陸海關聯(lián)工程及其科學研究

于良巨, 侯西勇, 施 平

(中國科學院 煙臺海岸帶研究所, 山東 煙臺 264003)

改革開放以來, 中國經濟社會發(fā)展迅猛, 取得了令人矚目的成就; 未來20～30 a將是我國全面建設小康社會、人口達到高峰、工業(yè)化和城市化加速發(fā)展的時期, 在此過程中, 中國將從一個經濟大國逐漸轉變?yōu)橐粋€經濟強國, 同時, 海洋經濟在經濟社會發(fā)展中所發(fā)揮的作用將越來越顯著, 中國將以一個海洋強國的姿態(tài)屹立于世界。

伴隨著中國經濟社會的迅速發(fā)展, 東部沿海地區(qū)眾多國家級區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略得以制定和實施, 尤其是進入“十二五”階段, 我國沿海區(qū)域的發(fā)展進入了前所未有的新一輪快速躍進階段, 在政策、資金與資源等多要素大力傾斜的背景下, 沿海各省市區(qū)擴大投資規(guī)模, 紛紛確立了一批支撐帶動作用強、影響深遠的項目集群。其中, 聯(lián)系陸地與海洋、具有陸海關聯(lián)特征的工程項目已經由個例逐漸向區(qū)域化、規(guī)模化發(fā)展, 而且, 可以預計, 未來時期具有陸海關聯(lián)特征的各種工程項目仍將不斷地得到立項、上馬、建成及投入運行, 或者原有的工程得到維護、更新與升級。這些陸海關聯(lián)工程項目在帶動區(qū)域經濟社會迅速發(fā)展的同時也不可避免地對區(qū)域陸地及海洋的資源、環(huán)境和生態(tài)等產生了不可估量的影響作用?？陀^地講, 我們對陸海關聯(lián)工程環(huán)境與生態(tài)效應影響方面的認識有限。因此, 有必要回顧改革開放以來支撐和影響我國沿海可持續(xù)發(fā)展、國家競爭力以及國家安全的重大陸海關聯(lián)工程的發(fā)展歷程, 并對其未來一定時期內的發(fā)展態(tài)勢進行展望, 研究其發(fā)展的特征與規(guī)律、環(huán)境與生態(tài)效應、經濟效益、社會效益等, 并在此基礎上著重從科技儲備與發(fā)展的戰(zhàn)略高度出發(fā), 針對制約我國經濟社會發(fā)展的陸海關聯(lián)工程科技瓶頸問題提出解決方案, 提出支撐與促進我國沿海地區(qū)經濟社會發(fā)展的新思路, 為創(chuàng)新型國家建設、海洋強國戰(zhàn)略實施和保障國家安全等提供支撐。

1 陸海關聯(lián)工程簡介

1.1 陸海關聯(lián)工程概念界定

目前, 國內外尚未有對“陸海關聯(lián)工程”這一稱謂的清晰界定及其相關問題的探討和研究, 使用頻率比較高的概念有海岸工程、海洋工程等。

我國職能部門從管理角度給出的海洋工程定義,是指以開發(fā)、利用、保護、恢復海洋資源為目的, 并且工程主體位于海岸線向海一側的新建、改建、擴建工程。具體分類包括: 圍填海、海上堤壩工程, 人工島跨海橋梁、海底隧道工程, 海底管道、海洋礦產資源勘探開發(fā)及其附屬工程, 海上潮汐電站、海洋能源開發(fā)利用工程, 大型海水養(yǎng)殖場、海水綜合利用工程等[1]。

與海洋工程類似, 海岸工程建設項目, 是指位于海岸或者與海岸連接, 工程主體位于海岸線向陸一側, 對海洋環(huán)境產生影響的新建、改建、擴建工程項目。具體分類包括: 港口、碼頭、濱海機場工程項目, 造船廠、濱?；痣娬尽⒑穗娬?、風電站, 濱海物資存儲設施工程項目, 濱海礦山、化工等工業(yè)工程項目, 固體廢棄物等污染物處理處置排海工程項目,濱海大型養(yǎng)殖場, 海岸防護工程水利設施, 濱海石油勘探開發(fā)工程項目等[2]。

