潍坊北部沿海地区主要海洋灾害类型及防治探讨＊

马 龙，宋士林，刘婷婷

（1.山东省海洋生态环境与防灾减灾重点实验室 青岛 266033；2.国家海洋局北海海洋技术保障中心 青岛 266033）

2011年1月，《山东半岛蓝色经济区发展规划》得到国务院正式批复，这标志着山东半岛蓝色经济区建设正式上升为国家战略，成为国家海洋发展战略和区域协调发展战略的重要组成部分。作为打造 “山东半岛蓝色经济区”的重要一环，又作为环渤海地区和黄河三角洲高效生态经济区发展的重要节点，潍坊北部沿海地区的开发、开放具有重要战略意义。潍坊市在《山东半岛蓝色经济区发展规划》中，形成了着重开发以滨海开发区为中心，寿光北部、昌邑北部为两翼的三大特色产业发展模块。根据《潍坊北部沿海地区总体规划》，该区域将形成以海洋化工、纺织服装和机械制造为主导的综合性先进制造业基地、环渤海南岸的新兴滨海城市和重要交通节点、潍坊市域副中心。

潍坊北部沿海地区位于渤海莱州湾南畔，海岸线为SE—NW走向，呈弧形曲线状。西起寿光市圣海集团养殖场西大坝与陆域交汇处，东至胶莱河河流中心线，横跨寿光、寒亭、昌邑两市一区，全长140km。海洋资源丰富，2011年上半年，潍坊市海洋经济主要产业产值达到486.98亿元，同比增长72.69%。

伴随着沿海社会经济的快速发展，重大海洋自然灾害对社会经济发展和人民生命财产安全的威胁日益严重。莱州湾海洋灾害类型多，发生频繁，对沿海地区生态环境和工农业生产具有严重的影响。因此，开展潍坊北部沿海地区主要海洋灾害类型研究，并对其防治进行探讨，对制定科学的防灾减灾策略，合理高效地开发利用海洋资源，促进潍坊市海洋经济的快速、可持续发展具有非常重要的指导意义。

1 区域自然环境概况

1.1 气候水文条件

潍坊北部沿海地区地处北温带季风区，属暖温带季风型半湿润大陆性气候。冬季易受寒潮影响，夏季易受太平洋副热带高压和入海变压高压影响，具有夏季多雨、冬季干燥的特点。年平均气温12.8℃，年平均降水量486.5mm，降水多集中在6—8月。该区域属正规半日潮，潮流以往复流为主。近海涨潮流流向NNW，落潮流向NNE。据实测资料最大可能流速为86cm／s。最大流速都在涨、落潮流主流方向。从垂直分布情况看，表层流速大于底层流速。

1.2 地形地貌特征

潍坊沿海地区天然岸滩宽阔、坡降平缓、水深较浅，地势南高北低，地面标高8.9～1.0m，地面坡降0.27‰～0.31‰，形成了陆域条件好于水域条件的格局。该区域是华北台地上的沉降区，第四纪以来其上发育了巨厚的沉积层，沉积物最大厚度达到400m，形成了广阔的鲁北沉降平原。目前海岸轮廓是全新世最后一次海侵形成的淤积型平原海岸，加上黄河及其他河流带来的大量泥沙，海岸淤进迅速，从而发育了粉砂质平原，其形态为低平岸滩。广阔的潮间带、河口外有宽广的拦门沙发育，形成了典型的低平粉砂质海岸。下伏为第三纪地层和中生代地层。根据物探遥感技术解释，其下伏基岩中发育有NNE向、NE向、近EW向和NW向四组隐伏断裂构造，以NNE向断裂为主。

