盐沼影响下潮沟系统形态特征及演变机理研究

Tidal channel networks, serving as the pathway for the exchange of matter and energy between the coastal land and the sea, play a significant role in protecting nearshore ecological environment, preventing nature hazards and promoting coastal economic development. Salt marshes distribute widely in tidal flats and channel networks and influence their morphology through various bio-physical effects such as reducing flow velocity, damping wave energy, and trapping sediments. However, we currently have limited knowledge on the impacts of salt marshes on the geomorphic characteristics and morphodynamic evolution of tidal channel networks, awaiting more research effort. Based on a typical tidal network system influenced by salt marshes in the central Jiangsu coast, this research aims to gain more in-depth insights into the following aspects: (a) the spatial distributive characteristics of salt marshes and tidal channels, and their seasonal variations; (b) the relationship between the bio-physical effects of salt marshes and their biomass; and (c) biomorphodynamic modeling of tidal channel networks and mechanisms underlying their evolution. Outcome of this research will broaden the scope of the burgeoning research field “biomorphodynamics” and provide a sound scientific base for sustainable coastal development and environmental protection.

潮沟系统作为近岸与外海进行物质及能量交换的通道，在保护沿海生态环境、抵御海岸自然灾害侵袭以及促进沿海经济发展等方面有着重要作用。盐沼植被广泛分布于潮滩、潮沟系统，通过其生物-物理效应影响水动力过程、泥沙运动进而改变潮沟系统的地形地貌，而现阶段学术界对于盐沼影响下潮沟系统的形态特征以及演变机理认识不足，亟待深入。本课题以江苏中部沿海典型盐沼-潮沟系统为研究对象，通过逐月现场观测、无人机航拍影像分析、实验室分析和数值模拟等技术手段，掌握盐沼植被及潮沟系统的平面分布特征，分析盐沼对于潮沟系统形态特征的影响及其影响的季节性变化；探究盐沼单株、株群特征参数及生物量的时空差异，并建立盐沼生物-物理效应与生物量之间的关系；优化盐沼生物动力地貌模型，揭示盐沼影响下潮沟系统的演变机理并预测其演变趋势。预期成果可丰富新兴的生物动力地貌学学科内涵，为沿海可持续开发、环境保护等提供科学依据。

盐沼植被广泛分布于潮滩潮沟系统，其通过生物-物理效应影响水动力过程、泥沙运动进而改变潮沟系统的地形地貌，而现阶段学术界对于盐沼影响下潮沟系统的形态特征以及演变机理认识不足，有待更深入的研究。本项目的主要研究内容包括：盐沼植物生物学特征、潮沟系统演变发育机制、人类对其地貌形态影响以及地貌平衡态理论与应用。针对这些研究内容，本项目主要结合野外观测、数值模拟、遥感解译等技术手段，取得的重要结果包括：（1）部分植物参数（例如植株密度，平均直径和生物量干重）在不同的盐沼前缘地貌呈出不同的空间变化趋势，盐沼植被对于潮沟的生成、发育有促进作用；（2）影响潮滩平行潮沟形成与发育的主要因素是潮滩底床坡度和初始扰动，其中潮滩坡度越小，泥沙运动越剧烈，生成的平行潮沟长度越大、深度越大、越密集，越有利于平行潮沟的生成；（3）针对人类活动的研究中，发现围垦工程对潮沟系统的发育主要有三种表现方式，而退围工程的影响与其具体的退围方式联系密切；（4）提出了动力地貌平衡态的定义，并推广应用到河口海岸各类地貌系统中。项目研究成果可推动河口海岸学交叉学科发展，为潮滩湿地生态环境保护与复建提供科学依据。