河道侵蝕與岸線穩(wěn)定性分析

李杰

（安徽省亳州市譙城區(qū)河道保護(hù)管理中心，安徽 亳州 236800）

1 河道侵蝕的成因

1.1 水流速度和流量的影響

水流速度和流量的變化不僅能夠加速侵蝕過程，還與泥沙輸移、水質(zhì)和水生生物的健康有關(guān)。①水流速度的增加對侵蝕過程產(chǎn)生顯著的影響?？焖俚乃髂軌蛴行У厍懈詈颓治g岸線，導(dǎo)致土壤和巖石的逐漸消失。水流的速度與動能相關(guān)，速度越高，動能越大，對岸線造成的侵蝕作用越強(qiáng)烈[1]。②流量的變化也對侵蝕產(chǎn)生影響。高流量通常與大量的泥沙和碎屑物質(zhì)一起被懸浮和輸移，增加了侵蝕的概率。③水流速度和流量的變化還與水生生物的棲息地和繁殖條件相關(guān)。過高或過低的水流速度和流量可能破壞魚類產(chǎn)卵地點(diǎn)或水生植被的棲息地。

1.2 沉積物輸移與泥沙沉積

沉積物輸移是指河流中顆粒物質(zhì)的懸浮和運(yùn)動，通常包括泥沙、碎屑和巖石碎片。①泥沙和碎屑的輸移：隨著水流速度的增加，水流能夠懸浮更多的顆粒物質(zhì)，使其沿河道輸送。這些顆粒物質(zhì)在河流中磨擦和撞擊河岸，導(dǎo)致岸線的物質(zhì)流失。泥沙的輸移通常與侵蝕程度成正比。②泥沙沉積對水生生物和水質(zhì)產(chǎn)生重要影響。雖然泥沙是自然的河流成分之一，但過量的泥沙沉積可能導(dǎo)致水混濁，影響水質(zhì)。這對于水生生物的生存和繁殖條件產(chǎn)生負(fù)面影響，尤其是對于底棲生物和魚類來說。③泥沙沉積也影響了河床的地貌。隨著泥沙在底部沉積，河道的形狀和深度會發(fā)生變化，從而進(jìn)一步影響水流速度和岸線侵蝕過程。這種地貌變化可能導(dǎo)致水流受阻或加速，對岸線穩(wěn)定性產(chǎn)生不同的影響。

1.3 人類活動與土地利用的關(guān)聯(lián)

不適當(dāng)?shù)耐恋毓芾?、城市化和農(nóng)業(yè)擴(kuò)張都與河道侵蝕緊密相關(guān)，產(chǎn)生了復(fù)雜的影響。①城市化對河道侵蝕產(chǎn)生顯著影響。城市地區(qū)的道路、建筑和排水系統(tǒng)改變了地表的滲透性，增加了徑流，導(dǎo)致河流的水流速度和流量波動。城市化還導(dǎo)致了土地表面的硬化，減少了土壤保護(hù)性覆蓋層，使岸線更容易受到侵蝕。②農(nóng)業(yè)活動與土地侵蝕緊密相關(guān)。農(nóng)田的開墾和植被的清除會導(dǎo)致水流速度的增加，泥沙的輸移和岸線的侵蝕。過度的農(nóng)業(yè)化肥和農(nóng)藥使用還可能導(dǎo)致水質(zhì)惡化，對水生生物產(chǎn)生不利影響。③不適當(dāng)?shù)耐恋毓芾砗屯恋乩靡?guī)劃可能導(dǎo)致岸線穩(wěn)定性問題的惡化。缺乏維護(hù)和保護(hù)岸線的政策和實(shí)踐可能加劇侵蝕問題，對生態(tài)系統(tǒng)和社區(qū)產(chǎn)生負(fù)面影響。

2 岸線穩(wěn)定性與土地利用的關(guān)系

2.1 城市化對岸線穩(wěn)定性的影響

城市化過程中的道路建設(shè)、房屋建筑和城市基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展改變了沿岸土地的性質(zhì)，進(jìn)而對岸線產(chǎn)生影響。①城市化增加了硬質(zhì)表面的覆蓋，這導(dǎo)致了雨水徑流的迅速排放，增加了洪水風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)減少了土壤保持和岸線穩(wěn)定性的能力。城市地區(qū)的大面積鋪設(shè)混凝土和瀝青會導(dǎo)致水流速度的顯著增加，從而加劇了岸線侵蝕。②城市化改變了岸線土地的土地利用類型。這種土地用途的改變導(dǎo)致了岸線植被的減少，失去了植被提供的護(hù)岸效應(yīng)。城市化還伴隨著土地改造和填?；顒樱苯悠茐牧俗匀话毒€。③城市化增加了污染物輸入河流的可能性。這不僅對水生生物有害，還可能導(dǎo)致岸線沿河道部分的腐蝕和污染。

