人类活动强烈影响下典型潮汐通道海湾沉积物源-汇过程研究——以中国丁字湾为例

本研究针对人类活动干扰下潮汐通道海湾沉积失衡问题，通过数值模拟、地形对比和1354幅卫星影像（1984-2022年）分析，揭示丁字湾呈现"北岸侵蚀-南岸淤积"的源-汇格局，发现流域减沙（减少79.9%）与落潮优势流是海湾侵蚀主因，为潮汐通道系统稳定性管理提供科学依据。

　　

潮汐通道作为陆海物质交换的关键节点，在全球海岸带生态系统中扮演着重要角色。然而随着人类开发强度加剧，包括围垦（land reclamation）、筑坝（dam construction）和采砂（sand mining）等活动严重破坏了这类系统的自然平衡。以美国旧金山湾为例，过去50年因采砂损失2亿m³
沉积物，导致湿地退化；越南Cua Dai入口因海岸硬化工程造成北岸线以19 m/年速度侵蚀。中国丁字湾作为山东半岛最具代表性的潮汐通道系统，自1980年代以来经历大规模围塘养殖，五龙河入海泥沙量较1966年减少79.9%，海湾进入快速侵蚀阶段，但对其沉积物运移机制和源-汇过程缺乏系统认知。

山东省自然科学基金和国家自然科学基金资助的研究团队，通过整合表层沉积物粒度、地球化学、水深地形和1984-2022年1354幅卫星影像数据，运用数值模型和地形对比方法，首次系统解析了丁字湾沉积动力学过程。研究采用64个海湾表层沉积物样品、18个海滩沙样和12条支流沉积物样本，结合REE（稀土元素）地球化学示踪和(La/Yb)_N
、(Sm/Nd)_N
等指标，通过CMECS（Coastal and Marine Ecological Classification Standard）分类体系进行沉积环境划分。

区域特征
丁字湾具有深窄的中央水道（水深2-5 m）和宽达156 km²
的潮滩，入口宽度仅2.5 km。这种特殊地貌使其对沉积物收支变化极为敏感。

沉积物组成
粒度分析显示沉积物中值粒径跨度达0.580-6.853φ（平均4.662φ），按Folk分类可分为砂质砂（sG）、砂质泥（sM）等6类。粗颗粒物质（<4φ）集中分布于湾顶及外海，而细颗粒区（5.5-6.85φ）主要位于湾中部。

物源解析
REE特征表明湾区69.8%沉积物来自五龙河输入，30.2%源自北岸侵蚀。北岸侵蚀物质沿海岸输运至湾口，部分随涨潮流进入湾内；而河流来沙部分随落潮流输出湾外。

源-汇模式
研究首次量化了丁字湾"北蚀南淤"的空间分异：南潮滩和外侧沙滩是主要沉积区（sink），而北潮滩侵蚀物质与河流来沙构成主要物源（source）。数值模拟证实，流域减沙与落潮优势流共同导致湾内净侵蚀。

该研究创新性地构建了高强度人类活动下潮汐通道沉积物收支模型，为全球类似系统提供管理范式。发现的海湾侵蚀双重驱动机制（流域减沙+潮汐不对称）具有普适性意义，特别是指出潮控系统对陆源供沙减少的敏感性远超预期。研究提出的REE示踪组合指标(La/Yb)_N
-(Sm/Nd)_N
为复杂环境沉积物溯源建立了新方法。成果对海岸带空间规划具有直接指导价值，尤其在平衡养殖业发展与潮滩保护方面提供了科学依据，相关结论已发表于《Marine Geology》。