本文依托“山东省潍坊市北部海域海底沉积物地球化学调查”项目,在资料收集、单波束测量、海水取样和底质取样等基础上,对潍坊市北部海域自然环境、社会经济、海洋功能区划等方面开展综合分析,构建科学合理的海洋牧场选址适宜性评价指标体系,并运用适当的评价方法对该区域进行海洋牧场选址适宜性评价,最终提出海洋牧场选址方案建议,为潍坊市北部海域海洋牧场建设提供科学依据和决策支持。

研究区地处渤海莱州湾的南侧,总面积为1079.79km²。该区域是山东省重要的渔业和海盐生产基地,沿岸的潍坊港、下营港和羊口港是山东省的重要港口,具有重要的经济和战略地位。莱州湾的形成受郯城庐江大断裂带的控制,属于断块凹陷形成的NNE向海湾,黄河、小清河、潍河等多条河流在此注入。

研究区域的海底地形较为平坦,由于河流携带大量泥沙的沉积作用,大部分海域水深在5~12m之间,平均潮差为0.90m,最大潮差可达2.20m,区域内多分布沙土浅滩。潍河、胶莱河、白浪河、弥河以及黄河等河流的泥沙输入,使得海底沉积速度加快,浅滩范围逐渐扩大,海水深度变浅,湾口距离也在不断缩短。此外,研究区域在冬季会出现结冰现象,冰层厚度约为15cm左右。

2.1 数据来源

2022年9月至2023年4月,山东省地质矿产勘查开发局第四地质大队在研究区开展了1240km单波束测量,100站位海洋水文调查,采集海水水样104站位,海底表层样280站位。样品的采集、保存、运输和预处理按照我国《海洋调查规范》和《海洋监测规范》中规定的方法进行。

单波束测量采用的仪器为EchotracCVM双频测深仪,利用在测区潍坊港码头东侧布设临时验潮点数据进行潮位改正。选取了220个主测线与联络测线之间的重合点检查,重合点深度对比互差值实际为0.28m,小于0.3m,合格率100%,满足规范要求。海洋水文主要开展海水温度、盐度、密度、浊度等海洋水文要素调查,仪器为意大利IDRO-NAUT公司的CTD304Plus,调查前对仪器进行了矫正,调查时现场读取数据,对数据进行甄别,满足精度要求。海底表层沉积物和海水样品测试在山东省地质矿产勘查开发局第四地质大队完成,样品的制备、测试、质量控制等严格按照相关规范执行,实验测试数据准确可靠。

2.2 海洋牧场选址适宜性评价体系

本文采用“层次分析+判定”的多元评价体系,以通过判定的方式,让绝对制约型因子充分发挥条件制约的作用,从而得到更加科学、可靠、客观、合理的评价结果。

评价因子的选择遵循科学性、系统性、可操作性和区域特殊性原则。首先基于文献综述和专家咨询,全面收集与海洋牧场选址相关的潜在评价因子,涵盖海洋水文、海水质量、地形地貌、海底沉积物、地层结构、生物因素和社会经济等7个方面。然后邀请海洋生态、渔业资源和海洋工程领域的专家,结合研究区特有的水文地质特征,对潜在评价因子进行筛选,最终选定7个一级因子和23个二级因子(图1),通过建立逐对比较矩阵计算各因子权重,构建层次结构模型,计算海洋环境适宜性分值SD。

SD=l₁W₁+l₂W₂+l₃W₃+……+l_nW_n (1)

式中:l_n为二级因子的权重;W_n为二级因子的赋值。判定是对各类型海洋牧场限定条件进行二元化赋值,符合条件赋值为1,不符合为0,通过公式计算判定结果F。

F=y₁×y₂×y₃……y_n  (2)

