海平面上升對城市水安全影響研究及展望論文

時(shí)間：2021-04-14 18:35:38 論文我要投稿

　　摘要：全球氣候變暖致海平面不斷上升,日漸成為多種海洋災害的誘因,對沿海城市或地區水安全構成潛在威脅和風(fēng)險。對海平面上升及其對沿海城市水安全的危害進(jìn)行了概述,對國內外海平面上升及其影響的研究成果和進(jìn)展進(jìn)行了綜述;結合沿海地區水安全面臨地面沉降的人為災害與海平面上升的自然災害的雙重影響,提出了未來(lái)加強和加快兩者疊加影響研究的若干展望,為類(lèi)似地區或城市水務(wù)行業(yè)技術(shù)或管理人員提供參考。

海平面上升對城市水安全影響研究及展望論文

　　關(guān)鍵詞：沿海城市; 海平面上升; 地面沉降; 城市水安全;

　　全球氣候變暖引發(fā)全球海平面不斷上升,已成為國際社會(huì )公認的不爭事實(shí)[1-4]。不少學(xué)者研究發(fā)現[5-9],自20世紀60年代以來(lái),從上海近海、東海、西北太平洋到全球海洋,海平面加速上升十分明顯;在未來(lái)50~100年間,這種趨勢還將繼續存在,且中國沿海的海平面變化也將受其直接影響。應對海平面上升的成效關(guān)系到沿海地區經(jīng)濟社會(huì )的可持續發(fā)展和沿海城市的公共安全與穩定。沿海城市既是全球人類(lèi)活動(dòng)最活躍、人口密度最大、經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展速度最快的地區,又是海岸侵蝕、風(fēng)暴潮、洪澇及海水入侵等自然災害易發(fā)常發(fā)之地。海平面上升無(wú)疑會(huì )加劇這些地區災害發(fā)生的風(fēng)險、頻率和程度,即使海平面僅有數十厘米的上升量值,其增大的災害損失都將十分驚人。如若再疊加因人類(lèi)開(kāi)發(fā)建設活動(dòng)引起的區域地面沉降影響,將進(jìn)一步增大沿海城市居民和自然生態(tài)環(huán)境所面臨的災害程度與風(fēng)險。本文主要介紹海平面上升對城市水安全影響的研究進(jìn)展,并結合沿海地區地面沉降的人為災害,對未來(lái)沿海城市開(kāi)展兩種災害的疊加影響及其應對研究提出了若干展望。

　　1 海平面上升及其對沿海城市水安全的危害

　　近一個(gè)世紀以來(lái),全球氣候變暖趨勢較為明顯。全球氣候變暖而引起的海水增溫膨脹、陸源冰川和極地冰蓋融化等是導致全球海平面上升的主要原因,這一結論已由聯(lián)合國政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì )(IPCC)《氣候變化200第四次評估報告》(AR4)所證實(shí)[10-11]。據美國NBC新聞報道專(zhuān)家們日前的警告,在過(guò)去的20年里,海平面的上升速度遠遠超過(guò)聯(lián)合國科學(xué)機構的預測,此結論源自衛星數據顯示海平面在1993~2011 年間平均每年上升3.2 mm,比IPCC預測的每年2 mm的升幅高出60%;且無(wú)論未來(lái)10年里全球氣溫升高多少,預計海平面上升都不會(huì )在2100年之前停止[12]。

　　海平面上升由絕對海平面上升和相對海平面上升構成。其中絕對海平面上升即理論海平面上升,是指海洋表面與地心之間的距離的變化,通常指全球性的海平面絕對上升量,理論上由全球氣候變暖造成的海水膨脹、極地冰蓋和陸源冰川冰帽等融化引起。相對海平面上升是指某一地區的實(shí)際海平面變化,在數值上為全球海平面上升加上當地陸地升降值(即當地當期地殼升降量和局部地面沉降量)之和。其中,絕對海平面上升是不可逆的過(guò)程,而相對海平面上升的`過(guò)程是可以控制和減緩的。相對海平面上升對當地的生活生產(chǎn)有直接影響,同時(shí)也對區域的長(cháng)期規劃建設有重要的參考,因而,研究當地的相對海平面變化尤其對沿海沉降地區更具現實(shí)意義。

