基于生态理念的海岸防护

作者：王慧 发布时间：2021.05.13

　　受人类活动和自然因素共同影响，近百年来，全球正经历着以变暖为显著特征的变化，海温持续增高、海洋酸化加剧、海平面加速上升、极端海洋气候事件强度加大等，对自然生态环境和人类经济社会发展产生了广泛的影响，并受到广泛关注。

　　海岸带地区是人类活动聚集和人口定居的热点地区，也是全球气候变化的高度敏感区和脆弱区。由于海洋变暖以及极地冰川融化加剧，全球海平面上升速率也正在加快，使得沿海地区和岛屿面临更大的灾害风险，沿海低洼地带面临被淹没的风险，更加严重和频繁的洪水、热带风暴持续威胁沿海地区的生命和生计。

　　长期以来，建设海岸防护设施被认为是海岸带地区防范海洋灾害与海平面上升风险的有效措施。笔者认为，基于生态理念的海岸防护应基于当地的海岸带类型等综合因素，具体可分为2种：一是基于海岸带生态系统的自然防护，二是自然与人工设施相结合的生态海岸防护。

　　海岸带防灾减灾需求日益紧迫

　　2021年4月19日，世界气象组织发布《2020年全球气候状况》报告。报告指出，2020年，全球主要温室气体浓度持续上升；全球气温已经比工业化前时代高出约1.2℃；格陵兰冰盖质量继续损失，冰山崩解造成的冰损失是40年卫星记录的高点；全球海平面加速上升，1993年~2020年上升速率为3.3毫米/年，2020年海平面达有卫星观测记录以来最高。

　　中国拥有超过1.8万千米的大陆海岸线，沿海地区经济和人口密集，面临更大的海平面上升风险。《2020年中国海平面公报》显示，2020年，中国沿海海平面为1980年以来第三高，近十年持续处于观测纪录以来的高位，1993年~2020年海平面上升速率为3.9毫米/年，高于同期全球平均水平。海平面持续上升加剧了风暴潮、滨海城市洪涝、海水入侵、海岸侵蚀等海岸带灾害，并导致红树林、海草床、盐沼等滨海生态系统生境压缩，生物多样性下降。近十年，约2/3的特大风暴潮灾害过程发生在高海平面和天文大潮期，滨海城市洪涝多发生在5月~10月，浙江和广东受影响最大，部分监测岸段年平均蚀退距离达1米~2米。在气候变暖和海平面上升背景下，海岸带地区应对气候变化影响是一项既现实、紧迫，又长期、艰巨的任务。

　　从全球来看，近年来极地和海洋应对气候变化影响的治理能力加强，但仍存在资金、技术和制度等障碍，并且受环境、气候变化速率和社会制度制约，海岸带防灾减灾需求日益紧迫。以自然和生态为本的应对方案对于减缓、适应气候变化背景下的海岸带灾害影响变得尤为重要。事实上，“基于自然的解决方案”是实现《巴黎协定》目标必不可少的措施，2019年提出之后被列为联合国应对气候变化的九大领域之一，成为国际社会关注的热点议题。

　　“绿色”海岸防护措施兴起

　　在传统海岸带防护设施中，海堤、海墙、防波堤等“硬质”工程或“灰色”基础设施被广泛应用，但存在着维护成本高、容易对生态环境造成破坏等问题。相对而言，近年来利用自然屏障防御海洋灾害的理念在国外得到普遍重视，催生出了生态海岸的概念，如美国伊利诺伊州米德尔顿海岸等地通过提高岸滩沼泽的高度，并在海岸种植不同类型的沼泽植被以应对海平面上升和风暴潮带来的影响；澳大利亚新南威尔士部分海岸采取沙丘和植被相结合的方式，形成天然的海岸防护屏障，沙丘和植被系统同时也为动物提供了觅食场所和栖息地，保护了生物多样性。

　　生态海岸属于一种“绿色”的海岸防护措施，与传统防护措施相比，生态海岸除具有消波防浪、减少污染、提供生物栖息地的功能外，还起到固碳增汇的作用，有利于减少海岸带地区的二氧化碳含量，这对应对气候变化和海平面上升具有重要意义。红树林、海草床和盐沼作为三大滨海蓝碳生态系统，具有极高的固碳效率，其固碳能力是陆地生态系统的十倍以上。

