王曉婷, 欒華龍, 張衛(wèi)國, LAM Nina Siu-Ngan

（1. 華東師范大學(xué) 河口海岸學(xué)國家重點實驗室, 上海 200241; 2. 長江水利委員會長江科學(xué)院, 武漢 430010; 3. 路易斯安那州立大學(xué) 海岸與環(huán)境學(xué)院 環(huán)境科學(xué)系, 路易斯安那州 巴吞魯日 70803, 美國）

0 引 言

近百年來, 受全球河流筑壩、流域水土保持等人類活動影響, 河流入海泥沙普遍呈下降趨勢, 加以三角洲人類活動 (圍墾、挖砂等) 對三角洲水文地貌過程的影響, 全球三角洲海岸侵蝕和土地損失風(fēng)險加大[1-3]. 伴隨著三角洲人口的集聚和城市化, 海岸侵蝕所造成的社會經(jīng)濟風(fēng)險也呈現(xiàn)上升趨勢, 如密西西比河三角洲的濕地損失導(dǎo)致沿海地區(qū)約20%的人口向內(nèi)陸遷移[4]. 因此, 為了維持三角洲區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展, 不僅需要對三角洲地貌變化的未來趨勢做出評估, 還需要開展三角洲海岸侵蝕背景下的土地利用、人口、財產(chǎn)等暴露風(fēng)險評估, 以便更好地進行國土空間規(guī)劃.

海岸侵蝕脆弱性是海岸對侵蝕災(zāi)害的敏感程度和應(yīng)對能力的反映, 其評價方法通常是基于指標合成法構(gòu)建脆弱性指數(shù)[5], 評價指標一般包括海平面上升速率、地面沉降速率、岸線變化速率、灘地寬度和坡度、水體含沙量等[6-10]. 對長江三角洲海岸侵蝕脆弱性的研究表明, 潮灘寬度和坡度是影響脆弱性的主要指標[8,11]. 但這些研究主要是基于現(xiàn)狀的評估, 未來地貌變化情景下的侵蝕脆弱性的評估尚不多見, 這需要借用地貌模擬模型, 對未來海岸地貌變化趨勢做出預(yù)測后進行評價.

海岸侵蝕暴露度評估是指識別受到侵蝕災(zāi)害影響的人口、資產(chǎn)或土地利用價值[12]. 對于未來的海岸侵蝕暴露度評估, 一種方法是利用數(shù)值模擬, 確定未來的海岸侵蝕范圍, 進而統(tǒng)計在這一影響范圍內(nèi)的人口或財產(chǎn)[13]. 但這一方法依賴模型的模擬能力、邊界條件和模型參數(shù)的可靠性. 在數(shù)據(jù)不足或不確定的條件下, 模型很難產(chǎn)生可靠的結(jié)果[13-15]. 另外一種方法是考慮到行政單元對社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)的易得性, 以行政單元為區(qū)域進行暴露度評估[16-17], 不足的是行政單元與侵蝕災(zāi)害的影響范圍往往并不重疊. 由于海岸侵蝕災(zāi)害的影響范圍常常與距離海岸線的遠近有關(guān), 也有學(xué)者利用緩沖區(qū)分析來評估侵蝕暴露度[18-19], 將其作為一種情景分析方法. 該方法計算簡便, 數(shù)據(jù)也易于獲取.

長江三角洲自19 世紀中葉以來, 伴隨特大城市上海的發(fā)展, 農(nóng)業(yè)用地向工業(yè)和城市用地轉(zhuǎn)化, 沿海地區(qū)開發(fā)程度不斷加強. 其中, 20 世紀90 年代上海浦東新區(qū)的開發(fā)使得沿海區(qū)域工業(yè)化進程加快,建設(shè)了浦東機場、外高橋碼頭、白龍港排污口等重要基礎(chǔ)設(shè)施. 當(dāng)前, 隨著上海市社會經(jīng)濟快速發(fā)展,規(guī)劃面積為343.3 km2的新城市南匯新城正在浦東新區(qū)南部沿海地區(qū)不斷建設(shè)之中 (圖1)[20], 可以預(yù)見城市化的進程將進一步促進海岸沿線的資產(chǎn)和人口集聚. 但20 世紀70 年代以來, 隨著長江入海泥沙的下降以及長江河口圍墾、深水航道等工程的開展, 河口沖淤變化顯著, 特別是20 世紀90 年代以來河口南支沖刷明顯, 河槽水深加大, 這一沖刷趨勢正逐漸向口門的南槽地區(qū)傳遞[21-24]. 在長江河口地貌和沿海社會經(jīng)濟快速變化的雙重背景下, 如何評估未來情景下海岸侵蝕脆弱性和土地利用價值暴露度, 以便為海岸地區(qū)的國土空間規(guī)劃提供參考, 保障社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展, 具有重要的現(xiàn)實意義.

