利用海滩养护技术提高滨海城市品位

蔡 锋 刘建辉

利用海滩养护技术提高滨海城市品位

蔡 锋 刘建辉

滨海沙滩是十分重要的旅游资源，据统计在美国夏季有75%的旅游者选择海滩作为旅游目的地，海滩旅游在各发达国家旅游业中占据重要地位。20世纪90年代以来，我国滨海旅游业收入增长较快，目前已经成为海洋产业的主要支柱之一。

海滩环境质量是滨海旅游业的重要自然基础，决定了滨海沙滩旅游业的发展，目前我国滨海沙滩存在诸多问题，如污染严重、占滩建筑增加、旅游季节人满为患等，其中最突出的问题是砂质海岸侵蚀严重。根据国家海洋局2008年公布的数据，全国海岸侵蚀长度为3708千米，其中砂质海岸侵蚀总长度为2469千米，占全部砂质海岸的53%。许多滨海旅游沙滩由于海岸侵蚀造成岸线后退、海滩坡面变陡、砂粒粗化、海滩规模减小以及海滨浴场废弃等问题，制约甚至破坏了滨海沙滩旅游业的发展。保护海滩，已成为许多沿海地区刻不容缓的任务。过去对于海岸侵蚀的防护往往采取人工护岸、丁坝、防波堤等“硬式工程”措施，海岸学者研究发现“硬式工程”护岸虽然能够维持保护岸段的海岸稳定，但是长期之后常常引起附近岸段的侵蚀和海岸环境的退化等问题。近几十年来，海滩养护(Beach nourishment )或人造海滩（Artificial beach）这一“软式工程”以其自然兼容的特性逐渐为人们所认可，成为防御海岸侵蚀、保护海岸环境的重要手段。西方发达国家海滩养护技术发展较早，美国、荷兰、日本、西班牙和意大利等国已经将其成功应用于维护海滩稳定和在海滩匮乏地区建造人工海滩。

海滩养护或人工海滩是指当海滩自然供沙相对不足时，对海滩进行人工补沙，也就是将异地某种粒级的砂石通过水力或机械搬运到某些遭受侵蚀的海滩的一定部位放置，迅速增加海岸平均高潮位以上海滩后滨的宽度，有时辅以导堤促淤或外防波堤(或潜堤)保护。

虽然相对于传统的海岸保护方法，海滩养护花费较大，但是它仍然具有传统方法无可比拟的优势和吸引力。首先，海滩养护改善了海岸环境，使人们沿岸居住的愿望增加，沿岸土地和建筑升值，同时提高滨海沙滩旅游收益；其次，海滩养护工程的科学合理施工，会对邻近的海岸产生有益的作用，为毗邻的海岸增加沙源提供保护；最后，海滩养护可以在因侵蚀而退化的地区进行生境修复，改善海滩的生态环境，提高海滩质量和城市环境的品位。

大连市星海湾于1994年修建了人工沙滩海滨浴场，成为我国大陆第一个海滩养护工程。此后，海滩养护逐渐成为砂质海岸保护和改善滨海生态环境的主要选择

我国海滩养护概况

海滩养护历史

相对于西方发达国家，我国的海滩养护事业起步较晚，最早的人工海滩实践始于1990年的香港浅水湾。1990年香港投资4500万港币，对香港岛南岸的浅水湾海滩进行补滩养护，以增加海滩宽度，满足发展旅游业的需要。共填沙20万立方米，来自于16千米以外的海底，挖沙后，通过海底管道输至浅水湾。大连市星海湾于1994年修建了人工沙滩海滨浴场，成为我国大陆第一个海滩养护工程。此后，海滩养护逐渐成为砂质海岸保护和改善滨海生态环境的主要选择，许多海滩养护（人工海滩）工程在各地纷纷开展，至今为止已经完成近20个。

根据我国海滩养护实践过程中的养护技术发展和考虑因素的变化，中国的海滩养护历史可以基本划分为三个阶段：

旅游海滩季节性补沙（1990年之前）。为了满足在旅游旺季游客对滨海沙滩的更高要求，一些滨海旅游城市会在夏季来临时通过抽沙或者其他机械方式将别处的沙石堆积在滩面上增加海滩干滩宽度。这种填沙方式比较随意，缺少对海岸动力环境以及海滩动力地貌方面的前期调查和研究工作，一年一次的补沙很容易被水动力搬运遭到侵蚀，只得等待来年周而复始再一次填沙。

