圍填海區域生態修復技術方法研究

劉玥騰，王厚軍，吳姍姍，岳 奇

（國家海洋技術中心，天津 300112）

沿海濕地是陸地環境向海洋環境延伸的過渡地帶，兼具雙重環境特征和環境功能，是海洋生態系統的重要組成部分。沿海濕地具有豐富的生物資源，同時在凈化水質、削減自然災害、科研教育、提供休憩游覽場所等方面也發揮著不可替代的作用[1]。

為拓寬生存空間、促進經濟發展、緩解“人地矛盾”，自新中國成立以來，我國沿海地區先后經歷了以圍海曬鹽、拓展農業用地、圍墾養殖、經濟發展為主要目的的四次圍填海熱潮[2]。李飛等[3]采用地理信息系統和遙感技術提取填海造地影像，結果顯示2008—2015年期間我國沿海地區填海造地面積達到2 017.19 km2。長時間大面積的圍填海活動導致我國濱海濕地的面積不斷減少，自然岸線長度不斷縮減，對于海洋和陸地環境造成嚴重損害[4]。據統計，近40年來，我國大規模圍填海活動累計造成2.19×104km2濱海濕地的損失，約為中國濱海濕地面積的二分之一[5]。SATO S等[6]研究發現，日本圍填海工程隔絕了艾撒哈亞灣與外海的聯系，海水鹽度下降造成本地物種消亡。

2018年起，黨中央、國務院加大對海洋生態保護和圍填海管控重視力度，先后出臺了《國務院關于加強濱海濕地保護嚴格管控圍填海的通知》（國發〔2018〕24號，以下簡稱國務院24號文）等多個政策性文件，多措并舉加強海洋生態保護和圍填海管控。《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》中明確提出要嚴格圍填海管控，加強海岸帶綜合管理與濱海濕地保護。目前對于圍填海方面的研究，主要集中于圍填海活動對生態環境、水動力條件、海洋生物的影響，以及圍填海區域變化情況等方面內容，而對于圍填海區域生態修復研究較少。本文梳理總結了圍填海區域生態修復方法，以期為圍填海區域生態修復的實際工作提供參考和借鑒。

1 圍填海生態環境影響

圍填海活動因其大尺度范圍、永久性地改變區域自然屬性，對海域生態環境和生態資源產生了不可逆轉的影響，其主要影響包含占用濱海濕地，打破海洋生態系統平衡，造成區域生態系統服務功能的喪失，同時致使部分灘涂鳥類的棲息環境、覓食地消失；占用自然岸線，改變濱海濕地岸線格局，破壞海岸自然景觀，造成岸線生態穩定性缺乏；改變海域水動力環境，導致水體交換能力減弱、海灣納潮量減少、河口淤塞加快、自凈能力變差，對海灣河口生態環境產生持久影響；圍填海工程產生的懸浮泥沙、爆破淤積形成的沖擊波、改變水文特征和永久占用海底空間資源均會造成海洋生物資源損失等問題。圍填海活動造成的不良生態環境影響持續累積疊加，將給海洋生態系統帶來巨大的生態負效應[7-12]。

結合圍填海區域生態功能定位、所在海域自然條件、生態環境和圍填海項目實際情況等，針對圍填海活動造成的主要生態環境問題，明確生態保護修復的重點和目標，制定有針對性、可操作性的生態保護修復措施，構建區域生態修復體系（見表1）。

