黃河三角洲濕地資源地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)與保護(hù)對(duì)策研究

王強(qiáng)，張紅軍，張?zhí)?，王薇，劉洋，趙慧，王奎峰，張瑞華

(山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250013)

0 引言

濕地廣泛分布于世界各地，是地球上最富有生物多樣性的生態(tài)景觀和人類最重要的生存環(huán)境之一，在世界自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)、聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)和世界自然基金會(huì)(WWF)編制的“世界自然保護(hù)大綱”中，濕地與森林、海洋一起并稱為全球三大生態(tài)系統(tǒng)類型[1-8]。濕地在促淤造陸、控制污染、抵御洪水、調(diào)節(jié)氣候與徑流、蓄洪防旱及維持生物多樣性和生態(tài)平衡等方面起著其他生態(tài)系統(tǒng)不可替代的作用[9-14]。人們?cè)絹碓秸J(rèn)為，濕地是可為全球提供可觀的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的極為重要的生態(tài)系統(tǒng)。同時(shí)濕地又是一個(gè)非常脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，其特殊的水文條件決定了其容易受到人類活動(dòng)的干擾，造成濕地功能的改變或喪失[15-20]。中國(guó)是世界上濕地資源最豐富、類型最多樣的國(guó)家之一，但隨著人類生活的干擾，我國(guó)濕地資源呈下降趨勢(shì)，第二次全國(guó)濕地資源調(diào)查結(jié)果顯示，近10 年來我國(guó)濕地面積減少339.63hm2，其中自然濕地面積減少337.62hm2，減少了近9.33%[21-22]。

黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)位于渤海南部的黃河入海口沿岸地區(qū)，地理位置優(yōu)越、自然資源豐富、生態(tài)系統(tǒng)獨(dú)特，在環(huán)渤海地區(qū)發(fā)展中具有重要的戰(zhàn)略地位。其中的黃河三角洲和萊州灣濕地早已列入中國(guó)重要濕地名錄，因此開展黃河三角洲地區(qū)濕地資源地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)不僅能夠了解該區(qū)域的濕地地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀，還能為濕地保護(hù)提供有力的基礎(chǔ)支撐，具有十分重要的研究?jī)r(jià)值。

1 研究區(qū)概況及濕地資源分布特征

1.1 研究區(qū)范圍

黃河三角洲地區(qū)位于山東省北部(圖1)，包括山東省的東營(yíng)市、濱州市，濰坊市的寒亭區(qū)、壽光市、昌邑市，德州市的樂陵市、慶云縣，淄博市的高青縣和煙臺(tái)市的萊州市，共19個(gè)縣(市、區(qū))，總面積2.65萬km2，所屬海域面積1.78萬km2。

圖1 黃河三角洲地區(qū)位置圖

1.2 研究區(qū)濕地資源分布特征

黃河三角洲地區(qū)濕地資源面積廣闊、分布集中，隨著由沿海向內(nèi)陸的逐漸深入，濕地面積逐漸減少，分布也較零散。主要類型為：近海及海岸濕地、河流濕地、湖泊濕地、沼澤濕地、人工濕地5類。

(1)近海及海岸濕地。近海及海岸濕地主要包括淺海水域、淤泥質(zhì)海灘(灘涂)、沙石海灘3種濕地資源。其中潛水海域是自多年平均低潮線到6m水深的淺海范圍；灘涂是陸地與海洋過渡的特殊地帶，漲潮時(shí)海水淹沒，低潮時(shí)露出泥沙質(zhì)的地方，灘涂具有養(yǎng)殖、種植、圍墾和旅游開發(fā)等重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是綜合開發(fā)利用的重要地段；沙石海灘是由砂質(zhì)或沙石組成，植被覆蓋度小于30%的疏松海灘。目前，近海及海岸帶濕地分布面積約138503hm2。

(2)河流濕地。河流濕地分為永久性河流和季節(jié)性河流濕地兩種。其中，永久性河流濕地主要包括黃河、小清河、徒駭河、馬頰河等濕地資源，據(jù)2011年遙感資料解譯成果和實(shí)地調(diào)查驗(yàn)證，區(qū)內(nèi)永久性河流面積31895hm2。

