利用疏浚土塑造长江口新横沙生态成陆示范区研究

程南宁 左倬 梅生成 罗鼎辉

摘要：为防止上海市横沙东滩浅滩大面积侵蚀和长江口深水航道疏浚土外抛入海造成的资源浪费和环境污染，根据横沙东滩生物生境特点对横沙东滩进行分区，利用长江口深水航道疏浚土上岸生态成陆。通过研究长江口疏浚土历史数据、长江口生物生境需求与长江口滩涂湿地发展特点，提出根据生境需求按照等深线0 m以上、-2～0 m、-2～-5 m滩涂面积比例为1∶1∶2塑造横沙东滩生态基底方案，设置“T坝”进行生态基底保育，并分为鸻鹬类主栖息区（A 区）、苇塘区（B 区）、雁鸭类主栖息区（C 区）、鸟类食物种植区（D 区）4个生态功能区，最终形成生态成陆示范区。该研究方案可为滩涂生态修复提供理论基础及技术支撑。

关 键 词：

横沙东滩; 生态成陆; 疏浚土资源利用; 生态功能区; 长江口

中图法分类号： X522

文献标志码： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.06.005

随着长江下泄泥沙的持续减少，长江口水下三角洲部分区域由淤积转为冲刷，造成水下三角洲淤涨和生态保育无法自然形成，需要采取有效的措施予以维护[1-3]。自1998年长江口航道治理工程实施以来，长江口航道疏浚土资源化利用程度极低，造成大量泥沙资源浪费。

以上海市横沙岛为例，横沙岛东侧的横沙浅滩处于-2 m以深自然状态，在口门区域强劲的风浪和潮流动力作用及长江口下泄泥沙持续减少的影响下，滩面呈现串沟发育、高滩沙体切割、高低滩断层和泥沙扩散的局面，滩地自我淤长和生物链的连续性及生物的多样性受到严重制约。在横沙东滩受到冲刷的同时，北槽深水航道工程每年约6 000万m3疏浚土外抛入河，造成资源浪费。

针对海口环境污染与资源浪费这一矛盾，国外已展开一些疏浚资源利用案例，如索诺玛海湾潮间带湿地的生态修复和贝伊汉哲岛生态建设。美国陆军工程兵团为处理航道及港口维护性疏浚的大量疏浚弃土，开展了海岸和河口海湾湿地的生态修复和生境建设[4-7]，其中代表性的生态工程有美国旧金山湾的索诺玛海（Sonoma Bayland）和德克萨斯州加尔维斯顿湾（Galveston Bay）潮间带湿地的生态修复，切萨皮克湾贝伊汉哲岛（Poplar Island）、密西西比湾鹿岛（Deer Island）等人工生态岛的建设。国内目前将疏浚泥用于滨海湿地建设和生态修复工程的实践较少[8-11]，也未见成功案例，同时存在

长江口三角洲泥沙冲刷以及疏浚土外抛造成资源浪费与海洋环境污染这一问题[12-16]。对此，本文拟采用长江口深水航道疏浚土上岸，通过在横沙岛生态成陆，来缓解长江口资源浪费与环境污染的问题，为后续疏浚土资源利用和生态修复提供理论基础及技术支撑。

1 长江口疏浚土与横沙浅滩资源现状与问题

1.1 长江口疏浚土利用现状

长江是我国水运体系中的主通道，素有“黄金水道”之称。长江口航道是长江经济带、沿海经济带和海上丝绸之路的交通枢纽。保护好长江，确保长江口航道安全与畅通关乎国家的全局发展。