　　海平面上升造成的直接后果包括:沿海低洼地帶淹沒(méi)、濕地變遷、沿海防護工程功能降低、城市洪澇風(fēng)險和海水倒灌威脅加大。此外,海平面上升作為一種緩發(fā)性海洋災害,具有長(cháng)時(shí)間尺度的累積效應,包括加速海岸侵蝕、加重風(fēng)暴潮災害、加劇鹽水入侵、加重洪澇災害、加重土壤鹽漬化和咸潮等海洋災害的致災程度,淹沒(méi)濱海低地,破壞生態(tài)環(huán)境,給沿海地區的經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展帶來(lái)嚴重影響。

　　2 國內外關(guān)于海平面上升及其影響研究的動(dòng)態(tài)

　　2.1 國外研究進(jìn)展

　　1985年,世界科學(xué)聯(lián)合理事會(huì )(ICSU)世界氣象組織(WMO)和聯(lián)合國環(huán)境保護署(UNEP)在奧地利菲拉赫(Villach)召集專(zhuān)門(mén)會(huì )議討論了CO2等溫室氣體增加、全球變暖致使海平面上升和其他一系列嚴重的環(huán)境變化。1988年,IPCC在WMO和UNEP聯(lián)合下建立,其主要職責是評估有關(guān)氣候變化問(wèn)題的科學(xué)信息以及評價(jià)氣候變化的環(huán)境和社會(huì )經(jīng)濟后果,并制定現實(shí)的應對策略[10]。自成立起,IPCC撰寫(xiě)了一系列評估報告(如1990年、1995年、2001年和2007年評估報告)、特別報告、技術(shù)文件、方法報告,這些報告已經(jīng)成為標準參考著(zhù)作而被決策者、科學(xué)家、其他專(zhuān)家和學(xué)生廣泛引用。IPCC第4次評估報告指出,至21世紀末,全球平均地表氣溫可能升高1.1℃~6.4℃,全球平均海平面上升幅度預估范圍為18~59 cm[11]。

　　2.2 國內研究進(jìn)展

　　我國也于20世紀80年代同期重視海平面變化及其影響,重點(diǎn)研究了幾十年至百年短尺度的現代海平面上升問(wèn)題。1993年,中科院地學(xué)部組織一批院士和專(zhuān)家對珠江三角洲、長(cháng)江三角洲、黃河三角洲及天津地區進(jìn)行了考察,發(fā)現許多與海平面變化有關(guān)的問(wèn)題亟待研究,遂建議各考察地區自行設立專(zhuān)項開(kāi)展海平面上升及其影響和對策研究。隨后,上海、廣東、天津等地相繼響應,陸續開(kāi)展了本地區海平面研究,對我國在該領(lǐng)域的研究起到很大的促進(jìn)作用。

　　2.2.1 中國海平面公報[13]

　　國家海洋局自2000年以來(lái),每年發(fā)布全國四大海區及沿海省(直轄市)的海平面變化狀況及其發(fā)展態(tài)勢公報,對全國及沿海地方省(直轄市)海洋管理部門(mén)及有關(guān)單位應對海平面上升影響及其相關(guān)措施與對策具有重要指導意義。近30年來(lái),中國沿海的海平面呈波動(dòng)且明顯上升趨勢,年際變化規律為:2001~2010年中國沿海的平均海平面總體處于歷史高位,比1991~2000年的平均海平面高25 mm,比1981~1990年的平均海平面高55 mm。1980~2012年中國沿海海平面上升速率為2.9 mm/a;中國沿海海平面變化存在區域差異,渤海西南部和長(cháng)江口沿海海平面上升幅度較大,1980~2012年上升幅度超過(guò)150 mm,遠高于全國沿海海平面平均上升幅度的100 mm。

　　2.2.2沿海省(直轄市)研究動(dòng)態(tài)

　　(1)珠江三角洲地區。20世紀90年代中后期,廣東省開(kāi)展了《廣東海平面變化及其影響與對策》研究[14],相關(guān)成果包括:11955~1994年間廣東相對海平面上升速率為2.0~2.5 mm/a;2合理推算了2030年相對海平面上升幅度,珠江口為30 cm,粵東為15 cm,韓江口為20 cm等;3評估了海平面上升對加劇風(fēng)暴潮災害、抬高珠江河口水位、削弱江海堤圍防御能力、擴大鹽水入侵范圍以及對灘涂資源利用和珠江三角洲綜合整治等的影響;4討論了沿海工程設計參數應有的變更;5提出了海平面災害綜合評估與防御減災對策,包括提高堤圍非抗御能力、提高沿海工程的設計潮位和設計波高、增加電排裝機容量、興建珠江三角洲的大型控制性工程等。