2 潍坊北部沿海地区主要海洋灾害

结合潍坊北部沿海地区自然环境特点，根据地质、地貌、气候等主要致灾因子，将该区域海洋灾害分为海洋环境灾害、海洋地质灾害和海洋生态灾害三大主要类型［1］。

2.1 海洋环境灾害

2.1.1 风暴潮

风暴潮是由气象因素和天文因素非线性耦合作用下产生的一种海洋性灾害［2］。众所周知，莱州湾不仅是我国北方台风暴潮严重区域，还是我国温带系统风暴潮最严重区域，潍坊北部沿海地区正处在莱州湾风暴潮频发和严重的区域。凡风暴潮影响期间，除潮位高涨外，岸边和近岸海域一般都有狂风巨浪伴随，尤其海域开阔、迎风向浪岸段更是如此。高涨的潮位可以造成低洼区域的海水漫滩而成灾，而高潮位下向岸巨浪对岸堤的冲击破坏和爬坡或拍岸激浪导致的海水倒灌则是导致严重灾害的主要动力。二者结合后的综合作用往往导致垮堤溃坝、海水倒灌内侵、摧桥断路、倒房塌屋、淹田没禾、吞噬人畜，从而酿成巨大灾难。

潍坊北港近几年风暴潮资料和羊角沟历史风暴潮资料显示：风暴增水幅度为150cm左右，强者可达250cm左右，最强可达300～350cm（1964年4月羊角沟曾达350cm）。该区域增水值为150cm左右的风暴潮，年均发生5～6次；增水值为200～250cm的风暴潮，年均发生1～2次；增水值为300cm左右的风暴潮，年均发生0.2次。2003年10月10—12日，莱州湾及渤海湾沿岸发生了1992年以来最强的一次特大温带风暴潮，莱州湾羊角沟水文站出现最高潮位6.24m。此次特大风暴潮导致莱州湾、渤海湾地区部分岸段防潮堤被冲垮、渔船被损坏、养殖场受损，造成了严重的灾害。据初步统计，此次风暴潮造成直接经济损失13.39亿元。2009年 “04·15”温带风暴潮，致使莱州湾一带受灾人口6.5万人，水产养殖受损2270hm2，防波堤损坏5.4km，护岸受损2处，船只损毁24艘，直接经济损失3.01亿元。

2.1.2 海冰

海冰主要由海水冻结而成的，也有一部分是来自江河注入海中的淡水冰。海冰的危害主要体现在海冰形成以后会在环境动力（浪、潮、流、风等）因素的作用下，产生局部挤压力、撞击力、摩擦力和因冰温变化而产生的膨胀力和垂直方向上的拔力，对工程海域的海上结构物（设施）、海岸工程、船舶航行和水产养殖业造成影响。此外，海冰对港口和航道的影响和危害主要是封锁港湾和航道，困住进出港的船只，使正常的海上运输和贸易往来被迫中断，甚至造成船毁人亡的重大海难事故［3］。

潍坊北部沿海是莱州湾冰情最严重的海域之一，也是海冰灾害易发海域之一。不仅会在重冰年和偏重冰年出现海冰灾害，在常冰年照样会出现海冰灾害，冰期为70d左右。典型的冰灾为2010年1月莱州湾出现的海冰灾情，这是近40年同期最严重的冰情。2010年1月中旬莱州湾冰情发展迅速，浮冰范围从1月9日的16nmile迅速增加到1月18日的39nmile，1月22—24日连续维持在46nmile，为莱州湾40年来最大海冰范围。冰灾导致寿光市直接损失14190万元，昌邑市直接渔业损失3800万元，滨海区直接损失2230万元。

2.2 海洋地质灾害

2.2.1 海水入侵与土壤盐渍化

海水入侵是指由于自然或人为原因，海滨地区地下水水动力条件发生变化，使海滨地区含水层中的淡水与海水之间的平衡状态遭到破坏，导致海水或与海水有水力联系的高矿化地下咸水沿含水层向陆地方向扩侵的现象［4］。而土壤盐渍化则是指土壤中积聚盐分形成盐渍土的过程。由此可见，海水入侵会造成地下淡水盐度增高，将进一步导致土壤不同程度的盐渍化，从而产生以下后果：机井报废，作物因缺水而大量减产，收入下降；加速工业管道、设备腐蚀和老化，缩短使用年限，增加企业运营成本；由于海水入侵导致地下淡水水源盐度升高，原地下饮用水被迫废弃，给群众日常生活造成一定困难。

