浙江省海岸形态和滩涂资源变化与预测

胡明华，胡明强

（1.浙江省围垦局，浙江 杭州 310014；2.江山市峡口水库管理局，浙江 江山 324116）

1 问题的提出

滩涂围垦是人类最简单初级的利用海洋形式，沧海桑田是6000多年中国东南浙江省陆域形成发展的真实写照。迈步新世纪，海岸带资源禀赋优势无疑是浙江省经济社会发展潜力所在。尊重历史发展自然规律，也就是浙江省陆域拓展和沿海 （江）、岸线及滩涂自然形态及变化规律，维持抑或修复海岸线，生态型围垦开发利用滩涂及其后备资源，应是浙江省可持续利用海洋、发展海洋经济的必然之选。科学合理开发利用海岸带资源，注重滩涂、湿地保护和深化浅海近岸利用，使人类在陆域得到不断拓展的同时，使岸线、滩涂、湿地的自然属性得到延伸，甚至舒展，催生出新的海洋经济生产极、近岸生态圈，有赖于采用如海岸线分形维度分析，海岛、港湾区域的形状指数分析，滩涂资源动态变化分析等基础分析，探索规律性变化，为浙江省海岸开发和滩涂资源可持续发展提供有效参证，有利于包括围垦滩涂、建港通航、滨海湿地维护等广泛领域的共同深化推进。

2 浙江海岸线的分形结构及度量

海岸线作为曲线，其特征是极不规则、极不光滑的，呈现其蜿蜒复杂的变化。分形几何学研究起源就是海岸线的曲折形态，分形理论和方法论这3方面的启示：一是可以通过认识部分来认识整体，从有限中认识无限，用无限指导有限；二是可以建立介于整体与部分、有序与无序、复杂与简单之间的新关系、新秩序、新形态；三是可以从较高的、特定的层面揭示了世界普遍联系和统一的图景［1］。基于海岸分形几何特征，分析其不同时期呈现出的宏观层面的分形维数、中微观的各港湾 “形状指数”等量化指标值。

2.1 浙江沿海岸线分形维数及其变化

海岸线分形维数可以直观量化地表示出浙江省沿海岸线的曲折度与形态结构复杂程度，传递并诠释浙江沿海海岸带的发展变化信息。海岸线的分形维数D计算式为：D＝［logP－log N］／logL。式中：P为几何形状区 （岸线）长度，km；L用来量测相应几何形状区 （岸线）的正方网格边长，km；N为覆盖在几何形状区长度上的正方网格数，个。分形维数D一般在1.00～2.00。分形维数愈大，岸线形态结构愈曲折、破碎，相应生态环境、滩涂淤涨、湿地发育更健康有利。根据浙江省1980—1985年全国海岸带和海涂资源综合调查、2004—2009年全国近海海洋综合调查与评价（908专项调查）以及2010—2012年全国水利普查等相关资料，按5km网格覆盖，分析得到相应时期浙江沿海岸线分形维数见表1。

表1 1987—2012年各时期浙江沿海岸线分形维数表

成果显示，从20世纪80年代至今，随着浙江省滩涂围垦、陆岛联通、建港通航、防台减灾等海岸开发保安全活动的加快，大陆岸线从1800多公里增加到目前的约2200km，岸线得以较大延展，极大地丰富了近岸形态，分形维数也呈增大趋势；另一方面，20世纪八九十年代的河口治理、防台减灾海堤建设和21世纪初堵港围垦等裁弯取直式岸线治理开发活动，也使浙江省沿海近岸平顺光滑了，分形维数出现了0.01～0.02量级的波动。但总体上，浙江省沿海岸线形态呈延展、丰富态势，大陆岸线拓展到约2200km，分形维数维持在约1.2［2］。因此，近30多年来包括滩涂围垦在内的海岸工程建设本身并没有带来浙江省沿海大陆岸带形态结构、生态环境的根本恶化。

