沙滩修复工程对海洋环境的影响分析

张 婕

（自然资源部第三海洋研究所，福建 厦门 361005）

沙滩是防止海岸被侵蚀的天然屏障，随着经济的发展，海洋生态环境被破坏，许多沙滩遭到侵蚀。遭到破坏的沙滩越来越多，人工修复沙滩无疑是优化海岸线的一种方法[1-2]。沙滩修复工程的实施不仅可有效保护海岸线，还能提升海湾整体景观价值、拓展公众亲水空间，但沙滩修复工程的建设也会给海洋环境造成多种影响。本文结合广东省一处海岛上的沙滩修复工程，探讨这类海洋工程对海洋环境的影响。该沙滩修复工程受环岛路建设活动影响，大量块石遗留堆积在沿岸，掩盖了原有的海岸类型，仅有几小块沙滩出露，面积很小，总沙量不大，稳定性差，存在侵蚀、水土流失等问题。原生沙滩是岛上的稀缺资源，具有较高的旅游观光和生态价值[3]，为配合美丽海湾建设，满足海岛开发需求，有必要对该岛沙滩进行修复。

1 沙滩修复工程概况

该沙滩修复工程包含沙滩和潜堤两部分，用海面积为3.022 1 hm2，在沙滩修复区进行填砂修复，沙滩长度约为200 m，施工滩肩宽度为50 m，滩肩顶面高程为3.0～4.0 m。在离岸最大距离约177 m 处设置一水下潜堤，长约为218 m，堤顶宽为4.7 m，顶面高程为-1.0 m。

该沙滩修复工程总体按照先修筑潜堤再吹填沙滩的次序进行。潜堤采用抛石定位船进行施工，抛石从西北向东南进行，于东南处预留堤堰缺口最后收尾，根据不同的潜堤设计断面，分段完成。沙滩主要采用运砂船及吹砂船进行施工，海砂由陆向海吹填。

2 沙滩修复工程的海洋环境影响识别

根据沙滩修复工程的特征，其对海洋环境的影响主要体现为3 点。沙滩修复工程施工会引起工程海域水体悬浮泥沙含量增加，影响海洋生态环境，其主要涉及潜堤抛石挤淤产生的悬浮泥沙和沙滩吹填产生的悬浮泥沙；沙滩修复工程会对海洋底栖生物造成破坏；沙滩修复工程会对局部海域水文动力和冲淤环境产生影响。

3 沙滩修复工程的海洋环境影响分析

3.1 对水文动力环境的影响

受潜堤布置形式的影响，涨急（涨潮流流速最快）时，中部潜堤处，流速有所增大，幅度小于0.04 m/s，两侧潜堤水流流速明显减缓，其中南侧水域流速减缓程度与范围明显大于北侧，流速变化幅度在0.05 m/s以内，如图1（a）所示。落急（落潮流流速最快）时，中部潜堤处流速有所增大，两侧潜堤处，水流流速减缓，流速变化幅度在0.02 m/s 以内，如图1（b）所示。

图1 工程实施后流场变化

3.2 对海床和岸滩的影响

采用XBeach 海岸动力学数值模型进行分析，模拟平均海平面叠加50 年一遇西南向波浪入射的最不利情况，模拟时长为12 h。这种情景下，海滩响应明显较小，滩肩侵蚀的砂体堆积在潜堤内坡脚，基本不会流失。受潜堤防护，极端动力条件下，滩肩侵蚀的砂体基本未超出海滩系统，潜堤内侧堆积的砂体可作为将来再养护的砂源，从而实现循环养护。沙滩修复工程实施后，淤积区主要分布在潜堤两侧靠近岸边的区域，年淤积强度小于0.04 m/a，潜堤中段外侧水域的冲刷幅度小于0.03 m/a。

3.3 对海水水质的影响

沙滩修复工程施工中，散落入海的泥沙运移、扩散、沉降将对海水水质造成不利影响。悬浮泥沙以工程施工的最大源强1.75 kg/s 进行影响预测。施工时产生的悬浮泥沙增量超过10 mg/L 的水域主要分布在施工区及其两侧顺涨、落潮方向各300 m，宽70 m 的范围内。施工期悬浮泥沙增量超过10 mg/L 的水域面积约为0.184 km2。工程施工对工程周边局部海域的水质影响较大，但影响时间较短，施工结束4～5 h 后，海水水质基本可恢复到原有水平。