2.2 農(nóng)業(yè)活動與土地侵蝕

農(nóng)田開墾、種植和灌溉等農(nóng)業(yè)實(shí)踐對岸線和河流生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生多方面影響。①農(nóng)田的開墾和植被清除導(dǎo)致了土壤的暴露，使岸線更容易受到侵蝕。植被的根系在保持土壤結(jié)構(gòu)的同時(shí)，還有助于減緩水流速度，減輕了岸線侵蝕。然而，農(nóng)田的大面積開墾破壞了這一天然護(hù)岸系統(tǒng)。②農(nóng)業(yè)實(shí)踐涉及大量的化肥和農(nóng)藥使用，這可能對岸線穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面影響。過量的化肥和農(nóng)藥可能被沖刷到河流中，污染水體，對水生生物產(chǎn)生害處。同時(shí)，這些污染物可能導(dǎo)致水質(zhì)惡化，加速了岸線侵蝕。③農(nóng)業(yè)灌溉也與岸線穩(wěn)定性緊密相關(guān)。農(nóng)田的灌溉可能導(dǎo)致水流的改變和增加，進(jìn)而影響河流的水流速度和流量。這可能加劇岸線侵蝕，特別是在干旱地區(qū)，水資源有限的情況下。

2.3 自然生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)與岸線穩(wěn)定性

具體內(nèi)容如下：①濕地和河岸林等生態(tài)系統(tǒng)具有出色的護(hù)岸效應(yīng)。它們的根系能夠穩(wěn)固土壤，減少水流速度，有效地減輕了岸線侵蝕。這些生態(tài)系統(tǒng)還能夠吸收過多的水分，降低洪水風(fēng)險(xiǎn)。②海灘和灘涂是自然生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，提供了有效的岸線穩(wěn)定性保護(hù)。它們能夠吸收波浪能量，減輕沿海侵蝕，同時(shí)還是重要的野生動植物棲息地。③維護(hù)和恢復(fù)這些自然生態(tài)系統(tǒng)對岸線穩(wěn)定性的保護(hù)至關(guān)重要。通過合理管理和保護(hù)這些生態(tài)系統(tǒng)，可以有效地減輕岸線侵蝕問題，同時(shí)提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和生物多樣性保護(hù)。

3 環(huán)境影響評估

3.1 河道侵蝕的生態(tài)影響

生態(tài)學(xué)家們一直在研究河道侵蝕如何影響生態(tài)系統(tǒng)，以下將詳細(xì)討論其中的3 個(gè)方面。

（1）河道侵蝕對水生生物的生存和繁殖條件產(chǎn)生了直接影響。岸線的侵蝕可能導(dǎo)致水中泥沙濃度的增加，這可能會影響水生植被和底棲生物的生存。一些水生生物，特別是魚類的繁殖需要適當(dāng)?shù)乃|(zhì)和棲息地，而岸線侵蝕可能改變這些條件，對魚類的生命周期產(chǎn)生不利影響[2]。

（2）河道侵蝕也會影響棲息地的穩(wěn)定性。河流和濕地等生態(tài)系統(tǒng)提供了重要的棲息地，支持多樣的植物和動物。然而，侵蝕過程可能導(dǎo)致棲息地的破壞和喪失，這對于依賴這些棲息地的野生動植物種類來說是一項(xiàng)威脅。河道侵蝕破壞了棲息地的完整性，可能導(dǎo)致一些物種的數(shù)量下降和生態(tài)平衡的破裂。

（3）河道侵蝕還可能導(dǎo)致土壤和植被的喪失，影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。沿著河流的土壤和植被扮演著固定泥沙、過濾水質(zhì)和減輕洪水的重要角色。岸線侵蝕可能導(dǎo)致這些生態(tài)系統(tǒng)元素的喪失，對水循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)的功能產(chǎn)生負(fù)面影響。

3.2 岸線穩(wěn)定性對水質(zhì)的影響

（1）岸線侵蝕可能導(dǎo)致土壤和沉積物的輸送到水體中，增加了水中的泥沙濃度。這種情況對于水質(zhì)不利，因?yàn)楦吣嗌碀舛瓤赡軐?dǎo)致水混濁，降低了透明度。此外，泥沙中可能含有污染物，如重金屬和有機(jī)物質(zhì)，這些物質(zhì)對水生生物和水體生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生有害影響。

（2）岸線侵蝕還可能導(dǎo)致養(yǎng)分的輸入增加。土壤中的養(yǎng)分（氮和磷）可能被輸送到水體中，從而引發(fā)水體富營養(yǎng)化的問題。富營養(yǎng)化通常導(dǎo)致水體中藻類的過度生長，形成藻華，對水質(zhì)產(chǎn)生不利影響。此外，藻類的死亡和分解可能導(dǎo)致溶解氧的減少，對水生生物產(chǎn)生有害影響。