　　(2)長(cháng)江三角洲地區。國家海洋信息中心曾于20世紀90 年代末期開(kāi)展了海平面上升對長(cháng)江三角洲地區的影響評價(jià)研究。孫清等[15]根據IPCC(1990年評價(jià)報告)擬定的方案,取至2025年、2060年和2080年海平面分別上升30 cm、65 cm、100 cm等情況對長(cháng)江三角洲地區進(jìn)行了沿海脆弱性評價(jià)研究,提出長(cháng)江三角洲地區岸段是我國海岸侵蝕最為嚴重的岸段,研究區侵蝕岸段在各研究期大約分別增到425 km、450 km、480 km,潮灘和濕地損失分別為34 km、74 km、113 km;長(cháng)江口的潮水上溯使鹽水入侵,造成水質(zhì)惡化;海平面上升將導致風(fēng)暴潮災害加劇,如海平面上升65 cm,原來(lái)100年一遇的極值高潮位變?yōu)?0年一遇。后來(lái),中科院南京地理與湖泊研究所、中科院地理科學(xué)與資源研究所等單位也曾研究過(guò)海平面上升對長(cháng)江三角洲、蘇北平原海岸侵蝕的可能影響及江蘇沿海低地的災害效應研究,取得諸多成果,對該區域應對海平面上升的影響具有重要指導作用[16]。1994 年,上�！昂Ｆ矫嫔仙芯空n題組”開(kāi)展了地區海平面變化趨勢的研究和預測,以及海平面上升分別對防汛、水資源和水環(huán)境、海岸侵蝕、航道和港口等的影響和對策研究等,并完成了《海平面上升對上海影響及對策研究總報告》[17]。報告對上海地區吳淞、高橋、黃浦公園、金山嘴等8個(gè)主要站點(diǎn)海平面變化現狀及未來(lái)趨勢進(jìn)行了研究分析,得出1961~1990年上海地區海平面上升速率為2.0 mm/a,并預測了未來(lái)3 個(gè)20 年期即分別至2010 年、2030 年、2050 年上海地區海平面上升速率為2.0 mm/a、2.5 mm/a、5.0 mm/a;在考慮到期間上海地區地面沉降因素后,繼而預測2010 年、2030 年、2050 年上海地區海平面(RSL)相對于1990 年分別上升15~25 cm、30~40 cm、45~55 cm。這些研究成果已成為目前上海市重大工程建設、城市規劃與建設應對海平面上升影響的重要依據。不過(guò),該輪研究主要基于IPCC當時(shí)推薦的相對海平面變化值,后來(lái)經(jīng)實(shí)測數據驗證發(fā)現(即2010~2013 年華東師范大學(xué)組織的長(cháng)江口海平面上升影響及其應對研究項目),該海平面上升預測值過(guò)于悲觀(guān),且得到IPCC官員近期的認可,如該報告預測高橋潮位站至1990~2010年相對海平面上升24 cm,但是根據1990~2010年高橋站實(shí)測海平面上升5.2 cm,遠遠低于原預測值。根據海平面變化新形勢,2010 年上海市啟動(dòng)新時(shí)期“長(cháng)江口海平面上升對上海城市安全影響及其應對關(guān)鍵技術(shù)研究”項目,其主要成果或結論包括:①校正研究預測至2030年上海地區海平面上升值為10~16 cm(此為相對海平面)。②在海岸侵蝕方面,海平面上升將導致長(cháng)江河口航道攔門(mén)沙灘頂向上游遷移、海岸侵蝕加劇、岸線(xiàn)后退速率增大。③在防洪除澇方面,海平面上升將導致上海市沿長(cháng)江、黃浦江和蘇州河西沙水庫連續不宜取水的最長(cháng)時(shí)間將分別增加0.54 d、2.11 d、0.15 d,且各水庫對應的取水量分別減少0.8~0.75 d、3.4~5.2 d、1.08~1.12 d。⑤在海岸防護與防潮方面,海平面上升將增大沿岸水域水動(dòng)力特性,增大海岸侵蝕風(fēng)險和損害程度,且吳淞、長(cháng)興、橫沙、黃浦公園、南門(mén)港等5個(gè)潮位站點(diǎn)按200年一遇設計的高潮位將分別上升為6.33 m、6.34 m、6.21 m、6.03 m和6.64 m,新成果為上海應對至2030年海平面上升影響而開(kāi)展的對策措施(如修建防護堤壩、加強區域防汛和供水安全影響等)提供了重要參考。

