海洋科學學科評估精選(九篇)

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第1篇：海洋科學學科評估范文

摘要：

圍填海是緩解沿海地區(qū)土地資源緊缺的重要途徑。進入21世紀以來，我國掀起了新一輪大規(guī)模的圍填海熱潮，隨后關(guān)于圍填海造成的負面影響受到越來越多的關(guān)注。近岸圍填海作為最常見的一種圍填海工程，其環(huán)境影響評價的理論體系和技術(shù)方法至今尚不系統(tǒng)。本研究從單一環(huán)境影響和綜合環(huán)境影響兩方面對近岸圍填海環(huán)境影響評價的最新研究方法與成果進行歸納總結(jié)，在單一環(huán)境影響評價方面重點研究了水動力與沉積環(huán)境影響評價以及污染物運移影響評價，在綜合環(huán)境影響評價研究方面重點研究了綜合效益評價、適宜性評價、承載力評價、脆弱性評價等方法，以期為海洋管理部門的圍填海開發(fā)與管理提供參考。

關(guān)鍵詞：

圍填海；環(huán)境影響；生態(tài)評價

早在20世紀60年代，我國就開始了近岸淺灘種植農(nóng)作物的實踐，并很快意識到其開發(fā)利用對生態(tài)環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境平衡有著嚴重的負面影響［1－2］。隨著我國土地資源日益緊缺，近岸圍填海工程規(guī)模不斷擴大，使得原始自然海岸不斷減少，海岸帶環(huán)境的變化成為值得關(guān)注的重點問題。相比于國外關(guān)于近岸圍填海負面效應的研究，我國雖起步較晚，但研究水平與國際影響力提升迅速，近幾年出現(xiàn)了一些高水平研究成果。然而在眾多近岸圍填海環(huán)境影響評價研究中，近岸圍填海對海岸帶環(huán)境的影響機制和程度始終難以得到較為統(tǒng)一的認識。因此，本研究從單一環(huán)境影響評價、環(huán)境綜合影響評價兩方面對目前的研究方法與成果進行總結(jié)，并提出未來近岸圍填海環(huán)境影響評價的研究方向，以期對我國近岸圍填海的管理和海洋生態(tài)環(huán)境保護提出可行性建議。

1近岸圍填海單一環(huán)境影響評價研究

近岸圍填?？稍诙唐趦?nèi)有效緩解土地供求矛盾，擴大沿海地區(qū)發(fā)展空間，實現(xiàn)沿海地區(qū)土地“占補平衡”，社會效益和經(jīng)濟效益顯著。然而，與此同時，近岸圍填海工程造成的各類環(huán)境危害同樣明顯，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：一是改變海岸地貌形態(tài)，減少灘涂納潮量，從而改變區(qū)域水沙動力環(huán)境，導致原有泥沙沖淤平衡狀態(tài)遭到破壞，加劇沿岸侵蝕程度；二是減小海區(qū)污染物擴散速度，使其富集于近岸海底，嚴重影響近海海洋生態(tài)環(huán)境。目前關(guān)于近岸圍填海單一環(huán)境影響評價的研究大多集中在海岸底質(zhì)沉積特性、泥沙沖淤狀況和海灣納潮量變化等方面，主要從經(jīng)濟損益、對資源和施工過程的影響等角度切入，且相關(guān)研究大多為短時間單一項目影響評估，缺乏長時間尺度的研究［3］。本研究主要對水動力與沉積環(huán)境影響、污染物運移影響兩類單一環(huán)境影響評價研究進行歸納總結(jié)。