（3）岸線侵蝕還可能影響水體溫度。岸線穩(wěn)定性的改變可能導(dǎo)致水體加熱，尤其是在城市地區(qū)，城市岸線的混凝土和瀝青會吸收和儲存更多的熱量。水體溫度升高可能影響水中生物的生態(tài)學(xué)，對魚類和其他水生生物的生存和繁殖條件產(chǎn)生不利影響。

3.3 基礎(chǔ)設(shè)施和岸線穩(wěn)定性的關(guān)系

（1）河流和海岸地區(qū)的城市化和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)通常需要填土、堤壩和河堤工程。這些工程可以改變河道的水流模式，可能導(dǎo)致水流速度和流量的改變，從而增加了岸線侵蝕的風(fēng)險(xiǎn)。此外，堤壩和其他基礎(chǔ)設(shè)施可能會改變河道和岸線的地貌，進(jìn)一步影響了岸線穩(wěn)定性。

（2）基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)通常需要大面積的土地開發(fā)，這可能導(dǎo)致土壤暴露和植被的清除。這些因素使岸線更加容易受到侵蝕。土地的硬化和城市表面的覆蓋也增加了降水徑流，使洪水事件更頻繁，加劇了岸線侵蝕。

（3）基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)可以通過人為措施來改善岸線穩(wěn)定性。例如，防波堤、護(hù)坡和護(hù)岸等結(jié)構(gòu)可以減少岸線侵蝕的風(fēng)險(xiǎn)。這些工程可以改變水流動力學(xué)，減輕波浪和流動對岸線的沖擊。然而，這些結(jié)構(gòu)需要定期維護(hù)，以確保其有效性。

4 河道侵蝕的監(jiān)測與預(yù)測方法

4.1 遙感技術(shù)在監(jiān)測中的應(yīng)用

（1）遙感技術(shù)可以提供大范圍和高分辨率的數(shù)據(jù)。衛(wèi)星和飛機(jī)遙感能夠覆蓋廣大地區(qū)，獲取大規(guī)模的數(shù)據(jù)，這對于監(jiān)測廣泛分布的河道侵蝕現(xiàn)象非常有利[3]。這些技術(shù)還能夠提供高分辨率的圖像，能夠捕捉到小尺度的變化，幫助識別侵蝕跡象。

（2）遙感技術(shù)具有時(shí)間序列的能力。通過反復(fù)的遙感數(shù)據(jù)獲取，可以跟蹤河道侵蝕的發(fā)展趨勢和速度。這使得監(jiān)測人員能夠更好地理解侵蝕的演變過程，及時(shí)采取措施應(yīng)對風(fēng)險(xiǎn)。

（3）遙感技術(shù)可以整合多源數(shù)據(jù)，包括可見光、紅外、雷達(dá)和地形數(shù)據(jù)。這多元化的數(shù)據(jù)源有助于全面了解河道侵蝕現(xiàn)象。通過不同波段和傳感器的數(shù)據(jù)融合，可以提供更多的信息，用于分析和監(jiān)測侵蝕過程。

4.2 數(shù)值模擬和模型預(yù)測

（1）數(shù)值模擬和模型預(yù)測可以提供詳細(xì)的侵蝕過程分析。這些模型能夠模擬水流、泥沙輸移、土壤侵蝕等復(fù)雜的物理和地質(zhì)過程。通過模型，可以分析不同條件下的侵蝕速度、熱點(diǎn)區(qū)域和風(fēng)險(xiǎn)因素。

（2）模型預(yù)測可以用于制定侵蝕的未來預(yù)測和風(fēng)險(xiǎn)評估。通過輸入不同的氣象、地質(zhì)和土地利用數(shù)據(jù)，模型可以預(yù)測未來侵蝕趨勢，幫助決策者采取有效的管理措施。這對于河道管理和防洪規(guī)劃非常有幫助。

（3）數(shù)值模擬和模型預(yù)測可以用于評估不同管理措施的效果。模型可以模擬不同工程和保護(hù)措施的影響，幫助決策者選擇最合適的措施來減輕侵蝕風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 實(shí)地調(diào)查與數(shù)據(jù)分析

（1）實(shí)地調(diào)查提供了真實(shí)的地理信息和監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過實(shí)地測量，可以獲得河道侵蝕的實(shí)際情況，包括河道寬度、河床高度、泥沙深度和水質(zhì)信息。這些數(shù)據(jù)是監(jiān)測和研究的基礎(chǔ)，有助于建立模型和驗(yàn)證遙感數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（2）水質(zhì)采樣和沉積物樣品的收集是評估水體和泥沙中污染物濃度的關(guān)鍵步驟。這些樣品提供了關(guān)于水體健康狀況、污染程度以及懸浮固體物質(zhì)的信息。數(shù)據(jù)分析可以揭示與水質(zhì)和泥沙相關(guān)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境問題。