小规模海滩养护（1990—2006年）。这一阶段，一些滨海城市如青岛、大连等为了建设更美好的城市滨海环境，开始尝试小规模的海滩养护。为了维持填沙后的海滩稳定并尽可能地减少后期的维护，修建了丁坝等辅助工程设施。这些小规模的养护工程还属于探索阶段，在海滩养护的工程设计和考虑方面还不够成熟，部分海滩发生了严重的蚀退现象。

较大规模海滩养护工程以保护海岸和改善生境（2006至今）。随着公众对海岸保护、海岸自然生态系统以及滨海旅游重视程度的不断提高，许多沿海城市管理部门对海滩养护（人工海滩）这种“软性”海岸保护措施也越来越关注。自2005年以来，我国海滩养护事业发展迅速，工程规模和投资也越来越大。在工程前期调查、海滩设计、施工后监测以及效果评估等方面积累了一定的经验。

海滩养护分布

目前我国海滩养护工程主要分布于滨海旅游业比较发达的城市，这些地区海滩比较发育，滨海沙滩旅游业发展程度较高；但是由于受到海岸侵蚀影响，原来的旅游海滩退化比较严重，许多滨海旅游沙滩遭到破坏甚至被废弃。少部分人工海滩工程分布于我国中部的淤泥质海岸如上海和天津，这两个城市人口密集、经济发展水平高，滨海旅游潜力巨大；但是由于地处淤泥质海岸带，不发育滨海沙滩，城市海滩旅游需求大，故而开展了人工海滩工程，以满足滨海沙滩旅游需要。

我国海岸地貌类型多样、动力环境差异显著，海滩养护工程也分布于不同的海岸环境下

我国海滩养护现状

根据海滩养护工程的海岸地貌、动力环境和目的，可将我国的海滩养护工程划分为四种基本类型。

平直海岸的海滩养护

具有代表性的如香山—长尾礁人工沙滩工程。其位于厦门岛东部海岸，总长度为1.5千米，岸段沿南北向平直展布，南北两侧分别受香山与长尾礁向海突出的基岩岬角的屏护。20世纪70年代，原岸段高潮区为宽约10 50米不等的沙滩带，坡度多为5°- 6°左右，沉积物大多为由石英、长石组成的粗中砂；而沙滩的中、低潮区一般宽阔平坦，沉积物以粉砂为主。到了80年代末，由于人工护岸修建和人工采砂，该岸段沙滩侵蚀殆尽。为了美化厦门景观、改善滨海旅游环境、防御海岸进一步侵蚀，市政府实施了该海岸的海滩养护工程。

工程实施之后，应用一线模型预测了2007—2016年间的岸线演化，工程施工后第一个冬半年的岸线变化监测验证了岸线实际演变趋势与模型预测较为吻合。根据岸线后退量大小，可以将养护海滩由北至南分成三个部分，北部的平均蚀退量为5米、中部为3米、南部为7米。从施工后第一个冬半年的海滩剖面变化监测可以看出，这一阶段海岸地貌变化较小，岸滩地貌变化主要发生在潮间带上部，同时在低潮带略有堆积。将工程施工前后的两年相比可以看出，养护工程完成后海滩比较稳定。

岬湾海岸的海滩养护

具有代表性的如北戴河西海滩。其位于秦皇岛市南部的著名旅游区，近年来，由于戴河拦河蓄水造成入海水量和泥沙量锐减，加上附近海岸大量挖沙，造成西海滩侵蚀速度显著增大。与20世纪60年代相比，海滩平均后退宽度为85米。2000年以后，浴场功能严重退化，5年中后退了21米，一些原被海滩保护的沿岸建筑物已经受到海水的直接冲刷，亟须治理。

2008年5月—6月，北戴河西海滩应急治理工程顺利实施。根据海滩稳定性、海岸环境、海滨景观和工程量等确定了海滩两端突堤结合离岸潜堤的方案，离岸潜堤的数目为2 3个。

施工结束3个月内，滩肩变化幅度很大，这段时间是沙滩在平面和剖面上的平衡塑造过程，沙滩坡面在波浪潮汐的共同作用下，迅速变缓，表层沉积物分选良好。2008年9月—2009年6月剖面滩肩及潮间带坡面呈稳定状态，侵淤不大，基本取决于本月的强浪向和高潮期。滩肩由刚竣工的后退趋势逐渐转为稳定，沙滩水边线基本稳定，略呈现淤积趋势，潮间带沙滩坡度变缓、宽度增加。

