生物膜对潮滩动力地貌演变影响的数值模拟研究

作     者：梁梦娇 周怡 张荷悦 李欢 康彦彦 王大伟 周曾 Liang Mengjiao;Zhou Yi;Zhang Heyue;Li Huan;Kang Yanyan;Wang Dawei;Zhou Zeng

作者机构：河海大学水灾害防御全国重点实验室江苏南京210098 河海大学江苏省海岸海洋资源开发与环境安全重点试验室江苏南京210098 河海大学海洋学院江苏南京210098 河海大学环境学院江苏南京210098 

出 版 物：《海洋学报》 (Acta Oceanologica Sinica)

年 卷 期：2024年第46卷第2期

页      面：93-106页

核心收录：

学科分类：07[理学] 0707[理学-海洋科学] 

基　　金：中央高校基本科研业务费专项资金项目(B230201061) 

主　　题：潮滩生物膜 数值模拟 潮滩地貌 潮沟系统 

摘      要：河口海岸潮滩湿地是一个复杂的生态系统,其地貌的形成和演变是水动力、泥沙输移和生物过程等多种因子相互作用的结果,特别是,探究潮滩生物过程并阐明其生物-物理效应是当前海洋科学领域研究的热点和难点。本文聚焦微生物生物膜,构建了耦合生物膜与水动力、沉积物输移、地貌演变的二维生物动力地貌模型,探究了生物膜在潮滩泥沙输移和地貌演变中发挥的作用。利用文献数据验证生物动力地貌模型,模型结果与文献数据吻合较好,表明所构建的模型可以较好地模拟出生物膜的增长规律及年际变化情况。结果表明,当水动力较弱时,在有生物膜作用的潮滩上,潮沟向陆侧延伸更充分,呈现出树杈状分布,潮间带区域的潮沟两侧分布有生物膜。通过对潮沟形态进行定量分析,发现生物膜的存在促进了潮沟数量增加,并向纵深方向发展,同时限制了其宽度的增加。相较于没有生物膜影响的潮滩,潮沟的平均深度增加,总面积减小,总长度增加,平均宽度减小,总体积增加。研究结果有助于加深对生物膜在潮滩地貌塑造中的作用机制认识,为海岸带保护与生态修复工程提供科学依据。