2007年，山东省首次启动了海水入侵、盐渍化试点监测工作。根据《2010年中国海洋灾害公报》，潍坊滨海平原地区属海水入侵严重地区，寒亭、滨海和寿光等地重度入侵距离范围在25.26～31.18km，其中寿光市更是达到31.18km。与2009年相比，海水入侵范围明显增加。土壤盐渍化方面，潍坊沿海地区土壤均出现不同程度盐渍化，较为严重，主要盐渍化类型为硫酸盐型和硫酸盐－氯化物型盐土、重盐渍化土。与前两年相比，盐渍化范围呈扩大趋势，土壤含盐量有所升高。其中尤以寿光最严重，距岸距离达37.83km。

2.2.2 海岸侵蚀

海岸侵蚀是一种灾害的海岸地质现象，具体指由自然因素、人为因素或者两种因素叠加而引起的海岸线位置的后退或岸滩下蚀［5］。首先，海岸侵蚀会造成海岸线后退，滩面下蚀，滨海湿地环境完全向远海环境转变，直接导致滨海湿地面积的损失和原有生境的彻底丧失。其次，海岸侵蚀导致滨海湿地基底物质流失，沉积结构发生变化，营养状况改变，原有湿地生物赖以生存的环境被破坏，生态系统组成、结构、生物量都受到严重损害。再次，海岸侵蚀还会使海水活动范围扩大，潮水作用频率和强度增大，滨海湿地植被出现逆向演替，或者迅速死亡。

莱州湾湾顶小清河口至虎头崖岸段，是海岸侵蚀较为严重的岸段之一。其中，小清河至沙河为粉砂淤泥质海岸，沙河至虎头崖为砂质海岸。丰爱平等［6］采用历史资料对比分析的方法，对莱州湾南岸1958—2004年的海岸侵蚀进行了研究。结果表明，1958—1984年，莱州湾南岸遭受强烈侵蚀，主要表现在2个方面：岸线后退侵蚀和岸滩下切。莱州湾南岸岸线平均侵蚀后退速率为27m／a，0m等深线后退速率为27～65m／a，岸滩平均蚀低速率为2.1cm／a。1984—2004年，由于莱州湾沿岸多为人工海岸，岸线位置较为稳定。海岸侵蚀主要表现为岸滩下切和海岸沉积物粗化。岸滩平均蚀低速率为1.04cm／a，水深5m以浅的区域表层沉积物变粗。并指出，莱州湾海岸侵蚀的主要原因是入海泥沙锐减所致，海面相对上升次之，风暴潮对海岸侵蚀贡献最小。

2.2.3 海平面上升与地面沉降

海平面上升是一种缓发性灾害，其长期的累积作用给沿海地区的经济发展和生态环境带来了严重影响。海平面上升会使风暴潮的致灾程度加剧，海岸受到侵蚀，岸线变迁，沿海地区的咸潮、海水入侵和土壤盐渍化加重［7］。近30年，山东沿海的海平面呈明显上升趋势。自2001年以来，山东沿海的海平面总体处于历史高位，2001—2009年的平均海平面比1991—2000年的平均海平面高约30mm，比1981—1990年的平均海平面高约66mm。据《2010年中国海平面公报》，2010年山东北部沿海各月海平面均高于常年同期。其中，2月海平面显著偏高226mm，9月和11月海平面分别偏高107mm和150mm。

地面沉降产生的原因比较复杂，从地质因素看，一是地表松散地层或半松散地层等在重力作用下，在松散层变成致密的、坚硬或半坚硬岩层时，地面会因地层厚度变小而发生沉降；二是因地质构造作用导致地面凹陷而发生沉降；三是地震也会导致地面沉降［8］。潍坊北部沿海地区主要受郯庐断裂带及邻近地区的分支断裂（主要包括昌邑—大店断裂带、鄌郚—葛沟断裂带等）影响。另外，从人为因素看，过度开采石油、天然气、固体矿产、地下水等地下资源，使贮存这些固体、液体和气体的沉积层孔隙压力发生趋势性的降低，有效应力增大，从而导致地层的压密，直接导致了今天全球范围内的地面沉降。潍坊北部沿海地区地下蕴藏着丰富的卤水资源，由于卤水经济效益巨大，致使当地的盐溴化工企业大规模开采。有关资料表明，2011年潍坊北部沿海卤水储量约16.42亿m3，较以前相比卤水浓度明显降低。卤水资源的大量开采必将导致地下水降落漏斗形成和卤水资源面临枯竭等一系列地质环境问题，其中地下水降落漏斗必然伴随有地面沉降的发生。