3.4 对海洋生态环境的影响

该沙滩修复工程占用海域，使底栖生物直接被破坏，施工期悬浮泥沙入海对各类海洋生物产生不利影响，该工程造成的纳潮量损失也会对海洋生物产生不利影响。

3.4.1 占用海域对底栖生物的影响

工程建设将使工程占海范围内的底栖生物被彻底地破坏，该沙滩修复工程用海面积为3.022 1 hm2。根据工程区的底栖生物调查结果，2019 年秋季潮间带断面的大型底栖生物总平均生物量为474.74 g/m2，潮下带大型底栖生物平均生物量为6.70 g/m2。工程每年损失的底栖生物生物量约为9.86 t。施工悬浮泥沙增量超过10 mg/L 的范围内，约30%的底栖生物受到致命的伤害，施工悬浮泥沙二次沉降引起的底栖生物损失量约为0.31 t。综上，该沙滩修复工程每年造成的底栖生物损失量约为10.17 t。

3.4.2 悬浮泥沙对海洋生物的影响

工程施工过程中，悬浮物将在一定范围内形成高浓度扩散场，对各类海洋生物产生不利影响。一是对浮游生物的影响。悬浮泥沙入海导致水的浊度增大，透明度降低，影响初级生产力和浮游生物的繁殖生长。二是对鱼卵、仔鱼的影响。大量悬浮物造成水体严重缺氧而导致生物死亡，仔幼体对悬浮物浓度的忍受限度比成鱼低得多。三是对游泳动物的影响。悬浮泥沙急剧增加影响其摄食，导致呼吸困难和窒息现象[4-6]。

该沙滩修复工程所处海域相对开阔，鱼类的规避空间大，受此影响较小，但也会造成一定的生物资源损失。结合生物资源密度和浓度增量区的面积，对生物资源损失率进行计算。海洋生物受损量评价采用该海域2019 年秋季现状调查得到的生物密度。从施工期悬浮泥沙入海造成的海洋生物资源持续性受损量来看，浮游植物为6.26×1013cells，浮游动物为172.21 kg，鱼卵为3.13×106ind，仔鱼为4.74×104ind，游泳动物为443.08 kg。

3.4.3 纳潮量损失对海洋生物的影响

根据水动力影响分析，该沙滩修复工程造成的纳潮量损失约为14 885 m3。从引起的海洋生物资源受损量来看，浮游植物为3.14×1011cells，浮游动物为0.86 kg，鱼卵为1.77×104ind，仔鱼为268 ind，游泳动物为7.79 kg。

3.4.4 生物量损失经济估算

根据该沙滩修复工程造成的海洋生物损失量进行经济损失估算，各类海洋生物商品价格按当地2019 年市场平均价格计。经计算，该沙滩修复工程造成的海洋生物经济损失约为57.55 万元。

4 沙滩修复工程的海洋环境保护措施

4.1 减少悬浮泥沙入海

沙滩修复工程最有效的海洋环境保护措施是减少悬浮泥沙入海。该工程悬浮泥沙入海对海洋环境影响最大的环节是潜堤抛石施工。抛石过程应选择中小潮、海况好的时间施工，并根据海况分段、分层施工，块石抛填选在落潮阶段进行。在涨潮时进行沙滩吹填，可减少悬浮泥沙入海。沙滩修复所用海砂应尽可能采用含泥量低的海砂。避开在风浪较大的季节进行施工。在台风、暴雨等恶劣天气下，提前做好防护工作，对沙滩、潜堤等进行必要的加固，以保证有足够的强度抵御风浪，避免潜堤坍塌导致大量泥沙入海。

4.2 落实海洋生态补偿制度

按照海洋生态补偿制度，对沙滩修复工程造成的生态资源损失予以补偿。制定工程生态资源损失的生态补偿方案，采取增殖放流、与其他工程共建人工鱼礁等海洋生态修复措施。

4.3 实施环境跟踪监测

施工期和工程建成后，严格实施环境跟踪监测计划，掌握海洋生态环境的变化趋势，以便及时采取调控措施。

5 结语

沙滩修复工程是防止海岸侵蚀的较佳手段，可以将人工岸线恢复为自然岸线。福建省厦门市、山东省招远市、浙江省苍南县、广东省珠海市等沿海地区都实施了沙滩修复工程，取得良好的社会效益、经济效益和环境效益。沙滩修复工程施工会对海洋水文动力环境、岸滩稳定性、海水水质和海洋生态环境等产生不利的影响。若科学采取海洋环境保护措施，优化沙滩修复方案，则能将不利影响降低。