人工护岸前的海滩养护

▲鼓浪屿东滩养滩前后的滩面变化

具有代表性的如鼓浪屿东海滩。鼓浪屿位于厦门岛西部海域，是著名的旅游景点，旅游景观之一就是海滨沙滩。在鼓浪屿南部和西部海岸有不连续的沙滩分布，沙滩一般宽30～60米不等，长度数百米。在1998年之前，东岸海滩较宽，滩面以细砂为主。但是为了修筑环岛旅游干道、保护海岸，全岛修建了人工护岸。人工护岸占据了鼓浪屿东岸海滩的高潮带，护岸修建之后滩面逐渐退化，海滩表面垃圾及废弃物较多，与鼓浪屿风景区整体景观很不协调。为了改善鼓浪屿东岸沙滩的凌乱现状，美化海岸环境，提升鼓浪屿景区整体景观效应，2007年实施了鼓浪屿东海滩的人工养护工程。

鼓浪屿东岸海滩整治及人造沙滩工程可分为滩面杂物清理、排污管道改造和人造沙滩设计等三项内容。由于人工护岸的修建破坏了原自然海滩的完整形态和动态平衡，为了在护岸前修复一个形态完整的海滩剖面，考虑在三丘田码头和轮渡码头之间将塑造一个受护岸影响较小的海滩，人造沙滩岸点高程为黄零1米，大约在厦门平均海平面以上70厘米位置。

2007年9月，完成了填沙试验工程施工，共铺沙13400立方米（在工程区之外、轮渡码头南侧沙滩北端的小片砾石滩，又铺沙约2000立方米）。工程实施两年后的观测可以看出，达到了预期效果，养护海滩保持稳定，较大程度地改善了鼓浪屿东岸的地貌景观。

淤泥质海岸的人工海滩

具有代表性的如上海金山海滩。上海、天津等大型城市濒临淤泥质海岸带，天然海滩旅游资源少，高质量旅游海滩的数目和长度都十分稀缺。随着游客对滨海沙滩旅游需求的增加和要求的提高，一些原来无海滩的海岸也逐渐开始修建人工海滩以改善城市环境满足海滩旅游需要。天津东疆港、上海市奉贤区和金山湾都在原来的淤泥质海岸带修建了人工海滩。

由于海岸环境和沉积物等方面的不同，人工海滩设计过程中淤泥质海岸与砂质海岸海滩养护在诸多方面存在差异，这些差别包括人工海滩工程的设计、辅助工程、沉积物的选择以及海水处理等方面。

金山海滩位于上海西南杭州湾北岸，处在沪、杭、甬及舟山群岛经济区域中心，原为粉砂淤泥质岸，海底长期侵蚀后退。2005年始，上海市开始建人造海滩，2007年完成，泳区面积8万平方米，沙覆盖滩涂20万平方米。

在建设人工海滩之外，淤泥质海岸的人工海滩工程主要考虑海滨浴场的海水净化与滨海沙滩环境的维护。金山海滩采用围水隐堤沉泥碧水技术，首先是物理沉淀，由于金山沿岸地处长江口，海水浑浊、悬浮体浓度高、泥沙含量大，故修建一个沉淀池进行悬浮物质的物理沉淀，该池设计坝长3.3千米、高5.4米、坝顶宽6米、围水面积1.5平方千米。引进的海水在沉淀池中经过24小时净置沉淀并通过生物降解等方法将海水除菌治污净化，此外还采用了水生态系统、水循环系统、雨水收集系统以及原生态保护系统， 以保持堤内海水持续洁净。经防疫部门检验，经过处理的海水符合海水浴场的水质标准。这些净化后的海水清澈洁净，通过水闸引入已经填沙造滩的浴场，形成一个与原来淤泥质海滩完全不同的海滩旅游、娱乐环境。

相对于西方发达国家而言，我国海滩养护事业还处于初始阶段，目前为止海滩养护工程实践少、规模较小，但是我国海滩养护发展速度快、种类多样，海岸环境复杂

我国海滩养护特点

我国海滩养护规模较小，主要体现在工程岸线短、养护抛砂方量少以及投资小三个方面。据统计，截至2009年底完工的海滩养护平均长度805米，发达国家养滩岸段多半大于1千米；平均养滩抛沙量为19.1×104立方米 ，平均单宽抛沙量165.8立方米/米，远低于发达国家，如荷兰多年平均单宽抛沙量为335立方米/米、意大利为223.2立方米/米、英国为312立方米/米、西班牙大西洋岸为436立方米/米。海滩养护工程花费巨大，我国目前的养滩费用平均为1612万/千米，而美国平均500万美元/千米，约合人民币3500万/千米，这固然与中美两国的物价和国情有关，但是从养滩宽度来看我国海滩养户宽度平均为65米，与国外动辄数百米的养滩宽度相比，说明我国的海滩养护投入较小。