2.2 浙江沿海潮间带、主要港湾、港湾潮间带形状指数及其变化

海岸带形状指数能表达海岸带上港湾、河口等局部岸段的结构与空间格局特征，是港湾、河口区域概化后的周长与面积之比，反映的是局部海岸线形状的复杂程度。形状指数S计算式为：S＝0.25P／A1／2。式中：P 为区域周长，km；A为区域面积，km2。计算时，应根据区域的平面形态确定参照的几何形状和相应的计算式。形状指数大于或等于1，形状指数愈大，海岸带形状愈复杂，岸线曲折、港湾密布，近岸海洋生物丰富，愈有利于滩涂、湿地、海洋生物等淤 （聚）积发展。因此也被称为海岸线生长指数，相对于海岸带上容量一定的港湾、河口湾，它反映了湾内各沿岸群落的潜在发展性。

根据浙江省1980—1985年全国海岸带和海涂资源综合调查、2004—2009年全国近海海洋综合调查与评价 （908专项调查）以及2010—2012年全国水利普查相关成果资料，经初步分析计算，得到浙江沿海潮间带形状指数见表2，沿海各主要港湾及潮间带形状指数见表3、4。

表2 各时期浙江沿海潮间带滩涂形状指数表

浙江沿海潮间带形状指数反映了潮间带滩涂结构、形态的复杂性，从表2可见，岛屿周边潮间带滩涂形状指数最大，围绕单位面积滩涂的周长大，形态最复杂，明显大于全省综合平均和陆域海岸；不同时期潮间带滩涂形状指数出现了10%左右的波动变化。大陆潮间带滩涂形状指数趋势向大，说明沿海岸带滩涂零散化；排除2004年综合调查舟山群岛周边未能实测等深线造成周长减少的因素，海岛潮间带滩涂形状指数趋势向小，说明群岛周边促淤成滩使滩涂连片化。

表3 各时期浙江沿海主要港湾形状指数表

浙江沿海各主要港湾形状指数反映了港湾结构、形态的复杂性，生态的丰富性。从表3可见，三门湾 （含浦坝港）、象山港港湾形状指数3～6，最大；乐清湾、大渔湾2～5，次之；杭州湾、沿浦湾1～3，最小。从各港湾发展来看，除杭州湾外的其他港湾形状指数都不同程度地减小，减幅最大的是象山港、乐清湾，达40%～45%，三门湾（含浦坝港）减幅在40%左右，需采取有效的指数减缓措施，加强港湾保护，促进港湾健康生长；杭州湾港湾形状指数趋势向大，扣除计算边界的差异因素，也说明近30多年来钱塘江河口治理、湾口外延，尤其是治导线控制下治江围垦和湾口地区的治涝围垦，延展并丰富了两岸岸线，较好地维持了钱塘江、杭州湾结构形态，将有利于杭州湾的生态向好发展。大渔湾、沿浦湾港湾形状指数变幅不大，港湾保护较好。

表4 各时期浙江沿海主要港湾潮间带滩涂形状指数表

表4结果说明，三门湾 （含浦坝港）、象山港港湾滩涂形态最丰富，三门湾 （含浦坝港）、象山港港湾滩涂形状指数10～20，最大；乐清湾、杭州湾、大渔湾4～9，次之；沿浦湾2～3，最小，滩涂形态相对简单。从各港湾滩涂生长变化看，杭州湾、三门湾 （含浦坝港）的滩涂形状指数增大幅度高达80%～100%，说明这2个港湾滩涂形态愈来愈复杂，滩涂资源已由相对集中连片、块状向分散狭长、点状发展，象山港、乐清湾的滩涂形状指数增大幅度也达30%～50%，说明2个港湾内还有部分集中连片、块状滩涂，大渔湾、沿浦湾的滩涂形状指数减小了5%～15%，说明2个港湾滩涂已得到联片淤涨。

3 浙江沿海滩涂资源变化规律及中长期预测

3.1 浙江沿海滩涂资源历次调查及范围

3.1.1 历次滩涂资源调查

据浙江省滩涂围垦总体规划报告，新中国成立后浙江省已进行过6次滩涂资源调查［2］。形成3次较系统的成果，即1980—1985年进行的海岸带和海涂资源综合调查、2003—2004年进行的滩涂资源调查与围垦管理信息系统建设及2010—2012年浙江省滩涂资源调查。还有1958—1960年浙江省土壤普查、1977—1978年水利滩涂考察、1997年围垦规划滩涂调查等3次考察统计成果。

