中国河口海岸面临的挑战_综合工程论文

摘要  河口海岸是地球四大圈层交汇、能量流和物质流的重要聚散地带。该区域经济发达、人口集中、开发程度高，导致严重的环境变异、资源破坏，对区域持续发展造成重大影响，特别是我国流域高强度开发对河口和邻近海岸带有直接和深远的影响。新世纪我国的河口海岸面临着四个方面的挑战：入海泥沙量急剧减少；入海污染物质显著增加；滨海湿地丧失；全球海平面上升对中国低海岸的严重威胁。为此，开展河口海岸环境变异的研究，为解决国家目标和海岸带资源可持续利用，无疑是非常重要而迫切的问题。
关键词  河口海岸  人类活动  环境变异  资源利用  巨大挑战
引言
河口是流域和海洋的枢纽，既是流域物质的归宿，又是海洋的开始；海岸是陆地和海洋的过渡带。河口海岸是陆海相互作用的集中地带，各种过程（物理的、化学的、生物的和地质的）耦合多变，演变机制复杂，生态环境敏感脆弱。河口海岸地带又是经济发达、人口          集居之地，世界 60％的人口和2／3的大中城市集中在沿海地区，日益加剧的人类活动增加了河口海岸地区的压力。同时，流域的高强度开发，如森林的破坏、高坝的建设、跨流域的调水、化肥的大量使用等直接影响到河口及其邻近海域，加上全球变化、全球变暖问题，如海平面上升引起的海岸侵蚀，从而导致严重的环境恶化、资源破坏和灾害频发，对人类生存环境安全和生存质量构成严峻的威胁。因此，河口海岸的研究、开发和保护是当前世界沿海国家和科学家十分关注的热点问题，纷纷提出了研究目标、计划和治理对策[1—3]。
河口海岸带汇聚各种陆地（流域）物质：淡水径流、泥沙和化学物质，在海洋动力波、流、潮及其巨大能量的作用下，改变其例边界和底边界以及区域生态环境[4]。入海泥沙及化学物质的75～90％归宿于海岸带。因此，以流域为纽带的人类高强度经济活动赋予流域环境的压力最终向河口转移、汇聚，通过物质和能量通量的变化对河口三角洲及其邻近海域的环境产生深刻的影响。
中国海岸线长18000km，拥有37万km2的领海和约300万km2的海洋专属经济区。据 20世纪80年代统计，我国入海河流总经流量，占世界人海径流总量的3.9％；总输沙量占世界总量高达10％以上。其中，长江、黄河和珠江三大江河的径流和输沙总量分别占全国的73％、 82％左右。中国沿海地区城市化程度高、人口密集、经济发达，占陆域国土13%的沿海经济带，承载着全国40％左右的人口，创造全国60％左右的国民经济产值，它的发展对海岸带资源环境有极大的依赖性，也使海岸承受沉重的环境压力。与此同时，面积约300万km2（占国土的31.4%）的长江、黄河、珠江三大流域聚居7一8亿人口，人类生存发展对流域资源的需求之切和赋予环境的压力之大不言而喻，它是人类活动最频繁而强烈的区域，植被破坏、建坝筑库、截流引水、工业和民用污水排放、农药化肥面源污染等产生的环境后果势必向河口及其邻近海域传递转移。近年来，大河口及其邻近海域已出现许多引人关注的问题。正在建设的三峡工程、小浪底水库和择日而举的南水北调工程还会进一步改变长江、黄河中下游的水沙过程及通量，所有这些会对东部沿海生态环境产生巨大的冲击，也是当前我国河口海岸面临的严重挑战。
1 挑战之一：河流入海沙量急剧减少
    河口是流域物质入海的必经之地，是陆海相互作用的通道，陆地的物质流一水、沙、化学物质，通过这个通道输送海洋[5]。在河口和邻近海岸陆海相互作用中，河流入海物质是海岸过程的一个重要方面。据估算，每年由陆地进入海洋的物质约有85％是经河口搬运入海的，可见，河口在陆地物质入海中起着重要作用。陆海物质交汇、咸淡水混合、径流和潮流相互作用的河口地区，产生各种复杂的物理、化学、生物和沉积过程。其中，入海泥沙的变化是一个重要方面。河流入海物质在口外的扩散，形成的冲淡水飘浮在盐水层上面，形成河口锋，泥沙在河口沉积，形成三角洲。
我国主要河口与世界上其它许多河口一样都面临着入海泥沙显著减少的现象。全球入海的泥沙总量为180一240亿t/a[6]，在50～80年代，我国河流每年挟带20亿 t的泥沙入海，占全世界人海泥沙的10％，其中主要是黄河和长江，两大河流占80％左右。黄河过去年输沙12亿t，素以多沙称著于世。黄河在1960年由于三门峡水库截流出现第一次断流，之后，自1972年起在人类活动的影响下，黄河下游断流日趋严重（图1），1997年利津水文站就断流13次，累计226天，河口330天无水沙入海。黄河的断流导致入海泥沙锐减，近几年的黄河来沙仅相当于50年代的l／60，2000年黄河入海泥沙不到2000万t。
长江年入海泥沙在70年代以前近5亿t，近30年来入海泥沙有明显的减少趋势（图2），90年代比60年代减少了l／3，比 80年代减少21％，到2000年入海泥沙为3.4亿 t。而长江的入海径流50年代以来呈波动变化，并没有减少的趋势。