圖1 長江河口和上海浦東新區(qū)空間位置及浦東新區(qū)的歷史岸線變遷Fig. 1 Map showing the Yangtze Estuary and Pudong New Area of Shanghai and the historical coastline changes of the Pudong New Area

本文以位于長江三角洲的上海浦東新區(qū)為例, 通過對長江三角洲現(xiàn)代河口沖淤的地貌變化趨勢(現(xiàn)狀與2035 年) 分析, 評估海岸侵蝕脆弱性的變化; 通過對現(xiàn)狀和規(guī)劃的土地利用分析, 評估土地利用價值暴露度變化; 在上述對侵蝕脆弱性和土地利用暴露度變化分析的基礎(chǔ)上, 進而提出國土空間規(guī)劃的建議. 本文所提出的研究方法, 可為其他海岸地區(qū)的侵蝕暴露性評估和國土空間規(guī)劃提供參考.

1 研究區(qū)域

長江三角洲現(xiàn)代河口以徐六涇為頂點, 以啟東嘴和南匯嘴為兩側(cè)端點, 呈現(xiàn)“三級分汊、四口入?！钡母窬? 其中, 北支徑流輸出不足5%, 為漲潮優(yōu)勢河槽, 而南支及其以下的南港、北港、南槽和北槽為長江入海徑流的主要入海河槽. 南港的下界為南、北槽分汊口, 由此進入攔門沙區(qū)域, 河槽水深變淺, 河槽間淺灘發(fā)育. 南槽與上海陸地之間發(fā)育南匯東灘, 自上游向下游, 南匯東灘的寬度不斷增大,南匯嘴附近自岸線至5 m 等深線的寬度最大可達15 km (圖1)[25-26].

本文的研究區(qū)域為上海市浦東新區(qū)的沿岸陸地和岸外水域, 包括吳淞口—南匯嘴的沿岸區(qū)域及毗鄰的杭州灣北部區(qū)域 (圖1) , 岸線外的水域為長江河口南港、南槽及杭州灣. 自吳淞口經(jīng)南港、南槽至杭州灣區(qū)域, 水深呈現(xiàn)深—淺—深的趨勢, 而以5 m 等深線界定的岸外淺灘寬度呈現(xiàn)窄—寬—窄的趨勢[25-26]. 浦東新區(qū)系由上海的郊縣川沙和南匯合并而成, 因此沿岸地區(qū)土地利用早期以農(nóng)業(yè)用地為主, 隨著20 世紀90 年代浦東新區(qū)的設(shè)立, 先后在外高橋區(qū)域建設(shè)了碼頭、發(fā)電廠, 在三甲港地區(qū)建設(shè)了浦東機場, 南匯嘴區(qū)域建設(shè)了臨港新城. 因此, 沿著海岸線, 隨著城市化建設(shè)的時間不同, 浦東新區(qū)沿海的土地利用類型多樣, 包括農(nóng)業(yè)、工業(yè)、旅游用地等, 并處于動態(tài)變化過程之中.

