程南寧 左倬 梅生成 羅鼎輝

摘要：為防止上海市橫沙東灘淺灘大面積侵蝕和長江口深水航道疏浚土外拋入海造成的資源浪費和環(huán)境污染，根據(jù)橫沙東灘生物生境特點對橫沙東灘進(jìn)行分區(qū)，利用長江口深水航道疏浚土上岸生態(tài)成陸。通過研究長江口疏浚土歷史數(shù)據(jù)、長江口生物生境需求與長江口灘涂濕地發(fā)展特點，提出根據(jù)生境需求按照等深線0 m以上、-2～0 m、-2～-5 m灘涂面積比例為1∶1∶2塑造橫沙東灘生態(tài)基底方案，設(shè)置“T壩”進(jìn)行生態(tài)基底保育，并分為鸻鷸類主棲息區(qū)（A 區(qū)）、葦塘區(qū)（B 區(qū)）、雁鴨類主棲息區(qū)（C 區(qū)）、鳥類食物種植區(qū)（D 區(qū)）4個生態(tài)功能區(qū)，最終形成生態(tài)成陸示范區(qū)。該研究方案可為灘涂生態(tài)修復(fù)提供理論基礎(chǔ)及技術(shù)支撐。

關(guān) 鍵 詞：

橫沙東灘; 生態(tài)成陸; 疏浚土資源利用; 生態(tài)功能區(qū); 長江口

中圖法分類號： X522

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.06.005

隨著長江下泄泥沙的持續(xù)減少，長江口水下三角洲部分區(qū)域由淤積轉(zhuǎn)為沖刷，造成水下三角洲淤漲和生態(tài)保育無法自然形成，需要采取有效的措施予以維護(hù)[1-3]。自1998年長江口航道治理工程實施以來，長江口航道疏浚土資源化利用程度極低，造成大量泥沙資源浪費。

以上海市橫沙島為例，橫沙島東側(cè)的橫沙淺灘處于-2 m以深自然狀態(tài)，在口門區(qū)域強(qiáng)勁的風(fēng)浪和潮流動力作用及長江口下泄泥沙持續(xù)減少的影響下，灘面呈現(xiàn)串溝發(fā)育、高灘沙體切割、高低灘斷層和泥沙擴(kuò)散的局面，灘地自我淤長和生物鏈的連續(xù)性及生物的多樣性受到嚴(yán)重制約。在橫沙東灘受到?jīng)_刷的同時，北槽深水航道工程每年約6 000萬m3疏浚土外拋入河，造成資源浪費。

針對?？诃h(huán)境污染與資源浪費這一矛盾，國外已展開一些疏浚資源利用案例，如索諾瑪海灣潮間帶濕地的生態(tài)修復(fù)和貝伊漢哲島生態(tài)建設(shè)。美國陸軍工程兵團(tuán)為處理航道及港口維護(hù)性疏浚的大量疏浚棄土，開展了海岸和河口海灣濕地的生態(tài)修復(fù)和生境建設(shè)[4-7]，其中代表性的生態(tài)工程有美國舊金山灣的索諾瑪海（Sonoma Bayland）和德克薩斯州加爾維斯頓灣（Galveston Bay）潮間帶濕地的生態(tài)修復(fù)，切薩皮克灣貝伊漢哲島（Poplar Island）、密西西比灣鹿島（Deer Island）等人工生態(tài)島的建設(shè)。國內(nèi)目前將疏浚泥用于濱海濕地建設(shè)和生態(tài)修復(fù)工程的實踐較少[8-11]，也未見成功案例，同時存在

長江口三角洲泥沙沖刷以及疏浚土外拋造成資源浪費與海洋環(huán)境污染這一問題[12-16]。對此，本文擬采用長江口深水航道疏浚土上岸，通過在橫沙島生態(tài)成陸，來緩解長江口資源浪費與環(huán)境污染的問題，為后續(xù)疏浚土資源利用和生態(tài)修復(fù)提供理論基礎(chǔ)及技術(shù)支撐。

1 長江口疏浚土與橫沙淺灘資源現(xiàn)狀與問題

1.1 長江口疏浚土利用現(xiàn)狀

長江是我國水運體系中的主通道，素有“黃金水道”之稱。長江口航道是長江經(jīng)濟(jì)帶、沿海經(jīng)濟(jì)帶和海上絲綢之路的交通樞紐。保護(hù)好長江，確保長江口航道安全與暢通關(guān)乎國家的全局發(fā)展。

自1998年到2010年以來，長江口航道開始實施治理工程，航道水深從7.5 m增加到12.5 m，形成深水航道。

2010年起，深水航道進(jìn)入運營維護(hù)期，每年維護(hù)疏浚量在5 700萬～9 800萬m3之間。截至到2019年，長江口已累計產(chǎn)生疏浚土11.5億m3。