　　笔者认为，基于生态理念的海岸防护应基于当地的海岸带类型、灾害风险特点、局地水动力环境，以及社会经济发展水平等综合因素，因地制宜采取不同的防护类型。在近岸水动力较弱、灾害风险低、生态系统完好的区域，不需要人工干预，采取自然防护即可，自然生态系统随海平面上升而自我修复补充的特性也能得到充分发挥；在水动力较强但灾害风险较低的区域，通常采用自然和人工相结合的方式。同时，受当地社会经济发展水平的制约，实际海岸防护类型可能有所差异。

　　基于生态理念的海岸防护类型

　　笔者认为，基于生态理念的海岸防护具体可分为以下2种类型：

　　第一是基于海岸带生态系统的自然防护，利用盐沼湿地、红树林、海草床和珊瑚礁等海岸带生态系统的消波防浪和促淤作用，形成天然屏障的保护措施。

　　自然滨海湿地是防御风暴潮的关键屏障，其淤积泥沙的能力能够抵御海岸侵蚀和地面沉降，即使在极端高水位和大浪状况下，植被仍可保持稳定，可有效降低海平面上升、风暴潮和巨浪等海洋灾害造成的风险。

　　热带和亚热带地区的红树林生态系统是抵御海岸带灾害最为有效的生态屏障。基于红树林生态系统的海岸防护研究正日益受到重视，红树林可以有效抵抗强台风，大幅消除波浪带来的不利影响，有效促淤保滩。

　　在自然生态系统中，水下珊瑚礁提供了海岸带的第一道防御。研究表明，完整的珊瑚礁对波浪能量的削减能力达到97%以上，可有效抵抗台风灾害。

　　海草床生态系统的海岸保护能力受水动力、立地条件、生长状况等条件共同作用。在浅水和波浪较弱的地区，海草能降低波浪和水流的能量，部分起到保护海岸的作用，其消波和促淤功能相比红树林和互花米草等湿地植物偏弱。另外，在一些沿海区域，还存在牡蛎礁、贝壳礁、鱼礁等生物护滩类型。在我国北方沿海，柽柳、碱蓬等植物同样能够起到防风消浪的作用。

　　第二是自然与人工设施相结合的生态海岸防护，主要手段有人工鱼礁、人工养滩和生态海堤等。

　　人工鱼礁属于海岸生物防护措施的一种，利用天然石、贝类、植物等代替传统砌石对海岸进行保护，既可保证生态系统完整性，还可以达到消浪护滩的目的。

　　人工填沙护滩是目前在海岸防护中应用非常广泛的“软”工程方法，被认为是抵御砂质海岸侵蚀的最佳措施，向海滩抛沙养护已经成为发达国家常规海岸防护措施的重要组成部分。通过堆建沙丘、拓宽沙滩，可保护和减缓滩面受风浪、风暴潮等的侵蚀强度，优质沙滩的形成还可以提供旅游休闲功能。

　　生态海堤一般由离岸堤、岸滩植被和海堤三部分组成，离岸堤消波防浪，减少近岸沉积物损失；岸滩植被防风促淤、护岸护堤，形成堤前天然缓冲带；在海堤护坡和堤顶种植藤本与灌木类等滨海植物，实现海堤防护与生态景观的有机结合。

　　生态海堤在考虑防潮安全的基础上，充分利用滨海植被的生态防护作用，形成以抵御风暴潮、海岸侵蚀等灾害为主，兼顾景观绿化、生物多样性保护等需求的立体海岸防护模式，近年来广东、广西和上海等地陆续开展了生态海堤示范工程建设。

　　另外，在海岸带生态保护与修复工程中，应充分考虑海岸带挤压效应（海平面上升和海岸工程阻挡的双重作用）对生态环境的负面影响，并结合社会经济发展情景，开展海岸修复社会经济和生态效益评估，实现海岸带防灾减灾、生态保护和固碳增汇协同增效，有效应对和减缓气候变化影响。

　　（作者单位：国家海洋信息中心）