1．1水動力與沉積環(huán)境影響

隨著我國圍填海工程體量劇增，適宜圍填的近岸淺海區(qū)域急劇減少，圍墾重心逐漸由高灘轉(zhuǎn)向中、低灘，灘涂面積急劇下降［4］。這導致海灣潮汐和泥沙動力環(huán)境迅速改變，對海灣內(nèi)泥沙或其他懸浮物的運移產(chǎn)生重要影響，使其運移速度加快或者大量富集在海灣內(nèi)，給海灣沿岸岸灘穩(wěn)定性和生態(tài)系統(tǒng)帶來不利影響。我國學者多年來對海灣水動力沉積環(huán)境進行了大量研究。早期研究多通過海灣潮流特征、流速潮差、沉積物粒度參數(shù)特征等實測數(shù)據(jù)來描述海灣泥沙運移過程及規(guī)律。該方法最為直觀嚴謹，是水沙運移研究的經(jīng)典方法，為后期數(shù)據(jù)模擬研究奠定了良好基礎(chǔ)。如陳耕心等［5］對浙江省樂清灣的潮汐要素特征進行了研究總結(jié)，發(fā)現(xiàn)潮汐對灣內(nèi)沉積物的運動起著主要作用，其中駐波性質(zhì)、倍潮以及潮差影響最大。董永發(fā)和曹沛奎［6］從浙閩海岸的基本特征入手，從水動力條件、沉積過程、沉積來源等方面系統(tǒng)闡釋了半封閉淤泥質(zhì)港灣的沉積特征，認為半封閉淤泥質(zhì)港灣總體水動力強度較低，沉積物分選差，層理不明顯；沉積物以懸浮組分為主，但受到河流輸入的泥沙影響，結(jié)構(gòu)更為復雜。蔣國俊等［7］對健跳港的水動力特征和泥沙動力沉降過程進行了深入研究，指出健跳港由于水動力強度較大，港道沖刷和潮灘淤積引起岸坡變陡而滑塌，部分潮灘物質(zhì)得以進入港道，達到沉積物的沖淤平衡，該發(fā)現(xiàn)對圍填海工程有重要指導意義。李加林等［8］探討了圍墾方案對落潮水量組成及其維護閘下排水能力有效性的影響，認為潮上帶匡圍堤線對汛期及風暴潮時期截流量很大，但合理的圍堤方案能夠盡量減少不利影響。同時圍海工程可切斷部分潮溝系統(tǒng)的末梢，使潮盆面積減小并改變局地水沙環(huán)境，這方面的問題尚未得到充分研究。李九發(fā)等［9］通過多年潮汐數(shù)據(jù)和地形變化情況對南匯嘴潮灘的大規(guī)模低灘促淤圍墾工程進行了研究，發(fā)現(xiàn)當圍墾堤線布置與原有海岸格局一致時，淺灘水沙環(huán)境可基本恢復到工程前的狀態(tài)，這也是為數(shù)不多的海岸帶圍墾正面研究之一。隨著數(shù)值模擬技術(shù)的不斷發(fā)展，相應方法逐漸被應用到了海灣動力沉積環(huán)境及沉積過程模擬計算方面，其中二維水動力模型的應用最為廣泛。目前研究大多局限于：通過二維水動力模型的計算和轉(zhuǎn)化，對圍填海前后潮流場變化和水沙動力沉積進行研究，并通過前后數(shù)值的對比分析來評價不同圍填海方案［10－14］。此外，王勇智等［15］運用MIKE21模型的HD模塊建立二維數(shù)值模型，通過逆向思維，就丁字灣目前水流不暢、淤積嚴重的情況，模擬了拆除養(yǎng)殖田和鹽田堤壩后的水動力情況，對改善丁字灣海洋環(huán)境質(zhì)量、減少泥沙淤積、增強污染物稀釋能力和增加海洋環(huán)境容量具有重要的現(xiàn)實意義。郭曉峰等［16］運用平面二維淺水潮波模型，對福建省湄洲灣圍填海工程中的爆破、拋石等施工工藝產(chǎn)生的大量懸浮泥沙進行了數(shù)值模擬研究，預測懸浮泥沙的運移和擴散規(guī)律，并根據(jù)模擬結(jié)果綜合分析了對海洋生態(tài)的影響。這也是為數(shù)不多的對圍填海工程本身的影響分析研究。彭姱容等［17］使用Delft3D建立二維水動力數(shù)值模型，結(jié)合幕景分析法，對浙江省三門灣圍填海活動下的港灣納潮量累積影響進行了計算，突破了僅分析圍墾前后數(shù)值對比的局限。盡管目前關(guān)于近岸圍填海對水沙環(huán)境影響的研究較多，但大多集中在兩者特征參數(shù)變化的對比上，而通過時間尺度衡量其變化過程的研究并不多見。如圍填海工程中常采用挖掘、爆破、填補等工程技術(shù)方法，導致短時間內(nèi)產(chǎn)生大量懸浮泥沙的擴散速度、影響范圍、沉降時間等，目前相關(guān)研究甚少。此外，在長時間尺度方面，缺乏近岸圍填海的長期累積影響及影響過程、時間段和能否恢復性的研究。我們認為，闡明近岸圍填海長期累積影響下的水動力環(huán)境演變機理，揭示其變化的關(guān)鍵過程和控制因素，是評價近岸圍填海影響研究中需要解決的重要問題。

