河道侵蝕與岸線穩定性分析

李杰

（安徽省亳州市譙城區河道保護管理中心，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、水質和水生生物的健康有關。①水流速度的增加對侵蝕過程產生顯著的影響。快速的水流能夠有效地切割和侵蝕岸線，導致土壤和巖石的逐漸消失。水流的速度與動能相關，速度越高，動能越大，對岸線造成的侵蝕作用越強烈[1]。②流量的變化也對侵蝕產生影響。高流量通常與大量的泥沙和碎屑物質一起被懸浮和輸移，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。過高或過低的水流速度和流量可能破壞魚類產卵地點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的懸浮和運動，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，使其沿河道輸送。這些顆粒物質在河流中磨擦和撞擊河岸，導致岸線的物質流失。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產生重要影響。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致水混濁，影響水質。這對于水生生物的生存和繁殖條件產生負面影響，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生變化，從而進一步影響水流速度和岸線侵蝕過程。這種地貌變化可能導致水流受阻或加速，對岸線穩定性產生不同的影響。

1.3 人類活動與土地利用的關聯

不適當的土地管理、城市化和農業擴張都與河道侵蝕緊密相關，產生了復雜的影響。①城市化對河道侵蝕產生顯著影響。城市地區的道路、建筑和排水系統改變了地表的滲透性，增加了徑流，導致河流的水流速度和流量波動。城市化還導致了土地表面的硬化，減少了土壤保護性覆蓋層，使岸線更容易受到侵蝕。②農業活動與土地侵蝕緊密相關。農田的開墾和植被的清除會導致水流速度的增加，泥沙的輸移和岸線的侵蝕。過度的農業化肥和農藥使用還可能導致水質惡化，對水生生物產生不利影響。③不適當的土地管理和土地利用規劃可能導致岸線穩定性問題的惡化。缺乏維護和保護岸線的政策和實踐可能加劇侵蝕問題，對生態系統和社區產生負面影響。

2 岸線穩定性與土地利用的關系

2.1 城市化對岸線穩定性的影響

城市化過程中的道路建設、房屋建筑和城市基礎設施的發展改變了沿岸土地的性質，進而對岸線產生影響。①城市化增加了硬質表面的覆蓋，這導致了雨水徑流的迅速排放，增加了洪水風險，同時減少了土壤保持和岸線穩定性的能力。城市地區的大面積鋪設混凝土和瀝青會導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致了岸線植被的減少，失去了植被提供的護岸效應。城市化還伴隨著土地改造和填海活動，直接破壞了自然岸線。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，還可能導致岸線沿河道部分的腐蝕和污染。

2.2 農業活動與土地侵蝕

農田開墾、種植和灌溉等農業實踐對岸線和河流生態系統產生多方面影響。①農田的開墾和植被清除導致了土壤的暴露，使岸線更容易受到侵蝕。植被的根系在保持土壤結構的同時，還有助于減緩水流速度，減輕了岸線侵蝕。然而，農田的大面積開墾破壞了這一天然護岸系統。②農業實踐涉及大量的化肥和農藥使用，這可能對岸線穩定性產生負面影響。過量的化肥和農藥可能被沖刷到河流中，污染水體，對水生生物產生害處。同時，這些污染物可能導致水質惡化，加速了岸線侵蝕。③農業灌溉也與岸線穩定性緊密相關。農田的灌溉可能導致水流的改變和增加，進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，水資源有限的情況下。

2.3 自然生態系統的保護與岸線穩定性

具體內容如下：①濕地和河岸林等生態系統具有出色的護岸效應。它們的根系能夠穩固土壤，減少水流速度，有效地減輕了岸線侵蝕。這些生態系統還能夠吸收過多的水分，降低洪水風險。②海灘和灘涂是自然生態系統的重要組成部分，提供了有效的岸線穩定性保護。它們能夠吸收波浪能量，減輕沿海侵蝕，同時還是重要的野生動植物棲息地。③維護和恢復這些自然生態系統對岸線穩定性的保護至關重要。通過合理管理和保護這些生態系統，可以有效地減輕岸線侵蝕問題，同時提供生態系統服務和生物多樣性保護。

3 環境影響評估

3.1 河道侵蝕的生態影響

生態學家們一直在研究河道侵蝕如何影響生態系統，以下將詳細討論其中的3 個方面。

（1）河道侵蝕對水生生物的生存和繁殖條件產生了直接影響。岸線的侵蝕可能導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的水質和棲息地，而岸線侵蝕可能改變這些條件，對魚類的生命周期產生不利影響[2]。

（2）河道侵蝕也會影響棲息地的穩定性。河流和濕地等生態系統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威脅。河道侵蝕破壞了棲息地的完整性，可能導致一些物種的數量下降和生態平衡的破裂。

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

3.2 岸線穩定性對水質的影響

（1）岸線侵蝕可能導致土壤和沉積物的輸送到水體中，增加了水中的泥沙濃度。這種情況對于水質不利，因為高泥沙濃度可能導致水混濁，降低了透明度。此外，泥沙中可能含有污染物，如重金屬和有機物質，這些物質對水生生物和水體生態系統產生有害影響。

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

（3）岸線侵蝕還可能影響水體溫度。岸線穩定性的改變可能導致水體加熱，尤其是在城市地區，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學，對魚類和其他水生生物的生存和繁殖條件產生不利影響。