我國著名的水利專家和海岸工程專家嚴愷院士給出的海岸工程定義是“自然科學和工程技術在海岸帶開發(fā)規(guī)劃、設計與工程建設上的應用”, “進行海岸防護、海岸帶資源開發(fā)和空間利用所采取的各種工程措施”, 主要包括海岸防護工程、海港工程、河口治理工程、海上疏浚工程、圍海工程、海洋能利用工程、漁業(yè)工程、環(huán)境工程以及人工島工程等,它是海洋工程的組成部分并與近海工程有所重疊[3]。

根據(jù)目前我國對海洋工程和海岸工程的定義及分類, 我們界定陸海關聯(lián)工程是指在建設過程以及運行維護階段中同時涉及到對陸域空間和海域空間的顯著利用或者同時影響到這兩類空間區(qū)域的工程項目, 或者說, 陸海關聯(lián)工程是海岸帶區(qū)域一定空間范圍內涉及或影響到區(qū)域乃至國家的經濟建設、社會民生和環(huán)境生態(tài)的重大工程項目, 其主要目的是為海洋與海岸帶資源開發(fā)、產業(yè)與經濟發(fā)展、社會發(fā)展等提供服務, 甚至影響到維護國家海洋主權和權益戰(zhàn)略實施, 其主要特征是陸地與海洋,以及自然與社會之間互相聯(lián)動、互相關聯(lián)和互相影響等。

狹義的陸海關聯(lián)工程主要是指工程性基礎設施,是沿海城市和區(qū)域未來生存和發(fā)展、順利進行各種經濟活動和其他社會活動所必須具備的工程性基礎設施, 直接為沿海區(qū)域生產部門和居民生活提供公共條件和公共服務, 其對沿海生產及生活尤為重要,是保證和提高沿海經濟效益、環(huán)境效益和社會效益的必要條件之一。

廣義上講, 陸海關聯(lián)工程是指在建設、運行或維護等不同階段使得陸地與海洋之間發(fā)生顯著的單向或者雙向的物質、能量和信息傳輸或運移的工程項目。從這個角度出發(fā), 傳統(tǒng)的陸域工程和海域工程中均有很多類型可劃歸為陸海關聯(lián)工程, 也就是說,不管工程項目分布在陸地、海洋, 還是海岸帶, 只要存在較為強烈的跨越或者聯(lián)系陸海的物質、能量和信息的轉移, 即可視為陸海關聯(lián)工程。需要強調的是,不能將陸海關聯(lián)工程簡單地理解為海岸帶區(qū)域某些陸域工程及海域工程的集合; 對“陸海關聯(lián)”特質的理解和界定凸顯了這類工程項目日漸突出的重要性及其地理位置和空間行為方面的特殊性, 并因而使得將其從傳統(tǒng)的海岸工程和海洋工程中單獨區(qū)分出來成為一種必要甚至必然。

1.2 陸海關聯(lián)工程的特征

陸海關聯(lián)工程本質是為沿海地區(qū)實現(xiàn)海洋開發(fā)等保障社會生產和居民生活提供公共服務的工程設施, 用于保證和促進國家沿海區(qū)域社會經濟活動正常進行的公共服務系統(tǒng), 是沿海開發(fā)活動賴以生存發(fā)展的一般物質條件。其特征包括: 類型多樣化、工程建設周期長、建設與管理的成本高、對科技的需求標準高、促進新興產業(yè)的形成和發(fā)展等。

具體而言, 與一般意義的海洋工程或海岸工程相比, 陸海關聯(lián)工程具有如下特點: (1)影響范圍廣,是區(qū)域發(fā)展規(guī)劃的重要組成部分, 工程不僅通過其建設任務對所在地區(qū)的經濟和社會發(fā)生影響, 而且對周圍的陸域或海域的自然面貌、生態(tài)環(huán)境、自然景觀, 都將產生不同程度的影響。(2)具有成本高、投資規(guī)模大、建設周期長、技術要求復雜、產業(yè)關聯(lián)強、配套要求高等特點, 如投資少輒幾十億, 多輒幾百億乃至上千億。(3)有很強的系統(tǒng)性和綜合性。單項工程是同一地區(qū)內各項基礎設施工程的有機組成部分, 與國民經濟的其他部門緊密相關。(4)工作條件復雜, 工程建筑在復雜的海域氣象、水動力、泥沙地質等自然條件下進行施工和運行, 多承受海水的推力、浮力、滲透力、沖刷力等的作用, 工作條件較其他陸域建筑物更為復雜。