(3)湖泊濕地。湖泊濕地主要為永久性淡水湖區(qū)濕地，區(qū)內(nèi)有高青大蘆湖和博興馬踏湖濕地2塊，湖區(qū)土壤類型主要有砂姜黑土和潮土兩大土類，總面積為838.2hm2。

(4)沼澤濕地。該區(qū)內(nèi)沼澤濕地分為灌叢沼澤和沼澤化草甸2種濕地型。灌叢沼澤濕地主要分布在沿海灘涂一帶的近陸地一側(cè)，在區(qū)內(nèi)主要分布于東營(yíng)市的河口區(qū)、墾利區(qū)、東營(yíng)區(qū)，以及濰坊市的昌邑市，分布面積約8388hm2。沼澤化草甸為典型草甸向沼澤植被的過渡類型，是在地勢(shì)低洼、排水不暢、土壤過分潮濕、通透性不良等環(huán)境條件下發(fā)育起來的，沼澤化草甸共分布76733hm2。

(a)河口區(qū)北部的怪柳灌叢濕地；(b)黃河入?？诟浇鄥矟竦貓D2 黃河三角洲沼澤濕地

(5)人工濕地。區(qū)內(nèi)人工濕地主要包括庫(kù)塘濕地、輸水河濕地、水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)濕地、稻田濕地及鹽田濕地等，分布較為零星，總面積約307151hm2。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，黃河三角洲地區(qū)濕地資源分布特征如圖3所示。

圖3 黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)各濕地型構(gòu)成圖

2 研究區(qū)資源地質(zhì)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)

該次評(píng)價(jià)主要依據(jù)地質(zhì)環(huán)境條件對(duì)濕地資源的影響因子、影響程度、地質(zhì)環(huán)境問題、地質(zhì)災(zāi)害對(duì)濕地發(fā)展演化的不利因素、人類工程活動(dòng)的干擾影響強(qiáng)度，采用綜合指數(shù)法，結(jié)合該區(qū)濕地地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)，通過增加相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)和調(diào)整部分指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行評(píng)價(jià)，做出質(zhì)量上的優(yōu)劣評(píng)價(jià)。

2.1 數(shù)據(jù)來源

研究的數(shù)據(jù)包含3 類：①基本數(shù)據(jù)；②遙感數(shù)據(jù)；③問卷、訪問調(diào)查數(shù)據(jù)?；緮?shù)據(jù)和問卷數(shù)據(jù)是在試驗(yàn)區(qū)實(shí)地調(diào)查、收集取得，以及搜集的各地市2012年前后的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來確定，遙感數(shù)據(jù)在中國(guó)地面站點(diǎn)購(gòu)買取得。

2.2 指標(biāo)的選擇及其涵義

一般來講，濕地作為一種非常重要的生態(tài)系統(tǒng)，其地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量與生物多樣性、植被覆蓋、水體面積、土地退化、污染程度、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度、人類干擾程度有密切關(guān)系。因此，在分析研究工作區(qū)具體地質(zhì)環(huán)境條件、濕地資源分布等因素的基礎(chǔ)上，結(jié)合該區(qū)生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)，選擇以下關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)：

2.2.1 生物豐度指數(shù)

指評(píng)價(jià)區(qū)域生物多樣性的豐貧程度。生物豐度決定著生態(tài)系統(tǒng)的面貌，是反映生態(tài)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量本質(zhì)的特征之一。其計(jì)算方法為：

生物豐度指數(shù)= Abio×(0.40×森林面積+0.35×水域面積+0.17×草地面積+0.08×其他面積)/區(qū)域面積

(式1)

其中：Abio為生物豐度指數(shù)的歸一化系數(shù)。

生物豐度指數(shù)越高，說明濕地地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量越好。

2.2.2 植被覆蓋指數(shù)