2 研究方法

2.1 河口沖淤趨勢預(yù)測

流域來沙下降和海平面上升是未來三角洲地貌演變的重要因素, 欒華龍[29]在近半個世紀以來長江口年代際沖淤演變分析的基礎(chǔ)上, 基于Delft3D 模型工具, 構(gòu)建了長江口年代際沖淤演變數(shù)學(xué)模型,模型經(jīng)歷了一系列的參數(shù)率定和驗證, 包括天文潮、潮位、流速、流向等水動力驗證, 也對歷史演變進行了后報模擬, 包括1958—1978 年、1986—1997 年和2002—2010 年3 個時間段, 模擬結(jié)果與實測均擬合較好, 能夠確保沖淤演變模擬結(jié)果的相對精度和可靠性. 模型的構(gòu)建、參數(shù)設(shè)置與驗證具體可參考文獻[29]. 利用經(jīng)充分率定、驗證的數(shù)學(xué)模型, 本文考慮上述兩個因素的影響, 以長江口2016 年地形為基準, 開展了2035 年沖淤演變趨勢預(yù)測. 對于未來長江輸沙量, 2003 年三峽工程攔蓄以來大通站年均輸沙量為1.34 億t, 近5 年平均為1.22 億t[30], 參考Yang 等[31-32]取2035 年長江流域來沙為1.25 億t/a; 對于未來相對海平面上升, 根據(jù)Wang 等[33]研究成果, 考慮地殼下沉和長江口地區(qū)自然沉降, 估算地面沉降速率為3.5 mm/a, 同時根據(jù)《2018 年中國海平面公報》[34], 預(yù)計未來30 年 (即2019—2049 年) 上海沿海海平面將上升75 ～ 155 mm, 即2.5 ～ 5.2 mm/a, 取其上限, 則相對2016 年,2035 年相對海平面累計上升16.5 cm.

2.2 侵蝕脆弱性分析

鑒于長江三角洲海岸侵蝕脆弱性與潮灘發(fā)育程度有關(guān), 總體上潮灘寬度越寬、坡度越緩, 侵蝕脆弱性越低, 因此我們選用潮灘寬度及坡度作為侵蝕脆弱性的指標[8,11]. 現(xiàn)狀侵蝕脆弱性依據(jù)的是2016 年地形, 2035 年侵蝕脆弱性來源于模型預(yù)測的2035 年地形. 在ArcGIS 10.5 軟件平臺下, 使用數(shù)字海岸線分析系統(tǒng) (DSAS v5.0) 工具, 沿岸線每隔100 m 計算0 m 等深線到岸堤的距離, 即潮灘寬度, 利用坡度工具計算近岸1 km 內(nèi)坡度. 以2.3 節(jié)中依據(jù)沿岸0 ～ 1 km 陸地范圍內(nèi)土地利用的變化劃分的55 個評價單元, 計算了每個評價單元內(nèi)潮灘寬度和坡度的平均值.

為了消除指標之間量綱的差異, 本文采用最小-最大規(guī)范化法將潮灘寬度和海岸坡度進行標準化處理, 使其映射到[0,1]之間. 兩個指標疊加獲得總體侵蝕脆弱性, 并使用自然斷點法劃分脆弱性等級[7,35], 取兩個時期侵蝕脆弱性自然斷點的平均值為間斷點, 劃分了5 個等級, 分別是極高、高、中等、低和極低脆弱性. 總體侵蝕脆弱性的計算公式如下.

式(1)中:Vwi表示潮灘寬度在第i個評價單元的脆弱性標準化得分;Wi為第i個評價單元的潮灘寬度;m為研究區(qū)評價單元個數(shù),m= 55.

式(2)中:Vsi表示海岸坡度在第i個評價單元的脆弱性標準化得分;Si為第i個評價單元的海岸坡度;m為研究區(qū)評價單元個數(shù),m= 55.

式(3)中:Vi表示在第i個評價單元的總體脆弱性得分;Vwi、Vsi分別為第i個評價單元的潮灘寬度、海岸坡度脆弱性標準化得分.

2.3 土地利用暴露性分析

考慮到歷史上長江口海岸侵蝕速率為每年數(shù)十米量級[36], 以及城市和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)設(shè)計的壽命為百年尺度[37], 本文分析了2019 年和2035 年沿海岸0 ～ 1 km 范圍內(nèi)的土地利用. 現(xiàn)狀土地利用類型的空間分布格局是依據(jù)ArcGIS Online 上2019 年1 m 分辨率的World Imagery (Clarity) 遙感影像目視解譯的結(jié)果. 根據(jù)中國土地利用分類標準 (GB 50137, 2011)[38], 將土地利用類型劃分為農(nóng)業(yè)、工業(yè)、旅游、水產(chǎn)養(yǎng)殖、機場、公共設(shè)施、城市建設(shè)、河流、湖泊和未利用地. 關(guān)于土地利用價值的評估, 一種是識別每種土地利用類型的市場價值, 但這一方法僅表示土地利用類型的近似值, 由于環(huán)境條件的差異,同一種土地利用存在著空間高度異質(zhì)性[12,39-40]. 另一種方法是給每一種土地利用類型賦予一個相對價值等級[8,41]. 該方法優(yōu)點是操作簡單, 易于推廣到其他地區(qū). 考慮到土地利用市場價值估算的復(fù)雜性和不確定性, 本研究采用相對價值等級法評估侵蝕的土地利用暴露度. 依照土地利用的經(jīng)濟價值和人口數(shù)量, 將暴露于潛在海岸侵蝕影響范圍的土地利用類型價值分為5 個等級, 分別為極低 (未利用地) 、低 (河流、湖泊) 、中等 (水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)用地) 、高 (旅游、工業(yè)用地) 和極高 (機場、公共設(shè)施、城市建設(shè)用地) , 每個等級分別賦值為1、2、3、4、5[11,42]. 對每個評價單元內(nèi)包含的土地利用類型按照面積比例加權(quán)疊加, 最終確定土地利用價值總得分, 運用自然斷點法將土地利用價值得分分為5 個等級,分別是極低、低、中等、高和極高暴露度.