3.3 基礎設施和岸線穩定性的關系

（1）河流和海岸地區的城市化和基礎設施建設通常需要填土、堤壩和河堤工程。這些工程可以改變河道的水流模式，可能導致水流速度和流量的改變，從而增加了岸線侵蝕的風險。此外，堤壩和其他基礎設施可能會改變河道和岸線的地貌，進一步影響了岸線穩定性。

（2）基礎設施建設通常需要大面積的土地開發，這可能導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）基礎設施建設可以通過人為措施來改善岸線穩定性。例如，防波堤、護坡和護岸等結構可以減少岸線侵蝕的風險。這些工程可以改變水流動力學，減輕波浪和流動對岸線的沖擊。然而，這些結構需要定期維護，以確保其有效性。

4 河道侵蝕的監測與預測方法

4.1 遙感技術在監測中的應用

（1）遙感技術可以提供大范圍和高分辨率的數據。衛星和飛機遙感能夠覆蓋廣大地區，獲取大規模的數據，這對于監測廣泛分布的河道侵蝕現象非常有利[3]。這些技術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）遙感技術具有時間序列的能力。通過反復的遙感數據獲取，可以跟蹤河道侵蝕的發展趨勢和速度。這使得監測人員能夠更好地理解侵蝕的演變過程，及時采取措施應對風險。

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

4.2 數值模擬和模型預測

（1）數值模擬和模型預測可以提供詳細的侵蝕過程分析。這些模型能夠模擬水流、泥沙輸移、土壤侵蝕等復雜的物理和地質過程。通過模型，可以分析不同條件下的侵蝕速度、熱點區域和風險因素。

（2）模型預測可以用于制定侵蝕的未來預測和風險評估。通過輸入不同的氣象、地質和土地利用數據，模型可以預測未來侵蝕趨勢，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劃非常有幫助。

（3）數值模擬和模型預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措施的影響，幫助決策者選擇最合適的措施來減輕侵蝕風險。

4.3 實地調查與數據分析

（1）實地調查提供了真實的地理信息和監測數據。通過實地測量，可以獲得河道侵蝕的實際情況，包括河道寬度、河床高度、泥沙深度和水質信息。這些數據是監測和研究的基礎，有助于建立模型和驗證遙感數據的準確性。

（2）水質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鍵步驟。這些樣品提供了關于水體健康狀況、污染程度以及懸浮固體物質的信息。數據分析可以揭示與水質和泥沙相關的生態風險和環境問題。

（3）地理信息系統（GIS）分析有助于整合和可視化多源數據。通過GIS 技術，可以將遙感圖像、模型模擬結果、實地調查數據和水質數據集成到一個統一的平臺中。這提供了更好的數據管理和分析工具，幫助決策者更好地理解河道侵蝕的復雜性。

5 岸線穩定性保護措施

5.1 岸線工程與防護結構

（1）岸線工程和防護結構可以有效地減少水流和波浪對岸線的沖擊。例如，堤壩、護坡、防波堤和護岸等結構可以分散波浪能量，減少波浪對岸線的侵蝕作用。這些工程可以有效保護沿岸土地、房屋和基礎設施，降低侵蝕引起的損失。

（2）這些結構還可以改變水流動力學，有助于維護河道和海岸的穩定性。堤壩和護坡可以減慢水流速度，有助于減輕土壤侵蝕。防波堤和護岸結構可以在河口和沿海地區減少泥沙淤積，維護導航通道的通暢[4]。

（3）岸線工程和防護結構的設計需要考慮生態系統的保護。一些結構，如生態堤壩和人工珊瑚礁，旨在保護岸線穩定性的同時提供棲息地，有助于生物多樣性保護。這種生態友好型的設計有助于平衡岸線保護和自然資源保護之間的關系。

5.2 植被恢復與保護

植被的根系有助于穩定土壤，減緩水流速度，防止泥沙侵蝕，提供生態系統服務。以下將探討植被恢復和保護的重要性以及方法。

（1）植被的恢復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，有助于改善水體質量。

（2）植被提供了棲息地和食物來源，有助于維護水生生物的生態平衡。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）植被的恢復有助于改善水質。植被能夠吸收養分和污染物，凈化水體，提高水質。這有益于水生生物的健康，并有助于維護生態系統的平衡。

5.3 社區參與與可持續管理

（1）社區參與可以提供本地知識和資源。當社區居民參與岸線穩定性管理時，他們通常擁有對當地地理環境的深刻了解。這些知識可以用于制定更有效的管理策略，根據當地情況調整措施。

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

（3）可持續管理需要跨部門合作和跨界合作。政府機構、科研機構和非政府組織需要共同努力，制定綜合的管理計劃[5]。這包括規劃和管理土地利用、水資源管理、岸線保護和生態恢復等多個方面。

6 結語

通過對河道侵蝕與岸線穩定性的研究，我們深入了解了其成因、影響因素以及保護措施。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。土地利用與岸線穩定性之間存在緊密聯系，城市化和農業活動對岸線穩定性產生重要影響。環境影響評估揭示了河道侵蝕和岸線穩定性對生態系統和水質的重要影響。監測與預測方法的不斷發展提供了更好的管理工具。保護措施如岸線工程、植被恢復和社區參與是維護岸線穩定性的有效手段。