3.1.2 各次系统调查范围

浙江省海岸带和海涂资源综合调查范围包括了大陆海岸线以上向大陆延展10km左右保持行政区域完整的陆域，大陆海岸线以下20m等深线及岛屿周围浅于20m等深线的水域。综合调查区域面积达39711km2［3］。浙江省滩涂资源调查与围垦管理信息系统建设采取卫星遥感影像技术结合水下地形测量进行了滩涂资源全面调查，调查范围包括了行政区域范围内理论深度基准面以上沿海滩涂及深度基准面以下5m的滩涂资源。与全国水利普查相结合进行的浙江省滩涂资源调查，通过实地测量等技术手段，调查范围为岸线至理论深度基准面5m，测图比例尺1∶10000，累计完成调查区域8300km2。

3.2 浙江省沿海潮间带滩涂下界面线及面积

浙江沿海潮间带滩涂下界面线相应的黄海高程：沿海潮间带滩涂的下界面线就是理论深度基准面线 （海涂0.0 m线），浙江省沿海潮间带滩涂下界面线相应的黄海高程大致为：杭州湾北岸－3.5～－4.0m，舟山群岛、甬江口外沿海－1.9～－2.2m，浙北沿海 （象山港为界）－2.0～－2.5m，湾内－2.5～－3.0m，浙东南沿海－3.0～－3.5m湾内－3.5～－4.0m。浙江全省一般常用黄海基准下－3.0～－3.5m作为沿海滩涂的下界面线［4］。而进行近岸资源调查和开发利用的潜在滩涂资源下界面线则应到达理论深度基准面线下5.0m （岛屿地区，线下10.0m）为宜。

钱塘江、瓯江等江滩资源的下界面线一般就是江河治理控导线。江河治理以防洪、排涝、纳潮、通航为目标，洪水、潮水交替作用，造成江道多变，治江控导线沿线黄海高程起伏很大，变化也快，高滩沙洲时5.0～6.0m，冲刷时局部可达－20.0m。

浙江省沿海 （江）滩涂资源面积历次调查主要成果见表5。

表5 浙江省滩涂资源情况汇总表

表5中全省土壤普查 （1958—1960年）滩涂资源成果，根据省河海测绘院1958年11月钱塘江测图，量算得到江涂8.95万hm2，结合普查海涂相关成果，得出浙江省当时滩涂资源面积为29.12万hm2。

3.3 浙江省滩涂的自然再生统计分析

自然再生率及统计计算式。滩涂自然再生率是指沿海既定区域一段时期 （多年）内年新增滩涂的数量，也就是每年潮下带转化成潮间带的数量。是统计平均值，历年时期越长，成果指导意义也越大。进一步统计分析还能得出滩涂再生周期，即相对于某一围垦强度的滩涂休生养息的时间［4］。滩涂自然再生率计算式为：E＝ （B＋ΣC－A）／N，式中：A为初始年滩涂面积，万hm2；B为末期年滩涂面积，万hm2）；ΣC为历年（初始年至末期年）滩涂围垦面积，万hm2；N为初始至末期历年数。滩涂再生周期计算式为T＝F／E，式中：F为规划围垦强度，万hm2／a。

浙江省滩涂自然再生率及统计成果：①1958—1983年，共围垦11.24万hm2，滩涂自然淤涨了约11.93万hm2，滩涂自然再生率0.46万hm2／a；②1958—2003年，共围垦16.20万hm2，滩涂自然淤涨了14.07万hm2，滩涂自然再生率0.31万hm2／a；③1958—20010年，共围垦21.64万hm2，滩涂自然淤涨了16.32万hm2，滩涂自然再生率0.31万hm2／a；④2004—2010年，共围垦5.00万hm2，滩涂自然淤涨了2.24万hm2，滩涂自然再生率0.32万hm2／a。相对于规划围垦强度F为0.67万hm2时，则滩涂再生周期T＝0.67万hm2／ （0.32万hm2／a）＝2.09a，约2a，也就是要2a以上时间培育滩涂，才能满足1a围垦0.67万hm2的规划目标要求。⑤海涂自然再生率方面，1958—2003年，扣除绍兴、杭州、嘉兴外的东南沿海共围垦13.33万hm2，海涂自然淤涨了9.59万hm2，滩涂自然再生率0.18万hm2／a。