自1998年到2010年以来，长江口航道开始实施治理工程，航道水深从7.5 m增加到12.5 m，形成深水航道。

2010年起，深水航道进入运营维护期，每年维护疏浚量在5 700万～9 800万m3之间。截至到2019年，长江口已累计产生疏浚土11.5亿m3。

1998～2003年为航道治理初期，航道疏浚土全部外抛入海未加利用。

2003～2016年为航道治理中期，由于横沙东滩工程启动，部分疏浚土吹填上岸用于土方平衡，标志着部分疏浚土开始资源化利用。

2016～2020年为航道治理近期，横沙东滩七期、八期工程启动，疏浚土利用率进一步提高。

2020～2040年為航道治理远期，预计航道疏浚土年维护量约为6 500万m3，尽可能利用疏浚土生态成陆，同时减少疏浚土深海外抛对海洋环境的影响。

1.2 横沙东滩土地资源现状

2005～2008年，横沙东滩东部以淤积为主，淤长最大幅度约为1.0 km;2008～2011年，东部继续以淤积为主，淤长最大幅度约1.3 km，北部-5 m等深线冲刷后退;2011～2014年，东滩以冲刷为主，且幅度较大，后退最大幅度约2.3 km;2014～2017年，东滩东部以淤积为主，淤长幅度约为1.1 km，北部和西部以冲刷为主，如图1所示。

1.3 新水沙条件下横沙东滩存在的问题

（1） 流域来沙持续减少，横沙东滩遭受侵蚀。

2010年以后长江口平均来沙量仅为历史（1950～2000年）的30%，年均来沙仅有1.28亿t，2017年仅有0.99亿t，横沙东滩由丰水丰沙淤长型演变成了侵蚀型。

（2） 横沙东滩植被退化，生物资源受到影响。

横沙东滩四周分布崇明鸟类国家自然保护区、中华鲟湿地国家自然保护区和九段沙湿地国家自然保护区，横沙东滩是鸟类迁徙和鱼类洄游优良的中转场所。受到长江口上游来沙量减少、海平面上升侵蚀和围垦工程等的影响，横沙东滩及浅滩盐沼植被退化严重，导致鸟类、底栖类生物生境破坏，生物资源随之受到影响。

（3） 疏浚土尚无利用规划，外抛入海污染环境且资源浪费。

长江口深水航道治理，每年能稳定获得6千万到1亿m3疏浚土，目前这些疏浚土大部分外抛入海，一方面污染海洋环境;另一方面造成资源浪费。

2 横沙东滩生态成陆方案

2.1 横沙东滩生态基底塑造

生态基底塑造总的目的是满足滩涂生物的生境需求，促进疏浚土资源化利用和生态成陆。根据横沙东滩的实际情况，从两方面展开实施：① 遵循湿地演替规律，对湿地功能比较欠缺的低滩沙洲和边滩适时拦沙促淤，加速滩面高程提高，促进新生湿地发育，增加潮间带和中潮带面积;

② 依据滩涂湿地特点，对新生滩底开展种青和耕滩牧鱼，增加盐沼植被分布，提高新生湿地生境质量，扩增鸟类适宜栖息地面积，维护湿地资源动态平衡。

生态基底的塑造是一个长期的过程，实际操作过程中可分阶段进行：第一阶段促进横沙浅滩湿地发育，通过拦沙促淤扩增新生湿地进行生态保育;第二阶段动态补偿长江口退化生境，保障区域湿地整体功能发挥。如图2所示：滩涂湿地不同高程营造不同生物生境，最终形成藻类、浮游动植物到大型底栖动物、鱼类，再到肉食性鸟类的完整食物链，从而构建滩涂生态系统，发挥滩涂湿地功能，提高其稳定性。

2.2 横沙东滩生态基底塑造参数的确定

横沙东滩生态基底塑造方案主要从长江口适宜栖息生境动态补偿以及生物栖息需求两个方面设计，后期具体方案可按照重点营造鸟类适宜栖息地进行分功能区设计。

长江口滩涂湿地总面积年际变化基本处于动态平衡状态，不同高程线滩涂面积0 m以上、-2～0 m、-2～-5 m比例近似1∶1∶2（见表2），可考虑按长江口不同高程线平均面积比例设计横沙浅滩生态基底面积比例：