2.3 海洋生态灾害

2.3.1 赤潮

富营养化是海水中氮、磷等营养物质浓度过高引起的水质污染现象。海水富营养化会改变浮游植物的生长环境，打破海域浮游生物种间竞争平衡，引起浮游生物群落结构改变，诱发赤潮，导致生态系统受到破坏。莱州湾属富营养化情况严重区域，沿岸农业污水、生活污水、养殖污水、工业废水等大量排放，是造成莱州湾富营养化的主要原因。近几年海洋环境质量公报显示，莱州湾海水污染最为严重，主要污染物为无机氮、石油类和活性磷酸盐。

富营养化的直接后果就是会导致赤潮的发生。赤潮是由于海水中一些种类的浮游植物、原生动物或细菌在一定条件下（水温、盐度、营养盐、水动力因素、生物类群等），突发地聚集，急速繁殖引起一定范围和一段时间内海水溶解氧降低，生物缺氧窒息死亡，海水变质发臭变色的现象。山东省沿海自20世纪50年代初就已发生过赤潮，随污染的加重，近年出现的频度有增无减。1952年5—6月，黄河口发生以夜光虫为主的赤潮，面积达1400km2，造成鱼类死亡、毛虾张网无获；1989年8—10月间渤海湾至莱州湾相继发生大面积赤潮，潍坊、莱州两市经济损失在9000多万元。

2.3.2 溢油污染

近年来，随着海上运输业与海洋石油工业的迅猛发展，海上溢油事故频发。石油进入海洋后造成的污染对海洋环境和海洋生物资源的危害是相当严重的，一起大规模溢油污染事故能引起大面积海域严重缺氧，使大量鱼虾、海鸟死亡；浮油被海浪冲到海岸，粘污海滩，造成海滩荒芜，破坏海产养殖和盐田生产，污染、毁坏滨海旅游区。此外，海上溢油的油膜还会大大降低海水与大气的氧气交换速度，从而降低海洋生产力，破坏海洋生态平衡；石油中的芳香烃化合物极易进入水中并且会停留很长时间，沉降到海底的油污还会危及底栖生物和甲壳类生物的正常发育，进入食物链后，最终必将危害人体健康［9］。

2011年蓬莱19－3油田溢油事故为整个渤海溢油应急防范及处置敲响了警钟。潍坊北部沿海地区西邻胜利油田，北部多为中海油所属油田。一方面，由于莱州湾本身水体交换能力较差，如突遇风暴潮等海洋灾害，发生溢油事故后将直接对莱州湾水体及沿岸生态环境造成重大影响；另一方面，随着潍坊港和潍坊北部沿海地区的开发建设，发生船舶溢油风险事故的几率逐渐加大，因此要做好溢油污染的防范及监管工作。

2.3.3 湿地资源退化

海滨湿地是指低潮时6m水深以上的海岸带，它是陆地海洋大气相互作用最活跃的地带。它一方面受到来自海洋的潮流、波浪、盐分和温度的影响；另一方面也受到来自陆地的径流、泥沙和有机物等方面的影响，具有重要的生态作用。滨海湿地是海岸带生态系统的重要组成部分，具有防风消浪、护岸减灾、调节气候、维持生物多样性等作用，是减缓海平面变化影响的有效屏障［10］。

长期以来，由于人们对湿地的生态价值和社会效益认识不足，导致莱州湾湿地面积不断萎缩，形势十分严峻。海平面上升加剧了海岸侵蚀、海水入侵、风暴潮等灾害，使滨海湿地生态系统的生存环境恶化，湿地植被覆盖面积减少。而随着沿海地区大面积的滩涂围垦、围海造地等各种海岸带开发活动（如潍坊森达美港建设以及规划建设的潍坊滨海生态旅游度假区等，填海面积超过25km2，将直接占用滩涂湿地资源），破坏了大量滨海湿地，天然岸线逐渐被人工岸线取代，限制了湿地内移。据相关资料表明，围填海、修坝等工程使莱州湾四分之三的岸线平直化，近岸生态功能严重受损。