1.3 陸海關聯(lián)工程的功能和戰(zhàn)略意義

事實上, 不管是在各主要發(fā)達國家, 還是在主要的發(fā)展中國家, 陸海關聯(lián)工程早已不再是個別現(xiàn)象和零星分布, 而是已經經歷了數(shù)量及類型的增加,直至當前空間分布日益密集化, 這種發(fā)展歷程源于海岸帶區(qū)域和陸海關聯(lián)工程的重要性及其突出的戰(zhàn)略意義。當前我國經濟社會發(fā)展的基礎與現(xiàn)狀、發(fā)展模式及其階段性特征等都對陸海關聯(lián)工程的形成和發(fā)展具有極為顯著的影響甚至決定性作用, 具體而言, 不同歷史時期或經濟社會背景下對沿海區(qū)域和海洋經濟地位的界定, 基礎性和戰(zhàn)略性資源與能源供需關系的發(fā)展走勢, 沿海土地資源和空間資源的供給形勢以及社會公眾消費觀念和價值觀念的轉變等都是陸海關聯(lián)工程發(fā)展變化的重要影響因素。

在我國, 可以預見, 未來時期海洋經濟在國民經濟和社會發(fā)展中所發(fā)揮的作用將越來越大, 海域資源同陸域資源共同構成經濟社會發(fā)展的基礎, 而海洋產業(yè)和陸域產業(yè)的關聯(lián)機制是構成海陸經濟一體化的基礎[4]。其中, 陸海關聯(lián)工程作為海陸兩大系統(tǒng)實現(xiàn)綜合開發(fā)的媒介和聯(lián)結紐帶, 在提升沿海地區(qū)的經濟發(fā)展水平和質量, 為區(qū)域生產力布局的優(yōu)化調整起著至關重要的作用: 一方面, 陸海關聯(lián)工程的建設、運行和維護需要高的科技投入、資金投入以及人才與智力投入等, 是促進海洋資源開發(fā)和沿海經濟繁榮以及加速陸域經濟向海域經濟延伸的重要過程; 另一方面, 我國資源、能源相對不足, 陸海關聯(lián)工程驅動下的沿海經濟社會發(fā)展將能有助于我國充分利用國內國際兩種資源, 適應目前鋼鐵、能源等大宗原料短缺這一長期戰(zhàn)略形勢, 為參與國際競爭和經濟社會可持續(xù)發(fā)展提供有力的保障, 使我國在地緣經濟、地緣政治和世界經濟競爭中取得更大主動權。總的來說, 陸海關聯(lián)工程已經成為陸域經濟向海域經濟延伸的橋頭堡, 為陸海經濟協(xié)調發(fā)展提供重要的支持。

2 陸海關聯(lián)工程分類

主要按照功能屬性, 分為沿?？臻g利用工程、沿海交通運輸工程、沿海防災減災工程和沿海資源開發(fā)利用與保護工程等。

2.1 沿?？臻g利用工程

該類工程主要是通過填海造陸、修建人工島、建造大型海上浮體等方式直接開發(fā)、利用海洋空間,主要是為了發(fā)展臨港產業(yè)、城鎮(zhèn)建設、水產養(yǎng)殖和發(fā)展旅游業(yè)。國外具有典型性和代表性的此類工程有: 阿聯(lián)酋的迪拜人工島、荷蘭圍海造田、日本東京灣和大阪灣圍海工程, 韓國西海岸的新萬金圍海工程; 在我國, 自改革開放以來, 沿海從南到北掀起了大大小小的圍海熱潮, 其中, 比較有代表性的工程有河北唐山曹妃甸港區(qū)、天津濱海新區(qū)、山東半島藍色經濟區(qū)、浙江舟山綜合開發(fā)實驗區(qū)、溫州半島工程等。