表1 主要生態問題與生態修復措施銜接性分析

2 國內外圍填海區域生態修復技術研究現狀

隨著世界各國對生態環境保護愈加重視，很多國家積極探索并開展圍填海項目生態保護修復工作，逐步建立生態補償機制。20世紀90年代，在風暴潮影響下，荷蘭—比利時邊界斯海爾德河口處的圍海造田堤壩發生潰堤，使得鹽田演替為鹽沼濕地系統，這一意外的發現讓更多的學者認識到拆除堤壩是圍填海生態修復的重要技術方法[13]。OMER Y等[14]研究發現，人工采砂、填海造地、沿海構筑物不合理設計是造成黑海東部地區遭受嚴重的海岸侵蝕和海岸線衰退的主要原因，并提出采取限制采砂活動、構筑防砂堤、合理設計構筑物結構等措施減緩海岸線侵蝕。陳秋明等[15]對江門市臺山圍填海區域的生態修復和景觀提升方法進行研究，提出“陸海聯動、河海共治”的修復原則，構建以紅樹林濕地生態系統和人工沙灘為重點的圍填海空間生態修復空間規劃。張楊等[16]以福建可門工業園區為例，提出“生態流”概念，采用“構建山海通廊、生態海提、增殖放流、退堤還水、退養還灘、無居民海島修復和污染防治”等多種手段構建生態修復空間格局。于露等[17]以東臺市弶港鎮為例，提出采取地形改造、植被修復、魚類底棲動物恢復、水文調控等生態整治修復措施，提升區域生態系統結構和功能。近年來，自然恢復技術引起了荷蘭、新加坡等國家的重點關注，對圍填海活動后的生態系統自我恢復過程的研究正在逐步開展[5]。美國和加拿大將是否會對棲息地的自然生產力產生擾動作為圍填海環境影響評價的關鍵因素。

3 圍填海項目生態修復技術方法

為修復因圍填海活動而受損和退化的海洋生態系統，改善海洋生態系統質量，提升海洋生態系統服務功能，我國開展了眾多的圍填海生態保護修復工程項目。基于《圍填海項目生態保護修復方案技術指南（試行）》，結合圍填海區域生態修復項目案例，本文將圍填海區域生態修復技術分為：生境修復技術和生物資源恢復技術。

3.1 生境修復技術

在原始的自然條件下，濱海濕地處于裸露狀態，濕地生態系統達到平衡狀態。然而，圍填海活動的實施破壞原有生物生存環境，改變用海性質，使淺海變為陸地，直接影響海洋生態系統可持續發展。因此，對于圍填海區域的生境修復就顯得尤為重要。

3.1.1 水文動力恢復

（1）堤壩拆除

在圍填海生態修復中，為恢復水動力環境，可以采取堤壩拆除的生態整治修復措施。目前，拆除堤壩可分為兩種模式，分別為全部式拆除和部分式拆除[1]。全部式拆除工藝較為簡單，但工程量較大，經濟性較差。當堤壩對海洋生態環境產生嚴重影響時，應對其進行全部式拆除。部分式拆除工藝較為復雜，技術難點在于核定堤壩開口的數量、尺寸、間距等，以保證拆除后達到預期的水動力恢復效果。相比之下，部分式拆除既保留了堤壩防護的作用，又可以滿足海域生境的恢復要求，且成本較低、對周圍海域環境影響較小。如今，堤壩拆除技術已在圍填海生態修復中得到廣泛應用。

（2）清淤疏浚

圍填海活動會改變近海海潮的水動力環境，影響河流的泄洪能力，導致河口淤塞加快；還會降低海灣進潮量，從而導致海灣通道淤淺，造成航運不暢。因此對河口和海灣區域的圍填海項目采取清淤疏浚的生態修復措施非常必要。福建可門工業園區的圍填海生態修復方案采用疏通潮溝的方法，連通濕地水系，從而增加納潮量，改善圍填海區域的水動力環境[16]。現階段，疏浚方式主要包含干床疏浚和帶水疏浚兩種[18]。疏浚過程中，注意做好深度的測量工作，防止疏浚深度不夠，無法達到疏浚效果；也要避免出現超挖多挖的現象，增加時間成本和經濟成本[19]。同時，河口、海灣海域的底泥承接了大量近海海域的污染物，因此疏浚后需對底泥進行合理化處置和利用，避免造成二次污染和資源浪費。