2035 年的土地利用依據(jù)《上海市浦東新區(qū)國土空間總體規(guī)劃 (2017—2035) 》[43]. 由于規(guī)劃的土地利用類型較2019 年目視解譯的類型更為細致, 則將規(guī)劃的土地利用類型中的居住生活區(qū)、市政基礎(chǔ)設(shè)施用地、體育休閑區(qū)合并為城鎮(zhèn)建設(shè)用地. 生態(tài)保育區(qū)是規(guī)劃中以大面積永久基本農(nóng)田集中區(qū)為主的生態(tài)空間, 用于耕地利用的修養(yǎng)生息, 故劃為農(nóng)業(yè)用地. 2035 年土地利用價值計算與等級劃分法同2019 年一致.

3 結(jié) 果

3.1 河口沖淤變化

對比兩個時期的地形圖可發(fā)現(xiàn), 2035 年相比2016 年, 南港下段至南槽進口段呈現(xiàn)沖刷趨勢, 10 m等深線勾畫的深槽向南延伸至浦東機場南沿, 而南匯東灘0 m 等深線向外擴展, 說明近岸高灘呈現(xiàn)淤積趨勢, 而5 m 等深線略有沖刷. 杭州灣水域, 則呈現(xiàn)近岸高灘略有淤積, 而岸外10 m 深槽向近岸逼近趨勢 (圖2).

圖2 2016 年與2035 年長江口浦東新區(qū)周邊水域地形及其變化Fig. 2 Bathymetric maps in 2016 and 2035 of coastal areas along the Pudong New Area and bathymetric changes between 2016 and 2035

3.2 侵蝕脆弱性變化

2016 年, 自吳淞口至三甲港岸段, 侵蝕脆弱性等級為高和極高的比例占沿岸岸線長度的31.3%;浦東機場岸段和杭州灣北側(cè)岸段為中等侵蝕脆弱性, 比例最大, 為39.0%; 浦東機場南沿至南匯嘴侵蝕脆弱性等級最低, 低和極低脆弱性共占29.7% (圖3(a)和表1). 與2016 年相比, 2035 年侵蝕高和極高脆弱性等級增加了16.4%, 中等脆弱性減少了21.8%, 低和極低脆弱性增加了5.4% (表1). 2035 年, 侵蝕脆弱性等級有顯著變化的發(fā)生在浦東機場岸段及三甲港上游岸段, 分別增大至高和極高脆弱性, 其他岸段脆弱性等級基本不變 (圖3(b)和圖3(c)).

表1 2016 年和2035 年浦東新區(qū)沿岸侵蝕脆弱性等級結(jié)構(gòu)及變化Tab. 1 Distribution of erosion vulnerability class in coastal areas along the Pudong New Area in 2016 and 2035 and relative changes

圖3 2016 年與2035 年浦東新區(qū)沿岸侵蝕脆弱性等級分布及其變化Fig. 3 Distribution of erosion vulnerability class in coastal areas along the Pudong New Area in 2016 and 2035 and changes between 2016 and 2035

3.3 沿海土地利用的類型、價值及其變化

2019 年, 自吳淞口至浦東機場岸段, 土地利用類型主要為工業(yè)、城鎮(zhèn)建設(shè)和機場用地; 浦東機場南沿經(jīng)南匯嘴至杭州灣, 除洋山港保稅區(qū)的工業(yè)用地外, 主要為農(nóng)業(yè)用地和未利用地. 根據(jù)浦東新區(qū)的城市規(guī)劃, 2035 年大治河北側(cè)用地類型變化不大, 而南側(cè)至杭州灣, 不少農(nóng)業(yè)用地和未利用地將轉(zhuǎn)化為旅游和城鎮(zhèn)建設(shè)用地 (圖4).

