活岸线的4个全生命周期管理体系

 

目前，活岸线在国外已形成了较完善的管理框架体系，通过归纳总结项目报告和指导手册，梳理其全生命周期的管理框架，并体现在一级、二级分析规划，施工建造，竣工监测和效益监测4个方面(图1)。

 

 

新泽西州环境保护部(NewJerseyDepartmentofEnvironmentalProtection)发布的指导手册提出活岸线的分析规划包含两大阶段：第一阶段，根据卫星影像、公开数据集等现有资料，粗略分析场地条件，判断是否适用活岸线，使用何种活岸线，并提出概念方案设计，包括项目总体规划、剖面图、大致结构尺寸和位置、种植区等；第二阶段，根据项目需要进行现场踏勘测量，形成具体的方案设计[28]。在2次场地分析中，指标分为系统指标(反映区域整体情况)、生态指标、水文指标、地形指标和其他因素5类。根据这5类指标，可以较全面地了解场地情况并选择合适的方案。表2列出了几种常见活岸线适用的环境条件，可以看出，岩石防波堤泽台与礁体防波堤，则适合布置在相对更温和的环境中。

 

在实践中，不一定要以一种方案满足所有需求，可考虑不同类型活岸线灵活组合。以新泽西上乡镇(UpperTownship)项目为例，当地波浪能量较强，海岸侵蚀速度为每年0.3~1.8m。项目同时使用沼泽台(适用于侵蚀速度1.2m以下的区域)和岩石防波堤(适用于侵蚀速度1.8m以下的区域)防护策略，抗波浪能力强的防波堤布置在外围，防御能力较弱但生态效应更好的沼泽台布置在内侧，取得了良好的成效[29]。

格伦维尔海湾的AWE项目将红树林种植在珊瑚防波堤的保护范围内，保障了红树林幼苗免受湍急波流伤害，促进其健康生长[30]，同时增加沉积物帮助红树林繁殖；而红树林能使珊瑚礁远离过量的营养物质和沉积物，提供良好的水体环境，也为珊瑚礁鱼类提供了幼年期的栖息地[31]，双方形成了很好的互惠关系。

 

 

3种类型的活岸线有着不同的设计思路，但模仿自然机制，维持自然过程始终是构造设计的核心。

 

自然型活岸线以自然生态系统为主，常通过人工种植红树林、修复珊瑚礁等来保护海岸，其关键是改善整体环境，为重要物种提供适宜生境。修复红树林的常用做法是人工种植，但更重要的是解决导致红树林群落退化的影响。在恢复良好生境条件后，红树林群落能通过自然更新进行自我修复[32]。越南建江省曾进行过多次红树林的种植，但忽视了水文环境的调节，树苗被强烈的波浪和泥沙运动连根拔起。吸取教训后，在红树林外围修建了防波篱笆，又模拟自然界截留红树林种子和幼苗的过程，将树枝铺在场地上捕获漂浮的红树林幼苗，取得了良好的效果[33-34]。

 

 

混合型活岸线的构造设计常遵循“人工结构加自然材料”的模式，而人工结构的设计从宏观到微观都具有师法自然生态系统的形态。格林纳达的AWE项目在修建珊瑚防波堤时，模仿当地历史上健康珊瑚礁的波浪消减模式，将装填石块和水泥块的钢筋笼在水下堆成金字塔型，为珊瑚提供依托[35]。一种称为“千层蛋糕”(layercake)的构件，外形设计为多孔的不规则圆盘，用以模拟自然形成的岩石结构，为牡蛎提供生长基质[11]。

 

结构型活岸线的设计需要避免影响水陆间的自然过程，同时由于这类海岸线一般规模较大，应特别注意土壤的承载能力。如美国新泽西州灯塔中心海岸线稳定工程中的防波堤，使用专门设计的空心混凝土结构建造，既允许野生动物通过，也允许海岸带的水和沉积物自然交换，而其中的孔洞可为小型鱼类提供庇护。考虑到土壤承载的问题，这种结构的底座设计得十分宽大，其压强甚至小于人的脚踩踏压强[12]。

 

不同的场地条件，同一种活岸线也可能有不同的构造设计。如格鲁吉亚(Georgia)的牡蛎护岸项目中，根据场地的坡度，使用了3种不同的构造(表3，图2~4)。不同构造的结果有差别，对比该项目的几个场地：从外观上看，在阿桑提利(Ashantilly)建造的牡蛎礁更显自然，也较塔比(LongTabby)的牡蛎礁更有美感；从施工角度来说，放置网袋的工作可由不熟练的工人手工完成，后续调整也非常容易；而塔比使用的填充物重达3600kg，需要复杂的钢梁和索具系统进行安装，也不易调整；从最终效果上看，阿桑提利的牡蛎种群分布更为广泛[24]。

 

 

 

与传统硬质设施不同，活岸线的本质是人工介入一个动态变化的生态系统，因此各步骤都需考虑对生物和环境的影响。

 

时间选择是成功的关键要素之一，不仅会影响项目本身进度，还可能会干扰当地生态环境。例如，推迟一个月建造牡蛎礁可能会导致繁殖推迟一整年[16]，而不恰当的施工时间可能会影响鱼类及迁徙筑巢的鸟类[16，36]。

 

另外，材料选择也十分重要，用于稳定海岸线的植物和动物材料要尽可能地与原生海岸线的材料相匹配，以融入当地生态系统，同时非生物材料也要谨慎选择，如海滩养护项目中使用的沙子过小或过大都会破坏项目性能[17]。

 

相比传统硬质防护工程，活岸线材料和施工的费用通常更低。一方面是因为活岸线项目中许多工作可招募志愿者来完成[37]；另一方面则是使用的材料一般较便宜。格鲁吉亚自然资源局比较了当地活岸线的实际成本，以及在同一地点安装隔墙(bulkhead)或护岸(revetment)等硬质设施的预估成本，发现活岸线的材料和施工费用都低于传统做法[24]。有的甚至可以废物利用，例如新泽西的“圣诞树防波堤”(SladeDaleChristmasTreeBreakwater)使用的就是社区丢弃的圣诞树[12]。

 

 

 

活岸线的监测分为建造前的基准监测(baselinemonitoring)、建成后立即进行的竣工监测(as-builtsurvey)、建后一段时间再进行的效益监测(performancemonitoring)3类[38]。基准监测并了解场地原始生态和社会经济条件，为未来的监测提供比较的基准，在实践中可与前期的场地踏勘调研相结合。建成后即进行的竣工监测，主要目的是确认项目是否符合工程和设计规范。实际建成不一定与设计方案完全一致，因此竣工监测得到的数据对于后续决定管理策略和进行效益评估十分重要。

 

活岸线的许多效益需要让生态系统充分恢复和发展一段时间后才能展现。有研究指出，种植植被对海岸线水动力产生有意义的影响可能需要1年以上的时间[39]。因此，建成后定期进行效益监测才能真正了解项目成效。将效益监测数据与预期目标和基准监测的数据相比较，可了解项目的进展，并根据需要制定管理和维护措施。

 

活岸线的监测指标包括项目类型导向、目标导向2类。项目类型导向类的指标，主要用于评估项目整体情况，又分为核心指标(各类活岸线通用的重要指标)、附加指标(推荐某种活岸线使用的指标)和社会经济指标3类。目标导向型的指标用于跟进项目目标的实现情况，同样可分为核心指标、附加指标、社会经济指标。指标选择根据项目的目标(改善水质、控制海岸侵蚀等)而不同。可见，活岸线的监测是一个长期、需要不断调整的过程，是项目真正发挥作用的重要保障，应得到充分重视。