　　(3)渤海灣京津塘地區。21 世紀初,天津市開(kāi)展了《天津濱海新區海平面上升及影響評估》[18],得出天津沿海海平面的上升態(tài)勢,即:統計年限內研究海區海平面具有明顯的上升趨勢與顯著(zhù)的年際變化,其線(xiàn)性上升速率為2.4 mm/a,年際變幅可達8 cm;未來(lái)至2030 年、2050 年、2080 年海平面上升預測分別為18~40 cm、30~60 cm、42~90 cm。在海平面上升對區域影響的評估研究中,項目研究單位將影響評估分為直接可能損失評估、海岸影響評估和綜合影響評估3個(gè)方面開(kāi)展相關(guān)分析評估工作。

　　3 進(jìn)一步加強海平面上升對沿海城市水安全影響研究的思考與建議

　　3.1 若干思考

　　沿海城市的海塘防護、陸域防洪除澇及河口區域水源地安全等均關(guān)系到區域經(jīng)濟社會(huì )可持續發(fā)展和長(cháng)治久安,如上海、天津、廣州等我國沿海大型或特大型城市,更有必要持續關(guān)注和加強本地區及鄰近海域海平面上升對城市安全的可能影響(危害)及其對策研究。

　　(1)有待進(jìn)一步理順地面沉降與海平面上升的關(guān)系。當同時(shí)考慮海平面上升和地面沉降雙重因素對城市安全影響的時(shí)候,海平面上升應專(zhuān)指絕對海平面上升,而地面沉降則考慮包括地殼運動(dòng)、局部沉降等因素在內的綜合地面沉降;當僅僅考慮海平面上升而不特別提及地面沉降時(shí),此時(shí)的海平面上升應特指相對海平面上升。

　　(2)有待繼續深化地面沉降和海平面變化的基礎研究工作。如進(jìn)一步了解地面沉降與海平面上升對城市安全影響的各自權重和程度,以便合理確定主次因素和防范措施;進(jìn)一步開(kāi)展更大時(shí)間尺度(如2050年、2100年等)的地面沉降和海平面上升的預測研究,以期及早謀劃大時(shí)間尺度變化影響的應對戰略及技術(shù)手段研發(fā)。

　　(3)有待繼續加強地面沉降和海平面變化疊加影響下的災害評估和對策防范的應用實(shí)踐研究工作。①在水安全保障方面,更加關(guān)注地面沉降及海平面上升的雙重影響對區域(城市)防洪防潮、除澇排水、泵閘水利基礎設施等水安全風(fēng)險及其受災程度的影響。②在水資源保障方面,持續關(guān)注城市水源地應對區域(或江河沿線(xiàn))地面沉降及海平面上升雙重影響下的安全可靠性評估及其應對策略與措施的研究。③在水生態(tài)環(huán)境保護方面,現有沿海地區城市(如上海)開(kāi)展地面沉降和海平面上升雙重影響下對城市轄區水域水生態(tài)環(huán)境的影響研究較少,未來(lái)有待開(kāi)展相關(guān)影響及對策研究。

　　3.2 工作建議

　　考慮到海平面上升和地面沉降雙重作用(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“雙重作用”)對沿海大型或特大型城市的可能性、持續性、緩發(fā)性影響及其危害,未來(lái)津滬穗等沿海城市亟待進(jìn)一步深入開(kāi)展如下重大課題研究。