（3）地理信息系統(tǒng)（GIS）分析有助于整合和可視化多源數(shù)據(jù)。通過GIS 技術(shù)，可以將遙感圖像、模型模擬結(jié)果、實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)和水質(zhì)數(shù)據(jù)集成到一個(gè)統(tǒng)一的平臺中。這提供了更好的數(shù)據(jù)管理和分析工具，幫助決策者更好地理解河道侵蝕的復(fù)雜性。

5 岸線穩(wěn)定性保護(hù)措施

5.1 岸線工程與防護(hù)結(jié)構(gòu)

（1）岸線工程和防護(hù)結(jié)構(gòu)可以有效地減少水流和波浪對岸線的沖擊。例如，堤壩、護(hù)坡、防波堤和護(hù)岸等結(jié)構(gòu)可以分散波浪能量，減少波浪對岸線的侵蝕作用。這些工程可以有效保護(hù)沿岸土地、房屋和基礎(chǔ)設(shè)施，降低侵蝕引起的損失。

（2）這些結(jié)構(gòu)還可以改變水流動力學(xué)，有助于維護(hù)河道和海岸的穩(wěn)定性。堤壩和護(hù)坡可以減慢水流速度，有助于減輕土壤侵蝕。防波堤和護(hù)岸結(jié)構(gòu)可以在河口和沿海地區(qū)減少泥沙淤積，維護(hù)導(dǎo)航通道的通暢[4]。

（3）岸線工程和防護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要考慮生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)。一些結(jié)構(gòu)，如生態(tài)堤壩和人工珊瑚礁，旨在保護(hù)岸線穩(wěn)定性的同時(shí)提供棲息地，有助于生物多樣性保護(hù)。這種生態(tài)友好型的設(shè)計(jì)有助于平衡岸線保護(hù)和自然資源保護(hù)之間的關(guān)系。

5.2 植被恢復(fù)與保護(hù)

植被的根系有助于穩(wěn)定土壤，減緩水流速度，防止泥沙侵蝕，提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。以下將探討植被恢復(fù)和保護(hù)的重要性以及方法。

（1）植被的恢復(fù)有助于減少泥沙的輸送到水體中。植被的根系能夠有效地捕獲土壤顆粒，阻止它們被水流沖走。這減少了泥沙的輸入，有助于改善水體質(zhì)量。

（2）植被提供了棲息地和食物來源，有助于維護(hù)水生生物的生態(tài)平衡。岸線植被和河岸林是許多野生動植物的棲息地，它們提供了食物和棲息地，維持了生物多樣性。

（3）植被的恢復(fù)有助于改善水質(zhì)。植被能夠吸收養(yǎng)分和污染物，凈化水體，提高水質(zhì)。這有益于水生生物的健康，并有助于維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的平衡。

5.3 社區(qū)參與與可持續(xù)管理

（1）社區(qū)參與可以提供本地知識和資源。當(dāng)社區(qū)居民參與岸線穩(wěn)定性管理時(shí)，他們通常擁有對當(dāng)?shù)氐乩憝h(huán)境的深刻了解。這些知識可以用于制定更有效的管理策略，根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r調(diào)整措施。

（2）社區(qū)參與可以增加管理措施的可持續(xù)性。當(dāng)社區(qū)居民參與決策制定和資源管理時(shí)，他們更有可能支持和遵守管理規(guī)則。這有助于保持長期的岸線穩(wěn)定性，避免短期和非可持續(xù)的解決方案。

（3）可持續(xù)管理需要跨部門合作和跨界合作。政府機(jī)構(gòu)、科研機(jī)構(gòu)和非政府組織需要共同努力，制定綜合的管理計(jì)劃[5]。這包括規(guī)劃和管理土地利用、水資源管理、岸線保護(hù)和生態(tài)恢復(fù)等多個(gè)方面。

6 結(jié)語

通過對河道侵蝕與岸線穩(wěn)定性的研究，我們深入了解了其成因、影響因素以及保護(hù)措施。河道侵蝕的成因多樣化，包括水流速度、人類活動和泥沙沉積等。土地利用與岸線穩(wěn)定性之間存在緊密聯(lián)系，城市化和農(nóng)業(yè)活動對岸線穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響。環(huán)境影響評估揭示了河道侵蝕和岸線穩(wěn)定性對生態(tài)系統(tǒng)和水質(zhì)的重要影響。監(jiān)測與預(yù)測方法的不斷發(fā)展提供了更好的管理工具。保護(hù)措施如岸線工程、植被恢復(fù)和社區(qū)參與是維護(hù)岸線穩(wěn)定性的有效手段。