1．2污染物運移影響

近岸海灣圍填海對水體的影響主要集中在海灣潮流流速、流量減小等方面，削弱海灣物理自凈能力，加重水體污染的風險［18］。另一方面，新圍墾土地本身具有污染風險，在人類活動影響下重金屬元素等污染物富集，對于種植業(yè)影響較大，并且土壤中的污染物在淋濾、氧化和陸相水補給等綜合影響下，最終進入海灣水體，加劇了海水水體污染。海灣水體污染物富集是近岸圍填海的一大負面影響，目前的相關(guān)研究方法大多在海灣納潮量和水交換能力模型基礎(chǔ)上，對污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比研究。如孫長青等［19］以膠州灣為例，通過分布雜交等方法建立二維變邊界對流－擴散數(shù)值模型，并選取化學需氧量為指標因子，對不同填海方案下污染物運移進行對比分析，發(fā)現(xiàn)填海面積增加，對灣口斷面污染物通量和水質(zhì)影響隨之增大。聶紅濤等［20］建立渤海灣近岸場流二維水動力模型，綜合分析了圍填海改變海岸形態(tài)、海水淡化工程排放濃縮海水、河口建閘阻斷污水排放三方面對海水環(huán)境的主要影響因素，對近岸海水環(huán)境進行對比分析。沈林杰等［21］在二維潮流模型的基礎(chǔ)上，對溫州近海水污染物進行示蹤研究，通過不同時段總量變化，分析得到河口圍墾對污染物運移的速度影響。劉明等［22］在二維數(shù)值模型基礎(chǔ)上，對錦州灣納潮量、水動力、潮流量等以五年為間隔進行總結(jié)模擬，并結(jié)合海灣水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行綜合分析，可以得出隨著圍墾進程不斷加深，錦州灣污染物富集速度加快。隨著研究方法的不斷創(chuàng)新，二維數(shù)值模型不再是判斷水質(zhì)變化的唯一方法，如張一帆等［23］創(chuàng)建了適用于開闊海域的半定量評價方法，評價了福建省海域的水質(zhì)狀況。該方法擁有定量數(shù)值需求少且基本不依賴數(shù)值模型的優(yōu)點，但同樣有不同類型海灣評價因子不同、評價主觀因素較大等弱點。Ock［24］等通過二位數(shù)值模型和隨機游走對流速和海水交換頻率進行了模擬計算，發(fā)現(xiàn)圍填海能夠減少海水交換頻率，而疏浚清淤可以提高海水交換頻率，尤其適用于被污染的海域。海岸帶圍墾土地大多為工業(yè)、農(nóng)業(yè)發(fā)展用地，人類活動帶來的大量污染物富集在土壤中，對海岸穩(wěn)定性、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等帶來大量危害，同時農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求量較大的重要成分如N、P等在土壤中分布也因灘涂圍墾有所改變。該方向多通過實地取樣或農(nóng)作物取樣分析，并在此基礎(chǔ)上與國家標準相對比，進行綜合評價。歐冬妮等［25］對東海農(nóng)場圍墾前后土壤中無機氮進行取樣分析，在空間、時間兩個角度進行了綜合比對分析，發(fā)現(xiàn)圍墾后無機氮在含量、分布序列、沉積區(qū)位、季節(jié)性變化等方面較圍墾前均有變化，且整體呈加劇趨勢。黃健敏［26］以深港西部通道為例，就填海區(qū)重金屬運移規(guī)律進行了研究，采用Tessier順序提取法分析淤泥中重金屬成分，并室外采樣和室內(nèi)模擬共同分析其運移過程。研究發(fā)現(xiàn)淤泥重金屬含量明顯增高，環(huán)境質(zhì)量惡化，并提出了種植耐鹽植物進行修復的方法。付紅波等［27］就珠江三角洲圍墾農(nóng)田重金屬污染進行了測量，通過土壤和農(nóng)作物取樣檢測并根據(jù)國家標準予以對比，對地區(qū)的重金屬污染程度進行了分析。目前，圍填海影響下的污染物運移研究多基于水體運移模型開展，而海灣（尤其是河口海岸地區(qū)）水運動復雜多變，增加了水沙運移模型構(gòu)建的難度，對污染物的運移評價研究造成了一定的困難。同時，如何分析總結(jié)適用于評價污染程度和污染物運移機制的評價體系，是該方向的一大難點。此外，圍墾土壤污染物研究由于涉及地表水淋濾、地下水運移、工業(yè)抽水、農(nóng)田施肥等活動的影響，影響因素十分復雜。目前該方向僅停留在現(xiàn)象分析程度，如何闡明其運移機制，區(qū)分和總結(jié)影響污染物運移影響因素，是今后該方向需要解決的重點問題。

