沙灘修復工程對海洋環境的影響分析

張 婕

（自然資源部第三海洋研究所，福建 廈門 361005）

沙灘是防止海岸被侵蝕的天然屏障，隨著經濟的發展，海洋生態環境被破壞，許多沙灘遭到侵蝕。遭到破壞的沙灘越來越多，人工修復沙灘無疑是優化海岸線的一種方法[1-2]。沙灘修復工程的實施不僅可有效保護海岸線，還能提升海灣整體景觀價值、拓展公眾親水空間，但沙灘修復工程的建設也會給海洋環境造成多種影響。本文結合廣東省一處海島上的沙灘修復工程，探討這類海洋工程對海洋環境的影響。該沙灘修復工程受環島路建設活動影響，大量塊石遺留堆積在沿岸，掩蓋了原有的海岸類型，僅有幾小塊沙灘出露，面積很小，總沙量不大，穩定性差，存在侵蝕、水土流失等問題。原生沙灘是島上的稀缺資源，具有較高的旅游觀光和生態價值[3]，為配合美麗海灣建設，滿足海島開發需求，有必要對該島沙灘進行修復。

1 沙灘修復工程概況

該沙灘修復工程包含沙灘和潛堤兩部分，用海面積為3.022 1 hm2，在沙灘修復區進行填砂修復，沙灘長度約為200 m，施工灘肩寬度為50 m，灘肩頂面高程為3.0～4.0 m。在離岸最大距離約177 m 處設置一水下潛堤，長約為218 m，堤頂寬為4.7 m，頂面高程為-1.0 m。

該沙灘修復工程總體按照先修筑潛堤再吹填沙灘的次序進行。潛堤采用拋石定位船進行施工，拋石從西北向東南進行，于東南處預留堤堰缺口最后收尾，根據不同的潛堤設計斷面，分段完成。沙灘主要采用運砂船及吹砂船進行施工，海砂由陸向海吹填。

2 沙灘修復工程的海洋環境影響識別

根據沙灘修復工程的特征，其對海洋環境的影響主要體現為3 點。沙灘修復工程施工會引起工程海域水體懸浮泥沙含量增加，影響海洋生態環境，其主要涉及潛堤拋石擠淤產生的懸浮泥沙和沙灘吹填產生的懸浮泥沙；沙灘修復工程會對海洋底棲生物造成破壞；沙灘修復工程會對局部海域水文動力和沖淤環境產生影響。

3 沙灘修復工程的海洋環境影響分析

3.1 對水文動力環境的影響

受潛堤布置形式的影響，漲急（漲潮流流速最快）時，中部潛堤處，流速有所增大，幅度小于0.04 m/s，兩側潛堤水流流速明顯減緩，其中南側水域流速減緩程度與范圍明顯大于北側，流速變化幅度在0.05 m/s以內，如圖1（a）所示。落急（落潮流流速最快）時，中部潛堤處流速有所增大，兩側潛堤處，水流流速減緩，流速變化幅度在0.02 m/s 以內，如圖1（b）所示。

圖1 工程實施后流場變化

3.2 對海床和岸灘的影響

采用XBeach 海岸動力學數值模型進行分析，模擬平均海平面疊加50 年一遇西南向波浪入射的最不利情況，模擬時長為12 h。這種情景下，海灘響應明顯較小，灘肩侵蝕的砂體堆積在潛堤內坡腳，基本不會流失。受潛堤防護，極端動力條件下，灘肩侵蝕的砂體基本未超出海灘系統，潛堤內側堆積的砂體可作為將來再養護的砂源，從而實現循環養護。沙灘修復工程實施后，淤積區主要分布在潛堤兩側靠近岸邊的區域，年淤積強度小于0.04 m/a，潛堤中段外側水域的沖刷幅度小于0.03 m/a。

3.3 對海水水質的影響

沙灘修復工程施工中，散落入海的泥沙運移、擴散、沉降將對海水水質造成不利影響。懸浮泥沙以工程施工的最大源強1.75 kg/s 進行影響預測。施工時產生的懸浮泥沙增量超過10 mg/L 的水域主要分布在施工區及其兩側順漲、落潮方向各300 m，寬70 m 的范圍內。施工期懸浮泥沙增量超過10 mg/L 的水域面積約為0.184 km2。工程施工對工程周邊局部海域的水質影響較大，但影響時間較短，施工結束4～5 h 后，海水水質基本可恢復到原有水平。

