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评述 | 韧性海岸带生态屏障建设:理论与实践进展(1)

已有 214 次阅读 2026-3-31 06:59 |个人分类:科学评论|系统分类:观点评述

评述 | 韧性海岸带生态屏障建设:理论与实践进展原创:叶属峰摘  要

在全球气候变化、海平面上升和人类活动加剧的多重压力下,海岸带作为地球表面最为活跃和脆弱的生态交错带,其生态安全与可持续发展面临严峻挑战。传统的刚性防护工程(如海堤、护岸)在抵御海洋灾害的同时,也带来了生态系统退化、景观破碎化等诸多弊端。在此背景下,“韧性”理念为海岸带防护提供了新的范式。韧性海岸带生态屏障建设,强调通过基于自然的解决方案(NbS)或绿色-灰色基础设施相结合的模式,构建一个能够适应干扰、维持关键功能并实现自我恢复的动态系统。本文旨在系统评述韧性海岸带生态屏障建设的理论与实践进展,重点剖析其核心工程类型、系统性框架设计与技术规程、关键生态阈值理论以及等级分类体系,以期为我国乃至全球的韧性海岸带生态屏障建设与适应性管理提供理论参考和实践指引。

关键词:韧性,海岸带,生态屏障,基于自然的解决方案,工程设计,生态阈值

一、 引言:从刚性防护到韧性适应——海岸带管理理念的范式转变

海岸带是陆海相互作用的门户,承载着全球超过40%的人口和巨量的社会经济资产。然而,这片黄金地带正遭受着海岸侵蚀、海水入侵、风暴潮、生物多样性丧失等多重风险的威胁。长期以来,人类社会主要依赖钢筋混凝土构筑的“灰色”工程来应对这些威胁。尽管这些工程在短期内效果显著,但其负面效应日益凸显:割裂了陆海生态联系,破坏了自然岸线的动力平衡和生态过程,导致“防护-退化-再加固”的恶性循环,且在极端事件面前往往表现出脆弱性。

“韧性”理论的出现,为破解这一困境提供了全新的思路。韧性(Resilience)在此语境下,是指海岸带生态系统及其所支撑的社会经济系统在承受外部扰动(如风暴、海平面上升)时,能够吸收冲击、重组并维持其核心结构、功能与身份的能力。韧性海岸带生态屏障建设,其核心目标不再是建立一个永恒不变的静态防御体,而是培育一个具有学习、适应和转化能力的动态复合系统。它不再追求对自然过程的完全控制,而是寻求与自然协同工作,利用生态系统的自我设计和修复能力,构建多层次、多功能的弹性防御体系。这一理念已成为当前国际海岸带管理与生态工程领域的前沿和共识。

图片海岸带弹性由四个步骤组成的决策框架(引自 大自然保护协会)。这四个步骤是:评估风险与脆弱性→识别解决方案→采取实地行动→监测评估成效二、 韧性海岸带生态屏障的核心工程类型

韧性生态屏障建设,本质上是各类生态工程措施在空间上的优化配置与功能上的协同增效。根据其主导功能和形态特征,可主要分为以下几大类型:

1. 第一道防线:离岸屏障系统

此类工程位于主岸线以外,主要功能是消波促淤,为后方生态系统创造稳定的生境条件。主要屏障系统类型包括:

牡蛎礁和人工牡蛎礁。由牡蛎等贝类及其壳体堆积形成的生物礁体。它们能有效耗散波浪能量,减少对岸线的侵蚀,同时通过生物沉积作用促进淤泥淤积。牡蛎礁还是重要的水生生物栖息地,兼具净化水质的生态功能。

人工鱼礁与海草床恢复。人工鱼礁为鱼类等海洋生物提供庇护和繁殖场所,增加生物多样性,稳定的生物群落有助于维持生态系统稳定。海草床的根系能固着底泥,茂密的叶片能显著降低水流速度,是有效的“水下减震器”。

离岸潜堤与人工岛礁。采用生态友好型材料(如多孔混凝土、石料)构筑的淹没或半淹没式堤坝。其作用是在波浪到达岸线前提前破碎波浪,消耗其能量。现代潜堤设计强调其生态化,表面创造孔隙为海洋生物提供栖息地。

2. 核心缓冲带:潮间带-滩肩系统

这是陆海交接的关键地带,是能量缓冲和生物过滤的核心区域。主要屏障系统类型有:

