滨海生态廊道构建指标体系研究——以杭州湾北岸上海段为例

张妙,徐力波,严婧,刘博远,陈雪初

(1.上海市海洋管理事务中心 上海 200050;2.华东师范大学生态与环境科学学院 上海 200241)

0 引言

海岸带是陆地海洋过渡的地带,沿海城市也是中国社会经济发展的核心区域。近年来,随着城镇化建设进一步加快,向海发展需求强烈,不可避免地对海岸带产生影响。以杭州湾北岸为例,在工业区和住宅区建设、旅游业发展等人为活动的影响下,形成了生活岸线、生态岸线和工业岸线交错分布的格局。从现状来看,由于海洋潮汐侵蚀和人类干扰,杭州湾北岸潮滩盐沼植被退化情况严重,自然岸线受损严重[1];生活岸线虽然总量上有所增加,但景观生态品质较低,市民可达性不高,可供休闲活动的空间区域较少,整体利用率较低。沿海城市生态优先、绿色发展过程中,如何锚固生态基底、提升生态品质是面临的关键“瓶颈”问题。近年来,上海市围绕黄浦江等城市重要水系和城市高速道路周边区域等,开展了生态廊道建设,形成了可以支持人类休闲活动的连片生态空间,既显著提升了本地生态与环境质量,也得到了当地市民的好评;在海岸带区域探索适宜本地特点的海洋生态修复保护技术,完成了金山城市沙滩西侧、大金山岛、奉贤滨海、南汇东滩等区域生态综合整治修复工程,海洋生态保护修复初见成效[2]。从沿海城市生态建设的发展趋势和国外海岸带发展的经验来看,将生态廊道从城市内部扩展至城市边缘,构建滨海生态廊道将会是我国未来城市生态建设的热点。

1 滨海生态廊道构建原则

生态廊道是指两种不同基质之间的狭长线状或者带状的景观斑块,既是两种基质间的缓冲隔离带,又是两种基质间的重要纽带。本研究所述滨海生态廊道即指介于滨海湿地与近岸城市区域之间的狭长带状景观斑块。它可以连接人类活动区和滨海湿地,加强人与自然的联系,又缓冲两者之间的矛盾;通过合理规划内部区域和分区等方式可以平衡对生态敏感区的保护和外围开发,因此建立滨海生态廊道是统筹海岸带生态保护修复重要技术手段,比单纯的保护和不顾后果的开发具有更高的实际价值和现实意义。滨海生态廊道的设计涉及生态学、环境学、风景园林学和管理学等不同学科,不仅要满足增加生态系统连通性、保护生物多样性等作用,还要考虑到保护海洋资源、维护城市生态安全和提供亲海近海空间等功能。在设计中至少要考虑以下3个方面。

(1)基于自然提出解决方案。应根据当地的自然禀赋和环境特征制订最适合的方案,既要尊重现有地形地貌,结合海滨现状与周边地形综合考虑生态廊道与总体规划的协调统一,又要充分考虑到水文状况、土壤状态等理化性质对生态廊道的影响,同时还要根据当地各种植物特点和分布情况,选择适宜物种,进行合理配置。

(2)形成具有生命活力的复合生态系统。导入人工干预措施同时应当尊重自然属性,给自然演替过程预留空间,依靠生态系统自设计、自组织,逐渐形成生物多样性较高、生态系统结构与功能完整、能量冗余少、物质循环通畅高效的滨海生态廊道[3]。

(3)促进人与海洋和谐共生。滨海生态廊道建设应以人与自然共存共惠为本,促进生态和减灾等方面协同增效[4]。通过适宜的空间规划与适度技术措施,达到既满足海岸带防灾减灾的需求,又能提升区域生态品质发挥亲近自然游憩功能的效果。

