在地貌学和生态水文因素的调控下，潮滩和潮沟的演变：以中国黄河三角洲为例

《CATENA》：Evolutions of tidal flats and tidal creeks under geomorphological and eco-hydrological controls:A case study in the Yellow River Delta, China

潮汐水道与潟湖地貌受地形、水动力和植被协同作用，形成时空异质性演变规律。以黄河三角洲为例，研究发现： Zone I（近现代河口）因高泥沙、弱水动力及密集植被，呈现潮间带外淤增速率152m/a，潮汐水道线性低分叉结构；Zone II（废弃三角洲）因泥沙不足、强水动力及稀疏植被，潮间带侵蚀速率达70m/a，发育树状高分叉水道系统。水动力-沉积耦合机制表明，充足泥沙与弱流抑制分叉，而泥沙匮乏与强流促进分叉发育。研究构建了潮汐水道系统结构演化框架，揭示了地貌背景与水文生态的协同驱动机制，为三角洲湿地管理提供科学支撑。

　　

滕苏|严莉|史宏伟|尹鹏军|卢涛|王青|宋秋雨

中国烟台鲁东大学水利与土木工程学院

摘要

潮汐溪流受到地貌和生态水动力控制的综合影响，但目前尚缺乏揭示这些因素对潮汐溪流系统形成与演化机制的机理。以黄河三角洲为例，本研究详细分析了潮汐溪流、潮滩、植被覆盖以及水动力学的时空变化。从时间上看，当前河口附近的潮滩（区域I）经历了显著的海向堆积，海岸线每年向海移动约152米，而废弃的次三角洲区域（区域II）则出现了年均约70米的内陆侵蚀。区域I和区域II的潮汐溪流密度和分叉率呈上升趋势，尤其在2001至2016年间增长迅速，并在2016年达到峰值。从空间上看，侵蚀性强的区域II的潮汐溪流密度和分叉率比淤积严重的区域I分别高出约51%和164%，表明侵蚀性潮滩上形成了更密集、更复杂的潮汐溪流系统。从机理上看，区域I中高沉积物供应、较弱的水动力以及茂密的植被促进了潮滩堆积和河岸稳定性，形成了线性、分叉较少的溪流；而植被增强了河岸强度并抑制了地表径流，减少了分支现象。在区域II中，有限的沉积物、较强的水流以及稀疏的植被导致了侵蚀，形成了树枝状、分叉较多的溪流网络。水动力与沉积物的相互作用控制着溪流的分叉，充足的沉积物和较弱的水流会抑制分叉，而沉积物不足和较强的水流则会促进分叉。这些发现有助于阐明潮汐溪流的形成机制，并为三角洲系统的管理提供科学依据。

引言

潮汐溪流是典型的海岸地貌，通常由潮间带的周期性潮汐流动形成（Hughes等人，2012；Coco等人，2013；Gao等人，2024）。潮汐溪流不仅为潮间带与开阔海域之间提供了水、沉积物、有机物、营养物质和污染物的交换通道，还对潮汐波的传播具有重要影响（Fagherazzi等人，2008；D'Alpaos等人，2021）。此外，潮汐溪流有利于沿海湿地中水生生物的繁殖和生长，对维持海岸生物多样性也起着关键作用（Zheng等人，2023）。

潮汐溪流系统的地貌类似于河流系统，既可能呈现由平行溪流组成的线性结构，也可能呈现类似分流河流的树枝状结构（Gao等人，2022）。与陆地河流不同，潮汐溪流的形成和演化主要受不对称双向潮汐和复杂水动力力的直接影响，同时还会受到区域海洋动力、大河流附近潮滩的河流动力、潮滩的侵蚀/淤积过程以及潮滩上植被覆盖的影响（Mazda等人，1995；Hoitink等人，2003；Vandenbruwaene等人，2015；Kearney S和Fagherazzi，2016；Dai等人，2016，Dai等人，2018；Wang等人，2024，Wang等人，2025）。