式中:y_n为判定指标因子赋值。最终根据公式H=SD·F计算海洋牧场环境适宜性分值H,并将评价结果分为4级:适宜区、较适宜区、不适宜区和禁养区。

依据不同类型海洋牧场的生产方式,结合前人的研究、海区渔业状况、海洋环境特征和数据获取的可行性、经济性、适用性,本研究以底播型海洋牧场为范例进行详细的分析评价,投礁型和田园型海洋牧场评价过程与底播型类似。

3.1 底播型海洋牧场选址适宜性评价

3.1.1 海洋环境评价

根据底播型海洋牧场对环境的需求特征,选取6大类一级指标因子21个二级指标因子。根据专家咨询意见和相关参考文献,指标的赋值分为4级,分别为3、2、1和0。如水温20~30℃、流速0.3~1.0m/s赋值3,水温15~20℃、流速1.0~1.5m/s赋值2等。

3.1.2 底播型各评价因子权重

基于判断矩阵,建立环境适宜性的层次结构模型,计算得到各评价指标的权重(表2)。

3.1.3 判定评价因子

选取水深、距航道的距离、生态红线、海洋特别保护区4个因子判定底播型海洋牧场能否建设,选取生物体质量判定拟建的底播型海洋牧场生产的水产品是否会对人类生命、健康产生威胁。具体赋值如下:①水深>30m赋值为0,水深≤30m赋值为1;②生物体质量不达标赋值为0,生物体质量达标赋值为1;③距航道的距离<1km赋值为0,距离≥1km赋值为1;④生态红线区内赋值为0,生态红线区外赋值为1;⑤海洋特别保护区内赋值为0,海洋特别保护区外赋值为1。

3.1.4 底播型海洋牧场环境适宜性分区划分

将赋值后的各评价指标,在相同的边界条件下,按适宜的网格分成若干单元,乘各自的权重值,计算出海洋牧场海洋环境评价分值SD,经判定后得到结果H,将H分值分为4级,适宜区、较适宜区、不适宜区、禁养区。

从图中可以看出,底播型海洋牧场环境适宜区大面积分布于调查区的南部及北部,累计面积634.77km²,占全区面积58.79%;不适宜区分布于调查区中部,呈碎块状分布,累计面积12.73km2,仅占全区面积1.18%;较适宜区分布于适宜区与不适宜区之间,累计面积258.49km²,占全区面积23.94%;禁止区为判定因子主导,总计173.69km²,占全区面积16.09%,其中因受航道限定面积为95.97km²,因受生态红线、海洋物种保护区限定面积为77.72km²。

分析发现,研究区南部和北部海域水深、沉积物条件适宜海珍品生长繁殖,且远离航道等干扰源,为底播型海洋牧场的建设提供了良好的基础条件。而中部不适宜区可能是由于局部海水水质、沉积物质量不佳,或者受到人类活动干扰较多所致。

3.2 投礁型和田园型海洋牧场选址适宜性评价

 以上为底播型海洋牧场分析评价具体过程,投礁型和田园型海洋牧场适宜性评价同上述类型类似,限于篇幅,在此不具体展开,现把分析评价结果陈述如下。

3.2.1 投礁型海洋牧场选址适宜性评价结果

投礁型增加了地层结构指标体系,包括沉积物类型和不良土体发育程度,共7个一级因子和23个二级因子。投礁型海洋牧场环境适宜区主要大面积分布于研究区的南部(图4a),累计面积294.60km²,占全区面积27.29%;不适宜区小面积分布于研究区北部,面积11.63km²,仅占全区面积1.08%;较适宜区分布于研究区北部,累计面积55.58km²,占全区面积5.15%;禁止区为判定因子主导,总计717.86km²,在全区分布面积占主导地位,占全区面积66.48%,其中因受航道限定面积为242.56km²,受生态红线、海洋物种保护区限定面积为77.72km²,受不良土体限定面积为106.29km²,受沉积物粒径限定面积为286.76km²,受水深限定面积为4.53km²。除受生态红线及航道影响以外,工程地质因素是投礁型海洋牧场主要限制因素,西北部及中部大面积禁止区均为工程地质因素引起。