3.1.2 岸線修復

（1）沙灘養護

針對圍填海工程實施后形成的砂礫質海岸，為遏制海灘侵蝕狀況的加劇，提高沙灘穩定性，通常采用沙灘養護的方法進行岸線修復。HUANG F M等[20]基于耗散結構理論和熵變，提出對廣海灣圍填海工程采取沙灘修復的生態修復方法，預計修復完成后將形成面積約120 000 m2、沙灘肩寬約40~60 m、岸線長度約1 260 m的人工沙灘。現階段，根據補沙位置的不同，可以將沙灘養護方法分為人工沙丘（在平均高潮位以上堆積泥沙）、灘肩補沙（在平均潮位以上進行補沙，增加灘肩寬度，是較為常用的補沙技術）、剖面補沙（在整個海灘坡面上進行補沙）、近岸補沙（在平均低潮位以下補沙，形成人工沙壩）等[21]。不同的沙灘養護技術所產生的修復效果、所要求的拋沙技術、對災害的抵制能力都存在的一定的差異，因此應結合修復區域的實際情況選擇適宜的沙灘養護技術。沙灘養護是較為簡單、經濟的修復方法，可以在短時間內得到明顯的修復效果，但也可能存在養護沙灘壽命短、補沙污染周圍水體環境等問題[22]。

（2）植被種植

植被種植兼具自然岸線修復和濱海濕地修復的雙重意義，適用于植被退化或具有水土保持、防風固沙、耐鹽堿等功能要求的自然岸線或濱海濕地的生態修復。圍填海形成的陸域土壤普遍具有土壤鹽分高、含水率高等特點，適宜種植耐鹽耐濕植物和先鋒植物。目前，圍填海區域植被種植模式可分為兩類，分別為濱海防護林種植和潮上帶濕地構建[23]。其中，濱海防護林種植主要通過種植本地樹種或引進樹種，在圍填海陸域和海域之間構建隔離帶，營造具有自然屬性特征和功能的岸線系統，起到保持水土、防風固沙的作用。構建潮上帶濕地應把握共生關系、競爭關系、生態循環等基礎原理，結合實際生境特征和功能要求，構建持久穩定、和諧有序的混交植物群落，增強岸線對于海浪沖擊的抵抗性，改善濕地生態系統功能和景觀效果。楊運寶等[24]對浙江省東北部錢塘江和甬江出江口交匯處的圍填海區域進行修復方案設計，使用草皮、檉柳、中山杉、白蠟、普陀樟等植物，構建潮灘—岸坡—濱河景觀帶三處層次分明、結構穩定、高低錯落的生物群落空間結構。在植被種植生態修復過程中，由于植被生長狀態受自然環境、氣候條件、人為干擾等因素影響較大，應加強生態修復后期跟蹤監測和監督管理，保證植被種植生態修復效果。

（3）生態海堤建設

填海造陸區域與自然陸地相比，自然基底薄弱，生態環境脆弱，防災減災能力薄弱[25]，因此應加強防災減災能力建設，構建科學的防災減災體系。建設生態海堤是提高圍填海區域防災減災能力的重要手段。陳秋明等[15]以廣東省江門臺山處置區工程為例，對不同的護岸類型有針對性地提出修復方案，包括建設土堤、斜坡式石堤、直立式石堤、斜坡式河堤等。生態海堤不僅具備抵抗風暴潮、臺風等海洋災害的能力，還可以促進生物多樣性恢復，有效遏制水土流失。與以鋼筋水泥或砌石為原材料的傳統海堤相比，生態海堤更能體現綠色生態理念。生態海堤一般采用綠色環保、適宜當地海域生態系統的無害化建筑材料，以利于植物生長和藻類、貝類附著，兼具安全屬性、美學價值和生態功能[26]。在生態海堤的建設過程中，應注重環保措施的落地落實，加大環境保護力度，避免對周圍環境造成二次污染。

（4）景觀建設

對于具有景觀資源開發潛力的岸線可采用景觀建設的修復方法進行生態修復。在生態修復過程中，應充分考慮公眾的親海需求，建設包含人行棧道、綠化帶、花園、活動廣場和休閑廣場等多樣性空間形式的景觀體系[27]，打造集景觀性、生態性、文化性于一體的高質量公共親海空間[28]。晉江鹽場圍填海生態修復項目中，根據不同建設區域的地理環境和區域功能，對修復區域進行景觀建設和生態建設，以達到優化區域環境、防止水土流失的作用[29]。三嶼工業區圍填海工程的生態修復將建設與海堤外側聯動的濕地公園納入生態修復方案中[30]。然而，景觀建設也存在一定的缺點和不足，可能會破壞自然景觀，對近海生態環境和漁業資源產生負面影響。因此，在景觀建設過程中，應以保護自然景觀為前提，最大限度地保持景觀原貌，輔以人工建設，形成自然與人工相融合的岸線景觀面貌。