通过实地测量、遥感图像、数值模拟和物理模型，研究人员揭示了潮汐溪流的形成与演化过程及其对多种因素的响应（Marani等人，2003；Fagherazzi等人，2004；Temmerman等人，2005；Vlaswinkel和Cantelli，2011；Wang等人，2013；Zhou等人，2014；Gao，2019；Finotello等人，2020；Gong等人，2021）。然而，关于不同潮汐溪流系统地貌结构（包括线性、树枝状和羽状结构）的形成机制的研究仍较为有限，尤其是在相邻区域同时存在多种结构的情况下（Xu等人，2024）。

黄河三角洲（YRD）形成了密集的潮汐溪流系统。在潮汐、径流、风暴潮、海平面上升、植被和人类活动的综合影响下，潮汐溪流的特征和演化过程存在显著的时空差异（Fan等人，2020；Gong等人，2020，Gong等人，2021；Han等人，2024）。自1996年黄河河口人工改道以来，当前河口附近的潮滩显著淤积，而废弃河口附近的潮滩则发生了侵蚀（Bi等人，2021；Cao等人，2023；Zhan等人，2023）。尤为重要的是，潮滩上的植被覆盖和潮汐溪流地貌具有高度的时空异质性，这对于揭示潮汐溪流系统在地貌、水动力和生态因素作用下的形成机制具有宝贵价值。

因此，本文旨在系统研究不同侵蚀和沉积环境下潮汐溪流的形态演化，揭示侵蚀性和沉积性潮滩中潮汐溪流系统结构的发展机制。这些发现有望加深对潮汐溪流动力学的理解，并为潮间带湿地的可持续管理和保护提供科学依据。

章节摘录

黄河三角洲的地貌特征

黄河发源于青藏高原，流经黄土高原和华北平原，最终注入渤海（图1a）。位于华北平原的下游黄河（LYR）以相对较小的径流量携带大量沉积物而著称，其沉积物浓度在全球大型河流中最高（Yin等人，2021）。

1855年黄河改道后，黄河的主要河道...

结合潮位校正模型提取潮滩信息

遥感图像被广泛用于研究潮滩的地形变化（Sarmiento等人，2016；Dutt等人，2024）。为了评估YRD地区潮汐溪流的时空变化，我们使用了1996年至2023年的Landsat 5 TM、Landsat 7 ETM和Landsat 8 OLI图像，并结合谷歌地球提供的数据进行了精确提取。

潮滩是潮间带的主要地貌类型...

黄河三角洲低潮线的迁移

通过结合潮位校正从遥感图像中提取的低潮线数据，分析了低潮线的迁移过程。自1996年河口向东北方向改道以来，区域I的低潮线出现了显著的海向淤积现象，尤其是在2001至2005年间；而区域II的低潮线由于黄河沉积物供应减少而迅速内陆侵蚀。2005至2023年间，区域I的低潮线...

讨论

如上所述，潮汐溪流和潮滩的特征存在显著的时空差异：1996至2023年间，区域I的潮滩显著淤积，而区域II则发生侵蚀和内陆后退。相应地，区域I的潮汐溪流系统呈线性结构，区域II则呈现树枝状结构。显然，潮汐溪流的系统结构与其所处环境密切相关...

结论

潮滩和溪流受到地貌和生态水文因素的综合影响。本研究基于动态地貌学框架，探讨了潮汐溪流在侵蚀/淤积背景下的形成和演化模式。黄河三角洲的特点是河口频繁改道且海洋动力相对较弱，导致北部潮滩淤积（区域I），南部潮滩侵蚀（区域II）。

CRediT作者贡献声明

滕苏：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、方法论设计、数据收集、数据分析、概念构建。严莉：撰写——审稿与编辑、方法论设计。史宏伟：撰写——审稿与编辑、方法论设计。尹鹏军：数据分析、数据管理。卢涛：数据分析、数据管理。王青：撰写——审稿与编辑、资金获取、数据分析、概念构建。宋秋雨：数据分析。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：42501002）、山东省自然科学基金（项目编号：ZR2024QD231）以及山东省高校青年教师科技创新支持计划（项目编号：2025KJH173）的资助。