（1） 横沙浅滩现状-5 m高程线以上滩涂区域面积417.4 km2，根据长江口不同高程滩涂1∶1∶2比例，航通治理近期调整增加0 m以上面积比不低于1/4（110.53 km2），-2～0 m作为新生湿地发育基础，维持面积不低于1/4（110.53 km2），后期根据-5 m线动态调整基底面积。

（2） 考虑滩涂资源利用动态平衡以及未来20 a可利用的9.5亿m3疏浚土，近期和远期不同高程线面积转换以及土方用量见表3和表4。

2.3 横沙东滩生态基底保育方案

生态基底保育工作首先需要有一定的自然条件，各类生物生境对水环境和土壤环境有一定的要求。在现有护滩堤基础上，生态基底布置总体上靠近护滩堤为高滩，往外沿依次为中滩、光滩和潮下带。沿东北向设置一座丁坝，加速淤积防治冲刷，丁坝高程3.5～5.5 m左右，头部长度3.0 km，尾部长度13.3 km。工程布置利用现有的条件设置不同的高程梯度，以满足藻类和浮游动物、大型底栖动物和鱼类、肉食性鸟类和植物的生长条件，高程布置如图3所示。

生态基地保育方案参照长江口一般滩涂湿地发展模式：对于0 m以下潮下带，以促淤引导，自然生态保育为主，预留洄游通道范围，人工模拟中华鲟、江豚幼鱼繁育生长生境;对于0～2 m光滩区域，以自然生态保育为主，耕滩牧鱼，投放底栖动物、鱼类，开展海洋牧场示范区建设;对于2～3 m中潮带区域，采取种青促淤、局部栖息地斑块构建措施引导自然恢复，控制互花米草入侵;对于3 m以上高潮带区域，可局部营造鸟类栖息地区域建设，如图4所示。

2.4 横沙东滩鸟类栖息地建设

横沙东滩位于东亚-澳大利亚迁徙路线中段，是亚太地区水鸟迁徙的重要通道。横沙东滩主要有雁鸭类、鸻鹬类、鹭类和鸥类四大类。其中越冬的雁鸭类和过境的鸻鹬类生境条件较差，据统计，在长江口过境的鸻鹬类占全球总数的1%以上，因此有必要建立鳥类栖息功能区。

鸻鹬类生活环境需求有季节性光滩及充足的水面面积，需保证水域水深为0.2 m，水面积控制在50%～60%，同时还应该保证栖息区内有足够的食物供鸻鹬类觅食。雁鸭类生活环境要求区域水深为0.3～1.0 m，水域面积要求70%左右，水位调控要有利于季节性光滩的发育和形成，同时还应为雁鸭类越冬期的觅食和夜宿提供条件。

跟据鸻鹬类和雁鸭类生活生境需求，主要在-1～4 m高程设置4个功能区：分别为鸻鹬类主栖息区（A 区）、苇塘区（B 区）、雁鸭类主栖息区（C 区）、鸟类食物种植区（D 区）。依据不同鸟类数量面积比定位10∶3∶10∶1，如图5所示。

A区位于草滩区东南部，面积约为10 km2。调查表明，该区域是历年迁徙过境的鸻鹬类栖息的主要区域之一。因此该区的规划目标是营造鸻鹬类主栖息区。区域内设置5座水塘，水塘总面积在1 km2，保证水域面积在50%～60%。2～3 m草滩布满海三菱藨草，3 m以上高滩布满芦苇，为鸟类提供休息地。