2.2 沿海交通運輸工程

主要包括兩類: 一類是連接不同陸域之間的跨海大橋、海底隧道等; 另一類則主要是供海上船舶?？康拇a頭工程等, 比較有代表性的國內外交通運輸類陸海關聯(lián)工程見表1。

2.3 沿海防災減災工程

該類工程主要是抵御海嘯、臺風、風暴潮、海浪、赤潮、海冰等海洋災害, 主要包括兩大類: 一類是直接應對海洋災害防、減災工程, 主要是為陸域開發(fā)提供防護和減災能力的工程。在包括防范風暴潮和海水入侵等環(huán)境和生態(tài)效應方面具有良好的效果,例如海水入侵墻、丁字壩等, 國外有威尼斯海潮堤防計劃(摩西計劃)等, 國內有沿海防護林工程、東營防潮大堤工程等; 另一類則是指海岸帶區(qū)域各種重大工程項目為了防范和抵御海岸帶自然災害以及保護環(huán)境和生態(tài)等所必須建設的防、減災附屬工程, 如核電站和碼頭的防波堤等。

2.4 沿海資源開發(fā)工程

表1 國內外具有代表性的交通運輸類陸海關聯(lián)工程Tab. 1 The typical transportation kind of land-sea connected projects at home and aboard

主要是指開發(fā)、利用和保護各類海洋與海岸帶資源的各種工程手段, 可細分為礦產資源開發(fā)、生物資源開發(fā)、能源資源利用等類型。比較典型的工程如: 海上采油平臺等礦產開發(fā)項目, 海水淡化工程,海上網(wǎng)箱養(yǎng)殖等生物項目, 海岸帶風力發(fā)電、波浪能發(fā)電、潮流能發(fā)電、濱海核電站等能源動力項目。

需要注意的是, 每一種分類之間的界限不一定非常清晰和嚴格, 在分類時按其主要服務功能進行分類[5]。上述的陸海關聯(lián)工程分類, 有的類型僅具有單一服務功能, 有的則具有多種服務功能, 功能存在交叉性、復合性及綜合性, 幾乎所有的陸海關聯(lián)工程或多或少地占用海岸帶空間資源, 例如, 已經完工的舟山陸島連接工程、上海洋山深水港口建設等,海洋空間開發(fā)造成部分島嶼消失, 既是港口建設工程, 又包括了“圍海造地工程”。

3 陸海關聯(lián)工程建設和管理中亟待加強研究的問題

隨著工程學科的理論和技術水平長足的進步和發(fā)展, 沿海交通、建筑設施、水利、能源等陸海關聯(lián)工程建設快速發(fā)展, 工程建設規(guī)模越來越大, 種類越來越多。由于沿海大規(guī)模工程建設的復雜性, 帶來的一系列管理、生態(tài)和環(huán)境問題。例如, 沿海各地區(qū)的超限度盲目擴張建設, 一方面必造成極大的浪費,另一方面工程中各類公共安全問題日益凸現(xiàn), 其造成的危害與影響越來越大, 極有可能帶來重大安全問題, 制約我國國民經濟發(fā)展和社會穩(wěn)定。這些問題已成為挑戰(zhàn)該領域的長期存在的重大科學問題, 并有可能是影響未來幾十年發(fā)展的根本性問題。

從科學研究的意義來說, 這些科學問題所要解決的不僅僅局限于工程領域科學與技術的框架內,盡管近年來工程建設取得了巨大成就, 但是很多超越工程層面的問題亟待研究。事實上, 多數(shù)陸海關聯(lián)工程在其建設階段所需的各方面技術并不存在比較明顯的不足或瓶頸問題, 目前的現(xiàn)狀是“重建設, 輕研究”, 尤其是在工程運營階段所存在的問題較多,也較難解決, 這些問題具有很強的復雜性和綜合性,往往同時涉及自然科學、人文科學和管理領域的問題。同時, 有些問題, 尤其是對環(huán)境和生態(tài)具有顯著危害的事件往往具有明顯的突發(fā)性和不可預見性。因此, 系統(tǒng)地提出和研究陸海關聯(lián)工程發(fā)展中的主要科學問題, 推進相關領域研究的發(fā)展, 既是與國民經濟和國家安全密切相關的重大戰(zhàn)略命題,也是將陸海工程研究成果直接服務于國家決策和沿海區(qū)域社會經濟發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。

