台风过程影响下的滨海湿地物理变量观测及湿地系统响应

如何研究台风等极端天气事件影响下的湿地系统响应过程,进而提出有效的生态完整性维护和管理方案,对关键区域的湿地管理及生态安全维护具有重要意义。本文于2021年9月“灿都”台风期间在南汇东滩南岸设置水动力观测点,采集表层沉积物、测量滩面高程并用无人机获得植被影像,运用ArcGIS空间分析,探讨了台风过程影响下的南汇东滩水动力、滩面沉积变化与植被分布面积响应。结果表明:台风中,观测点近底层平均流速为0.23 m/s,植被边缘平均有效波高和波能是台风前后的1.54倍和2.14倍,近底层1 m的滩面出现“高悬沙浓度层”（>10 g/L）且存在时长为8.13 h。台风后高程低于4 m的稀疏海三棱藨草和互花米草滩面侵蚀0～4.8 cm,高程高于4 m的茂盛互花米草和芦苇滩面淤积0～14.7 cm;研究区植被分布面积共减少1 827.67 m2,减少量占台风前植被总量的1.63%,其中侵蚀滩面植被分布面积减少31.9%,淤积滩面减少68.1%。对台风过程影响后的湿地管理,可以总结为:（1）湿地在台风过程后滩面基本表现为明显的侵蚀、淤积区域共存的特征;（2）对高程低于4 m的侵蚀滩面,建议确定植被适宜生长的高程,结合台风过程冲淤变化通过“微生物膜”和植被斑块移植的方法消浪、固滩和促淤,加速湿地在台风过程影响后的修复。     

GIS支持下的长江口拦门沙泥沙冲淤定量计算

依据1842～1997年10幅不同年代的长江口海图资料,利用地理信息系统和数字化仪进行处理,建立不同时期的长江口水下数字高程模型,以此作为基础资料,实现了从横剖面、深泓线纵剖面、平面变化等不同角度对长江口拦门沙地区滩槽演变、岸线侵蚀、沙岛形成与变迁等进行研究.通过计算河槽容积,实现了对不同时段泥沙冲淤量的计算.结果表明,155a来拦门沙总的趋势是不断淤积,但不同时期淤积速度大不一样,个别时期甚至会发生一定程度的冲刷,这主要与动力条件的波动有关.1842～1997年,共淤积泥沙38.10亿t,平均每年淤积0.246亿t,约占长江来沙的5%,年均淤厚为1.1cm泥沙淤积部位主要在九段沙、横沙及横沙东滩、崇明东滩三处.发生冲刷的范围较小,仅占总面积的21.4%,主要在北槽,北港上段和南槽局部也有轻微的冲刷发生.     

长江口九段沙岸滩的短周期地貌动力过程

根据2006年5～10月(洪季)长江口九段沙上沙两固定断面的逐月滩面高程测量及表层沉积物的粒度分析结果,尤其是应用"碧利斯"台风前后的实测水文地貌资料,结合同期表层悬沙浓度的逐日观测资料,开展了九段沙岸滩地貌动力过程及沉积物对台风响应的研究.结果显示,长江口九段沙上沙东南岸滩演变表现为"岸冲滩淤"的变化规律,即堤岸呈现冲蚀,潮滩在冲淤变化中总体趋于淤积.2006年"碧利斯"台风期间,九段沙上沙波高达2.56 m,增水1 m多,强浪伴随增水,导致滩面平均蚀低6.4 cm,最大蚀深为20.2 cm.台风作用造成滩面冲刷,沉积物粗化,台风过后滩面迅速回淤,粒径变细.这充分表明,暴风浪是引起九段沙上沙岸滩及其沉积物短期突变的重要动力因素.河口潮滩冲淤对流域水沙变化有较敏感响应,长江来水来沙变化是制约潮滩季节性冲淤演化的重要因子.岸滩短期变化主要原因在于波浪掀沙和潮流输沙的联合作用.由于潮流和潮位位相不一致,造成涨潮流携高含沙量水体上滩落淤,落潮流携低含沙量滩水归槽,涨潮输沙淤滩被波浪刷滩所掩盖,如此往复,潮滩淤积.最后分析了上沙抛石堤的护岸保滩作用及不足之处,并提出了加固措施.现有的上沙抛石堤能防御常浪冲刷,受台风浪袭击时仅能抵御堤岸蚀退,石堤自身的毁坏难以避免,需经常修护;在潮沟口应设涵洞;基于台风浪的巨大能量,抛石堤块石需增大增重.该研究结果可为河口湿地的保护和建设提供科学依据.     

