黄河三角洲湿地资源地质环境评价与保护对策研究

2018-05-10王强张红军张太平王薇刘洋赵慧王奎峰张瑞华

山东国土资源 2018年5期

王强，张红军，张太平，王薇，刘洋，赵慧，王奎峰，张瑞华

(山东省地质科学研究院，山东济南 250013)

0 引言

湿地广泛分布于世界各地，是地球上最富有生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一，在世界自然保护联盟(IUCN)、联合国环境规划署(UNEP)和世界自然基金会(WWF)编制的“世界自然保护大纲”中，湿地与森林、海洋一起并称为全球三大生态系统类型[1-8]。湿地在促淤造陆、控制污染、抵御洪水、调节气候与径流、蓄洪防旱及维持生物多样性和生态平衡等方面起着其他生态系统不可替代的作用[9-14]。人们越来越认为，湿地是可为全球提供可观的社会效益、经济效益和环境效益的极为重要的生态系统。同时湿地又是一个非常脆弱的生态系统，其特殊的水文条件决定了其容易受到人类活动的干扰，造成湿地功能的改变或丧失[15-20]。中国是世界上湿地资源最丰富、类型最多样的国家之一，但随着人类生活的干扰，我国湿地资源呈下降趋势，第二次全国湿地资源调查结果显示，近10 年来我国湿地面积减少339.63hm2，其中自然湿地面积减少337.62hm2，减少了近9.33%[21-22]。

黄河三角洲高效生态经济区位于渤海南部的黄河入海口沿岸地区，地理位置优越、自然资源丰富、生态系统独特，在环渤海地区发展中具有重要的战略地位。其中的黄河三角洲和莱州湾湿地早已列入中国重要湿地名录，因此开展黄河三角洲地区湿地资源地质环境评价不仅能够了解该区域的湿地地质环境现状，还能为湿地保护提供有力的基础支撑，具有十分重要的研究价值。

1 研究区概况及湿地资源分布特征

1.1 研究区范围

黄河三角洲地区位于山东省北部(图1)，包括山东省的东营市、滨州市，潍坊市的寒亭区、寿光市、昌邑市，德州市的乐陵市、庆云县，淄博市的高青县和烟台市的莱州市，共19个县(市、区)，总面积2.65万km2，所属海域面积1.78万km2。

图1 黄河三角洲地区位置图

1.2 研究区湿地资源分布特征

黄河三角洲地区湿地资源面积广阔、分布集中，随着由沿海向内陆的逐渐深入，湿地面积逐渐减少，分布也较零散。主要类型为：近海及海岸湿地、河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地、人工湿地5类。

(1)近海及海岸湿地。近海及海岸湿地主要包括浅海水域、淤泥质海滩(滩涂)、沙石海滩3种湿地资源。其中潜水海域是自多年平均低潮线到6m水深的浅海范围；滩涂是陆地与海洋过渡的特殊地带，涨潮时海水淹没，低潮时露出泥沙质的地方，滩涂具有养殖、种植、围垦和旅游开发等重要的经济价值，是综合开发利用的重要地段；沙石海滩是由砂质或沙石组成，植被覆盖度小于30%的疏松海滩。目前，近海及海岸带湿地分布面积约138503hm2。

(2)河流湿地。河流湿地分为永久性河流和季节性河流湿地两种。其中，永久性河流湿地主要包括黄河、小清河、徒骇河、马颊河等湿地资源，据2011年遥感资料解译成果和实地调查验证，区内永久性河流面积31895hm2。

(3)湖泊湿地。湖泊湿地主要为永久性淡水湖区湿地，区内有高青大芦湖和博兴马踏湖湿地2块，湖区土壤类型主要有砂姜黑土和潮土两大土类，总面积为838.2hm2。

(4)沼泽湿地。该区内沼泽湿地分为灌丛沼泽和沼泽化草甸2种湿地型。灌丛沼泽湿地主要分布在沿海滩涂一带的近陆地一侧，在区内主要分布于东营市的河口区、垦利区、东营区，以及潍坊市的昌邑市，分布面积约8388hm2。沼泽化草甸为典型草甸向沼泽植被的过渡类型，是在地势低洼、排水不畅、土壤过分潮湿、通透性不良等环境条件下发育起来的，沼泽化草甸共分布76733hm2。

(a)河口区北部的怪柳灌丛湿地；(b)黄河入海口附近灌丛湿地图2 黄河三角洲沼泽湿地

(5)人工湿地。区内人工湿地主要包括库塘湿地、输水河湿地、水产养殖场湿地、稻田湿地及盐田湿地等，分布较为零星，总面积约307151hm2。

经统计分析，黄河三角洲地区湿地资源分布特征如图3所示。

图3 黄河三角洲高效生态经济区各湿地型构成图

2 研究区资源地质环境综合评价

该次评价主要依据地质环境条件对湿地资源的影响因子、影响程度、地质环境问题、地质灾害对湿地发展演化的不利因素、人类工程活动的干扰影响强度，采用综合指数法，结合该区湿地地质环境特点，通过增加相关评价指标和调整部分指标权重进行评价，做出质量上的优劣评价。

