绿色海堤的沉积地貌与生态系统动力学原理:研究综述

摘要

绿色海堤是传统结构工程与海岸生态系统共同组合而成的新型海堤,用以应对未来海面上升、风暴加剧给低地海岸防护带来的挑战。需解决的问题主要有海岸生态系统消浪过程及生态系统在海堤体系中的配置方式。理论分析、现场观测、物模数模所获结果表明,海岸生态系统确有显著的消浪功能:1)陆架泥区消浪,其机制以再悬浮和浮泥运动为主,底部摩擦为次;2)潮滩下部的粉砂细砂滩底部摩擦和推移质运动共同造成波能耗散,而上部的泥滩则以再悬浮和悬沙输运为主;3)在盐沼、红树林、海草床等由植被构成的生态系统,植物通过形态阻力、茎秆运动来阻滞水流、耗散波能,其效能高于沉积物床面对波能的耗散;4)生物礁主要有珊瑚礁和牡蛎礁,其消能作用主要通过床面摩擦和波浪破碎,效能较高,尤其是在风暴期间。生态系统如何成为海堤的有机组成部分,尤其是侵蚀型海岸的生态位修复和绿色海堤整体设计,还需进一步研究相关的科学问题:与硬质工程结合的盐沼-牡蛎礁的适应性生物学;未来环境变化条件下生态系统的稳定性;绿色海堤生态系统空间配置及其与风暴事件的时间尺度匹配;基于均衡剖面理论的海堤形态优化。