　　3.2.1 防洪除澇安全保障領(lǐng)域

　　(1)加強沿海地區地面沉降監測站點(diǎn)和水文(潮位)監測站點(diǎn)的基礎數據庫的科學(xué)性、合理性、系統性、相容性和可靠性能力建設。

　　(2)加強沿海城市堤防與泵閘等水利設施應對雙重作用或影響下的災害風(fēng)險評估和防御能力保障研究。

　　(3)加強沿海地區除澇或雨水排水應對雙重作用或影響下的災害風(fēng)險評估和除澇(排水)能力保障研究。

　　(4)加強沿海城市地下管網(wǎng)(渠)、防洪除澇水閘與泵站等水工構筑物應對雙重作用或影響的設計標準與規范研究。

　　3.2.2 水資源安全保障領(lǐng)域

　　(1)加強河口臨海城市水源地取供水工程設施(構筑物)應對雙重作用或影響下的災害風(fēng)險評估和安全運行保障研究。

　　(2)加強河口臨海城市水源地水量水質(zhì)應對雙重作用或影響下的災害風(fēng)險評估和供水安全保障研究。

　　3.2.3 水生態(tài)環(huán)境安全保障領(lǐng)域

　　(1)加強沿海城市水生態(tài)環(huán)境應對雙重作用或影響下的災害風(fēng)險評估和安全運行保障研究;

　　(2)加強雙重作用或影響對沿海城市水資源保護的災害風(fēng)險評估研究。

　　4 結語(yǔ)

　　從加強城市水安全保障和積極應對海洋或自然災害的角度,介紹了海平面上升對沿海大型或特大型城市水安全的潛在威脅和危害;并綜述了國外及國內珠江三角洲、長(cháng)江三角洲和渤海灣京津塘地區關(guān)于海平面上升及其影響的研究進(jìn)展�？紤]到沿海地區或城市未來(lái)因人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的地面沉降的進(jìn)一步加劇,反過(guò)來(lái),它將伴隨海平面上升共同形成對沿海地區或城市水安全的疊加影響和作用,且產(chǎn)生更大的威脅和危害,為此,進(jìn)行了未來(lái)開(kāi)展海平面上升和地面沉降對沿海城市水安全雙重影響研究的一些思考,包括有待進(jìn)一步理順地面沉降與海平面上升的關(guān)系、繼續深化地面沉降和海平面變化的基礎研究工作、繼續加強地面沉降和海平面變化疊加影響下的災害評估和對策防范的應用實(shí)踐研究工作等;最后就未來(lái)積極應對海平面上升和地面沉降雙重災害及其影響問(wèn)題,提出了加強和加快防洪除澇安全保障領(lǐng)域、水資源安全保障領(lǐng)域、水生態(tài)環(huán)境安全保障領(lǐng)域等方面基礎研究的一些建議,對類(lèi)似沿海地區或城市水安全保障工作具有一定參考意義。

　　參考文獻

　　[1]吳濤,康建成,王芳,等.全球海平面變化研究新進(jìn)展[J].地球科學(xué)進(jìn)展,2006,21(7):730-737.

　　[2]馬繼瑞,田素珍,鄭文振,等.太平洋水位站相對海平面升降趨勢分析[J].海洋學(xué)報,1996(5):14-21.

　　[3]顏梅,左軍成,傅深波.全球及中國海海平面變化研究進(jìn)展[J].海洋環(huán)境科學(xué),2008,27(2):197-200.

　　[4]于宜法.中國近海海平面變化研究進(jìn)展[J].中國海洋大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2004(5):713-719.

　　[5]宗虎城,章衛勝,張金善.中國近海海平面上升研究進(jìn)展及對策[J].水利水運工程學(xué)報,2010(4):43-50.

　　[6]吳中鼎,李占橋,趙明才.中國近海近50年海平面變化速度及預測[J].海洋測繪,2003,23(2):17-19.

　　[7]刑燦飛,廖成旺,李樹(shù)德.我國東部沿海海平面變化研究現狀及問(wèn)題[J].大地測量與地球動(dòng)力學(xué),2005,25(3):129-132.

　　[8]李永平,秦曾灝,端義宏.上海地區海平面上升趨勢的預測和研究[J].地理學(xué)報,1998,53(5):393-403.

　　[9]魏子昕,龔士良.上海地區未來(lái)海平面上升及產(chǎn)生的可能影響[J].上海地質(zhì),1998(1):14-20.

【海平面上升對城市水安全影響研究及展望論文】相關(guān)文章：

宋詩(shī)研究的展望論文10-21