指評(píng)價(jià)區(qū)域林地、草地及農(nóng)田3種類型面積占評(píng)價(jià)區(qū)域面積的綜合比。其計(jì)算方法為：

植被覆蓋指數(shù)= Aveg×(0.45×林地面積+0.35×草地面積+0.2×農(nóng)田面積)/區(qū)域面積

(式2)

其中：Aveg為植被覆蓋指數(shù)的歸一化系數(shù)。

植被覆蓋指數(shù)高，說明濕地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量好。

2.2.3 水網(wǎng)密度指數(shù)

指評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)河流總長(zhǎng)度、水域面與評(píng)價(jià)區(qū)域的面積比。

水網(wǎng)密度指數(shù)= Aw×(Ariv×河流長(zhǎng)度/區(qū)域面積+Alak×湖庫(kù)(近海)面積/區(qū)域面積+Ares×水資源量/區(qū)域面積)

(式3)

其中：Ariv為河流長(zhǎng)度的歸一化系數(shù)；Alak為湖庫(kù)(近海)面積的歸一化系數(shù)；Ares為水資源量的歸一化系數(shù)；Aw為水網(wǎng)密度指數(shù)的歸一化系數(shù)。

2.2.4 地下水指數(shù)

考慮地下水位埋深是影響濕地生態(tài)的重要地質(zhì)環(huán)境因素，該次確定按地下水位埋深(分級(jí))作為地下水指數(shù)。

地下水指數(shù)=Agw×(水位埋深<0.5m的面積×0.6+水位埋深0.5～1.5m的面積×0.35+水位埋深>1.5m的面積×0.05)/評(píng)價(jià)單元的總面積

(式4)

其中：Agw為地下水指數(shù)的歸一化系數(shù)。

2.2.5 環(huán)境負(fù)荷指數(shù)

指被評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)受納污染物負(fù)荷，用于反映評(píng)價(jià)區(qū)域所承受的環(huán)境污染壓力。

環(huán)境負(fù)荷指數(shù)=AEQ×[0.35×(100-ACOD×COD排放量/區(qū)域年均降水量)+0.25×(ASO2×SO2排放量/區(qū)域面積)+0.1×(100-Asol×固廢排放量/區(qū)域面積)+0.2×(100-Apw×污染物含量超過IV類地下水或地表水質(zhì)量限值的樣本數(shù)/區(qū)域總樣本數(shù))+0.1×(100-Aps×污染物含量超過三級(jí)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值的樣本數(shù)/區(qū)域總樣本數(shù))]

(式5)

其中：ACOD為COD的歸一化系數(shù)；ASO2為SO2的歸一化系數(shù)；Asol為固體廢物的歸一化系數(shù)；Apw為水體污染比例的歸一化系數(shù)；Aps為土壤污染比例的歸一化系數(shù)；AEQ為環(huán)境負(fù)荷指數(shù)的歸一化系數(shù)。

2.2.6 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育指數(shù)

指單位面積上地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的程度或評(píng)價(jià)單元內(nèi)單位時(shí)間內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的強(qiáng)度(頻率、速率)。

地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育指數(shù)=Aghd×(沉降速率<20mm/a的面積×0.1+沉降速率20～50mm/a的面積×0.4+沉降速率>50mm/a的面積×0.5)/評(píng)價(jià)單元面積

(式6)

其中：Aghd為地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育指數(shù)的歸一化系數(shù)。

2.2.7 土地退化指數(shù)

指評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)風(fēng)蝕、水蝕、重力侵蝕、凍融侵蝕以及人類工程侵蝕的面積占評(píng)價(jià)區(qū)域總面積的比重。土地退化是濕地生態(tài)系統(tǒng)退化的重要表征之一。

土地退化指數(shù)=(0.05×輕度侵蝕面積+0.25×中度侵蝕面積+0.7×重度侵蝕面積)/區(qū)域面積

(式7)

由于區(qū)內(nèi)土壤侵蝕程度均為輕度侵蝕，該指數(shù)無需進(jìn)行歸一化處理。

2.2.8 人類干擾指數(shù)