2 滨海生态廊道规划设计指标体系构建

杭州湾北岸滨海生态廊道规划设计以构建带状复合功能生态空间,保护本地生物多样性,提升海岸带生态系统服务功能,支持当地社会经济发展为目标,主要从廊道内部与外部空间、景观绿化和海洋生态基底等方面提出一系列具体的基础指标,并且给出具体的评价指标、建议数值,从指标层面上对廊道设计进行控制,保证廊道设计不偏离原意并且保证其能发挥生态功能。滨海生态廊道设计基本指标要求如下。

(1)廊道宽度。计算方式:长度测量工具测量。建议数值:大堤总宽20 m,三道总宽10 m以上,侧坡4～5 m;堤外滩涂60 m;堤内缓冲带5～50 m。

(2)区块面积占比。计算方式:区块面积÷廊道总面积。建议数值:按照各类型区块的需求合理配置。

(3)进出口、休憩地等设施间距。计算方式:长度测量工具测量。建议数值:观景台间距1 km,驿站间距5 km,停车站间距2 km;出入口在城镇区间距500 m,在非城镇区间距1 km。

(4)居住空间可达。计算方式:ArcGIS邻近分析。建议数值:研究区域的80%的居住区位于可达范围内。

(5)交通方式可达性。计算方式:ArcGIS邻近分析,参见2.2。建议数值:公共交通站点覆盖率在80%以上、私家车可达性在80%以上。

(6)景观绿化配置与种植方式。计算方式和建议数值参见2.3。

(7)生态岸线率。计算方式:堤外滩涂、植被带的总长度÷廊道总长度。建议数值:生态岸线率在70%以上;生态岸线中植被带的比例在70%以上;植被带中面积大于1 hm2的芦苇植被比例大于20%。

(8)保育区面积占比。计算方式:生态保育区总面积÷生态岸线总面积。建议数值:生态保育区面积占比70%以上。

2.1 廊道宽度及内部区域类型

在杭州湾北岸海岸带构建滨海生态廊道,应根据陆海统筹要求,并结合前期本底调查、适宜性评价,形成堤外自然生态空间、海堤空间及堤内生态缓冲空间相互协调的滨海生态廊道。堤外自然生态空间以恢复潮间带生物为主,海堤空间以生态化海堤建设为主,堤内生态缓冲空间根据现有形态进一步恢复生态系统多样性。滨海生态廊道各区块功能和布置,应满足滨海湿地保育和人类亲海近海两项要求,可以根据堤内空间充足与否灵活规划,规划时应考虑其缓冲作用(图1)。

图1 杭州湾北岸海岸带典型剖面

堤外自然生态空间可以根据实际情况分为两类,一类是直接连接海洋水体,不具备裸露潮间带,这类型区域需对其基底修复后才有可能进行生态廊道建设,所需周期较长、难度较大;另一类外部是滨海湿地或者光滩,这类型区域需要保证一定的宽度来满足其各项功能的发挥[5]。Large等[6]认为当这类型区域达到7～60 m时可以具备保护两栖类、鸟类等生物的功能;朱强等[5]提出该类区域大于30 m时,可以有效增强其自我净化、湿地生物食物供给与局部气候调节的功能,当达到80～100 m时可以较好地保障生态功能的发挥。上海地区有多种依海而生的鸟类,包括市鸟震旦鸦雀[7],综合用地空间和生态保育两方面,建议上海地区的滨海生态廊道的堤外宽度可以控制在60 m左右。

海堤空间在城市中主要承担防灾减灾功能。在海堤安全性不降低的前提下,可适当进行生态化海堤建设,采用适宜当地海域生态系统、绿色环保的无害化建筑材料建造堤身,以利于藻类、贝类附着和植物生长,促进生物多样性,从而实现“灰色”海堤向“绿色”海堤的转变。上海目前已开发建设完成的滨海生态廊道的总宽度在10 m左右,两侧坡降均在4～5 m,根据已有案例建议滨海生态廊道堤上总宽在20 m左右。