近三十年长江口九段沙及其植被的演变

研究河口沙洲及其植被的演变规律对维护河势稳定、保护河口地区生态环境具有重大意义。然而在较大时空尺度上，针对河口沙洲演变与其植被变化之间的相互作用关系尚讨论不足。因此，本文通过对文献资料中九段沙区域河势演变、涉水工程、植被面积等数据的收集和总结，结合海图及遥感影像分析，归纳分析了近三十年九段沙沙体及植被的演变特征及其相关作用关系。结果显示，近三十年九段沙沙体扩张明显，特别是0m以上沙体面积增长迅速，总增长达到176.5%；而5m等深线以内沙体面积扩张相对缓慢。九段沙区域河口汊道分流比、分沙比、悬沙浓度等水文、泥沙要素变化显著。九段沙植被面积由1990年的9.1 km²扩张到了2015年的65.68 km²，其中不同植被类群的变化特征有所不同。筛选得到的与0m等深线以内沙体面积变化具有显著相关性的环境因子包括互花米草群落面积和芦苇群落面积。未筛选得到与5m 等深线以内沙体面积变化有显著相关性的环境因子。九段沙沙体的演变受到了水文、泥沙条件及河势变化的重要影响。同时，沙体的发育提供了适宜植物生长的高程及环境条件进而促进了植被面积的扩张。沙洲演变与植被演变之间的相互作用关系在不同植被和不同高程间有所差异。未来需要进行长期有效监测以系统综合分析水文过程、沙洲演变与植被变化之间的相互作用关系。     

九段沙上沙南沿坍塌与外沙内泓效应

利用1986~2013年的长江口海图以及2013年九段沙上沙南沿的冲淤观测数据,分析了外沙内泓地形形成机理以及凸显的效应。长江口深水航道治理工程改变了九段沙湿地局部边界条件,导致江亚南沙沙尾下延,深泓线北移,上沙南沿坍塌后退。建议采取护滩工程措施,保护上沙湿地资源。     

长江口北槽深水航道工程对九段沙冲淤影响研究

根据1989～2003年长江口九段沙附近地形图,在地理信息系统软件MapInfo的支持下,分析了北槽深水航道工程对九段沙冲淤演变的影响。在长江来沙减少总的情势下,九段沙总的淤积速率在明显下降,但北槽深水航道工程使局部冲淤形势发生逆转：九段沙顶端到江亚南沙大片区域淤积速率显著增强,沿北槽深水航道南导堤外缘形成一个10km长的淤积带;九段沙东侧水下三角洲受工程的影响不大,淤积速率持续降低并底端发生冲刷。     

九段沙湿地植被时空遥感监测与分析

收集了研究区近20年以来的陆地卫星影像,结合以往实地调查资料,探讨了九段沙湿地优势植被群落多光谱遥感的分类方法,并对分类结果进行了现场校核,得出(1)多光谱遥感数据能够区分海三棱藨草与芦苇、互花米草植被群落;(2)季相变化的多光谱遥感数据可进一步区分芦苇与互花米草。分析了自20世纪80年代以来九段沙草滩及优势植被覆盖的时空变化,基本分为两个阶段80年代至1999年的自然演替阶段,2000年至今的人工干预阶段。结果表明(1)自然演替阶段。0m以上潮滩面积自然淤涨平均每年3.6km2;草滩平均每年增长1.2km2;芦苇仅出现于上沙的中部(除中沙1997年人工种植芦苇和互花米草外),其余均为海三棱藨草并占整体植被的80%以上,湿地自然演替速度相对较慢。(2)人工干预阶段。0m以上潮滩面积自然淤涨平均每年8.2km2,比自然淤涨速度快一倍以上;草滩平均每年增长7.86km2,增长速度远超过自然演替阶段;中沙人工引种的芦苇和互花米草群落扩散迅速,其覆盖占中下沙草滩的53.70%,其中互花米草扩散速度远快于芦苇,在中、下沙上占据了优势地位,而先锋植被海三棱藨草所占比例显著下降。     

九段沙湿地鱼类群落结构与管护现状分析

通过2008-2010年期间对上海市九段沙湿地自然保护区及周边水域的鱼类资源调查结果数据,分析了九段沙湿地鱼类的组成及主要经济鱼类的捕捞时间和捕捞方式.目前,九段沙湿地共记录到鱼类133种,隶属于18目49科,鱼类组成以鲈形目和鲤形目为主,生态类型以河口鱼类和近海鱼类最多.同时,分析了九段沙湿地渔业资源在管理和保护方面...     