指人類工程活動(dòng)對(duì)濕地地質(zhì)環(huán)境的影響程度。用人類工程活動(dòng)影響和破壞天然濕地資源的面積和頻次(各型濕地斑塊遭受影響和破壞的比例)來表現(xiàn)。

人類干擾指數(shù)=Ahea×(0.2×濕地破壞面積<1ha的各型濕地斑塊數(shù)+0.3×濕地破壞面積1～5ha的各型濕地斑塊數(shù)+0.5×濕地破壞面積>5ha的各型濕地斑塊數(shù))/區(qū)域濕地斑塊總數(shù))

(式8)

其中：Ahea為人類干擾指數(shù)的歸一化系數(shù)。

2.3 地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)及分級(jí)

地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)(GQI)可由以下計(jì)算公式求得：

GQI=0.20×生物豐度指數(shù)+0.15×水網(wǎng)密度指數(shù)+0.10×植被覆蓋指數(shù)+0.10×地下水指數(shù)+0.10×環(huán)境負(fù)荷指數(shù)+0.05×(100-地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育指數(shù))+0.05×(100-土地退化指數(shù))+0.25×(100-人類干擾指數(shù))

(式9)

根據(jù)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，將地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量分為5級(jí)，即優(yōu)、良、一般、較差和差，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及各級(jí)狀態(tài)如表1所示。

經(jīng)公式1～9計(jì)算可得黃河三角洲各縣區(qū)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)具體數(shù)值，計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表1 濕地地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及狀態(tài)特征

表2 黃河三角洲各縣區(qū)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果

從表1可以看出，黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)濕地地質(zhì)環(huán)境總體質(zhì)量一般，19個(gè)縣(市、區(qū))中濕地地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量為良的有8個(gè)，分別為樂陵、慶云、惠民、濱城、鄒平、高青、墾利和寒亭，其余11個(gè)均為一般，表明黃河三角洲地區(qū)濕地地質(zhì)環(huán)境正逐步惡化。同時(shí)與30年前黃河三角洲濕地資源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)相比較發(fā)現(xiàn)，相較于30年前，黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)天然濕地?fù)p失嚴(yán)重，濕地生態(tài)環(huán)境惡化顯著，濕地生態(tài)功能嚴(yán)重退化，濕地保護(hù)管理的任務(wù)愈發(fā)艱巨。究其原因筆者認(rèn)為主要由以下幾點(diǎn)：①人類干擾指數(shù)高，包括防潮堤等基礎(chǔ)設(shè)施的修建、鹽田、養(yǎng)殖區(qū)面積的擴(kuò)大、草甸濕地被改造為農(nóng)田，其次才是海岸線的自然侵蝕。人類工程活動(dòng)正以前所未有的強(qiáng)度影響和改變著濕地的地質(zhì)環(huán)境條件，成為影響濕地演化的主要因素。②研究區(qū)域淡水養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中污水、化肥和農(nóng)藥的頻繁使用，均對(duì)土壤造成了一系列傷害；③沿海灘涂一帶，由于黃河改道后受黃河泥沙補(bǔ)充不足的影響，海岸線和灘涂大面積蝕退，天然濕地面積迅速減少，導(dǎo)致濕地生態(tài)系統(tǒng)退化，濕地的各種功能隨之下降。④區(qū)域內(nèi)地面沉降地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育，導(dǎo)致總體地質(zhì)災(zāi)害指數(shù)較高。

目前黃河三角洲濕地資源正處于健康—疾病的臨界關(guān)鍵階段。因此，必須采取有效的防控對(duì)策，才能確保該地區(qū)濕地資源的有效利用與健康發(fā)展。

3 研究區(qū)資源保護(hù)對(duì)策與建議

基于以上研究成果，控制人類工程活動(dòng)對(duì)黃河三角洲濕地資源的影響是保證該區(qū)域濕地資源健康發(fā)展的關(guān)鍵性措施，根據(jù)濕地保護(hù)與管理目標(biāo)、濕地保護(hù)的原則，依據(jù)區(qū)內(nèi)濕地面積減少、功能喪失、植被退化的現(xiàn)實(shí)，以及濕地資源面臨的問題，提出以下濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)與管理對(duì)策：