3.1.3 濱海濕地修復

（1）退陸還海

退陸還海是將圍填海形成的陸地生態系統，恢復為海洋生態系統的工程措施。早在20世紀90年代，荷蘭農業部就制定了《自然政策計劃》，計劃將圍填海區域恢復為原本的濕地生態系統，修復破損的生態環境[31]。隨著我國對圍填海管控重視程度的不斷加深，國務院24號文對于嚴重破壞海洋生態環境的圍填海區域提出堅決予以拆除的明確要求，標志著我國在解決圍填海生態問題方面進入了退陸還海的新時期。退陸還海能夠最為直接地恢復原始濱海濕地自然屬性，再依靠生態系統的自我恢復能力，逐步恢復海洋生態系統，以達到圍填海區域生態修復目的。該項修復技術在工藝上比較容易實現，需重點關注以下幾點：拆除過程中避免對周圍環境造成二次污染、拆除的水平范圍和垂直高程都應滿足相關要求、拆除后土方的后續處置要避免再次造成環境問題。由于圍填海工程的特殊性，陸域拆除通常工程量大，施工周期較長，經濟成本較高，因此退陸還海的修復模式通常只適用于對海洋環境造成嚴重影響的圍填海區域。大連金普新區針對圍填海歷史遺留問題中未批已填成陸區域提出了拆除不合理的填海區域的生態保護修復措施[32]。

（2）退耕還濕

作為濱海濕地恢復方法中重要組成部分，退耕還濕技術主要以轉變種植結構、提升景觀效果、提高凈化能力等為目的，通過溝渠引水、抬埂蓄水、植被種植等工程措施，使耕地生態系統逐步恢復或發展為濕地生態系統[33]。在工程實施過程中，還濕區要注意保持與自然海域水體的連續性，保證水位的變化控制在合理范圍。現階段，我國退耕還濕的研究與實踐主要集中在江河、湖泊、沼澤等類型濕地的生態修復。為保護和恢復濕地生態系統，天津成立了退耕還濕領導小組，研究部署退耕還濕工程的規劃、推進和管理等工作[34]。資興市退耕還林還濕試點項目采取植被恢復、水域恢復、棲息地恢復等措施，凈化入湖水質，改善區域環境，對保障區域水生態安全具有重要意義[35]。目前圍填海區域的退耕還濕技術還處于起步階段，相關研究較為少見。

（3）退養還灘

由于人為圈閉的魚塘蝦池占用大片濱海濕地，水體大范圍閉塞，破壞濱海濕地自然環境，造成生態系統結構和功能損失，可考慮采取退養還灘的方式進行生態修復。退養還灘修復主要通過拆除人工魚塘蝦池，形成親水的自然岸線，恢復岸線屬性和自然環境，提高旅游資源承載力，促進濱海旅游發展。退養還灘主要技術流程包括放空池內海水、修筑施工便道、拆除養殖池池梗、修復自然岸線等[36]。工程實施過程中應重點關注阻斷海水與養殖池聯通、降低拆除養殖對海域環境的影響、規劃合理的出土路徑等。目前，退養還灘技術已在圍填海生態修復項目中得到廣泛應用。福建三嶼工業區通過開挖15處圍海養殖堤壩豁口、拆除水閘閘門、啟閉裝置和機房等措施，實施退養還濕工程，恢復該區域天然濕地屬性，提高濕地生態系統生物多樣性[30]。張揚等[16]以福建可門工業園為研究區域，采用退養還灘等方式，逐步恢復已受損的濕地生態系統，形成良好的陸海生態過渡帶。

（4）微地形改造

當濕地地形環境不利于目標生物生長時，可以考慮采用微地形改造技術對濱海濕地環境進行生態修復。圍填海區域的微地形改造主要采取改變原有地形環境高程和坡度的方式，其中最為重要的是對地形高程的修復[1]。通過抬升高程或降低高程的高程改造技術，滿足目標生物生長需求，構筑適宜生物生存的地形環境，再結合植被修復，形成陸生、濕生、水生等多樣化的植被群落，增加自然生境異質性。于露等[17]對東臺市弶港鎮的圍墾區生態修復研究中，綜合考慮自然條件、生態環境、人類活動等多方面因素，塑造生態島、開敞水面、深水區、半島淺灘等多種地形，提高了該區域的生態多樣性，促進了圍填海區域合理利用。

