黄河三角洲海岸带陆海相互作用概念模式_黄海军

第19卷第5期2004年10月

地球科学进展

ADVANCES IN EARTH SCIENCE

Vol.19 No.5

Oct.,2004

文章编号:1001 8166(2004)05 0808 09

黄河三角洲海岸带陆海相互作用概念模式

黄海军,李 凡

(中国科学院海洋研究所,山东 青岛 266071)

摘 要:根据陆海相互作用的观点,黄河流域、黄河干流、河口三角洲及其邻近海区的生态环境相互联系,组成了一个有机的生态系统链,可称为黄河 渤海生态系统。黄河流域的降水量、土壤植被条件使黄河干流具有水少沙多、水沙异源和水资源缺乏的特征。干流入海水、沙通量变化影响了黄河三角洲地区的侵蚀、堆积和发育过程。黄河物质入海后在河口及邻近海域形成了具有高生产力的生态环境和著名的渔场。据此绘出了黄河 渤海生态环境内各环节相互联系的概念模式图,并提出了黄河流域大面积水土保持和南水北调工程逐步展开等新环境下,本区陆海相互作用的研究方向。

关 键 词:黄河三角洲;黄河 渤海生态系统;陆海相互作用;物质通量

中图分类号:P737.1 文献标识码:A

根据全球变化的观点,大河作为一条纽带,将陆地和海洋两大部分连接起来,构成了一个有机统一的生态系统。全世界大河每年将陆地上约43500 km3的淡水、135亿t的泥沙和大量营养盐类输入海洋[1],海洋则通过浪、潮流、海水入侵及大气环流等多种途径不断作用于陆地。陆地和海洋相互作用的焦点首先集中表现在海岸带,在这里建立各种生态平衡。其结果一方面在海洋中形成了适宜多种海洋生物生长的良好生态环境,为人类的生存和发展提供了丰富的资源,促进了沿岸的经济发展;另一方面,这里的生态环境又极其脆弱,陆地与海洋环境中各种因素的不断变化和相互作用,使海岸带生态平衡遭到破坏,给人类的生存和社会发展带来危害。人们可以通过海岸带陆海相互作用的研究,促使海岸带生态环境沿着良性轨道持续发展。相反,如果处理不当,则可能使其生态环境遭到破坏,并逐渐恶化,给人类的生存和社会发展带来灾害。

海岸带陆海相互作用研究(LOICZ)于1989年正式提出,翌年被列入国际地圈生物圈计划(IGBP),并成为其核心项目之一。LOICZ的最终目的是通过海岸带陆海相互作用的研究,评价和预测未来在气候变化、土地利用方式的改变、海平面变化及其它人类活动的影响下海岸环境(生态环境和生存环境)的变化与发展,以便为海岸带的综合管理和可持续发展提供科学依据。大河入海物质通量的变化及其对河口三角洲、近海生态环境、资源可持续发展的影响则是LOICZ研究的重要内容之一[2]。2003年启动的LOICZ II着重从生物、化学、地质和物理过程的相互作用来研究地球系统动力学,更为强调人类活动在全球变化中的作用[3]。我国LOICZ研究的基本策略是:突出大河、落足生态、增强预测、积极合作。即在综合研究大河流域环境变化和人类活动引起的入海物质通量变化和河口及邻近海域生态环境和生物资源响应的基础上,预测今后30~50年的变化趋势,为制定长期的海岸带管理政策提供科学依据。

从陆海相互作用的观点出发,黄河流域 黄河 河口三角洲 渤海(主要是南部)是一个相互联系

收稿日期:2003 06 16;修回日期:2004 01 25

*基金项目:国家自然科学基金项目 典型淤泥质潮滩沉积动力环境的遥感探测 (编号:40176021);国家863计划海洋监测技术主题项目 黄河水沙变化的三角洲生态环境效应遥感分析 (编号:AA630301 5)资助.