2近岸圍填海環(huán)境綜合影響評價研究

海岸地區(qū)水動力環(huán)境復雜，難以評價圍填海工程帶來的綜合影響。在單一影響評價基礎(chǔ)上的近岸圍填海綜合影響評價涉及的時間尺度長，項目范圍廣，研究難度大。我國相關(guān)綜合影響評價研究大多出現(xiàn)在2010年后，此前多用可持續(xù)發(fā)展角度對海岸工程進行評價［28］。盡管近年來該方向研究數(shù)量較多，但仍沒有統(tǒng)一認可的評價標準，目前常用的評價方法有綜合效益評價、適宜性評價、承載力評價、脆弱性評價等。眾多方法各有利弊，但如何闡述其影響機制、力度及將人類影響和區(qū)域環(huán)境相結(jié)合，仍是圍填海綜合評價的未來研究方向。盡管評價方法各異，但在評價體系的構(gòu)建和評價指標的選擇上，目前多使用PSR模型、德爾菲法、專家評分法等。在圍填海工程環(huán)境影響評價中，利用PSR模型可以分析其對海洋資源、環(huán)境、物質(zhì)等的影響程度，以及對海洋資源的影響作出的反應，從而綜合考量圍填海對海洋資源的影響程度。王玉廣等［29］將PSR模型應用于海岸開發(fā)活動評價，對該分析方法和指標體系構(gòu)建進行了研究。于定勇等［30］運用該方法對福清灣及海壇峽海域進行了指標體系的構(gòu)建，通過專家打分法和判斷矩陣法構(gòu)建評價指標的權(quán)重，并進行了評價。此外，德爾菲法和專家評分法是定性描述定量化方法，盡管主觀性較強，普及性較差，但與其他方法相比仍然具有方便簡明的優(yōu)勢，因此仍在廣泛使用。

2．1綜合效益評價方法

圍填海綜合效益評估是綜合評價圍填海支出與收益情況的一種方法，將圍填海效益數(shù)字化，從收支角度評價圍填海工程。李靜［31］利用資源經(jīng)濟和生態(tài)學方法，評估并分析了圍填海的社會經(jīng)濟效益和生態(tài)環(huán)境損害效益。朱凌等［32］運用模糊綜合評價方法，將圍填海效益分為經(jīng)濟效益、資源環(huán)境效益和社會效益三類，通過專家打分法確定權(quán)重，并進行評價。張建新等［33］同樣從這三方面選取評價指標構(gòu)建了圍填海綜合效益評價模型。羅希茜［34］從社會、經(jīng)濟和生態(tài)服務三個角度，選取評價指標，運用市場價值法、成果參照法、成本重置法等構(gòu)建了瑯岐島圍填海綜合效益評價模型。劉晴等［35］運用該方法對江蘇省圍填海情況進行了評價，綜合考慮了經(jīng)濟、社會和生態(tài)環(huán)境三方面的影響，綜合考量其成本收益，分析得出部分區(qū)域存在盲目圍填，并以此引導未來圍填海活動。