1998～2003年為航道治理初期，航道疏浚土全部外拋入海未加利用。

2003～2016年為航道治理中期，由于橫沙東灘工程啟動，部分疏浚土吹填上岸用于土方平衡，標(biāo)志著部分疏浚土開始資源化利用。

2016～2020年為航道治理近期，橫沙東灘七期、八期工程啟動，疏浚土利用率進(jìn)一步提高。

2020～2040年為航道治理遠(yuǎn)期，預(yù)計航道疏浚土年維護(hù)量約為6 500萬m3，盡可能利用疏浚土生態(tài)成陸，同時減少疏浚土深海外拋對海洋環(huán)境的影響。

1.2 橫沙東灘土地資源現(xiàn)狀

2005～2008年，橫沙東灘東部以淤積為主，淤長最大幅度約為1.0 km;2008～2011年，東部繼續(xù)以淤積為主，淤長最大幅度約1.3 km，北部-5 m等深線沖刷后退;2011～2014年，東灘以沖刷為主，且幅度較大，后退最大幅度約2.3 km;2014～2017年，東灘東部以淤積為主，淤長幅度約為1.1 km，北部和西部以沖刷為主，如圖1所示。

1.3 新水沙條件下橫沙東灘存在的問題

（1） 流域來沙持續(xù)減少，橫沙東灘遭受侵蝕。

2010年以后長江口平均來沙量僅為歷史（1950～2000年）的30%，年均來沙僅有1.28億t，2017年僅有0.99億t，橫沙東灘由豐水豐沙淤長型演變成了侵蝕型。

（2） 橫沙東灘植被退化，生物資源受到影響。

橫沙東灘四周分布崇明鳥類國家自然保護(hù)區(qū)、中華鱘濕地國家自然保護(hù)區(qū)和九段沙濕地國家自然保護(hù)區(qū)，橫沙東灘是鳥類遷徙和魚類洄游優(yōu)良的中轉(zhuǎn)場所。受到長江口上游來沙量減少、海平面上升侵蝕和圍墾工程等的影響，橫沙東灘及淺灘鹽沼植被退化嚴(yán)重，導(dǎo)致鳥類、底棲類生物生境破壞，生物資源隨之受到影響。

（3） 疏浚土尚無利用規(guī)劃，外拋入海污染環(huán)境且資源浪費。

長江口深水航道治理，每年能穩(wěn)定獲得6千萬到1億m3疏浚土，目前這些疏浚土大部分外拋入海，一方面污染海洋環(huán)境;另一方面造成資源浪費。

2 橫沙東灘生態(tài)成陸方案

2.1 橫沙東灘生態(tài)基底塑造

生態(tài)基底塑造總的目的是滿足灘涂生物的生境需求，促進(jìn)疏浚土資源化利用和生態(tài)成陸。根據(jù)橫沙東灘的實際情況，從兩方面展開實施：① 遵循濕地演替規(guī)律，對濕地功能比較欠缺的低灘沙洲和邊灘適時攔沙促淤，加速灘面高程提高，促進(jìn)新生濕地發(fā)育，增加潮間帶和中潮帶面積;

② 依據(jù)灘涂濕地特點，對新生灘底開展種青和耕灘牧魚，增加鹽沼植被分布，提高新生濕地生境質(zhì)量，擴(kuò)增鳥類適宜棲息地面積，維護(hù)濕地資源動態(tài)平衡。

生態(tài)基底的塑造是一個長期的過程，實際操作過程中可分階段進(jìn)行：第一階段促進(jìn)橫沙淺灘濕地發(fā)育，通過攔沙促淤擴(kuò)增新生濕地進(jìn)行生態(tài)保育;第二階段動態(tài)補(bǔ)償長江口退化生境，保障區(qū)域濕地整體功能發(fā)揮。如圖2所示：灘涂濕地不同高程營造不同生物生境，最終形成藻類、浮游動植物到大型底棲動物、魚類，再到肉食性鳥類的完整食物鏈，從而構(gòu)建灘涂生態(tài)系統(tǒng)，發(fā)揮灘涂濕地功能，提高其穩(wěn)定性。

2.2 橫沙東灘生態(tài)基底塑造參數(shù)的確定

橫沙東灘生態(tài)基底塑造方案主要從長江口適宜棲息生境動態(tài)補(bǔ)償以及生物棲息需求兩個方面設(shè)計，后期具體方案可按照重點營造鳥類適宜棲息地進(jìn)行分功能區(qū)設(shè)計。

長江口灘涂濕地總面積年際變化基本處于動態(tài)平衡狀態(tài)，不同高程線灘涂面積0 m以上、-2～0 m、-2～-5 m比例近似1∶1∶2（見表2），可考慮按長江口不同高程線平均面積比例設(shè)計橫沙淺灘生態(tài)基底面積比例：