3.4 對海洋生態環境的影響

該沙灘修復工程占用海域，使底棲生物直接被破壞，施工期懸浮泥沙入海對各類海洋生物產生不利影響，該工程造成的納潮量損失也會對海洋生物產生不利影響。

3.4.1 占用海域對底棲生物的影響

工程建設將使工程占海范圍內的底棲生物被徹底地破壞，該沙灘修復工程用海面積為3.022 1 hm2。根據工程區的底棲生物調查結果，2019 年秋季潮間帶斷面的大型底棲生物總平均生物量為474.74 g/m2，潮下帶大型底棲生物平均生物量為6.70 g/m2。工程每年損失的底棲生物生物量約為9.86 t。施工懸浮泥沙增量超過10 mg/L 的范圍內，約30%的底棲生物受到致命的傷害，施工懸浮泥沙二次沉降引起的底棲生物損失量約為0.31 t。綜上，該沙灘修復工程每年造成的底棲生物損失量約為10.17 t。

3.4.2 懸浮泥沙對海洋生物的影響

工程施工過程中，懸浮物將在一定范圍內形成高濃度擴散場，對各類海洋生物產生不利影響。一是對浮游生物的影響。懸浮泥沙入海導致水的濁度增大，透明度降低，影響初級生產力和浮游生物的繁殖生長。二是對魚卵、仔魚的影響。大量懸浮物造成水體嚴重缺氧而導致生物死亡，仔幼體對懸浮物濃度的忍受限度比成魚低得多。三是對游泳動物的影響。懸浮泥沙急劇增加影響其攝食，導致呼吸困難和窒息現象[4-6]。

該沙灘修復工程所處海域相對開闊，魚類的規避空間大，受此影響較小，但也會造成一定的生物資源損失。結合生物資源密度和濃度增量區的面積，對生物資源損失率進行計算。海洋生物受損量評價采用該海域2019 年秋季現狀調查得到的生物密度。從施工期懸浮泥沙入海造成的海洋生物資源持續性受損量來看，浮游植物為6.26×1013cells，浮游動物為172.21 kg，魚卵為3.13×106ind，仔魚為4.74×104ind，游泳動物為443.08 kg。

3.4.3 納潮量損失對海洋生物的影響

根據水動力影響分析，該沙灘修復工程造成的納潮量損失約為14 885 m3。從引起的海洋生物資源受損量來看，浮游植物為3.14×1011cells，浮游動物為0.86 kg，魚卵為1.77×104ind，仔魚為268 ind，游泳動物為7.79 kg。

3.4.4 生物量損失經濟估算

根據該沙灘修復工程造成的海洋生物損失量進行經濟損失估算，各類海洋生物商品價格按當地2019 年市場平均價格計。經計算，該沙灘修復工程造成的海洋生物經濟損失約為57.55 萬元。

4 沙灘修復工程的海洋環境保護措施

4.1 減少懸浮泥沙入海

沙灘修復工程最有效的海洋環境保護措施是減少懸浮泥沙入海。該工程懸浮泥沙入海對海洋環境影響最大的環節是潛堤拋石施工。拋石過程應選擇中小潮、海況好的時間施工，并根據海況分段、分層施工，塊石拋填選在落潮階段進行。在漲潮時進行沙灘吹填，可減少懸浮泥沙入海。沙灘修復所用海砂應盡可能采用含泥量低的海砂。避開在風浪較大的季節進行施工。在臺風、暴雨等惡劣天氣下，提前做好防護工作，對沙灘、潛堤等進行必要的加固，以保證有足夠的強度抵御風浪，避免潛堤坍塌導致大量泥沙入海。

4.2 落實海洋生態補償制度

按照海洋生態補償制度，對沙灘修復工程造成的生態資源損失予以補償。制定工程生態資源損失的生態補償方案，采取增殖放流、與其他工程共建人工魚礁等海洋生態修復措施。

4.3 實施環境跟蹤監測

施工期和工程建成后，嚴格實施環境跟蹤監測計劃，掌握海洋生態環境的變化趨勢，以便及時采取調控措施。

5 結語

沙灘修復工程是防止海岸侵蝕的較佳手段，可以將人工岸線恢復為自然岸線。福建省廈門市、山東省招遠市、浙江省蒼南縣、廣東省珠海市等沿海地區都實施了沙灘修復工程，取得良好的社會效益、經濟效益和環境效益。沙灘修復工程施工會對海洋水文動力環境、岸灘穩定性、海水水質和海洋生態環境等產生不利的影響。若科學采取海洋環境保護措施，優化沙灘修復方案，則能將不利影響降低。