珠江三角洲河道大量采沙，使得入海推移质泥沙大量减少。中小河流存在同样的问题，渤海湾沿岸许多入海河流成了有河无尾的现象，如滦河入海泥沙在引滦工程后减少了95%[7]；胶州湾80年代的入湾河流泥沙量仅相当于50年代的2～3%。浙江一些山区河流因上游大量用水，河口航道由河控型转变为潮控型，引起了航道的淤积。可见，目前主要因黄河、长江入海泥沙通量变异，近年我国河流入海沙量比过去减少了一半以上。
河流入海物质流是一个变数，变数的原因有自然的，有人为的，其中流域人类活动已起到十分重要的作用。泥沙的变化有人为因素造成的植被破坏和恢复。中国历史时期黄土高原的植被破坏严重，水土大量流失。而近50年来，我国的森林覆盖率由1949年8.7％增加到2000年的16.55％，这有利于水土保持。我国海岸的一个主要特点是河口众多，淤泥质海岸分布广泛。近年来流域开发日益加剧，水资源的开发利用率不断增加，高坝占世界的一半，加上跨流域的调水工程实施，对河流入海沙产生明显的改变。河流入海泥沙的改变，直接引起河口三角洲及其邻近海岸的冲淤演变。水库的建设对水起到调控作用，而对沙则起了拦截作用。目前我国大中小水库有84944座，主要集中在三大流域长江、黄河和珠江，共计占75％以上，其中长江流域就有43948座，占一半左右，黄河及华北平原9842座，占11.6％，珠江主要部分10845座，占12.8%。当务之急要考虑的问题是，即将竣工的长江三峡工程对径流的调节和泥沙的拦截；即将实施的南水北调工程，东、中、西线分别调水130一170、130～140和120一170亿方，对长江口水沙条件的改变引起的生态环境变化。我国的入海泥沙从80年代以前入海泥沙的总量近20亿t，至20世纪末降至不足10亿t，甚至可能只有 5一 7亿t。入海泥沙锐减带来一个新的挑战就是，河口三角洲海岸岸滩在新的动力泥沙环境条件下发生新的冲淤演变调整，过去淤涨型河口海岸，淤涨速度减缓、转化成平衡型蚀型。黄河三角洲从过去年均造陆23km2，演变为大面积的侵蚀后退，使胜利油田受到潮淹堤坍的威胁；具有重要生态功能的滨海湿地大面积丧失和滩涂资源减少。尽管近年来长江口期间带滩地保持着较高的淤涨趋势，但水下三角洲堆积速率已明显趋缓，初步研究表明，近20年长江口水下三角洲已出现大范围的侵蚀，这一问题不容忽初。
2 挑战之二：入海污染物质显著增加
河流入海物质流除了淡水径流及其挟带的固体径流一泥沙外，还包括化学径流（污染物和营养盐）。入海化学径流因为人类活动而呈现恶化现状，其主要原因是由于农田大量施肥和城市工业化发展排出的大量污水。我国的农田面源污染严重，化肥施用量与年俱增，从 1978年的884万t增加到1999年的4124.3万t， 20年时间增加了4倍多（图3）。近年来我国的城市化进程也十分快速，50年代我国城市化程度仅为10～12%左右。90年代中期近 30％，而目前城市化程度已达36％。城市化导致城镇人口急剧增加，从而用水量也大量增加，1985年全国生活用水量仅51.9亿t，而1999年全国供水总量达467.5亿t，其中生活用水189.6亿t，生产用水236.5亿 t。城市化导致了污染化，就陆地水而言，我国的水质污染非常严重。目前，我国七大水系和内陆河流约50％以上河段水质为IV类、V类或劣V类水[8]。全国1997年废污水总排放量584亿t，城镇污水排放量达584亿m3/a[9]。全国河流长度有70.6％受污染，根据10万km的评价河段，IV类以上47％，而1984年IV类以上21.8％。1999年长江总评价河段31106km，其中I类水质仅6.6%，Ⅱ、Ⅲ类水质39.5％和33.1％，IV类以上达20.8％。长江三角洲地区IV类及以上占82.5％，所以，长江口及杭州湾排海污水所引起的海水污染范围较严重。另外，人类快速增长的海洋开发利用，导致残水区域正经历废物排放、热与辐射污染、疏浚、海岸建筑、采矿和掠夺性开发的巨大影响。

由于大量污水排放入海，使得近海海域水质恶化。沿海不少河口、海湾以及大中城市邻近海域环境质量逐年下降，近海污染范围不断扩大，海域污染事件频繁发生。根据1999年全国近岸368个监测站位数据表明：我国近岸海域水质以劣IV类和Ⅱ类为主；主要污染因子是无机氮和活性磷酸盐；总体上东海污染最重；其次是渤海、南海、黄海。报道称“沿大部分滨海地区，水质劣手I类海水水质标准的区域扩展至距岸10—30km，而江苏、上海、浙江以及辽东湾沿岸，已扩展至距岸120——200km处”。长江口营养盐入海通量和污染物排海量大幅增加，以致长江口及邻近海域成为我国沿海劣质水分布面积最大、富营养化多发的区域；长江口水质标准不到IV级。由于水质恶化，沿海赤潮频发。近年来，我国急速成为一个赤潮灾害多发的国家，自1972年起发生频率呈逐年增加