堤内空间包括堤内生态缓冲空间和堤内生产生活空间。堤内生产生活空间是人类活动的主要场所,而堤内生态缓冲空间分为两类,一类紧靠建筑区域和人类活动区,这种类型的堤内区域可利用空间较少,适宜种植冠幅在5 m左右的两行树木作为缓冲带。该缓冲带既可以拦截污染物、增加地表覆盖,起到遮阴和林冠截留的作用,也可以在适当位置开缺,方便居民和游客休闲活动;另一类远离建筑区,堤内空间广阔,这类型的堤内区域应尽量提高生态空间占比,其占堤内生态廊道空间面积比值一般宜在50%以上,可配置宽度为20 m的河道和30 m的绿化隔离带,充分发挥其隔离作用。

四大类区域内分布有不同功能的区块,每一部分都起着必不可少的作用,其类型和配置如下。

(1)道路。区块位置:海堤空间,主要功能为提供游人沿着滨海区域观赏、活动的空间。说明及建议:应包括机动车道、自行车道、人行道;道路铺设应适当考虑透水性。

(2)休憩区域。区块位置:海堤空间、堤内生态缓冲空间,主要功能为提供游人停留、休憩、观景的空间。说明及建议:包括观景台和驿站两种形式,推荐沿着廊道方向每1 km设置一个观景台,每5 km设置一个驿站。

(3)临时停车点。区块位置:堤内生态缓冲空间、堤内生产生活空间,主要功能为提供机动车暂时停放、交汇和转向所需的空间。说明及建议:推荐沿着廊道方向每2 km设置一个临时停车点。

(4)景观/人工湿地(水体)。区块位置:堤内生态缓冲空间,主要功能为提供游人近距离亲近自然和休憩的空间。说明及建议:通过多种手段保证水体观赏性和生态性并存。

(5)景观绿化区。区块位置:海堤空间、堤内生态缓冲空间,主要功能为提高廊道观赏性、起到隔离、保护生态环境的作用。说明及建议:大堤上不同道路间应有绿化带隔离;大堤两侧的硬质坡面适宜用于景观绿化;堤内应该设置隔离绿化带。

(6)自然湿地(水体)。区块位置:堤外自然生态空间、海堤空间,主要功能为提供当地生物生存、栖息、活动的空间。说明及建议:尽可能少的人工干扰;远离游人聚集区;应在敏感区域设置生态保育区。

在堤内和堤上空间充足的情况下,可以设置各类科普和亲海近海的区域,提高整个廊道的功能和价值。滨海带也可以设置少量人类活动的空间,但前提是不干扰到堤外湿地的生态安全,其总面积也不应该超过整个堤外面积的5%。

2.2 廊道空间可达性

廊道的可达性是指游人从居住区或城市中其他人类活动区出发到达廊道的容易程度。顾西西等[8]在研究河流廊道时提出将可达性分解成廊道与居住空间可达性、通行方式可达性和街道网结构可达性3个方面。滨海生态廊道也应考虑该可达性的3个方面要求。

贾琦等[9]根据目前国内几个主要城市的平均绿地可达时间和成年人行走速度估算出绿地与居民区平均距离在833 m左右,国外也有学者表明居民会倾向于选择1 km内的绿地为游憩地点。因此可以将1 km作为居住区到廊道入口之间的合理步行距离,即居民服务半径。在规划时可以利用ArcGIS软件的邻近分析(Near)命令得出的居住区数量来表征居住空间可达,一般研究区域内80%以上的居住区位于服务半径内可以说明廊道的可达性较好[8]。提高廊道入口数量可以在一定程度上提高可达性。

交通可达性可以从公共交通与私家车两个角度分别看待。将可以达到廊道的公共交通的每个站点的服务半径内的居民区数量作为公共交通可达性,根据我国《城市道路交通规划设计规范(GB50220-95)》,可以将站点的服务半径定在300 m;将廊道入口500 m范围内的公共停车场地数量作为私家车可达性[10]。站点覆盖率在80%以上、私家车可达性在80%以上时可以认为廊道的交通可达性较好[8]。

空间可达性和交通可达性可分别从廊道选址、入口设置位置与密度、周边配套设施布置等方面提高可达性,而街道网结构可达性与城市道路规划相关,可以作为后续的评价指标,在设计阶段不着重考虑。