圖4 2019 年與2035 年浦東新區(qū)沿岸土地利用類型分布Fig. 4 Distribution of land use types in coastal areas along the Pudong New Area in 2019 and 2035

相應(yīng)地, 自吳淞口至浦東機場岸段土地利用的價值等級為高和極高, 浦東機場南沿至大治河以低和高等級相間分布為主, 且2019 年和2035 年變化不大 (圖5(a)和圖5(b)). 但大治河以南區(qū)域, 2035年相對2019 年土地利用價值等級普遍升高, 表明土地利用暴露度增加 (圖5(c)). 從表2 和圖5(b)中看出, 2035 年土地利用高和極高暴露性增加了20.5%, 集中分布在南匯嘴至洋山港保稅區(qū)一帶.

表2 2019 年和2035 年浦東新區(qū)沿岸侵蝕土地利用暴露性等級結(jié)構(gòu)及變化Tab. 2 Distribution of the class of land use value in coastal areas along the Pudong New Area in 2019 and 2035 and its relative change

圖5 2019 年與2035 年浦東新區(qū)沿岸土地利用價值等級分布及其變化Fig. 5 Distribution of the class of land use value in coastal areas along the Pudong New Area in 2019 and 2035 and changes between 2019 and 2035

4 討 論

4.1 海岸侵蝕脆弱性的空間差異及其變化趨勢

三角洲海岸由于不同的水動力條件和泥沙供應(yīng), 其面臨的侵蝕風(fēng)險不一. 在總結(jié)長江河口兩千年的發(fā)育模式時, 陳吉余[44]提出了“南岸邊灘推展、北岸沙島并岸、河口束狹、河道成形、河槽加深”的模式, 浦東新區(qū)所在即為長江口南岸, 近兩千年來該區(qū)域總體上呈現(xiàn)淤漲態(tài)勢. 但其內(nèi)部差異也很明顯, 從1052 年修筑的里護塘、1584 年開始修筑的欽公塘、1738 年修建的彭公塘與現(xiàn)今海岸的距離可以看出 (圖1)[27-28], 白龍港以上岸段岸線變化不大, 而自白龍港向南至南匯嘴區(qū)域, 岸線變化距離不斷加大, 而杭州灣北岸區(qū)域岸線向海推進十分有限. 從動力地貌的角度分析, 吳淞口—白龍港受南港河槽發(fā)育的影響, 水流為往復(fù)流, 岸灘發(fā)育不明顯. 自白龍港開始, 岸線走向有一明顯轉(zhuǎn)折, 從東南向偏南方向偏移, 反映了水流脫離河槽束縛后的展寬. 白龍港至南匯嘴為口門攔門沙淺灘發(fā)育地區(qū), 徑流影響減弱, 潮流影響增大, 其中的南槽河槽呈現(xiàn)往復(fù)流優(yōu)勢. 而臨近的南匯東灘為旋轉(zhuǎn)流, 潮灘發(fā)育,但是該岸段的5 m 等深線則基本順延了吳淞—白龍港岸線的走向, 因而南匯東灘的寬度不斷增大[25,45].杭州灣北岸為強潮海岸, 近岸區(qū)域水流為平行岸線的往復(fù)流, 潮灘發(fā)育不明顯[46-48].