浙江象山港口门浅滩冲淤动态趋势探讨

利用 1935年、1962年、2005年和 2010年 4个年份的水深地形资料,基于 GI S 技术采用数字化定量冲淤计算和 10m 特征等深线叠加分析,结合实测水文泥沙资料,探讨了象山港口门浅滩冲淤动态趋势。结果表明： 1935-2010年的 75 年间,象山港口门浅滩经历了略微冲刷或冲淤接近平衡、轻微淤积和缓慢淤积的动态调整过程,年均淤积速率 1. 41 cm/ a;东 北和西南两翼边界 10 m 特征等深线分别以年均速率 2. 0 m/ a外移和 0. 2 m/ a内移。近几年来,受所在陆域和梅山岛局部岸段 较大规模围涂造地岸线外移影响,该浅滩淤积速率较明显增加。     

莱州湾海域水文特征及冲淤变化分析

研究了莱州湾海域水文、泥沙特征及沉积状况,分析了莱州湾海域不同等深线的冲淤变化。结果表明,莱州湾海域具有显著的大陆性气候特征,潮汐类型属于不正规混合半日潮,海岸泥沙主要来源于支脉河的径流和涨潮流携带来的海相泥沙;0 m等深线1991—1993年是向海淤进,其余年段均为蚀退,蚀退速率与黄河口来沙量和口门入海位置有一定关系;两个断面上不同等深线的淤进(淤积)和蚀退(侵蚀)交替进行,0~2 m等深线总体为蚀退(侵蚀);大于2 m等深线总体为淤进(淤积);两个断面上坡度2~5 m等深线之间最陡,随着水深加大,坡度逐渐变缓,不同年份趋势基本一致。     

黄河三角洲滨海湿地损失和退化的自然因素

黄河三角洲滨海湿地的损失和功能退化是对环境变化的响应,主要受自然因素控制.黄河入海水沙是形成滨海湿地的物质基础.自20世纪70年代以来黄河水沙减少,新生湿地的形成速率变小;波浪、潮汐、风暴潮、地面下沉和海平面上升等因素导致了滨海湿地的损失,湿地的面积呈减小趋势.由于淡水资源的短缺导致滨海湿地土壤严重的盐碱化和干旱灾害,...     

基于潮沟定点观测的潮间带水、沙、盐交换研究

为研究潮间带和潮下带的水、沙、盐交换,于2006年6月25~28日（夏季大潮）和2006年12月29日~2007年1月4日（冬季中-大潮和小潮）在长江口九段沙一典型潮沟的固定点利用OBS-3A和ADP-XR进行了水深、浊度、盐度、流速流向剖面和回声强度观测。结果和结论为：（1）夏季大潮、冬季中-大潮、冬季小潮的潮周期垂向平均流速分别为26.5、15.9和8.4 cm/s,夏、冬季观测到的最大流速分别为84 cm/s和35 cm/s。（2）夏季盐度变化范围为0.65~4.91,平均盐度2.14;冬季盐度变化范围为3.5~10.3,中-大潮和小潮平均盐度分别为6.26和7.98。（3）高悬沙浓度出现在涨潮初期和部分落潮末期的低水位阶段;涨潮阶段的平均悬沙浓度是落潮阶段的1.11~7.0倍。（4）涨、落潮阶段的水体和盐输运量大体上趋于平衡;（5）无论是冬夏季或大小潮,潮沟在潮周期内的净输沙方向均指向陆,即落潮输沙量小于涨潮输沙量（平均小40%）;平均每个潮周期的净输沙量为6102 kg,结合潮盆面积推算的潮周期沉积速率为0.0112 mm/tide,或8.2 mm/a。     