盐沼湿地恢复与构建。盐沼植物(如芦苇、互花米草)茂密的茎秆和发达的根系能极大地摩擦耗能,有效削弱风暴潮的冲击力。同时,盐沼是高效的“碳汇”和污染物过滤器,具有无可替代的生态价值。工程实践包括植被移植、地形改造以恢复水文连通等。

红树林生态工程。在热带和亚热带地区,红树林是天然的“生物堤坝”。其复杂的支柱根和呼吸根网络能牢固地抓握滩涂,消浪效果极佳。红树林生态工程包括苗木培育、种植、以及消除人为干扰以促进其自然扩张。

海滩与沙丘养护。通过人工补沙、构建或修复沙丘体系,增加海滩的宽度和高程。宽阔的沙滩可以进一步消耗波浪能量,而沙丘则是风暴期间保护内陆的最后一道天然沙质屏障。沙丘上种植耐盐、固沙的先锋植物(如滨草)至关重要。

3. 陆海过渡区:生态化海堤与缓冲绿地

在必须存在硬质工程的城市核心区,对其进行生态化改造,并构建陆向生态缓冲区。主要屏障系统类型有:

生态化海堤(Eco-Seawall)。对传统海堤进行改造,在其表面设置凹凸不平的纹理、种植坑和生态孔洞,为潮间带生物(如贝类、藻类)提供附着基,增加生物多样性,同时利用生物覆被增强结构的消波性能。

岸后缓冲绿地与韧性景观。在海堤或自然岸线后方,规划建设公园、湿地、林地等绿色开放空间。这些区域在平时作为休闲娱乐场所,在风暴潮或极端降雨期间,则可作为临时性的蓄滞洪区,吸收过剩的水量,避免城市内涝,体现了“给予海洋空间”的韧性思维。

图片“海岸线防护”工具概念示意图(引自 大自然保护协会)三、 工程框架设计与技术规程

构建一个有效的韧性海岸带生态屏障,需要一个系统性的、基于适应性管理的工程框架和相应的技术标准。

1. 系统性设计框架:“诊断-设计-监测-适应”循环

第一步 系统诊断与风险评估。 这是设计的基础。需要综合运用遥感、GIS、现场勘查、水文动力模型等手段,精确评估目标岸段的脆弱性(如侵蚀速率、地面沉降、生态退化状况)和面临的灾害风险(如风暴潮强度、淹没范围、频率)。同时,进行详尽的生态本底调查,识别关键物种和生态过程。

第二步 多目标协同设计。 韧性设计必须是多目标的,统筹安全、生态与经济功能。

目标一是风险减灾。 量化不同工程组合的防灾减灾效能,例如通过数值模拟(如SWAN、XBeach模型)预测不同重现期风暴下,盐沼-牡蛎礁-沙丘复合系统的消波减浪效果。

目标二是生态完整性。 设计需确保生态廊道的连通性,避免生境碎片化。工程材料优先选择本地、自然的材料,促进生物定居。植物配置遵循“适地适树”原则,优先选用乡土物种。

目标三是社会经济效益。 设计应兼顾景观美化、休闲旅游、渔业增产等社会经济效益,提升公众接受度和项目的可持续性。

第三步 模块化与标准化技术规程。 针对不同类型的生态工程,形成标准化的技术指南。例如:

《盐沼湿地生态修复技术规程》:规定地形塑造的高程与坡度要求、植被物种选择、种植密度与季节、后期管护措施等。

《生态化海堤设计与施工规范》:规定生态孔洞的尺寸、排列方式、表面粗糙度设计要求,以及适宜种植的植物种类和栽培基质配方。

《牡蛎礁建设技术指南》:规定礁体结构设计(高度、孔隙率)、选址的水深与底质条件、牡蛎亲本投放或幼虫附着基布置的技术要求。

第四步 长期监测与适应性管理。 建立覆盖水文、地貌、生物、社会等多维度的长期监测网络。根据监测反馈的数据,动态评估工程效果。如果发现生态系统未按预期发展或外部条件发生变化,需及时调整管理策略(如补种植被、修复礁体),这是一个持续的“学习-适应”过程。

图片

应用“修复指南”分析阿拉巴马州海岸线,建议牡蛎礁修复项目的适宜位置(深蓝色为最具生态及社会经济价值的修复区域)(引自 大自然保护协会)



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