我国的养滩工程从1990年开始，至2007年17年里只建成6项养滩工程，2007年开始每年新增养滩工程3～4项， 2010年全年共完成6项工程。目前许多地区如广西北海、钦州等地正在进行或准备进行人工海滩工程，说明近几年养滩业发展迅速。特别是津沪两人造海滩的建成，有力地推动苏、浙粉砂淤泥岸甚至沿江、湖岸建设碧海蓝天沙滩的休闲旅游工程。

我国海岸类型多样，海滩养护工程实施于各种类型海岸，包括砂砾质、粉砂淤泥质、岩石质和生物碎屑型等四类。养滩初期十余年，工程只限于砂砾质海岸，随着养滩技术的发展和不同海岸类型地区对海滩养护的重视，近几年发展至各种类型的海岸。

我国目前海滩养护工程数量还相对较少，在归纳适合于我国不同类型海岸的养护理论方面还有相当长的一段路要走

我国海滩养护研究

通过对不同海岸地貌类型、不同目的的海滩养护工程在工程设计、后期监测以及演化分析等方面的研究工作，我国逐渐积累了一些海滩养护经验。针对于我国特殊的海岸环境背景下所遇到的一些问题，总结出一些有别于其他国家和地区的养滩经验，如在淤泥质海岸进行人造海滩实践以及厦门香山—长尾礁和厦门同安湾的海滩养护工程实践中摸索出一些减小海滩泥化的经验。

为了更好地推动我国养滩事业的发展，引进国外比较成熟的养滩经验和评估方法十分必要，近年海滩养护专著《Beach Nourishment:Theory and practice》的翻译和出版对我国海滩养护的实践和发展有一定的促进作用。

近年来，国家和各级政府逐渐开始重视我国海滩旅游事业的发展，除了养滩工程实践之外也开展了一系列的研究工作，尤其是开展了“我国砂质海岸生境养护和修复技术示范与研究”这一公益项目，该项目由国家海洋局第三海洋研究所承担、多家单位共同合作，致力于完成以下几个方面的工作：在进行全国范围的海滩质量调查基础上，制定我国沙滩质量等级分类标准；波浪和潮流在砂质海岸的联合模型研究；进行系统的砂质海岸的生境养护与修复示范区的建立；根据中国砂质海岸的特点，通过和国外在海滩养护方面具有一定影响力的高校如佛罗里达大学、特拉华大学和南佛罗里达大学相互合作，编写《中国沙滩保护技术与管理手册》。

相对于传统的海岸工程，海滩养护还是一项新兴技术，并且几乎每一个岸段的海滩养护都有其自身的特点。针对不同岸段的动力、地貌等环境条件特征，养滩工程的设计参数以及参数的类别在不同养滩地点都需要做特殊考虑和调整。我国目前海滩养护工程数量还相对较少，在归纳适合于我国不同类型海岸的养护理论方面还有相当长的一段路要走，这需要更多的工程实践经验和海岸工程学家的共同努力。

未来的海滩养护趋势将朝着改善生态系统、增加滨海生物多样性等方面进一步发展

展 望

在过去的20年中，海滩养护和人造海滩技术由于其海岸保护、海岸环境改善以及旅游收入增加等方面的优点，开始得到公众的认可和应用，人们对海岸防护的观念慢慢从各种“硬结构”护岸工程转向“软结构”工程，未来的海滩养护趋势将朝着改善生态系统、增加滨海生物多样性等方面进一步发展。可以乐观地预测这一新技术将会在我国得到广泛的应用。从我国海滩养护实践过程中所遇到的问题以及我国目前的海滩保护与管理现状出发，有必要加强海滩养护政策、技术和评估等方面的工作。

海滩养护政策

推行海滩保护法规，规范海滩养护管理。海滩既是宝贵的滨海旅游资源也是重要的基础建设材料来源，长期以来我国缺少行之有效的海滩管理法规，沙滩资源一直处于无序开发利用状态，许多地区无视海滩的自然演变规律和特性而追求短期利益，随意性的商业开发、占滩建设、挖砂采砂屡禁不止。保护现有的滨海旅游资源，需要提高公众保护意识，实施强有力的管理，贯彻法律法规，有效服务于海滩管理保护。