上述近千年以來的河口地貌長期演變格局決定了浦東地區(qū)成陸的空間格局、岸線穩(wěn)定性和侵蝕風(fēng)險. 但是, 1950 年以來, 受入海水沙變化及河口圍墾、深水航道等工程的影響, 長江河口河勢也發(fā)生了局部的調(diào)整. 其中, 河口徑流動力為主的南港段 (吳淞口—白龍港)在1958—1978 年期間為凈淤積,淤積速率平均為78.1 mm/a. 而1978 年以來該區(qū)域轉(zhuǎn)為沖刷, 且隨著時間推移, 沖刷強度增加; 自1980 年以來的入海泥沙減少, 水流侵蝕能力加大, 1997—2010 年的沖刷速率平均為73.9 mm/a[21]. 自南港向南槽, 河槽侵蝕有著從上游向下游滯后的趨勢[21-22]. 但是隨著浦東機場岸段1996 年以來的促淤圍墾以及南北槽分流口控制工程的建設(shè), 南槽分流比加大和入口段河寬縮窄, 流速增強導(dǎo)致侵蝕能力增強. 因此白龍港—浦東機場岸段的河槽近期沖刷顯著, 2011—2017 年期間近岸處的沖刷厚度可達1 ～ 3 m[49]. 浦東機場往南, 盡管其沿岸自1950 年, 特別是1994 年以來修筑了系列促淤圍墾工程, 但是其附近的5 m 等深線位置較為穩(wěn)定, 并呈現(xiàn)0 m 線以上灘地持續(xù)淤積的現(xiàn)象[24,50-51], 因而海岸侵蝕風(fēng)險較小. 杭州灣北岸的蘆潮港區(qū)域, 歷史上海岸線推進速率緩慢, 其泥沙主要來自長江口的輸出[46].在長江來沙輸入減少背景下, 加以近期長江口南匯東灘圍墾對泥沙的攔截, 杭州灣北岸蘆潮港近岸水域泥沙含量近30 年下降了22%[52], 近期潮流侵蝕能力加大, 導(dǎo)致蘆潮港近岸遭受侵蝕[52-53].

在未來數(shù)十年的時間尺度內(nèi), 長江河口、杭州灣的水動力格局仍將維持當(dāng)前態(tài)勢. 但在流域來沙減少及海平面上升的情景下, 地貌會做出一些調(diào)整. 因而, 在一定的海平面上升速率的情景下, 會促使河口攔門沙區(qū)域的淺灘淤積[29], 導(dǎo)致南匯淺灘0 m 等深線以上區(qū)域淤積. 而口門區(qū)域的深槽沖刷向下

游延伸, 近岸淺灘寬度縮窄、地形坡度加大, 杭州灣蘆潮港水域近岸侵蝕風(fēng)險加大 (圖2、圖3)[52].

4.2 土地利用分布的控制因素

土地利用受到社會經(jīng)濟因素和自然條件的雙重影響. 從社會經(jīng)濟因素來說, 上海市中心長期以來集中在黃浦江以西地區(qū), 浦東新區(qū)原先是上海的郊縣 (川沙、南匯縣) , 其產(chǎn)業(yè)布局以農(nóng)業(yè)為主.1990 年以來, 隨著國家的浦東開發(fā)決策實施以及上海市社會經(jīng)濟發(fā)展, 浦東地區(qū)工業(yè)化和城市化步伐加快, 沿岸地區(qū)得到開發(fā)利用. 但最早的浦東新區(qū)是北部的川沙縣, 直至2009 年南匯縣 (或南匯區(qū))才并入浦東新區(qū). 因此, 浦東新區(qū)的沿岸開發(fā)早期集中在北部區(qū)域, 20 世紀90 年代先后建設(shè)外高橋港區(qū)和浦東機場, 這也是上海作為國際航運中心和經(jīng)濟貿(mào)易中心的需要. 浦東新區(qū)南部沿海的開發(fā)是隨著2002 年的洋山港保稅區(qū)、臨港產(chǎn)業(yè)區(qū)和南匯新城的建設(shè)而開展. 由于位于南匯嘴附近的南匯東灘是灘涂淤漲較快的區(qū)域[25,45], 因而較多的土地得以圍墾, 作為工業(yè)和新城建設(shè)用地. 由于該區(qū)域開發(fā)較晚, 因此沿岸地區(qū)還有較多的農(nóng)業(yè)用地和未利用地.

4.3 海岸國土空間規(guī)劃的合理性與高侵蝕風(fēng)險岸段應(yīng)對

國土空間規(guī)劃是對一定區(qū)域國土空間開發(fā)、保護、利用、修復(fù)在空間和時間上作出的安排, 從而推動自然資源的節(jié)約集約利用和資產(chǎn)保值增值[54]. 我國的城鄉(xiāng)建設(shè)都是在國土空間規(guī)劃的指引下而開展. 由于海岸災(zāi)害影響了社會經(jīng)濟建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展, 因此, 在制定國土空間規(guī)劃時, 需要充分考慮未來災(zāi)害的變化及其破壞程度[55-57]. 三角洲海岸具有淤積和侵蝕動態(tài)變化的特點, 應(yīng)結(jié)合海岸侵蝕的動態(tài)暴露性評估制定國土空間規(guī)劃, 以保障社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展.