（1） 橫沙淺灘現(xiàn)狀-5 m高程線以上灘涂區(qū)域面積417.4 km2，根據(jù)長江口不同高程灘涂1∶1∶2比例，航通治理近期調(diào)整增加0 m以上面積比不低于1/4（110.53 km2），-2～0 m作為新生濕地發(fā)育基礎(chǔ)，維持面積不低于1/4（110.53 km2），后期根據(jù)-5 m線動態(tài)調(diào)整基底面積。

（2） 考慮灘涂資源利用動態(tài)平衡以及未來20 a可利用的9.5億m3疏浚土，近期和遠(yuǎn)期不同高程線面積轉(zhuǎn)換以及土方用量見表3和表4。

2.3 橫沙東灘生態(tài)基底保育方案

生態(tài)基底保育工作首先需要有一定的自然條件，各類生物生境對水環(huán)境和土壤環(huán)境有一定的要求。在現(xiàn)有護(hù)灘堤基礎(chǔ)上，生態(tài)基底布置總體上靠近護(hù)灘堤為高灘，往外沿依次為中灘、光灘和潮下帶。沿東北向設(shè)置一座丁壩，加速淤積防治沖刷，丁壩高程3.5～5.5 m左右，頭部長度3.0 km，尾部長度13.3 km。工程布置利用現(xiàn)有的條件設(shè)置不同的高程梯度，以滿足藻類和浮游動物、大型底棲動物和魚類、肉食性鳥類和植物的生長條件，高程布置如圖3所示。

生態(tài)基地保育方案參照長江口一般灘涂濕地發(fā)展模式：對于0 m以下潮下帶，以促淤引導(dǎo)，自然生態(tài)保育為主，預(yù)留洄游通道范圍，人工模擬中華鱘、江豚幼魚繁育生長生境;對于0～2 m光灘區(qū)域，以自然生態(tài)保育為主，耕灘牧魚，投放底棲動物、魚類，開展海洋牧場示范區(qū)建設(shè);對于2～3 m中潮帶區(qū)域，采取種青促淤、局部棲息地斑塊構(gòu)建措施引導(dǎo)自然恢復(fù)，控制互花米草入侵;對于3 m以上高潮帶區(qū)域，可局部營造鳥類棲息地區(qū)域建設(shè)，如圖4所示。

2.4 橫沙東灘鳥類棲息地建設(shè)

橫沙東灘位于東亞-澳大利亞遷徙路線中段，是亞太地區(qū)水鳥遷徙的重要通道。橫沙東灘主要有雁鴨類、鸻鷸類、鷺類和鷗類四大類。其中越冬的雁鴨類和過境的鸻鷸類生境條件較差，據(jù)統(tǒng)計，在長江口過境的鸻鷸類占全球總數(shù)的1%以上，因此有必要建立鳥類棲息功能區(qū)。

鸻鷸類生活環(huán)境需求有季節(jié)性光灘及充足的水面面積，需保證水域水深為0.2 m，水面積控制在50%～60%，同時還應(yīng)該保證棲息區(qū)內(nèi)有足夠的食物供鸻鷸類覓食。雁鴨類生活環(huán)境要求區(qū)域水深為0.3～1.0 m，水域面積要求70%左右，水位調(diào)控要有利于季節(jié)性光灘的發(fā)育和形成，同時還應(yīng)為雁鴨類越冬期的覓食和夜宿提供條件。

跟據(jù)鸻鷸類和雁鴨類生活生境需求，主要在-1～4 m高程設(shè)置4個功能區(qū)：分別為鸻鷸類主棲息區(qū)（A 區(qū)）、葦塘區(qū)（B 區(qū)）、雁鴨類主棲息區(qū)（C 區(qū)）、鳥類食物種植區(qū)（D 區(qū)）。依據(jù)不同鳥類數(shù)量面積比定位10∶3∶10∶1，如圖5所示。

A區(qū)位于草灘區(qū)東南部，面積約為10 km2。調(diào)查表明，該區(qū)域是歷年遷徙過境的鸻鷸類棲息的主要區(qū)域之一。因此該區(qū)的規(guī)劃目標(biāo)是營造鸻鷸類主棲息區(qū)。區(qū)域內(nèi)設(shè)置5座水塘，水塘總面積在1 km2，保證水域面積在50%～60%。2～3 m草灘布滿海三菱藨草，3 m以上高灘布滿蘆葦，為鳥類提供休息地。