3 防治探讨

3.1 提高区域性海洋灾害观测预报能力

加强海洋灾害观测系统的基础能力建设是提高海洋灾害观测预报质量的重要环节，对防御海洋灾害具有重要的指导意义。目前，我国已初步建立了由海洋站网、海洋资料浮标网、海洋断面监测、船舶和海上平台辅助观测、沿岸雷达站、航空遥感飞机、海洋卫星、气象卫星等多种遥感系统组成的海洋环境及灾害监测网，该网已基本实现空基、天基、海基、岸基四位一体的立体化监视监测。此外，我国还建立了由全国、各海区、中心站和海洋观测站四级预报预警机构组成的海洋灾害预报预警体系，并由国家海洋预报中心向全国提供诊断分析资料和各种指导产品，为海洋经济发展和海上生产活动提供服务。

但是，随着海洋经济的迅猛发展以及海洋灾害应急管理工作的需要，与国外发达国家相比，我国现有的基础能力建设仍较薄弱，突出反映在：① 观测站点布局分布不合理；② 海上观测数据稀缺，不能实现大面积、连续、全天候、全方位观测；③ 观测设备能力建设还不完善，设备相对落后，观测技术有待进一步完善；④ 信息实时传输能力需要进一步加强；⑤ 海底实时观测能力缺乏。山东省作为一个海洋经济强省，同时也是受海洋灾害影响非常严重的省份。莱州湾南岸海洋灾害类型复杂，受灾害耦合作用影响严重。因此，针对海洋灾害的特点，以海洋高新技术为指引，增加政府对海洋灾害观测和预报的投入，加强区域性海洋灾害观测预报能力建设，是提升海洋灾害应急处置和辅助决策的重要举措。

3.2 加强对海洋灾害成灾机理研究

各种海洋自然灾害的发生和发展都有其复杂的背景和内在的联系，它们是地球系统各圈层（大气圈、水圈、岩石圈、生物圈）相互作用的结果。人类活动（或称第五圈层，即人类圈）的参与又起了诱发和加剧的作用。这些海洋性自然变异过程和人类经济及社会系统相互作用，赋予了海洋自然灾害的综合特性和复杂性。因此，开展对海洋灾害发生发展规律及成灾机理方面研究，不只是海洋科学单学科的问题，而是涉及气象、地球物理、生物等学科的综合性问题。进一步搞清各种海洋灾害的成灾机理及发生规律，对有效预防海洋灾害发生，减轻对沿海地区财产安全及经济损失，具有非常重要的指导意义。为此，应加强以下几方面研究。

（1）从地球系统科学角度研究风暴潮致灾和成灾机制；开展极端天气事件、风暴潮和近岸海浪相互作用研究，构建其相互作用的数学物理模型和概率模型；研究风暴潮（含近岸浪）的漫滩、漫堤、对堤岸和船舶等结构物的作用、聚淤等海洋灾害的形成机理。

（2）研究承灾体冰荷载与海冰环境参数的关系；测试分析海冰在承灾体前的破坏形式，揭示海冰破坏方式与海冰厚度、强度的关系以及海冰引发的弯曲破坏、挤压破坏、屈曲破坏等破坏形式，确定海冰破坏荷载；开展承灾体对海冰荷载的响应分析研究，建立承灾体对海冰环境动力响应模式。

（3）海水入侵的影响因素包括地质、构造、岩性、含水层渗透性、含水层补给条件、含水层在海底方向上的延伸状况、大气降水等。这些因素对海水入侵的方式、途径、地点和速度起到一定的控制作用。因此，从水动力条件及水文地质条件开展海水入侵与土壤盐渍化成灾机理关键技术研究。

（4）典型海域海洋生态模型和海洋生态环境数值模拟系统的建立；海洋生态系统对气候变化及突发性海洋生态灾害的预警报关键技术。

3.3 做好海洋灾害风险评估工作

海洋灾害风险评估是海洋防灾减灾的一项基础性工作，对沿海地区海洋防灾减灾和海洋灾害应急管理具有非常重要的意义。近年来，随着我国沿海地区经济飞速发展，在沿海各类经济社会发展规划布局、围填海、重大基础设施的建设过程中，普遍缺乏海洋灾害风险的评估内容，这带来了很大的安全隐患。特别是在 “3.11”日本大地震之后，为防止日本海啸后发生的巨大灾难在我国重演，国家海洋局日前正积极组织力量，推进海洋灾害风险评估工作。同时推动建立沿海大型工程海洋灾害风险评估制度，确保新建沿海工程满足防灾减灾的要求，以便未雨绸缪、提高防范和抵御极端海洋灾害的能力。