2.3 景观绿化配置

滨海生态廊道景观绿化需要考虑品种选择和配置以及种植方式两方面的问题。

(1)品种选择与配置方面,选择使用的植物应当尽可能同时满足以下几个条件:本地物种或者经评估无生态威胁的物种;能够适应当地的气候条件;能适应高盐度的土壤环境;具有一定的观赏价值;具备一定的污染修复能力;能够指示环境安全水平;前期成本投入和后期管理维护成本合理[11-12]。合理地搭配绿化物种可以避免各种生态问题,并使得同样面积的区域具备更多的价值。在上海地区,以下滨海植物物种可以作为参考:芦苇、海三棱藨草、鸢尾、花叶美人蕉、马蔺、紫穗槐、合欢、柽柳、湿地松、水杉等[13]。堤上道路的绿化配置可以参照一般的道路绿化配置;堤内的绿化配置主要考虑其生态缓冲带的作用,种植结构应该选择乔灌草复层结构。

(2)种植方式方面,堤上道路部分可以简单选择盆栽的种植方式,便于维护和管理;在堤内部分,应根据不同的基质分别采用适合的种植方式。堤内斜坡上应该配置景观绿化,增加该部分硬质化区域的雨洪滞留蓄纳和截污净化功能[14],可以选择生态砌块种植、螺母块种植,在坡度不大的区域还可以选择让植物自然生长,不增加辅助措施。堤内陆上区域一般选择自然生长的方式即可。堤内的水体区域可以选择两种种植方式,针对沉水植物,可以直接利用沉水植物板来种植;针对非沉水植物,可以选择生态浮床来种植,注意要保持植物的茎秆部分在水面之上,根部可以和水体保持接触[11]。

除此之外,根据我国T/CAOE 1—2020《围填海工程生态化建设标准》,河口、海湾区堤前带中潮位以上范围的植被覆盖率宜在30%以上,堤身带背海坡植被覆盖率应占比50%以上[15]。故具体的植被面积与规划应结合杭州湾北岸地形、气候、土壤、水文状况和人类活动状况等来设计。

2.4 海岸生态基底保护

生态基底保护应从堤外侧进行,主要考虑外侧潮滩植被带宽度、生态岸线率和生态保育区3个方面。

潮间带湿地是沿海大潮高潮位与低潮位之间的潮浸地带,具有多样的地质类型、复杂的水动力条件和丰富的生物资源,在生态维持、防灾减灾和滨海旅游等方面具有重要的经济社会价值,其宽度与其生态功能完整度息息相关,以杭州湾北岸奉贤岸线为例,在已经形成植被带的区域宽度在50～100 m。结合海岸带生态保护修复开展生态廊道建设时,考虑到生态护岸和生物保育需求,建议外侧潮滩植被带宽度应当不低于60 m。

生态岸线率是指堤外的滩涂、植被带的总长度和廊道总长度的比值,非生态岸线带一般是上述说明的直接连接海水的第一种堤外类型(详见2.1)。建议在滨海生态廊道区域,生态岸线率不应当低于70%,滩面是滨海生物的活动区域,足够的潮滩面积是生物在此生存的基本条件。这70%的生态岸线中,应该有至少70%面积的区域是植被带而不是裸露的光滩,植被带能起到给当地生物提供食物和栖息环境、控制沉积物和净化污染的作用,良好的植被基础是生态环境稳定和进一步恢复的关键[12]。考虑到上海受到互花米草入侵,而大部分鸟类却无法在互花米草植被上生存的情况,建议不低于20%总面积的植被区域为斑块状芦苇,且每个斑块的最小面积不应小于1 hm2,保证每个斑块能满足至少一对震旦鸦雀的生存,以保证震旦鸦雀的繁衍[16-17]。