（5）紅樹林恢復

紅樹林生態系統不僅能夠為海洋生物和鳥類提供重要棲息環境，還能夠鞏固海岸線結構，提升抗沖刷能力。通常認為紅樹林生長需滿足溫度適宜、沉積物粒徑較小、潮水可到達且有一定潮差、有洋流影響等多方面因素，其中灘面高程往往被認為是紅樹林成活的關鍵因素。在修復過程中，可通過覆土或移除表土等微地形改造的方法滿足紅樹林對生長環境的要求，但應注意不可改變修復區域屬性，不能產生新的事實圍填海。目前，占用紅樹林的圍填海工程通常采取補種重建紅樹林生境或進行異地移植等方式，可在較短時間內恢復紅樹林生態系統。三嶼工業區就采用異地補種的方式，在三嶼工業區南側補種約18 000 m2的紅樹林，一定程度補償了因工業區建設占用的東北側紅樹林[30]。由于紅樹林生長對環境質量要求較高，因此需注意加強后期的維護管理工作，保證紅樹林的成活率。

3.2 生物資源恢復技術

本文提及的海洋生物資源恢復，是指采用人工投放的方式，恢復海洋生物種群數量、優化生態系統種群結構、修復受損海岸帶生物資源的修復方法，主要包括增殖放流、建立海洋牧場等。填海造地區域作為完全人工打造的陸地區域[37]，其生態系統較為脆弱。因此在進行生物資源恢復的過程中，應注意避免人為引入外來物種，保護本地生物多樣性。

3.2.1 增殖放流

海洋生物的增殖放流是通過投放貝類、魚、蝦、蟹親體或人工繁育苗種或野生苗種等恢復海洋漁業資源，實現漁業可持續發展的措施[38]。增殖放流是最根本、最直接的海洋生物資源恢復措施[39]，也是圍填海生態修復項目中最為普遍的海洋生物資源恢復方法。李陽[40]對北海市某無主圍填海區域的生態影響和生態修復措施進行初探，建議在多功能限養區、人工魚礁區、增養殖區進行日本對蝦、卵形鯧鲹等物種增殖放流，以恢復漁業資源的種群和數量。增殖放流活動在顯現顯著成效的同時，也可能對野生種群產生脅迫，大致包含以下三個方面：與野生種群產生生態競爭、與野生物種雜交影響遺傳多樣性、通過疫病傳播影響野生種群的健康狀態[41]。因此，在進行增殖放流時，應結合當地實際情況，充分考慮增殖水域生態系統結構和功能的穩定、投放苗種的健康狀況，以及對于遺傳多樣性的影響等多方面因素，篩選適宜的增殖放流物種。

3.2.2 建立海洋牧場

建立以海洋生態保護和資源增殖為主要目的海洋牧場是圍填海生態修復的重要方法[42]。其中投放人工魚礁、建立海草床是建設海洋牧場的重要技術手段。人工魚礁和海草床為海洋動物提供了躲避敵害、生息繁殖的優良場所，可以吸引魚群等海洋生物的聚集，形成微型生態系統。目前，海草植株移植的常用方法包括直插法、枚訂法、沉子法、夾系法、框架法等。該類方法以單一植株為采集單元，采用優化固定方式開展移植工作，對海草種源地破壞性小、操作簡單、污染性小[43]。然而，近岸海域環境受人類活動影響較大，而適宜的光照、水質、底質等環境因素是海草床構建的必要條件[44]，因此海草床的修復效果具有較大的不確定性。相比海草床，人工魚礁受環境影響較小，但仍存在著成本較高、運輸與后期維護不便、靈活性較差等不足。