浙江省滩涂的自然再生统计分析表明，新中国成立以来，浙江省滩涂的自然再生率为0.31万hm2／a，即浙江沿海平均每年新增潮间带滩涂0.31万hm2。20世纪80年代改革开放前滩涂自然再生率更大，达0.46万hm2／a，钱塘江 “以围代坝、缩窄江道”治理方式及东南沿海堵港、促淤等改造海岸活动，加快了滩涂再生。不计入钱塘江江涂的浙江省东南沿海、港湾的海涂自然再生率则为0.18万hm2／a左右。

3.4 浙江省滩涂资源与围垦面积关系分析

根据中国成立以来浙江省6次滩涂资源调查成果和浙江省滩涂围垦面积，可以绘制出滩涂资源量与累计围涂面积的相关关系图，根据点的分布情况，用二次曲线进行拟合，可得到滩涂资源量Y与累计围成面积X相关关系式，推荐用Y＝－6.33 X2／10000＋6.52 X／100＋445。相关关系曲线见图1。为预测未来值合理性考虑，图1中还给出了包络线图。值得注意的是，2030年以后随着时间的推移和围成面积增加的综合作用，滩涂资源量减少速度将渐趋平缓，后续规律预测需要进一步研究。

图1 历年滩涂资源Y与累计围垦面积X相关关系曲线图 单位：万hm2／15

根据拟合得到的相关关系可以预测不同规划水平年滩涂围垦目标下的滩涂资源量。

3.5 浙江滩涂资源中 （至2020年）长 （至2030年）期预测

《浙江省滩涂围垦总体规划 （2005—2020）》报告，2010—2020年全省滩涂围垦规划面积约9.47万hm2，2020—2030年规划围涂面积约2.00万hm2。由相关关系回归得到2020年、2030年理论深度基面0.0m以上滩涂资源量分别20.50万～22.00万hm2、18.20万～20.30万hm2。

4 浙江省海岸维护及滩涂围垦相关对策建议

4.1 浙江省滩涂围垦要为海岸维护作出应有的贡献

滩涂围垦总体规划应重视维持岸线结构格局。滩涂围垦总体规划是科学开发利用滩涂资源的基本依据。全面落实科学发展观，坚持滩涂资源可持续开发利用，统筹区域经济社会发展、生态环境保护、沿海防灾、河口整治、防洪排涝、港口航运的要求，按照宜围则围、宜保则保、围保结合的思路，对浙江省滩涂按照开发利用 （可围）区、限围区、禁围区进行分类管理；规划项目布局时，从改善浙江省海岸线形态结构出发，确保浙江沿海岸线分形维数维持在1.20以上，通过布局河口外延、平直岸线外凸等围垦项目，促使岸段结构碎化，进一步改善浙江省沿海岸线形态。

优化滩涂围垦项目空间设计，使新形成的人工岸线更富生态性。可以从2方面入手：一方面，围垦项目堤线平面布局，严格控制裁弯取直，鼓励内凹外凸线形，确保项目所处岸线 （港湾、海岛）形状指数不降低，并有所增大；还可通过堤线保护、促淤堤、保滩丁坝等多种方式，促成所处岸线 （港湾、海岛）长度不减少。另一方面，优化塘闸结构、通畅内外空间生态交流。主要有降低海堤绝对高度、平缓堤坡、粗糙边坡细部构造、宽浅闸室、保证垦区不少于12%的水面率等利于生态交流的措施，海堤和垦区构建为浙江沿海绿色堤岸和生态廊道。