B区位于工程区域的中部，面积约为3.0 km2。调查表明，该区域也是历年迁徙过境的鸻鹬类分布相对集中区域，该区功能定位为鸻鹬类栖息区（A 区）向雁鸭类栖息区（C 区）的过渡区域，规划目标是为春季和秋季鸻鹬类提供辅助停歇地，为琵鹭类迁徙过境和越冬提供重要栖息场所。考虑到本区域的功能定位为鸻鹬类主栖息区（A 区）向雁鸭类主栖息区（C 区）的过渡区，且现状地势较低，本区域生态修复尽量以培育为主，减少人工干预。通过大面积种植芦苇达到保滩固淤的作用，同时为越冬鸟类提供优质油脂植物种子。

C区位于工程区域的东南部，面积为10 km2。调查表明，该区域海三棱藨草群落是雁鸭类越冬期重要的觅食地和夜宿地，因此该区的规划目标是雁鸭类主栖息区。本区域鸟类栖息地构造目标是形成“芦苇+开阔水面+裸地”的栖息生境。根据浅水鸭和潜鸭类对区域水深的不同需求，本区域水深要求为0.3～1.0 m，水域面积要求70%左右，芦苇面积为20%左右，水位的调控要有利于季节性光滩的发育和形成，同时还需为雁鸭类越冬期的觅食和夜宿提供条件。C 区位于0 m等高线两侧，草滩种植海三菱藨草和芦苇。

D区位于工程区域的南部，规划面积为1 km2。区域的南部是国家一级保护鸟类白头鹤的觅食、游荡、休息的主要栖息地，也是鸻鹬类重要的栖息地之一。本区域规划应为各类鹤类、雁鸭类提供充足的食源。区域改造目标是形成具备引排水条件的田块，满足种植鸟类食物的需要。D 区靠近丁坝，由于丁坝促淤，高程较高，适合种植盐生植物，植物配比上除了可以种植海三菱藨草和芦苇外，还可以种植碱蓬等耐盐植物，补充生态多样性。

3 结 语

鉴于疏浚土外抛带来的资源浪费与环境污染以及长江口土壤侵蚀这一现状，合理地运用疏浚土开展生态成陆必然成为趋势，符合社会发展“资源节约型，环境友好型”这一理念。目前国内对生态成陆研究较少，尚未见成功案例。本文在前期大量研究长江口疏浚土利用现状及滩涂资源演变趋势的基础上，从生态基底生物现状与需求层次出发，提出了修复策略与目标——通过疏浚土的合理利用，降低对海洋环境的污染，为横沙东滩生物营造良好的栖息环境，降低侵蚀风险。综上所述，该研究对新水沙条件下长江口生态格局稳定具有积极意义。

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（编辑：谢玲娴）

Research on plan of using dredged soil to shape new Hengsha ecological land

formation demonstration zone in Yangtze River Estuary

CHENG Nanning，ZUO Zhuo，MEI Shengcheng，LUO Dinghui

（Shanghai Investigation，Design & Research Institute Co.，Ltd，Shanghai 200335，China）

Abstract：

In order to prevent the large-scale erosion of East Hengsha Shoal and the sand resource waste and environmental pollution caused by the dumping dredged soil from the Yangtze River Estuary deep water channel into the sea，we propose to divide East Hengsha Shoal according to its characteristics of the biological habitat.Based on this we use the dredged soil in the deep water channel in the Yangtze River Estuary to form ecological land.In this paper，by studying the historical data of the dredged soil，the requirements of biological habitat and the development characteristics of the tidal flat wetlands in the Yangtze River Estuary，we put forward a plan to shape the ecological basement of East Hengsha Shoal according to the requirements of the habitat namely the area of isobath above 0 m，-2～0 m，-2～-5 m at a ratio of 1∶1∶2.Then，we set up “T dam” for ecological basement conservation，and divide the area into the four ecological function areas that are main habitat area of shorebirds（area A），reed pond area（area B），main habitat area of wild ducks（area C），birds food growing area（area D），finally forming an ecological land formation demonstration area.This research program can provide theoretical basis and technical support for ecological restoration of tidal flats.

Key words：

East Hengsha Shoal;ecological land formation;dredged soil resource utilization;ecological function areas;Yangtze River Estuary