2.1 数据来源

研究的数据包含3 类：①基本数据；②遥感数据；③问卷、访问调查数据。基本数据和问卷数据是在试验区实地调查、收集取得，以及搜集的各地市2012年前后的统计数据来确定，遥感数据在中国地面站点购买取得。

2.2 指标的选择及其涵义

一般来讲，湿地作为一种非常重要的生态系统，其地质环境质量与生物多样性、植被覆盖、水体面积、土地退化、污染程度、地质灾害发育程度、人类干扰程度有密切关系。因此，在分析研究工作区具体地质环境条件、湿地资源分布等因素的基础上，结合该区生态环境特点，选择以下关键评价指标：

2.2.1 生物丰度指数

指评价区域生物多样性的丰贫程度。生物丰度决定着生态系统的面貌，是反映生态地质环境质量本质的特征之一。其计算方法为：

生物丰度指数= Abio×(0.40×森林面积+0.35×水域面积+0.17×草地面积+0.08×其他面积)/区域面积

(式1)

其中：Abio为生物丰度指数的归一化系数。

生物丰度指数越高，说明湿地地质环境质量越好。

2.2.2 植被覆盖指数

指评价区域林地、草地及农田3种类型面积占评价区域面积的综合比。其计算方法为：

植被覆盖指数= Aveg×(0.45×林地面积+0.35×草地面积+0.2×农田面积)/区域面积

(式2)

其中：Aveg为植被覆盖指数的归一化系数。

植被覆盖指数高，说明湿地生态环境质量和地质环境质量好。

2.2.3 水网密度指数

指评价区域内河流总长度、水域面与评价区域的面积比。

水网密度指数= Aw×(Ariv×河流长度/区域面积+Alak×湖库(近海)面积/区域面积+Ares×水资源量/区域面积)

(式3)

其中：Ariv为河流长度的归一化系数；Alak为湖库(近海)面积的归一化系数；Ares为水资源量的归一化系数；Aw为水网密度指数的归一化系数。

2.2.4 地下水指数

考虑地下水位埋深是影响湿地生态的重要地质环境因素，该次确定按地下水位埋深(分级)作为地下水指数。

地下水指数=Agw×(水位埋深<0.5m的面积×0.6+水位埋深0.5～1.5m的面积×0.35+水位埋深>1.5m的面积×0.05)/评价单元的总面积

(式4)

其中：Agw为地下水指数的归一化系数。

2.2.5 环境负荷指数

指被评价区域内受纳污染物负荷，用于反映评价区域所承受的环境污染压力。

环境负荷指数=AEQ×[0.35×(100-ACOD×COD排放量/区域年均降水量)+0.25×(ASO2×SO2排放量/区域面积)+0.1×(100-Asol×固废排放量/区域面积)+0.2×(100-Apw×污染物含量超过IV类地下水或地表水质量限值的样本数/区域总样本数)+0.1×(100-Aps×污染物含量超过三级土壤环境质量标准限值的样本数/区域总样本数)]

(式5)

其中：ACOD为COD的归一化系数；ASO2为SO2的归一化系数；Asol为固体废物的归一化系数；Apw为水体污染比例的归一化系数；Aps为土壤污染比例的归一化系数；AEQ为环境负荷指数的归一化系数。

2.2.6 地质灾害发育指数

指单位面积上地质灾害发育的程度或评价单元内单位时间内地质灾害发育的强度(频率、速率)。

地质灾害发育指数=Aghd×(沉降速率<20mm/a的面积×0.1+沉降速率20～50mm/a的面积×0.4+沉降速率>50mm/a的面积×0.5)/评价单元面积

(式6)

其中：Aghd为地质灾害发育指数的归一化系数。

2.2.7 土地退化指数

指评价区域内风蚀、水蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀以及人类工程侵蚀的面积占评价区域总面积的比重。土地退化是湿地生态系统退化的重要表征之一。

土地退化指数=(0.05×轻度侵蚀面积+0.25×中度侵蚀面积+0.7×重度侵蚀面积)/区域面积

(式7)

由于区内土壤侵蚀程度均为轻度侵蚀，该指数无需进行归一化处理。

2.2.8 人类干扰指数

指人类工程活动对湿地地质环境的影响程度。用人类工程活动影响和破坏天然湿地资源的面积和频次(各型湿地斑块遭受影响和破坏的比例)来表现。

人类干扰指数=Ahea×(0.2×湿地破坏面积<1ha的各型湿地斑块数+0.3×湿地破坏面积1～5ha的各型湿地斑块数+0.5×湿地破坏面积>5ha的各型湿地斑块数)/区域湿地斑块总数)

(式8)

其中：Ahea为人类干扰指数的归一化系数。

2.3 地质环境质量指数及分级

地质环境质量指数(GQI)可由以下计算公式求得：

GQI=0.20×生物丰度指数+0.15×水网密度指数+0.10×植被覆盖指数+0.10×地下水指数+0.10×环境负荷指数+0.05×(100-地质灾害发育指数)+0.05×(100-土地退化指数)+0.25×(100-人类干扰指数)