作者简介:黄海军(1963 ),男,湖南省韶山人,研究员,现从事海洋地质遥感与GIS应用研究.E mail:h jhuang@

的有机的大生态系统,可简称黄河 渤海大生态系统。在这个系统中,大气环流和某些天文因素的变化影响黄河流域的气候变化,而气候条件、地貌特征和各种人类活动因素决定了黄河的水沙特征和入海水、沙等物质通量。黄河水、沙、营养盐入海后在海洋环流系统作用下向深海扩散,直接影响渤海和北黄海南部,并在那里形成具有高生产力的良好渔场,同时,在各种海洋动力因素不断作用下,改变着海岸轮廓和海底地形。在这样一个大的生态系统中包括了许多环节,每个环节的变化将会影响其它环节的平衡进而导致生态系统的破坏,它们是一个有机的整体。不少学者在对这个大系统中的不同环节或相邻环节的关系上进行过大量研究。然而,把黄河流域陆地生态环境、人类活动和海洋生态环境有机结合起来,探索区域性可持续发展问题的研究尚少。

本文试图从总体上概括地探讨黄河 渤海大生态系统存在的现实性及其内在联系,对该大生态系统得出一个初步的陆海相结合的完整概念,进一步认识流域内环境保护、水土保持、水利工程、河口整治等各种人类活动和土地利用方式变化与海洋生态环境建设之间的密切关系,以助该区陆地和海洋两大国土得到协调统一的持续发展。

1 黄河流域 黄河 河口三角洲 渤

海大生态系统

1.1 流域自然环境和黄河水沙特征

黄河是我国第二大河,西起青藏高原巴颜喀拉山北麓的古宗列盆地,流经9个省、自治区,横亘于我国北部向东注入渤海,干流长5464km,流域面积752443km2。黄河穿越了黄土高原等地貌区,自然环境复杂多变,形成了黄河所特有的 水少沙多、水沙异源、水资源缺乏 等特征(图1)。根据黄委会对多年实测结果的研究,黄河花园口站年平均径流量为469.8亿m3,还原后的天然径流量为559.2亿m3,年平均输沙量高达16亿t[4]。利津站1950 1979年30年间水文资料统计表明,其年均入海径流量和输沙量分别为432.25亿m3和11.0亿t。80年代以后年均径流量和输沙量大幅度减少(下文详述)。如果和长江、珠江比较就可以看出,其年均径流量只有长江的4.7%、珠江的13.7%,而输沙量却是长江的2.34倍、珠江的12.6倍。

黄河水沙异源表现在黄河上游段(河源至内蒙的河口镇),流域面积占全流域总面积的51.3%,

天

图1 黄河 渤海生态系统略图

Fig.1 Sketch of the Yellow river Bohai sea ecosystem

然水量占全河总水量的55.9%,而来沙量只占其总量的8.7%。相反,黄河中游段(河口镇至河南的花园口),流域面积占全流域的45.7%,天然水量占全河总水量的44.1%,而来沙量却占全河总量的91.3%。其中特别是河口镇至龙门段,流域面积只占全河的14.8%,天然水量占全河的13.0%,而来沙量竟达全河总量的55.7%[5]。

1.2 频繁的尾闾改道和广阔的冲积平原

黄河水少、沙多,加上人类活动的影响,下游河道频繁变迁,洪水经常泛滥。前人曾经统计,自春秋战国至1855年间黄河下游曾发生过6次大的改道。自西汉(公元前206年)至1938年的2144年中,大的决口泛滥413次[6],年平均0.19次,其中小决口造成的局部泛滥尚未统计。频繁的决口、改道形成一系列决口扇、扇三角洲和三角洲,其中较大的有7000年前黄骅古三角洲,西汉时期的孟村三角洲,唐宋时代的无棣三角洲,宋朝时期的北镇三角洲,明清时期的杨庄 淮阴三角洲,清末至民国年间的宁海三角洲以及近代的鱼洼三角洲等。各种大小扇三角洲、决口扇及冲积平原的叠加,形成了北起天津南至淮阴的广阔冲积平原,面积达25万km2。其中, 1855年黄河下游在铜瓦厢决口夺大清河入海,至1976年5月在西河口人工截流改道的122年间,尾闾段发生了12次较大的改道[7],形成了以宁海为顶点,北起徒骇河、南至南旺河以北的近代黄河三角洲,其面积达5400km2,净淤出土地2422km2,年均造陆速率高达23.0km2,海岸线向海推进速率高达0.21km/a。1976年5月以来,在河口整治工程中采取了 截支强干 、 定向入海 等一系列稳定流路的措施,至1995年,平均造陆速率达到23.4

809

第5期 黄海军等:黄河三角洲海岸带陆海相互作用概念模式