江苏沿海滩涂围垦对沉积动力和生态环境的影响—以条子泥为例

Tidal flat of Jiangsu province is one of the most typical tidal flat of the world. Select the typical reclamation zone in tidal flat of Jiangsu as research area, using advanced data acquistion instruments for in-situ measurement, and connection with methods of sediment dynamics, geomorphology, ecology, remote sensing technique and mathematical model. This project will study effects of tidal flat reclamation on sedimentary dynamics, reveal erosion-deposition evolution of tidal flat in different time scales, contrast characteristic and regular pattern of sedimentary geomorphology evolution in nature to that under influence of reclamation, and then construct a coupling relationship between them and trend of geomorphology evolution in the middle-long time scales. Furthermore, this project will study variation of ecological environment under influence of reclamation, and then analyze response of ecological system to reclamation and trend of ecological environment evolution after reclamation. All studies above can provide basic data and technical guidance for the tidal flat ecological restoration, and also provide a scientific basis for protection and resonable exploitation of the tidal flat.

江苏沿海潮滩是世界上发育最为典型的潮滩之一，具有丰富的滩涂资源。本项目研究选择江苏条子泥滩涂围垦区为研究区域，使用多种先进的数据采集仪器进行现场观测，运用沉积动力学、地貌学、遥感技术、生态学与数学模型等相结合的方法，研究滩涂围垦对沉积动力过程的影响机制，揭示不同时空尺度下的岸滩冲淤演变过程，对比自然过程和围垦影响下的潮滩沉积地貌演变特征和规律，构建两者之间的耦合关系，以及中长时间尺度下的岸滩演变趋势。研究滩涂围垦影响下的生态环境变化，分析生态系统对围垦活动的响应机制，以及围垦后生态环境的演化趋势，为滩涂生态恢复提供基础数据与技术指导，为滩涂资源的合理开发利用与保护提供科学依据。

本项目在江苏沿海潮滩选择合适的研究区域，布设固定监测断面，在采集潮滩沉积物样品的同时，使用仪器进行水文要素观测和滩面地形测量，室内进行实验处理和野外实测数据整理，运用GIS空间数据分析和数值模拟等方法，研究围垦等人类活动对潮滩沉积动力环境的影响，揭示潮滩沉积动力过程和岸滩冲淤演变之间的耦合关系，分析围垦影响下的生态环境演变特征及发展趋势。结果表明，研究区潮滩沉积物粘土的空间分布格局表现为近岸低、远岸高；砂的空间分布格局表现为近岸高、远岸低，其高值区分布在河口附近；粉砂的空间分布格局呈现均匀性特征。实验半方差及拟合模型参数表明，砂表现出强烈的空间自相关性，其空间自相关距离与研究区附近河流河口之间距离的平均值较为接近；由于受养殖、围垦活动等随机性人为因素扰动的影响，粘土和粉砂则表现出中等的空间自相关性。研究区潮流受辐射沙脊群之间潮汐通道的控制，潮流均为往复流，流向大致与岸线平行，流速随深度增加逐渐减小。潮流场数值模拟表明，围垦工程实施后，涨潮期间平均流速由工程实施前的0. 86 m/s减小至0.77 m/s，减小了10%左右；落潮期间平均流速由工程实施前的0.62 m/s减小为0.53 m/s，减小了15%左右。涨潮时受条子泥围堤的影响，流向主要为南向和东南向；落潮时经条子泥附近水域，沿潮汐通道流向偏南向和西北向。采用水深对瞬时物质输移量分解法估算了研究区域的余流、悬沙单宽净通量和潮流输沙各影响项的贡献。研究区拉格朗日余流在流速和流向上与欧拉余流相近，南侧表、底层的悬沙单宽净通量较大，悬沙净输运方向与落潮流流向基本一致，北侧从表层至底层的悬沙单宽净通量逐渐增加，悬沙净输方面与涨潮流流向基本一致，影响悬沙输移的因子主要为T1、T2和T4项。潮滩地形在季节性冲淤演变中没有较大的变化，实测数据表明滩面高程整体上有小幅降低，冬季风浪对岸滩冲刷，夏季风浪岸滩有所回淤。