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海岸带典型盐沼植被消浪效应研究

葛芳

华东师范大学

摘要:海岸带地区备受波浪侵蚀的影响。近年来,全球气候变化、海平面上升加速等现象进一步加剧了海岸侵蚀风险,缓解海岸侵蚀、抵御沿海地区洪水灾害刻不容缓。盐沼植被在抵御海浪、控制侵蚀方面功能显著,其生态护岸功能逐渐成为国内外学者关注的焦点。但盐沼植被消浪效应模式定量研究、影响植被消浪效应的因素分析还较为不足。探索典型植被在不同生长物候期的波浪衰减规律,辨识盐沼植被密度、株高、地径、空间分布等要素对消浪效应的影响具有重要意义。长江河口为中等潮差的河口海岸,波浪类型以风浪为主,其次为涌浪。本文以长江河口崇明岛地区为例,选取3类典型盐沼植被——藨草/海三棱藨草、互花米草、芦苇为研究对象,在3类盐沼植被区分别设置4条样带(包括植被茂盛期与枯萎期各2条样带)。每条样带布设3个测点(测点位置依据“光滩与盐沼交界—盐沼—盐沼”的模式布设),并利用波潮仪、Trimble R8卫星接收机等仪器开展野外波浪数据、地形坡度、植被生长状况等综合测量手段,获取不同盐沼植被、不同植被生长状况以及不同植被生长时期下,盐沼植被的消浪效应数据。通过不同样点上的波潮数据的数理统计,分析不同水深、波高对盐沼植被消浪效应的影响,以描绘不同生长时期下,盐沼植被的波浪衰减模式。研究结果表明:(1)在长江口的潮汐强度、滩面坡度情况下,风速较小时,三种典型盐沼植被消浪效应作用不同,在不同生长物候期波浪衰减规律相似,其强弱关系均表现出互花米草>芦苇>藨草/海三棱藨草。互花米草消浪功能最强,波浪衰减曲线为指数函数,消浪速率先快后慢,当穿过约50m宽互花米草区域后,波浪接近消失。芦苇消浪功能次之,波浪衰减曲线表现为对数函数,消浪效应模式为先快后慢,当波浪穿越约60m宽的芦苇时,波高、波能几乎衰减为0。藨草/海三棱藨草消浪功能最弱,波浪衰减表现为多项式函数曲线规律,当波浪经过约200m宽的藨草/海三棱藨草区后,波浪基本消失。(2)植被空间分布宽度和植被密度是影响消浪效应的关键因素。消浪效应与波浪在盐沼植被中传播的距离、与植被密度均有正相关关系。随着波浪穿过植被宽度的增加,消浪效应增强。同类型盐沼植被,植被密度越大,消浪效应越强。以藨草/海三棱藨草为例,样带SM1与样带SM2处滩面坡度、底质类型等自然因素几乎相同,SM2处植被密度是SM1处的5.9倍,当波浪经过100m宽的藨草/海三棱藨草,在不同入射波高情况下,SM2处的1/10波高消波率比SM1处的平均高出1/4。(3)植被消浪效应同时受植株本身特征如株高、叶宽影响。藨草/海三棱藨草植株矮小(<35cm),叶片极窄(<0.3cm),在不同生长季节,其植被消浪效应随边缘水深、入射波高的增大均呈现减小趋势。互花米草的消浪效应随生长状况的不同而不同。当互花米草植株较矮(<120cm),叶宽较窄(<0.80cm)时,与藨草/海三棱藨草规律相似,在不同生长季节植被消浪效应随边缘水深、入射波高的增大而减小。当互花米草植株较为高大(>160cm),叶宽较宽(>1.50cm),植被处于茂盛期时,消浪效应随边缘水深、入射波高的增大先减小后上升。而在植被枯萎期,由于植株高度稍有降低且叶片凋零,植被消浪效应随边缘水深、入射波高的增大而减小。芦苇株高较高(180-260cm),叶片较宽(0.8-1.60cm),植被消浪效应随边缘水深、入射波高的增大先减小后上升(或下降速度减缓)。(4)除植被空间分布宽度、密度以及植株特征外,盐沼植被消浪效应还受波浪强度、潮汐类型、风速风向、潮滩底质特征等影响,如枯萎期的藨草/海三棱藨草区,SM3处1/10波高最大值仅为0.19m,SM4处1/10波高最大值为0.71m,主要是由于SM3野外观测时,风向为离岸风,而SM4观测时为迎岸风所致。因此植被消浪效应作用机制还需进一步研究。
  • 专辑:

    基础科学

  • 专题:

    自然地理学和测绘学; 海洋学; 海洋学

  • 分类号:

    P748;P737.1

导师:

田波; 周云轩;

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