2009年6月，河北省首次开展海洋灾害（重点针对风暴潮和海浪）风险评估工作，首次编制了国内高分辨率、大比例尺风暴潮灾害应急疏散图和灾害风险图，获得了秦皇岛、唐山多年一遇的近岸海浪风险分析图以及强度不同的台风和温带系统作用时近岸海浪的波高分布图，为海洋灾害风险管理提供了辅助决策平台。为此，山东省也应结合本省海洋灾害特点和地域分布，抓紧开展风暴潮、海浪、海冰、海水入侵与土壤盐渍化、海平面上升与地面沉降等方面的海洋灾害风险评估工作。

3.4 尽快组织编制《山东省海洋灾害区划》

在海洋灾害区划工作方面，广西已经走在全国前列。从2008年开始，广西壮族自治区海洋局着手开展《广西海洋灾害区划》编制的前期工作。2010年9月，经反复论证，征求沿海市、县、乡政府意见后，报自治区政府批准实施。区划中重新核定了警戒水位，绘制了增水淹没图，选划了风暴潮、海啸避难场所，形成了广西海洋灾害区划全图，并建立了风暴潮增水模型，为海洋灾害防御与应急指挥提供了参考作用和重要的科学依据。

2011年12月，由国家海洋局海洋预报减灾司主办的 “全国海洋灾害风险评估和区划工作实施方案”专家讨论会在福州召开。根据实施方案，该项目将开展风暴潮、海冰、海啸、海浪、海平面上升等海洋灾害风险评估和区划，编制完成国家、省、市（自治区、直辖市）、县四级海洋灾害风险区划图，建立风险评估和区划成果集成平台并实现滚动更新和长期业务化运行，为沿海地区海洋经济建设布局、海洋资源开发与利用规划、海洋灾害防御及大型海工设防等提供决策支撑。借此契机，山东省应尽快组织编制《山东省海洋灾害区划》，并与新修编的《山东省海洋功能区划》相衔接，形成海洋灾害区划全图，为山东省防灾减灾提供重要的指导依据。

3.5 加强防御海洋灾害工程建设

高标准的防洪安全保障，是建设 “海上潍坊”的基础。目前，在潍坊北部沿海地区已规划建设了沿海防护堤工程。该工程的主导功能是防御风暴潮和海浪对潍坊市北部沿海海岸线，以及区域内的盐田和养殖区的侵袭，保障潍坊市北部沿海居民、盐田和养殖场正常生产生活，是潍坊市政府为从根本上消除风暴潮对沿海地区国家和人民生命财产安全的威胁，加快沿海经济开发而建设的海岸工程。

沿海防护堤工程分为一期及二期工程部分，一期工程建设范围从寿光市道口镇原有防护堤至潍坊港引堤，堤长15.18km，堤顶宽45m，目前防护堤一期工程部分已经建成；二期工程西起潍坊港进港引堤3.6km处，东至虞河入海口的西侧、潍坊鑫环盐化有限公司所建防潮坝的东北角，轴线总长19.499km，分别在白浪河口和老虞河口处各建设一座防潮闸。防护堤二期工程按照百年一遇防潮标准设计，白浪河防潮闸按照50年一遇防洪标准设计。工程采用抛石斜坡堤结构，堤顶标高6.5m，宽6.2m；外海侧设浆砌块石挡浪墙，墙顶标高7.5m；内海侧设300m宽吹填带。防护堤外海侧采用栅栏板护面；为防止波浪对堤脚的淘刷，外海侧设15m宽块石护底。总之，沿海防护堤的建设为潍坊北部沿海地区海洋经济的发展提供了必要的安全保障。同时，还要密切监控风暴潮增水对沿海防护堤的破坏作用，如海堤冲刷及岸基淘蚀影响，切实做好防灾安全保障工作。

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