從目前的海岸用地布局來看, 港口和相應(yīng)的保稅區(qū)、產(chǎn)業(yè)區(qū)及浦東機場是主要用地形式, 未來上述用地以及南匯新城建設(shè)將進一步使海岸的未利用地減少. 這一用地規(guī)劃是支持上海建設(shè)國際貿(mào)易和航運中心的需要[58]. 對于港口建設(shè)來說, 穩(wěn)定的岸線和水深保證是建港的基礎(chǔ)條件, 因此, 外高橋港區(qū)以及杭州灣的港區(qū)規(guī)劃與所在區(qū)域自然條件是相吻合的.

由圖6 可以看出, 依據(jù)現(xiàn)有的浦東新區(qū)規(guī)劃以及預(yù)測的2035 年河口沖淤變化, 2035 年極高侵蝕脆弱性與極高土地利用價值暴露度相重疊的岸段顯著增加. 當(dāng)前(2016—2019 年), 上述岸段長度為32.3 km, 占整個海岸的 31.1%; 2035 年, 其長度增加為 47.5 km, 比例升高至 45.8%, 增加區(qū)域位于浦東機場. 此外, 從杭州灣北岸蘆潮港至洋山港保稅區(qū)一帶的侵蝕脆弱性等級雖然為中等, 但是土地利用暴露性升為高和極高等級, 岸外深槽向近岸有逼近趨勢 (圖2) , 隨著長江流域來沙減少, 則未來將面臨較高的侵蝕風(fēng)險[52]. 浦東機場及杭州灣北岸蘆潮港區(qū)域, 它們分別是重大基礎(chǔ)設(shè)施和南匯新城所在地. 2019 年浦東機場旅客和貨物吞吐量分別為7 615.35 萬人次和363.42 萬t, 營業(yè)收入109.45 億元,十四五期間, 浦東機場將新建T3 航站樓, 設(shè)計保障能力為5 000 萬人次[59]. 南匯新城2020 年工業(yè)總產(chǎn)值1 613.3 億元, 人口約30 萬, 根據(jù)《南匯新城“十四五”規(guī)劃建設(shè)行動方案》, 規(guī)劃到2025 年工業(yè)總產(chǎn)值達到5 000 億元, 常住人口75 萬[20], 將是現(xiàn)有工業(yè)總產(chǎn)值的3 倍和人口的2.5 倍. 鑒于這兩個岸段的建設(shè)投資巨大, 且其發(fā)展空間緊鄰海岸, 緩沖空間有限, 因此, 必須對侵蝕風(fēng)險予以足夠的關(guān)注, 持續(xù)加強海岸動力和地貌變化的監(jiān)測和研究.

圖6 2016 年與2035 年浦東新區(qū)海岸侵蝕脆弱性與土地利用暴露性等級關(guān)系Fig. 6 Bi-plot of classes of erosion vulnerability and land use value exposure in coastal areas along the Pudong New Area in 2016 and 2035

5 結(jié) 論

(1) 近千年以來的長江河口地貌演變決定了浦東新區(qū)海岸侵蝕脆弱性的基本空間格局, 但近70 年的人類活動改變了局部岸段的侵蝕脆弱性, 隨著未來長江流域入海泥沙的減少, 浦東新區(qū)海岸面臨的侵蝕風(fēng)險加大.

(2) 以2016 年為基準, 在2035 年長江入海泥沙為1.25 億t/a、海平面上升16.5 cm 的情景下, 以土地利用暴露度與海岸侵蝕脆弱性等級為指標, 兩者具有高和極高等級的岸段目前長度為32.3 km,占浦東新區(qū)海岸長度的31.1 %, 2035 年其長度增加至47.5 km, 比例升高為45.8 %.

(3) 考慮到2035 年海岸侵蝕脆弱性和土地利用暴露度空間分布, 浦東國際機場及杭州灣北岸蘆潮港區(qū)域是上海航空樞紐和新城所在, 也是侵蝕風(fēng)險升高的岸段, 需要對上述區(qū)域加強海岸監(jiān)測和侵蝕防護.

(4) 開展未來情景下海岸侵蝕脆弱性和土地利用暴露度評估, 可以識別出海岸帶侵蝕的熱點區(qū)域,為海岸帶國土空間規(guī)劃提供科學(xué)支撐.