(1)加強(qiáng)濕地與人類社會(huì)可持續(xù)健康發(fā)展、保護(hù)濕地重要性的宣傳教育，限制人類工程活動(dòng)，嚴(yán)格審批濕地區(qū)內(nèi)的各類項(xiàng)目，建立健全關(guān)于濕地保護(hù)和管理的法律法規(guī)，是保護(hù)黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)濕地資源的基本策略。

(2)區(qū)內(nèi)保存較好的自然保護(hù)區(qū)，如黃河三角洲國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、昌邑市海洋生態(tài)特別保護(hù)區(qū)、昌邑市封灘育草區(qū)，應(yīng)特別重視其保護(hù)和管理，以免失去這些珍貴的濕地資源。國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的一切人類工程活動(dòng)都應(yīng)嚴(yán)格限制，其中的農(nóng)田應(yīng)大部分恢復(fù)為濕地，并適當(dāng)進(jìn)行人工補(bǔ)水等人工干預(yù)措施。

(3)選擇適宜地區(qū)因地制宜進(jìn)行濕地的恢復(fù)和重建試驗(yàn)，以恢復(fù)和重建濕地以生態(tài)功能最強(qiáng)的蘆葦沼澤濕地為主。

(4)通過加強(qiáng)現(xiàn)有濕地保護(hù)區(qū)建設(shè)和水源地保護(hù)，新建濕地保護(hù)區(qū)和濕地公園，建設(shè)沿海生態(tài)保護(hù)帶，采取退養(yǎng)還灘等措施，對(duì)退化海岸濕地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行綜合整治、恢復(fù)和重建，維護(hù)海岸線的自然特征，促進(jìn)退化和遭破壞濕地的保護(hù)與修復(fù)。

(5)控制圍墾、污染和基建占用，維護(hù)濕地的自然特征，建設(shè)沿海生態(tài)保護(hù)帶，開展退鹽還灘、退養(yǎng)還灘、棲息地恢復(fù)、濕地綜合整治等，促進(jìn)退化和遭破壞濕地的保護(hù)與修復(fù)。

(6)通過小流域治理、河道疏浚、實(shí)施清潔種植工程、清潔養(yǎng)殖工程和鄉(xiāng)村清潔工程，建立人工濕地污水處理系統(tǒng)，進(jìn)行沿線生態(tài)環(huán)境綜合治理，控制污染、建設(shè)防護(hù)林帶加強(qiáng)區(qū)內(nèi)河流濕地生態(tài)保護(hù)，減少入海污染物，保護(hù)淺海水質(zhì)。

4 結(jié)論

(1)通過數(shù)據(jù)收集與實(shí)地調(diào)查，將黃河三角洲地區(qū)濕地資源分為近海及海岸濕地、河流濕地、湖泊濕地、沼澤濕地、人工濕地5類，并統(tǒng)計(jì)分析了5類濕地資源的分布面積及分布特征，為進(jìn)一步開展?jié)竦刭Y源地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)及防控對(duì)策奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

(2)選取典型生物豐度指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、水網(wǎng)密度指數(shù)、地下水指數(shù)、環(huán)境負(fù)荷指數(shù)、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育指數(shù)、土地退化指數(shù)和人類干擾指數(shù)8個(gè)指標(biāo)作為濕地資源地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)關(guān)鍵指標(biāo)。計(jì)算結(jié)果表明，該區(qū)域僅有樂陵、慶云等8個(gè)縣(市、區(qū))地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)等級(jí)為良，其余均為一般等級(jí)，黃河三角洲地區(qū)濕地地質(zhì)環(huán)境正逐步惡化，正處于健康—疾病的臨界階段。

(3)人類活動(dòng)是對(duì)黃河三角洲濕地資源造成影響的關(guān)鍵性因素。因此，從控制人類活動(dòng)出發(fā)，提出了加強(qiáng)宣傳教育、退養(yǎng)還灘、控制圍墾、控制水土污染等相關(guān)針對(duì)性建議措施。

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