基于光学遥感的海岛潮间带和湿地信息提取--以东沙岛(礁)为例

基于高分辨率遥感图像,采用相似三角形原理,结合海岛多年潮汐数据进行了海岛潮间带的确定;利用克里格（Kriging）插值方法,对水深图中海岛浅水区域的水深点数据进行单元网格化处理,在遥感图像的辅助下,进行了海岛湿地范围的界定。在此基础上,确定了东沙岛潮间带和湿地的范围,提取了各自的面积,并对结果进行了分析。     

无居民海岛开发利用适宜性评价 ——以上海市九段沙岛为例

生境系统重要性和开发利用可行性是无居民海岛开发利用的重要依托。文章采用层次分析法与德尔菲法确定指标权重,针对研究区域特点,建立无居民海岛开发利用适宜性评价指标体系,在各因子分值量化处理后,定义相应指数,利用互斥矩阵定位无居民海岛开发适宜性类型分级。研究表明:长三角的生态屏障——九段沙岛,为低度适宜开发型海岛,无居民海岛开发利用适宜性评价指标体系适用于九段沙海岛。在开发利用方面,遵循可持续开展角度原则,九段沙应该保护和修复生境系统环境、从严把控开发强度、开展湿地保护。     

长江口深水航道三期工程后北槽洪枯季水沙运动特征研究

利用长江口深水航道三期整治工程前后,北槽洪枯季各测点水沙资料初步探讨了北槽洪枯季水沙运动特征。研究结果表明,北槽洪枯季潮周期平均含沙量分布自上而下总体呈"低-高-低"的分布态势,中段含沙量较高。洪季北槽各测点潮周期平均含沙量与潮周期平均流速相关性较差,北槽泥沙输运以平流输移为主。枯季两者相关较好,北槽泥沙运动则以起悬输运为主。北槽悬沙输运主要以欧拉输运为主,洪季北槽悬沙净输运率要明显大于枯季。洪季北槽中段潮泵及垂向环流作用最为明显,枯季,除北槽上段外,潮泵及垂向环流作用较小,水沙输运方向较为相近。造成洪季北槽中段潮泵作用及垂向环流输沙较大的原因是由于北槽中段滩槽泥沙交换频繁,涨潮流经南槽拦门沙及九段沙滩面后,挟带一定高含沙水体进入北槽,进而造成北槽中段潮泵及垂向环流输沙明显。     

基于潮位校正的盐城滨海潮间带遥感监测及变化分析

潮间带是重要的滨海湿地类型之一,在生物多样性保护、全球环境变化等方面具有不可估量的价值。遥感技术已经成为滨海湿地监测的重要手段。针对潮间带遥感监测中存在时相限制的瓶颈问题,本文结合卫星过境时潮位信息,通过建立GIS模型,将利用遥感方法提取出的瞬时水边线校正至平均高、低潮线,改进了通过遥感数据恢复潮间带高程和范围的方法。在此基础上,利用1995年、2000年、2005年、2010年和2015年的多期Landsat TM以及OLI遥感数据,对盐城滨海潮间带进行了遥感监测和分析。结果表明:（1）2015年江苏盐城潮间带面积为809.27 km2,相比1995年减小了47%;（2）1995年以来盐城滨海潮间带面积总体呈减小了趋势,其中1995-2000年潮间带面积减小幅度最大,约为205.67 km2;（3）潮间带主要分布在盐城滨海南部晚庄港-新开港,占全部潮间带面积的66%;同时潮间带面积的减小也主要发生在这个区域,减小的潮间带面积占减小总面积的84%;（4）潮间带范围的变化受人为和自然双重因素影响;海平面上升和滨海湿地的大量围垦,造成了潮间带的挤压效应,使得潮间带面积迅速减小,湿地围垦等人为因素起到主导作用。     

基于3S的荣成湾沿岸土地覆被变化及驱动力研究

运用3S技术对最近40年来荣成湾沿岸土地覆被动态变化及驱动力进行研究.结果表明,该区海岸湿地土地覆被总面积和陆域土地覆被总面积变化不大,但其各自类型结构和分布均发生了显著调整,而且二者变化在时间上不同步.从面积上讲,前者以1981年为界,渴湖和沙地先减少后波动增加,滩涂和沼泽地先增加后波动减少;养殖池从无到有并迅速增加...