更多、更大规模的养滩工程。软结构海岸工程的应用说明了人们对自然的一种新的态度，越来越认识到自然系统和自然海滩变化的价值所在。随着过去一些养滩工程的成功实施，海滩养护的优点与收益将得到更多的认知与认可，沿海城市各级政府、相关部门和海岸工程学者将投入更多的精力、物力、财力服务于我国海滩养护事业。从经济投资角度来分析，许多国家和地区的实践已经说明海滩养护带来附近海岸带的土地迅速升值、生态环境改善、旅游收入增加，多个部门均可受益。因此，未来的海岸养护投入将会有更多渠道的资金来源。从滨海沙滩旅游业的角度分析，一方面，我国目前的高品位滨海旅游沙滩数量偏少，在旅游旺季人满为患并降低了旅游质量；另一方面，许多原有的海滩由于侵蚀破坏、无序开发等原因逐渐退化，导致生态环境恶化、海滩品位降低。为了保护滨海旅游沙滩资源，改善海岸生境，需要实施更多、更大规模的养滩工程。

海滩养护技术

中国海滩养护手册。为了指导本国的海滩养护实践，许多西方发达国家早已出版了相关的手册，如荷兰的“Manual on artificial beach nourishment”，德 国 的 “Empfehlungen für Küstenschutzwerke”， 美 国的“Beach Nourishment and Protection”， 英 国 的 “Beach Management Manual”， 此 外， 还出版了一本特殊的手册“Beach Nourishments and Shore Parallel Structures”。我国海滩养护已经进入比较快速发展的阶段，随着不同养滩工程的成功实施、海岸工程人员技术经验的积累，有必要总结过去许多工程实践中存在的问题和不足，提出解决之道，形成一套适用于我国海岸环境特征的养护理论，编写《中国海滩养护手册》以便更好地服务于未来的养护实践。

海滩泥化现象的预防与治理。在动力条件较弱但是泥质沉积物物源较丰富的海岸实施人工海滩工程，一段时间后往往出现滩面沉积物“泥化”的现象，即泥质沉积物覆盖于滩面，从而造成海滨浴场环境退化。如何在海滩设计过程中采用辅助工程或改变动力等方法，来最大程度地减少泥质沉积、保持海滩环境，仍是一个亟待解决的重要问题。

海滩养护评估

海滩养护的经济效益评估。是否进行海滩养护某种程度上取决于未来一段时间内养护后的海滩的经济效益与耗费成本的权重，这需要合理考虑养滩工程的演变和不同成本与效益构成之间的相互关系，并据此预测未来的再养护成本。海滩的经济效益评估要从多方面来综合考虑，主要包括海滩养护工程的风暴潮防护效应、养护工程附近海岸的高地财产增值效应以及旅游娱乐增益等方面。

我国海岸尤其是华南沿海受风暴潮影响显著，海滩养护工程的实施有助于减小风暴潮对海岸及建筑的破坏。Shows曾研究过风暴潮作用造成的海岸带不同区域的建筑损失，Dean在其基础上分析了人工海滩工程实施之后对海岸的保护作用，降低了海岸风暴潮破坏。我国在海滩养护工程的风暴潮防护评估方面的工作较为薄弱，不同初始宽度的海滩实施相应的养护工程后，在减少风暴潮破坏方面具有怎样的效应还有待进一步研究。

海滩养护改善了海滩生态环境、提高了滨海沙滩品位，自然也改善了邻近陆域的生活质量，从而引起高地房产以及其他一些财富的增值。Stronge对佛罗里达州部分海滩养护工程周边区域的财产增值研究表明，海滩养护引起的财产增值效应显著。在我国，广西北海市部分房地产企业为了临海建筑的增值，企业自主投资进行海滩养护，也充分看到了海滩养护高地财富增值效应。

实施海滩养护工程是保证沿海旅游业和旅游活动持续稳定发展的重要条件，滨海生态环境的改善有助于促进滨海旅游业的发展。随着海滩宽度的增加，使用海滩的人数也逐渐增加，而宽度越大，人数增加率越小。可以看出最大收益出现在最初较窄的海滩。

海滩养护对生态环境的影响评估。养护工程对海岸带及生物群具有潜在的正面和负面影响，国外大量工程的后期监测说明负面影响较为短暂且可以通过改善施工来减小，未来我国将逐步重视以下几个方面的生态影响评估：短期影响包括施工期间的混浊度影响和养滩机械设备工作时对环境和生物的影响；长期影响包括珍稀生物（如厦门文昌鱼，海南岛海龟等）的栖息环境影响以及底质沉积物的变化对新生物群落的影响等方面。海滩形态的设计、沉积物的选择、取沙点的确定以及辅助工程等将越来越多地考虑海岸生态环境和海洋生物的栖息环境。