结合围垦工程建设丁潜堤、离岸框架控导、促淤、保滩等海岸碎化补偿措施，维持港湾形态、湿地生态和生物多样性环境。这方面要加强海域使用、滩涂生态型围垦政策导向，辅以合理经济补助手段，鼓励海岸工程 （含围垦）建设时，采取有利于岸线的结构形态丰富、湿地生态渐变补偿的工程手段，保持岸线、港湾的复杂性。

4.2 沿海分形维度及主要港湾形状指数建议控制值

浙江沿海岸线分形维数：维持在1.20以上的1.20～1.25。

主要港湾形状指数方面：分河口湾、半封闭式港湾、海岛等不同情况，采取不同的控制原则。河口湾要考虑防洪减灾、水资源综合利用及河口治理，形状指数可适度放宽控制，服从防洪减灾和河口治理，杭州湾港湾形状指数控制在1.3～2.0；半封闭式港湾、海岛首先做好保护，现状维持，局部进行修复，主要港湾形状指数建议控制值为：象山港3.0～3.5，三门湾3.5～4.0，乐清湾、大渔湾、沿浦湾2.0～3.0。

浙江沿海海岸带保护重心在三门湾、象山港、乐清湾、杭州湾，海岸开发 （包括围垦）要坚持 “同形态开发优先，稀缺性开发优先，维持和补偿并举”。三门湾形状指数最大，说明港湾结构、形态的较完整、复杂，生态也更丰富，杭州湾的向外发展趋势需要继续保持，因此，针对三门湾（含浦坝港）、杭州湾的加强港湾保护、促进健康生长的政策措施应尽快制定，尤其是法律层面的港湾保护条例刻不容缓。象山港要继续严格港湾保护，采取减缓衰退措施；乐清湾要严格控制开发，加强保护，并采取修复、补偿措施，促进了港湾健康生长。

海岸开发的同形态开发优先，意指海岸开发 （包括围垦）后形成新的岸线或控制点包络线基本平行于或同曲率于开发前原岸线的开发优先。

海岸开发的稀缺性开发优先，意指海岸作为资源表现出岸线、滩涂、湿地及其生态等多种形态，资源的开发或占用基本上是排他的，必须遵照备选方案窄或替代方案少（甚至无）者优先使用资源。海岸线港口航道，渔业稀缺苗种、濒危物种、重要水鸟栖息，砂滩、旅游风景、名胜古迹等都属于稀缺性的资源开发或保护，拥有无可争议的优先权。

海岸开发的维持和补偿并举，意指最大限度维持原有的、天然的，最大限度培育同质资源，最少损失稀缺性资源。这在滩涂资源的培育再生方面尤其有现实可行性，甚至可以 “占用多少、补偿多少”加以严格管理。

4.3 滩涂培育再生的对策建议

浙江省土地匮乏，千百年沧海桑田保障了粮食安全，开放的年代激发了利用滩涂谋发展的愿景。沿海滩涂资源禀赋优势明显，平缓的东海岸亚潮带是浙江省滩涂以至土地不息的后备资源，在绵长海岸线上，入海河流众多，浑黄的东海近岸水体推动着滩涂湿地的自然再生，沧海变桑田；滩涂自然再生的典型发展态势为：大江大河河口地区形成浅滩不断外移，生长延展着河流，港湾地区的自然蜿蜒外展，培育着港口埠头，平直海岸缓缓外拓，生长着土地。

人类改造自然的活动推动着滩涂再生［6－7］。滩涂围垦、围塘养殖等人类最简单初级的利用海洋活动，推动着滩涂再生；港口码头、防波堤等海岸工程也推动着滩涂湿地再生；填埋渣土、清淤湖泊、火山灰移置、河道疏浚、航道整治等废杂土的利用浅海处置也营造出近海岸滩。进入大力发展海洋经济、人与自然和谐发展的新时期，进一步推进滩涂再生非常必要。

近50a来，浙江省滩涂再生，在顺、丁坝促淤、堵港再造等方式进行了有益探索与实践，面对未来的20a浙江省滩涂围垦的发展及滩涂湿地保持要求，滩涂再生在工程技术措施和非工程对策应有所突破。