(式9)

根据地质环境质量指数，将地质环境质量分为5级，即优、良、一般、较差和差，分级标准及各级状态如表1所示。

经公式1～9计算可得黄河三角洲各县区环境质量评价指标具体数值，计算结果如表2所示。

表1 湿地地质环境质量分级标准及状态特征

表2 黄河三角洲各县区环境质量评价结果

从表1可以看出，黄河三角洲高效生态经济区湿地地质环境总体质量一般，19个县(市、区)中湿地地质环境质量为良的有8个，分别为乐陵、庆云、惠民、滨城、邹平、高青、垦利和寒亭，其余11个均为一般，表明黄河三角洲地区湿地地质环境正逐步恶化。同时与30年前黄河三角洲湿地资源统计数据相比较发现，相较于30年前，黄河三角洲高效生态经济区内天然湿地损失严重，湿地生态环境恶化显著，湿地生态功能严重退化，湿地保护管理的任务愈发艰巨。究其原因笔者认为主要由以下几点：①人类干扰指数高，包括防潮堤等基础设施的修建、盐田、养殖区面积的扩大、草甸湿地被改造为农田，其次才是海岸线的自然侵蚀。人类工程活动正以前所未有的强度影响和改变着湿地的地质环境条件，成为影响湿地演化的主要因素。②研究区域淡水养殖、农业生产中污水、化肥和农药的频繁使用，均对土壤造成了一系列伤害；③沿海滩涂一带，由于黄河改道后受黄河泥沙补充不足的影响，海岸线和滩涂大面积蚀退，天然湿地面积迅速减少，导致湿地生态系统退化，湿地的各种功能随之下降。④区域内地面沉降地质灾害发育，导致总体地质灾害指数较高。

目前黄河三角洲湿地资源正处于健康—疾病的临界关键阶段。因此，必须采取有效的防控对策，才能确保该地区湿地资源的有效利用与健康发展。

3 研究区资源保护对策与建议

基于以上研究成果，控制人类工程活动对黄河三角洲湿地资源的影响是保证该区域湿地资源健康发展的关键性措施，根据湿地保护与管理目标、湿地保护的原则，依据区内湿地面积减少、功能丧失、植被退化的现实，以及湿地资源面临的问题，提出以下湿地生态系统的保护与管理对策：

(1)加强湿地与人类社会可持续健康发展、保护湿地重要性的宣传教育，限制人类工程活动，严格审批湿地区内的各类项目，建立健全关于湿地保护和管理的法律法规，是保护黄河三角洲高效生态经济区湿地资源的基本策略。

(2)区内保存较好的自然保护区，如黄河三角洲国家级自然保护区、昌邑市海洋生态特别保护区、昌邑市封滩育草区，应特别重视其保护和管理，以免失去这些珍贵的湿地资源。国家级自然保护区内的一切人类工程活动都应严格限制，其中的农田应大部分恢复为湿地，并适当进行人工补水等人工干预措施。

(3)选择适宜地区因地制宜进行湿地的恢复和重建试验，以恢复和重建湿地以生态功能最强的芦苇沼泽湿地为主。

(4)通过加强现有湿地保护区建设和水源地保护，新建湿地保护区和湿地公园，建设沿海生态保护带，采取退养还滩等措施，对退化海岸湿地生态系统进行综合整治、恢复和重建，维护海岸线的自然特征，促进退化和遭破坏湿地的保护与修复。

(5)控制围垦、污染和基建占用，维护湿地的自然特征，建设沿海生态保护带，开展退盐还滩、退养还滩、栖息地恢复、湿地综合整治等，促进退化和遭破坏湿地的保护与修复。

(6)通过小流域治理、河道疏浚、实施清洁种植工程、清洁养殖工程和乡村清洁工程，建立人工湿地污水处理系统，进行沿线生态环境综合治理，控制污染、建设防护林带加强区内河流湿地生态保护，减少入海污染物，保护浅海水质。

4 结论

(1)通过数据收集与实地调查，将黄河三角洲地区湿地资源分为近海及海岸湿地、河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地、人工湿地5类，并统计分析了5类湿地资源的分布面积及分布特征，为进一步开展湿地资源地质环境评价及防控对策奠定了数据基础。

(2)选取典型生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、地下水指数、环境负荷指数、地质灾害发育指数、土地退化指数和人类干扰指数8个指标作为湿地资源地质环境评价关键指标。计算结果表明，该区域仅有乐陵、庆云等8个县(市、区)地质环境评价等级为良，其余均为一般等级，黄河三角洲地区湿地地质环境正逐步恶化，正处于健康—疾病的临界阶段。

(3)人类活动是对黄河三角洲湿地资源造成影响的关键性因素。因此，从控制人类活动出发，提出了加强宣传教育、退养还滩、控制围垦、控制水土污染等相关针对性建议措施。

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