生态保育区一般设置在堤外完全不受人类干扰的生态敏感带,包含植被带、光滩和潮沟等区域,整个生态保育区的面积至少占生态岸线总面积的70%,剩余的30%可以用于上述提及的低强度的人类活动空间开发。生态保育区内可以引入多种生态保育措施,包括建设生态岛和生态洼地等栖息空间以保证生境多样性、设置生态潮汐沟以保护各种鱼类和其他海洋生物。

3 滨海生态廊道构建策略探讨

大城市的海岸带往往处于城市开发区域与邻近海域之间的生态交错带,在对海岸带进行修复时,不仅要关注海岸线的防灾减灾功能和生态质量提升,还要考虑到城市滨海空间的建设与当地的经济社会发展。以杭州湾北岸为例,正面临海岸线受损、盐沼转变为光滩、植被退化和互花米草外来物种入侵等问题,结合所提出的规划设计指标,提出构建滨海生态廊道策略,建议如下。

(1)近堤区域生态功能提升:选择植被带宽度70 m以上的近堤区域,适当改造基底构建微地形,形成复合生态斑块和生态潮汐池。通过构建复合生态斑块引种本地种——芦苇,控制互花米草入侵,吸引震旦鸦雀等本地鸟类来此栖息;通过构建生态潮汐池形成深浅不一的咸水生境,在潮汐作用下使鱼虾等水生动物进入潮汐池,以此作为鸟类的食物来源。

(2)营造完善交通体系:设置车行道、自行车慢行道、人行观景廊道、管护栈道,满足各类通行需求,创造贯通、安全、舒适、各行其道的滨海生态廊道。廊道内公共交通站点覆盖率在80%以上,每隔5 km设置一个私家车停车场。

(3)设置点状观鸟平台和科普驿站:利用观景走廊结合点状观鸟台的方式,创造一种更加适宜的生活、休闲廊道,满足公众需求,提升海岸活力,提高社会保护海洋意识。在廊道内每1 km设置一个观鸟平台,每5 km设置一个驿站。

(4)连接周围防风林带、绿地、公园等堤内绿色生态空间。设置并行廊道衔接现有堤内绿色生态空间,完善近海陆域空间的生态绿化系统,完善城市尺度绿地系统连接,形成以人行道绿带为分割,以海岸线湿地风景走廊为特色,沿线堤内防风林带、绿地、公园为补充的复合生态廊道空间。

城市内的生态景观廊道能够串联城区各功能板块,缓解板块间“边缘”效应,贯穿集中建成区、城乡接合部、乡村郊野区,并向外围行政区域延伸,是优化整体功能格局的重要空间载体。相比于城市内的水系、道路等,滨海岸线区域保滩护岸人工化程度较高,且易受台风、风暴潮等极端天气影响,植物立地条件恶劣。如何针对生态廊道的建设需求,选择适生植物,并找到快速修复与持久保育植被的方法,有待进一步突破的技术问题,需要进一步结合生态廊道建设当地的生态环境特征开展相关应用研究。我国在滨海生态廊道建设方面的实践较少,“十四五”期间各个沿海城市将开展大规模的海岸带生态保护修复实践,如何结合海岸带生态保护修复,推进生态廊道建设落地也是有待深入研究的问题。此外,滨海廊道内的生态环境安全的维持同样至关重要。定期监测各项指标是否在动态平衡范围内,可以及时发现问题并进行修复。监测结果应当向公众公开,良好的生态环境状况可以保障访客权益,从而进一步吸引潜在访客。监测结果也能够反映人类活动对环境的干扰强度,当干扰即将达到廊道的环境容纳限度时,应及时通过各种方式调整访客量。

4 结论

滨海生态廊道是提升沿海城市海岸带生态品质的重要途径。滨海生态廊道构建应以恢复生态学、景观生态学等为理论指导,基于自然提出解决方案,构建具有生态韧性的海岸带生态系统,促进人与自然和谐相处。本研究主要从廊道内部与外部空间、景观绿化和海洋生态基底等方面提出具体的基础指标,并且给出具体的评价指标和建议值,可为沿海城市构建滨海生态廊道提供参考。