目前, 國內外對陸海關聯(lián)等大型工程的研究總體較少, 僅以少量的個案實證研究為代表, 而綜合性的理論研究則較為薄弱。因此, 陸海關聯(lián)工程研究科學問題的選擇既需要有對個體層面的建設、運行和維護的微觀層面研究, 也需要從區(qū)域以及全國的層面出發(fā)系統(tǒng)性地探討陸海關聯(lián)工程體系發(fā)展和管理等方面的問題。與此相應, 在研究方法方面, 有必要采取“自下而上”和“自上而下”相結合的方式, 統(tǒng)籌兼顧對陸海關聯(lián)工程個體及系統(tǒng)整體的研究。

總的來說, 當前引起重視并有可能成為今后我國沿海陸海關聯(lián)工程領域的重點研究內容, 主要圍繞下列三個方面展開。

3.1 陸海關聯(lián)工程研究的理論體系

理論研究并不是針對工程本身去研究工程問題,也不以研究具體的工程技術問題為根本, 而是更注重于研究工程帶來的環(huán)境、管理、規(guī)劃與政策等方面的問題。根據(jù)對近20～30 a的陸海關聯(lián)工程發(fā)展狀況, 特別是建設和運營階段的分析, 探討陸海關聯(lián)工程對海岸帶生態(tài)環(huán)境的影響, 研究重大工程對周圍環(huán)境的物理、生態(tài)環(huán)境顯著變化, 影響程度如何？是否有明顯影響？具體而言, 比較重要的問題包括: (1)各類型陸海關聯(lián)工程發(fā)展的歷史與現(xiàn)狀及其空間分布特征, 重點摸清數(shù)量與分布等方面的現(xiàn)狀特征; (2)針對典型陸海關聯(lián)工程, 從材料選用、工程設計、施工和運營以及將來的搬遷或拆除五個階段進行考察, 深入分析和評價工程立項、建設和運維等不同階段過程中的經濟社會效益、環(huán)境和生態(tài)效應以及合理而有效的管理措施; (3)研究區(qū)域及國家層面陸海關聯(lián)工程建設、布局、發(fā)展和管理等方面突出存在的不足與問題(立項論證與審核制度、工程建設與運行監(jiān)管制度、部門分工與協(xié)作的機制與體制、投融資的機制與模式、綜合管理的法律與制度等), 同時, 圍繞國外工程技術手段和工程管理等方面開展比較研究。

3.2 陸海關聯(lián)工程與經濟社會協(xié)同發(fā)展及戰(zhàn)略研究

主要包括以下幾個方面: (1)考察各類型陸海關聯(lián)工程發(fā)展的過程、特征、規(guī)律及其與經濟社會發(fā)展之間的相互關系(重點分析其發(fā)展的社會經濟背景以及評估其對區(qū)域和全國經濟社會發(fā)展的支撐和促進作用), 應根據(jù)我國未來經濟社會發(fā)展的總量需求來科學規(guī)劃和研究有關工程的建設供給總量。例如,沿海日益增長的經濟社會發(fā)展需求與陸海關聯(lián)工程的有效供給是否存在著矛盾和沖突？發(fā)展的速度快慢問題？區(qū)位布置是否合理？建設的初衷能否發(fā)揮應有的效果？(2)陸海關聯(lián)工程的經濟與環(huán)境集成分析、綜合分析及生態(tài)補償問題(尤其關注經濟收益與環(huán)境效應空間錯位與不匹配所引發(fā)的區(qū)域間生態(tài)補償問題, 包括陸海之間的補償問題), 其經濟發(fā)展效益和生態(tài)環(huán)境效應如何？是否存在著重大的安全與生態(tài)環(huán)境隱患？與其他區(qū)域之間的規(guī)劃是否沖突等問題。(3)為了避免“只見樹木, 不見森林”以及重復建設的問題, 有必要超越各個相互獨立的區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略, 在更高的視角, 尤其是全國的高度出發(fā), 高屋建瓴地梳理和審視我國近年來主要陸海關聯(lián)工程的發(fā)展步伐、發(fā)展質量、空間布局、存在的問題、發(fā)展趨勢, 提出區(qū)域及國家層面未來時期陸海關聯(lián)工程建設、發(fā)展和布局的原則、戰(zhàn)略與方案。