研究区南部海域水深、沉积物粒径等条件有利于礁体稳定,适合投礁型海洋牧场建设。北部大面积禁养区主要是因为工程地质因素,如沉积物粒径不符合要求、存在潜在不良土体等,这表明在投礁型海洋牧场选址时,工程地质条件的考量至关重要,若不满足要求,会极大地限制牧场建设。

3.2.2 田园型海洋牧场选址适宜性评价结果

田园型适宜性评价指标体系与投礁型一致,共7个一级因子和23个二级因子。不同的是海水质量指标体系中,底播型、投礁型选用的为底层水水质质量,田园型是综合型立体、生态、循环增养殖的海洋牧场,所以选用表层水和底层水混合水质质量。田园型海洋牧场环境适宜区主要大面积分布于调查区的南部和北部,被航道禁止区切割(图4b),累计面积534.75km²,占全区面积49.53%;不适宜区于调查区西部、北部及东南边界处有小面积碎块状,累计面积16.92km²,仅占全区面积1.57%;较适宜区主要分布于中部与北部,呈东西向展布,累计面积217.39km²,占全区面积20.13%;禁止区为判定因子主导,总计310.62km²,在全区分布面积占主导地位,占全区面积28.77%,其中因受航道限定面积为167.87km²,受生态红线、海洋物种保护区限定面积与前两种类型的海洋牧场受限面积一致,为77.72km²,除此之外,另受水深限定面积为65.03km²。

研究区南部和北部适宜区的形成得益于其相对适宜的水深、良好的水质和生物多样性条件,有利于开展立体生态养殖。而西部、北部及东南边界处的不适宜区,可能是由于局部水深不适宜或者受到人类活动干扰,影响了生态养殖环境。

(1)底播型海洋牧场适宜区主要分布在研究区的南部和北部,累计面积634.77km^2,占全区面积的58.79%。不适宜区主要分布在研究区中部,呈碎块状分布,累计面积12.73km²,占全区面积的1.18%。禁止区主要受航道、生态红线和海洋特别保护区的限制,累计面积173.69km²,占全区面积的16.09%。

(2)投礁型海洋牧场适宜区主要分布在研究区的南部,累计面积294.60km²,占全区面积的27.29%。不适宜区主要分布在研究区北部,面积11.63km²,占全区面积的1.08%。禁止区主要受航道、生态红线、海洋特别保护区、不良土体和沉积物粒径的限制,累计面积717.86km²,占全区面积的66.49%。

(3)田园型海洋牧场适宜区主要分布在研究区的南部和北部,累计面积534.75km²,占全区面积的49.53%。不适宜区主要分布在研究区西部、北部及东南边界处,累计面积16.92km²,占全区面积的1.57%。禁止区主要受航道、生态红线、海洋特别保护区和水深的限制,累计面积310.62km²,占全区面积的28.77%。

与其他地区海洋牧场选址研究相比,本研究针对潍坊市北部海域的多种类型海洋牧场进行综合评价,充分考虑了该区域复杂的海洋环境和多样的限制因素,填补了区域研究空白,为后续该区域海洋牧场建设规划的进一步细化和优化提供了重要参考。从实践指导价值来看,研究结果能帮助决策者合理规划海洋牧场布局,降低建设和运营风险,提高经济效益、生态效益和社会效益,促进海洋渔业可持续发展。同时,本研究构建的评价体系和方法也可为其他类似海域的海洋牧场选址适宜性评价提供借鉴,推动海洋牧场建设领域的研究和实践发展。

来源 | 本文原刊于《山东国土资源》2025年6月刊

作者 | 宋委 吴振 杜振明 刘荣波 祝子惠等 山东省抵款勘查局第四地质大队 潍坊市海岸带地下水及地质环境保护与修复重点实验室

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