滩涂再生的工程技术解决方案：①顺、丁坝促淤技术措施要从较多在江滩、河口地区使用向平直海岸、港湾突咀、海岛岸线拓展，加速港湾地区的自然蜿蜒外展，海岛、平直海岸岸线外拓；②采取离岸框架构件及栅栏板消浪促淤成滩；③防波堤、避风渔港外迁，拓展促淤区域，促使内区成滩；④废弃船只、城市建筑废弃建材填埋促进滩涂再生；⑤港池置换成滩、航道疏浚弃渣填筑为滩等方案。

滩涂及滨海带湿地培养的非工程对策：①在坚持 “江滩围垦服从江道治理”， “尊重岛屿、港湾形态，顺势而为”，“河口浅滩、平直海岸优先促淤围垦”的同时，严格滩涂的分类管理，对环境因素复杂、敏感地区滩涂围垦加以限制，走 “促淤储滩保湿、浅涂生态围垦”综合利用之路；②垦区开发利用留足湿地水面，注重自然滩涂湿地与垦区湿地的转换过渡。滩涂与垦区湿地是滨海带湿地重要组成部分，保证垦区内有不低于12%水面率，形成垦区湿地，与自然滩涂湿地进行有效过渡，共同发育生长；③加强河口浅滩、岛礁近岸自然滩涂保护，禁止近岸采砂、吸泥，有效减少滩涂灭失；④积极引导，推进沿海促淤 （围垦）工作，结合海岸整治，培育滩涂及滨海湿地。加快促淤效果研究，出台鼓励促淤 （围垦）政策，落实促淤保滩等岸滩保护工程建设资金，开展海岸带整治、滩涂培育项目示范建设。

5 结 语

浙江省在滩涂围垦与生态相容、重要港湾滩涂开发利用与保护、围垦工程堤线及建筑物景观生态、生态围垦评价指标体系、低坝宽平台亲水性海堤、新建海堤结构优化等滩涂资源生态型围垦利用相关方面进行了不断探索和实践，滩涂围垦过程十分重视生态保护，较好地维护了海岸形态，占全省围垦面积三分之一的垦区湿地水面［8－9］、沿海蜿蜒岸线催生了新的近岸生态圈，使滨海滩涂湿地的属性得到自然延伸，海堤和垦区共同构筑了浙江沿海靓丽绿色堤岸和湿地生态走廊。在大力发展海洋经济的新时期，滩涂围垦利用要更加注重人涂和谐，生态型开发，维护海岸形态及港湾、海岛形状，以利于丰富海岸带生态，为浙江省可持续利用海洋滩涂，发展海洋经济作出应有贡献。

［1］百度词条.分形理论 ［J／OL］. ［2012－06－04］http：／／baike.baidu.com／view／86848.htm.

［2］胡明华.滩涂围垦生态性分形探讨 ［J］.浙江水利科技，2012（1）：16－18.

［3］浙江省海岸带和海涂资源综合调查报告编写委员会.浙江省海岸带和海涂资源综合调查报告 ［R］.北京：海洋出版社，1988.

［4］胡明华.浙江省滩涂资源再生数学性分析及其可持续性利用对策 ［C］／／中国水利学会滩涂湿地保护与利用专委会2010学术年会论文集.北京：中国水利学会滩涂湿地保护与利用专业委员会，2010.

［5］浙江省水利水电勘测设计院.浙江省滩涂围垦总体规划报告［R］.杭州：浙江省水利水电勘测设计院，2013.

［6］史英标，倪勇强，韩曾萃.沿海滩涂开发强度与维持平衡的临界阈值探讨 ［J］.海洋学研究，2006 （增刊）：35－48.

［7］卢晓燕，曾金年.浙江省滩涂资源的动态变化分析 ［J］.海洋学研究，2006（增刊）：67－72.

［8］朱志豪，赵敏，胡明华.滩涂及围垦区湿地状况分析与研究，浙江省滨海及围垦区湿地状况调查报告 ［R］.杭州：浙江省围垦局，2007.

［9］胡明华.对浙江滨海湿地动态变化的认识 ［C］／／中国水利学会滩涂湿地保护与利用专委会2007学术年会论文集.北京：中国水利学会滩涂湿地保护与利用专业委员会，2007.