3.3 關鍵重大工程防災減災研究

由于自然災害和人為災害因素, 沿海能源、水利工程、交通工程、建筑與設施工程中各類公共安全問題已日益凸現(xiàn)。各類工程在建設、運營、管養(yǎng)中在工程的安全性、耐久性與災害防治等面臨嚴峻安全問題, 而強震、臺風、冰雪災、風暴潮、地質等災害和惡劣環(huán)境造成的危害與影響越來越大, 因而,工程質量安全關系到區(qū)域經濟社會的發(fā)展安全, 也會影響到周圍陸海域的生態(tài)環(huán)境安全。目前, 陸海關聯(lián)工程的防災減災研究已經成為制約我國國民經濟發(fā)展和社會穩(wěn)定的重大課題, 需要對各類型陸海關聯(lián)工程的環(huán)境與生態(tài)、災害效應分析, 包括區(qū)分關鍵類型工程個體的環(huán)境與生態(tài)效應以及對區(qū)域及全國層面多類型總體的環(huán)境與生態(tài)效應進行分析, 考慮長期緩變和順時突發(fā)類型的災害因素; 預測未來 20年以至更長時期的環(huán)境變化, 關注在未來變化情景下, 極端環(huán)境事件的變化趨勢及對工程安全突變發(fā)生的可能性; 各類災害對各類工程的致災形成機理,工程災害評估和風險控制、防護對策; 相關法規(guī)的制定或完善, 在工程建設各階段國家強制性標準的建立與執(zhí)行, 防災減災強制性的要求, 行政主管部門的防災減災的監(jiān)管責任等。

4 結語

通過上述綜合性研究, 深刻認識陸海關聯(lián)工程中的眾多科學問題, 可為當前我國陸海關聯(lián)工程的發(fā)展與管理提出較好的咨詢建議。但是, 從長遠來看,有必要綜合各學科理論、方法和技術體系對沿海區(qū)域陸海重大工程及其管理開展綜合和專題研究。例如, 在眾多新型工程的建設過程中, 涉及到自然科學、人文科學和技術科學的學科交叉(包括工程學、地質學、生態(tài)學、環(huán)境學和資源科學等學科)。其中,既有科學問題(涉及到自然和人文地理學、氣候與氣象學、水文與水利學等眾多自然科學), 更有管理問題(涉及到政治學、經濟學、社會學、人口學和法律學等社會科學), 還需以遙感和地理信息系統(tǒng)等技術手段為輔助[6], 這些都對陸海關聯(lián)工程的研究提出了新的挑戰(zhàn)。因此, 需要全方位、多視角、多學科地交叉融合研究。

當然, 本文只是對該戰(zhàn)略問題提出一些初步總結, 必定存在許多有待細化與補充之處, 對陸海關聯(lián)工程發(fā)展科學問題的討論必須基于建立在目前的理論研究和工程應用水平之上, 因此, 有待于后續(xù)工作中繼續(xù)深入研究。

[1]國務院辦公廳.防治海洋工程建設項目污染損害海洋環(huán)境管理條例[EB/OL]. http://www.china.com.cn/ policy/txt/2007-09/30/content_8989139.htm,2009-09-25.

[2]國務院辦公廳.中華人民共和國防治海岸工程建設項目污染損害海洋環(huán)境管理條例[EB/OL]. http://news.xinhuanet.com/politics/2006-10/06/content_5171734.htm, 2006-09-19.

[3]嚴愷. 海岸工程[M]. 北京: 海洋出版社, 2002: 46-47.

[4]欒維新. 海陸一體化[M]. 北京: 海洋出版社, 2004:43-47.

[5]張耀光. 海岸帶利用結構與海岸帶海洋經濟區(qū)域差異分析[J]. 地理研究, 2010, 29 (1): 24-34.

[6]于貴瑞. 略論生態(tài)系統(tǒng)管理的科學問題與發(fā)展方向[J]. 資源科學, 2001, 23(6): 1-4.