B區(qū)位于工程區(qū)域的中部，面積約為3.0 km2。調(diào)查表明，該區(qū)域也是歷年遷徙過境的鸻鷸類分布相對集中區(qū)域，該區(qū)功能定位為鸻鷸類棲息區(qū)（A 區(qū)）向雁鴨類棲息區(qū)（C 區(qū)）的過渡區(qū)域，規(guī)劃目標(biāo)是為春季和秋季鸻鷸類提供輔助停歇地，為琵鷺類遷徙過境和越冬提供重要棲息場所。考慮到本區(qū)域的功能定位為鸻鷸類主棲息區(qū)（A 區(qū)）向雁鴨類主棲息區(qū)（C 區(qū)）的過渡區(qū)，且現(xiàn)狀地勢較低，本區(qū)域生態(tài)修復(fù)盡量以培育為主，減少人工干預(yù)。通過大面積種植蘆葦達(dá)到保灘固淤的作用，同時為越冬鳥類提供優(yōu)質(zhì)油脂植物種子。

C區(qū)位于工程區(qū)域的東南部，面積為10 km2。調(diào)查表明，該區(qū)域海三棱藨草群落是雁鴨類越冬期重要的覓食地和夜宿地，因此該區(qū)的規(guī)劃目標(biāo)是雁鴨類主棲息區(qū)。本區(qū)域鳥類棲息地構(gòu)造目標(biāo)是形成“蘆葦+開闊水面+裸地”的棲息生境。根據(jù)淺水鴨和潛鴨類對區(qū)域水深的不同需求，本區(qū)域水深要求為0.3～1.0 m，水域面積要求70%左右，蘆葦面積為20%左右，水位的調(diào)控要有利于季節(jié)性光灘的發(fā)育和形成，同時還需為雁鴨類越冬期的覓食和夜宿提供條件。C 區(qū)位于0 m等高線兩側(cè)，草灘種植海三菱藨草和蘆葦。

D區(qū)位于工程區(qū)域的南部，規(guī)劃面積為1 km2。區(qū)域的南部是國家一級保護(hù)鳥類白頭鶴的覓食、游蕩、休息的主要棲息地，也是鸻鷸類重要的棲息地之一。本區(qū)域規(guī)劃應(yīng)為各類鶴類、雁鴨類提供充足的食源。區(qū)域改造目標(biāo)是形成具備引排水條件的田塊，滿足種植鳥類食物的需要。D 區(qū)靠近丁壩，由于丁壩促淤，高程較高，適合種植鹽生植物，植物配比上除了可以種植海三菱藨草和蘆葦外，還可以種植堿蓬等耐鹽植物，補(bǔ)充生態(tài)多樣性。

3 結(jié) 語

鑒于疏浚土外拋帶來的資源浪費與環(huán)境污染以及長江口土壤侵蝕這一現(xiàn)狀，合理地運用疏浚土開展生態(tài)成陸必然成為趨勢，符合社會發(fā)展“資源節(jié)約型，環(huán)境友好型”這一理念。目前國內(nèi)對生態(tài)成陸研究較少，尚未見成功案例。本文在前期大量研究長江口疏浚土利用現(xiàn)狀及灘涂資源演變趨勢的基礎(chǔ)上，從生態(tài)基底生物現(xiàn)狀與需求層次出發(fā)，提出了修復(fù)策略與目標(biāo)——通過疏浚土的合理利用，降低對海洋環(huán)境的污染，為橫沙東灘生物營造良好的棲息環(huán)境，降低侵蝕風(fēng)險。綜上所述，該研究對新水沙條件下長江口生態(tài)格局穩(wěn)定具有積極意義。

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（編輯：謝玲嫻）

Research on plan of using dredged soil to shape new Hengsha ecological land

formation demonstration zone in Yangtze River Estuary

CHENG Nanning，ZUO Zhuo，MEI Shengcheng，LUO Dinghui

（Shanghai Investigation，Design & Research Institute Co.，Ltd，Shanghai 200335，China）

Abstract：

In order to prevent the large-scale erosion of East Hengsha Shoal and the sand resource waste and environmental pollution caused by the dumping dredged soil from the Yangtze River Estuary deep water channel into the sea，we propose to divide East Hengsha Shoal according to its characteristics of the biological habitat.Based on this we use the dredged soil in the deep water channel in the Yangtze River Estuary to form ecological land.In this paper，by studying the historical data of the dredged soil，the requirements of biological habitat and the development characteristics of the tidal flat wetlands in the Yangtze River Estuary，we put forward a plan to shape the ecological basement of East Hengsha Shoal according to the requirements of the habitat namely the area of isobath above 0 m，-2～0 m，-2～-5 m at a ratio of 1∶1∶2.Then，we set up “T dam” for ecological basement conservation，and divide the area into the four ecological function areas that are main habitat area of shorebirds（area A），reed pond area（area B），main habitat area of wild ducks（area C），birds food growing area（area D），finally forming an ecological land formation demonstration area.This research program can provide theoretical basis and technical support for ecological restoration of tidal flats.

Key words：

East Hengsha Shoal;ecological land formation;dredged soil resource utilization;ecological function areas;Yangtze River Estuary