2．2適宜性評價方法

圍填海適宜性評價是指通過建立定量化的評價體系對用海項目進行適宜性評價。這一方法突破了完全依據(jù)海岸基本特征判定圍填海適宜性的弊端，可根據(jù)項目用海的目的，有針對性地對海灣圍填活動進行評估。劉大海等［36］參照環(huán)境經(jīng)濟學中的原理與方法，運用比率分析法構(gòu)建了圍填海損益評價體系框架，探討了相關(guān)指標構(gòu)建和評價標準，并以海州灣北側(cè)為例，驗證了評估體系的可操作性。于永海等［37］通過海岸自然條件、海洋生態(tài)、開發(fā)利用現(xiàn)狀、災害地質(zhì)、社會經(jīng)濟和其他六個指數(shù)構(gòu)建了圍填海適宜性評價指標體系與模型，并對遼寧省海岸了評估。王初升等［38］針對紅樹林海岸的資源和生態(tài)特點，構(gòu)建了一套紅樹林生物海岸圍填海適宜性的評價指標體系。此后，王初升等［39］又針對珊瑚礁海岸構(gòu)建了一套圍填海適宜性指標體系，解決了我國兩大生物海岸圍填海的指標難題。林霞等［40］在適宜性評價基礎(chǔ)上，通過ArcGIS投影將數(shù)據(jù)還原至圖像，最終計算得出遼寧省適宜圍填的區(qū)域面積。

2．3承載力評價方法

環(huán)境承載力的概念出現(xiàn)于二十世紀六七十年代，目前海域環(huán)境承載力研究也逐漸深入，一些學者提出了海域環(huán)境承載力的評價指標體系及評價方法，但目前針對圍填海影響下的環(huán)境承載力研究一般僅局限在地下水、環(huán)境和資源等方面。潘桂娥［41］首次提出灘涂資源承載力的概念，并對其特征內(nèi)涵、未來研究思路等進行了分析。王艷紅等［42］從承載力角度出發(fā)，對海岸帶圍墾適宜速度展開研究，以江蘇淤泥質(zhì)海岸帶為例，對不同岸段的適宜圍墾速度進行計算分析，提出圍墾活動的強度應綜合考慮經(jīng)濟和社會效益與海岸帶的自然淤蝕承載力，以滿足圍墾活動與海岸帶資源保護的平衡。魏超等［43］從承載力角度，運用PSR模型對南通市海岸帶綜合承載力進行了評價，為圍填海提供了更全面的指導。

2．43S技術(shù)方法

3S技術(shù)方法指RS、GIS、GPS三者相結(jié)合，多學科高度集成地對空間信息進行采集、處理、分析和應用的信息技術(shù)，也是近幾年分析我國沿海地區(qū)變化的重要方法之一。海岸線的變化可以反映我國多年海岸帶圍填海趨勢，同時可以分析圍墾土地利用形式及我國海岸工程變化趨勢。郭偉等［44］運用遙感、GIS技術(shù)及圍填海地區(qū)的地形圖和實地監(jiān)測資料，對深圳灣20世紀末以來的圍填海工程進行了評價，發(fā)現(xiàn)西海岸的灘涂和航道發(fā)生變化，納潮量減少，導致潮流速度減少，流向改變，對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生重大威脅。孫云華等［45］運用遙感和ArcGIS軟件等技術(shù)就長時間尺度下的萊州灣海岸濕地面積變化進行了對比研究，發(fā)現(xiàn)在人工圍墾下，自然岸線不斷消失，人工岸線不斷向海推進，但養(yǎng)殖池和鹽田的大小很大程度上影響了人工灘涂面積的改變。高志強等［46］運用遙感和GIS技術(shù)，對我國近30a來海岸線變化進行了分析總結(jié)，認為修建港口碼頭、構(gòu)筑建設(shè)用地、沿海養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)圍墾等圍填海工程是改變海岸線的關(guān)鍵因素。且隨著我國經(jīng)濟社會需求的變化，圍填海利用類型從最初的以農(nóng)業(yè)用地為主，轉(zhuǎn)變到后期的以養(yǎng)殖池為主，再轉(zhuǎn)變到目前以利用水面為主，且港口所占比例不斷上升，而農(nóng)業(yè)用地所占比例則在逐漸下降。

