態(tài)環(huán)境敏感層級、高生態(tài)功能地物面積比、高生態(tài)功能地物密度指數和近岸海水水質質量改善指數4項指標來體現當前生態(tài)環(huán)境的狀態(tài)或趨勢；改善措施水平是指通過技術、宣傳等表征人類為恢復海岸環(huán)境或防止其退化、促進海岸可持續(xù)發(fā)展過程所采取的措施，評價指標包括海岸工程材料生態(tài)指數、海岸結構設計生態(tài)指數、整治修復效果、宣傳力度和公眾滿意度5項指標。

3 人工海岸生態(tài)化建設效果評價方法

人工海岸生態(tài)化建設效果評價，主要采用RS、GIS與景觀生態(tài)學相結合的研究方法[11-12]。首先，將遙感數據作為主要數據源，在對遙感數據進行校正、增強技術的基礎上，提取植被、岸線等信息；然后，輔以其他污染、整治修復等相關資料對人工海岸區(qū)域進行綜合分析，提取相關生態(tài)效果評價因子，進行GIS疊加分析、緩沖區(qū)分析等；最后，將獲取的評價指標數據進行標準化處理后，對不同指標賦予一定的權重，采用加權平均綜合評價模型，獲取評價結果。

4 人工海岸生態(tài)化建設效果評價單元及范圍確定

4.1 評價單元的確定

根據國內外生態(tài)、規(guī)劃的研究成果[13-16]，評價單元主要基于兩個方面進行選擇，即面狀的矢量評價單元和點狀的柵格評價單元。以矢量面元作為評價單元，優(yōu)點是數據獲取較為方便。常用的面狀評價單元有行政單元、流域單元及景觀單元等。在人工海岸生態(tài)化建設效果評價中，選取矢量面狀單元作為指標測算、綜合評價分析單元，具體地，以人工海岸景觀為單元進行評價。

4.2 評價范圍的確定

人工海岸生態(tài)化建設效果評價范圍的確定遵循以下原則。

(1)景觀完整性。由于人工海岸區(qū)域位于陸地與海洋共同作用的濱海地帶，因此，評價范圍的選取應以海岸線為核心，向陸和向海一側分別包含一定寬度的區(qū)域范圍。

(2)分段評價。選取人工海岸評價范圍時，應針對某個獨立的人工岸段進行評價，即沿岸線延伸方向，該岸段兩側為與其不同類型的自然海岸或人工岸段。

(3)獨特性。選取評價范圍時，應綜合考慮人工海岸所在區(qū)域和所屬的類型，對位于不同區(qū)域、分屬不同類型的海岸(人工建設前的自然海岸類型)，需區(qū)別對待，根據實際情況選取。

5 人工海岸生態(tài)化建設效果評價標準研究

人工海岸生態(tài)化建設效果評價，應盡可能選取定量化的標準，通過數量化的比較反映人工建設對海岸環(huán)境的影響程度。同時，應選取具有一定先進性的標準，以滿足區(qū)域可持續(xù)發(fā)展對海岸生態(tài)環(huán)境的要求。此外，針對不同區(qū)域、不同類型的海岸，不宜采用統(tǒng)一的評價標準，應根據實際情況分別建立科學的評價標準。

5.1 評價標準的選取來源

人工海岸生態(tài)化建設效果評價標準可以從以下幾個方面進行選取[13]。

(1)國家、行業(yè)和地方規(guī)定的標準。全國海洋功能區(qū)劃(2011-2020年)及各省級海洋功能區(qū)劃均對自然岸線保有率、整治修復等提出了目標要求，并對各功能區(qū)包括占用岸線的功能區(qū)提出了海水水質質量、生態(tài)環(huán)境等方面的海洋環(huán)境保護要求，另外，地方政府頒布的標準、海岸保護要求等，均是可選的評價標準。

(2)背景和本底標準。以人工海岸所在區(qū)域某一時期的生態(tài)環(huán)境背景和本底值作為評價標準，如以該區(qū)域人工海岸建設前的自然海岸為參照標準，可對該區(qū)域人工海岸建設后或其他時期的生態(tài)效果進行評價。

(3)類比標準。選取自然條件相近、受人類活動干擾較少的自然海岸生態(tài)系統(tǒng)作為參照，通過比較自然海岸各評價指標值，可以評價人工海岸建設后的生態(tài)化效果。

(4)科學研究公認的生態(tài)環(huán)境要求。針對研究區(qū)域或與研究區(qū)域自然條件相似的區(qū)域，利用較為成熟的、被行業(yè)公認的科學研究成果，作為評價的標準或參考，如水質等各種生態(tài)環(huán)境質量要求。

5.2 人工海岸生態(tài)化建設效果評價的等級標準

本文采取相對評價的方式，對人工海岸生態(tài)化建設效果進行量化評價。一方面，對選取的多個人工海岸示范區(qū)域的評價結果進行相互比較，根據評價結果得出生態(tài)化建設效果的優(yōu)劣次序；另一方面，將選取的人工海岸示范區(qū)域與其人工海岸建設前的自然海岸生態(tài)化效果進行比較，或與其自然環(huán)境條件近似的自然海岸生態(tài)化效果進行對比，從而實現對人工海岸生態(tài)化建設效果的評價。

由于各評價指標之間的量綱不統(tǒng)一，不具有可比性，因此，必須用標準化的方法對評價指標進行量化處理，解決各評價指標間無法比較的問題。采用的標準化方法如下：

(1)

式中：μi表示第i個指標的評價值；xi表示實際值；ai,bi表示指標的上下限。

在人工海岸生態(tài)化建設效果的評價中，采用5個等級評價規(guī)則，評價結果范圍為0～100%，數值越大，效果越好，具體根據表2等級標準對生態(tài)化建設效果進行綜合性評價[13]。

表2 人工海岸生態(tài)化建設效果等級綜合性評價

6 結束語

通過評價人工海岸當前的影響情況及發(fā)展趨勢，有利于提高對其長期綜合影響的預判能力。此外，人工建設對海岸生態(tài)系統(tǒng)的綜合影響一般較長時間才能逐漸顯現，因此，應堅持對工程所在區(qū)域及受其輻射影響的周邊區(qū)域進行長期跟蹤監(jiān)測。綜上，掌握海岸利用過程中存在的生態(tài)破壞情況，及時揭示導致生態(tài)退化的原因及影響因子，并合理制訂恢復措施，對于優(yōu)化海岸空間資源配置，提高海岸生態(tài)文明水平，實現海岸資源可持續(xù)利用具有重要意義。本文全面詮釋和界定了具有自然海岸生態(tài)功能的人工海岸的內涵，并以宏觀、服務于管理應用為導向，在RS和GIS技術的支持下，構建了人工海岸生態(tài)化建設效果評價的指標體系，探討了評價單元、范圍及評價標準等內容，可為管理部門開展海域海岸帶整治修復效果評價、制定科學的海岸管理決策提供參考。

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A

1005-9857(2015)11-0028-05