红树林诱导的沉积物向陆输运机制：基于沉积通量不对称性与床面剪切应力的数值模拟研究

本文通过数值模型揭示了红树林（mangrove）引起的潮汐不对称性（tidal asymmetry）对沉积物输运的关键影响。研究发现红树林导致涨潮时间缩短、流速加快，形成床面剪切应力（bed shear stress）差异，驱动沉积物向陆净输运（SSC差值达0.676-0.789 kg/m3），为理解滨海湿地应对海平面上升（SLR）的沉积动力学机制提供新见解。

　　

Key Points

• 通过数值模型量化了潮汐持续时间、流速和沉积物通量的不对称性；

• 潮汐不对称性导致的床面剪切应力（bed shear stress）峰值差异驱动红树林净沉积物输运；

• 水深增加会减弱不对称性，但向陆沉积物输运持续存在。

Governing equations

二维深度平均浅水方程通过垂向积分Navier-Stokes方程（DHI, 2023）构建，采用有限体积法进行空间离散，包含连续性方程和动量方程。

Shenzhen Bay

深圳湾作为珠江口东岸的半封闭海湾（图1a-b），被粤港澳大湾区都市圈环绕，其红树林国家级自然保护区具有独特的地貌特征（Huang et al., 2025）。

Landward-dominant tidal asymmetry

红树林存在时潮汐不对称性呈现显著向陆特征（图3）。涨潮时间短但流速快，形成双峰分布；床面剪切应力差异使涨潮期悬浮沉积物浓度（SSC）比落潮期高0.676 kg/m³（湾中部）至0.789 kg/m³（林外），驱动细颗粒沉积物向林缘和林内净输运。

Discussion

红树林通过摩擦效应（frictional effect）实现从高能离岸流向低能环境的转变，形成沉积"避难所"。沉积模式呈现空间分异：细颗粒沉积物在林内富集，粗颗粒沉积物在林缘堆积，这种机制助力红树林通过底床抬升（bed elevation）适应海平面上升（SLR）。

Conclusions

研究通过MIKE 21植被模块量化了红树林几何形态特征对沉积动力学的影响，揭示潮汐持续时间不对称性→流速不对称性→床面剪切应力差异→沉积通量不对称性的级联效应，为滨海湿地韧性（resilience）研究提供理论框架。