2．5脆弱性評價

脆弱性起源于對自然災害的研究，開始時主要應用于生態(tài)領(lǐng)域，爾后被應用到其他領(lǐng)域如圍填海研究。目前較易得到承認的脆弱性是一個集合概念，體現(xiàn)研究的系統(tǒng)、系統(tǒng)內(nèi)的個體存在不穩(wěn)定性，該系統(tǒng)自身以及其中的個體對于外界的壓力較為敏感，最后在外來干擾和內(nèi)部變化的共同作用下，產(chǎn)生不同程度的損失，并且難以復原。劉曦等［47］從海岸侵蝕的角度，指出海岸帶脆弱性體系是其對全球氣候變化、海平面上升及其他不利影響的承受能力。劉宏偉等［48］使用脆弱指數(shù)法，選取6項因子對曹妃甸地區(qū)的海岸帶脆弱性進行了評價，并選取主成分因子法和德爾菲法分別計算其脆弱性程度，通過兩者對比和調(diào)整，得到吻合結(jié)果。評價方法方面，地質(zhì)環(huán)境評價方法目前還處于發(fā)展階段，相關(guān)研究大多處于定性方面，定量研究較少。并且，對地質(zhì)環(huán)境脆弱性的評價大多集中在某一特定的地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)中，如巖溶地區(qū)、海岸帶地區(qū)等，少有全方位的地質(zhì)環(huán)境脆弱性評價［49－50］。此外，目前很多其他評價方法也被用于探討圍填海帶來的海洋環(huán)境影響。如索安寧等［51］運用環(huán)境影響回顧性評價（PAA）方法，對曹妃甸圍填海工程帶來的海洋生物和海洋環(huán)境兩個主要方面的影響進行了評價。圍填海強度指數(shù)（RII）是海灣圍填海面積占海灣總面積的比率，可以用于評估海灣圍海造地的環(huán)境影響累積效應，黃發(fā)明等［52］運用該方法對福建省湄洲灣圍填適宜性進行了評估。李延峰等［53］運用人海關(guān)系空間量化模型方法，評價了人類活動對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響，并將評價結(jié)果進行空間可視化。雖然我國研究人員對近岸圍填海開展了不同層面和不同角度的研究，但由于經(jīng)濟利益的驅(qū)使，近年來我國近岸圍填海的規(guī)模、特點與速度與之前有很大不同，且多數(shù)海岸是在之前圍墾的基礎(chǔ)上擴大圍填面積，由此產(chǎn)生的環(huán)境累積影響更具復雜性，這對我國近岸圍填海的環(huán)境影響評價研究提出了更高的要求。如何更精確地評價海岸帶圍填海的累積影響，將人類活動和區(qū)域本質(zhì)特點相結(jié)合，從多角度多學科進行更全面的評價，將是未來近岸圍填海影響評價的研究方向。

3結(jié)語

圍填海造陸為我國沿海地區(qū)社會經(jīng)濟的發(fā)展提供了寶貴的發(fā)展空間，但過度的圍填海工程使我國自然岸線不斷減少，增加土地面積帶來巨大社會經(jīng)濟效益的同時也給海岸帶生態(tài)環(huán)境帶來難以估量的破壞。近幾年在大規(guī)模圍墾下，沿海自然灘涂逐漸消失，如何在長時間尺度層面考慮近岸圍填海的累積影響，如何更全面地對近岸圍填海工程進行評價，如何在評價突出重點的同時減少或忽略其他項目，將是未來需要攻關(guān)的難題。因此，在關(guān)注單個圍填海工程短期影響的同時，更應重視大規(guī)模、長期性圍填海工程的環(huán)境累積影響效應；在研究重點上，不應只局限于圍填海對泥沙沉積的單一評價，還要加強圍填海對濱海濕地和近岸生態(tài)、水文環(huán)境等的功能影響過程和影響機制的研究；在研究深度上，應加強海洋學科的交叉研究，深入剖析圍填海對土地、海洋、生物、生態(tài)環(huán)境的綜合影響。

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