3.3 生態修復技術比較分析

綜合考慮圍填海工程的區位要素、環境影響、資源損失等多方面因素，針對不同的生態環境問題和修復目標，本文對圍填海項目生態保護修復技術針對的圍填海底質特征和空間形態、適用區域、優點和不足進行了系統分析（見表2）。分析發現，由于河口、海灣區域的區位特征，應重點考慮采取堤壩拆除、清淤疏浚、退陸還海、退耕還濕、退養還灘等生態修復措施，恢復區域水動力環境特征；針對砂質海岸區域，主要采取沙灘養護措施，結合植被種植、生態海堤建設、景觀建設等方式，恢復砂質岸線；對于淤泥質海岸線，通常采用清淤疏浚、退養還灘等方式，恢復水動力環境，同時也可采取植被種植、微地形改造等方式提升岸線穩定性，恢復岸線景觀面貌；針對基巖海岸，可采用景觀建設等方式，優化區域環境；針對紅樹林生物海岸區域，盡量采取補種的方式恢復紅樹林生態系統；對于人工岸線，主要采用生態海堤建設、景觀建設等方式，保障區域安全，合理開發利用景觀資源。

表2 圍填海項目生態修復技術

目前廣泛應用的圍填海生態修復技術普遍側重于在短期內實現生態修復效果。涉及植被恢復的修復措施（植被種植、紅樹林恢復、建設海洋牧場等）通常受自然環境、氣候條件、人為干擾等因素影響較大；對于工程量較大、對環境擾動較大的修復措施（堤壩拆除、生態海堤建設、退陸還海、退耕還濕、退養還灘等）普遍存在對環境造成二次污染的風險。

4 存在的主要問題

4.1 生態修復理論研究不深入

生態修復理論研究是生態修復的重要基石，是指導生態修復工作的主要依據。與普通濱海區域相比，圍填海區域具有位置固定性、較強的不可逆性和嚴格的排他性等獨有特征[45]，因此該區域生態修復難度大、成本高、影響深。然而，目前對于圍填海區域開展的生態修復措施大多是借鑒濱海濕地生態修復、海岸帶生態修復、紅樹林生態修復等典型生境的生態修復技術，而僅針對圍填海區域的生態保護修復進行的系統理論研究仍處于起步階段。

4.2 自然恢復技術方法欠缺

根據《圍填海項目生態保護修復方案編制技術指南（試行）》要求，圍填海生態保護修復應遵循“保護優先、自然恢復”的科學原則。然而，目前應用于圍填海生態修復項目中的生態修復技術仍以人工修復為主，自然恢復手段嚴重不足。主要是由于對生態修復的認識不全面、不準確，通常將其理解為需要強烈人為干預的工程，忽視了生態系統的自我調節。與人工修復技術相比，自然修復技術具有對生態環境擾動小、資金投入少、工程量小等顯著優勢，是十分重要的生態修復技術。

4.3 生態修復效果評估不到位

生態保護修復方案的落實，需要采取跟蹤監測的措施進行監督和監管，而生態保護修復的實施效果，則需要通過后評估及時評判。在圍填海項目生態保護修復實踐中發現，生態修復效果的評估和監管不足是影響生態修復技術有效應用的關鍵因素。特別是針對受自然環境、氣候條件、人為干擾等因素影響較大的修復措施，若不及時進行效果后評估，難以保證生態修復實際效果符合修復要求。

5 發展與展望

本文結合圍填海生態保護修復項目案例，系統地闡述了圍填海生態修復技術方法的針對問題、修復目標、適用區域、優缺點和存在的主要問題等。為進一步完善和發展圍填海項目生態修復措施，建議今后在以下幾方面進一步完善。

（1）深入開展圍填海生態修復理論研究。特別是對于堤壩拆除、退耕還濕、退養還灘、退陸還海等對圍填海活動具有較強針對性的生態修復技術方法的生態環境、生態功能影響過程和機理等開展進一步深入研究。

（2）完善自然恢復技術手段。應以生態問題的識別和診斷為基礎，充分考慮生態系統自然恢復的過程和機理，進一步深入研究人工引導下受損生態環境自然恢復手段，提高生態修復的效率，最大程度地發揮海洋生態系統的自我調節和自我恢復能力，降低修復成本，降低修復過程中對于生態系統造成的二次破壞。

（3）加強生態修復效果監測與評估。為科學、有效地實施圍填海生態保護修復，應進一步健全完善監測評估制度，確定監測評估指標體系和評估方法，強化指標考核力度，建立完備的工程臺賬，形成圍填海生態保護修復長效保障機制，確保生態保護修復的合理性、有效性和持續性。