随着经济的发展,可利用土地资源愈加不足,潮滩(包括盐沼和光滩)作为一种后备的土地资源愈加受到重视,具有重要的社会经济价值。此外,潮滩还具有重要的气候调节、物质生产、净化环境、生物多样性保育等生态系统服务功能。系统研究潮滩表层沉积物侵蚀特性对于分析潮滩在人类活动影响导致的上游来沙减少、海平面上升及极端天气背景下的冲淤演变具有重要意义,可为潮滩合理科学规划利用,生态环境保护和土地可持续发展提供重要科学支撑,也可为沿海国家海岸带管理提供科学参考依据,具有重要的科学价值。本文通过采集长江口典型粉砂淤泥质潮滩表层沉积物柱状样和室内配置沉积物人工样,采用U-GEMS(UMCES-Gust Erosion Microcosm System)微观侵蚀系统,系统研究了泥沙颗粒组分、固结时间和生物作用(生物洞穴孔径大小和植被叶片面积)对人工样表层沉积物侵蚀特性的影响,同时结合长江口潮滩表层沉积物的侵蚀特性研究,给出了长江口典型粉砂淤泥质潮滩表层沉积物临界侵蚀剪切应力的区域分布情况,为潮滩冲淤演变及相关工程治理提供了科学依据和相关参考。主要研究成果总结如下:(1)粘土含量为22.9%~33.7%,中值粒径为7.9~19.4μm时,沉积物临界侵蚀剪切应力大于0.60 Pa,各剪切应力阶段(20 min)侵蚀量接近,沉积物可侵蚀性主要受粘土含量控制。粘土含量为8.6%~17.8%,中值粒径为32.5~98.6μm时,沉积物临界侵蚀剪切应力为0.10~0.45 Pa,剪切应力大于0.20 Pa后沉积物侵蚀量明显增加,中值粒径越大,沉积物越易侵蚀。(2)粘土、粉砂和砂含量分别为43.5%、48.8%和7.7%时,固结2天后沉积物累计侵蚀量下降显著,下降65.6%。固结2天内表层沉积物临界侵蚀剪切应力为0.10 Pa,2天后为0.45~0.60 Pa。粘土、粉砂和砂含量分别为8.2%、16.4%和75.4%时,固结2天后沉积物累计侵蚀量下降显著,下降37.9%。固结2天内表层沉积物临界侵蚀剪切应力为0.20 Pa,2天后为0.20~0.45 Pa。沉积物可侵蚀性受粘土含量控制,高含量粘土快速固结后,沉积物临界侵蚀剪切应力明显增大。(3)生物洞穴孔径减小导致沉积物的相对侵蚀面积(洞穴边壁面积)增大,因此随生物洞穴孔径减小,表层沉积物临界侵蚀剪切应力和累计侵蚀量分别呈减小和增大趋势。剪切应力大于0.20 Pa的侵蚀量占累计侵蚀量的41.9%~86.7%。随植被叶片面积增大,表层沉积物临界侵蚀剪切应力和累计侵蚀量分别呈增大和减小趋势。植被对水流能量有消减作用,沉积物均未发生临界侵蚀。剪切应力小于0.20 Pa时的侵蚀量占累计侵蚀量的52.1%~76.9%。(4)长江口潮滩表层沉积物临界侵蚀剪切应力和累计侵蚀量从北向南分别逐渐减小和增大。崇明东滩北侧表层沉积物粘土含量高,临界侵蚀剪切应力超过0.45 Pa,侵蚀量小于0.05 kg/m~2。崇明东滩南侧植被带和光滩带表层沉积物较平整,固结程度好,临界侵蚀剪切应力超过0.45 Pa,侵蚀量小于0.1 kg/m~2;潮沟带表层沉积物固结程度低,临界侵蚀剪切应力为0.45 Pa,侵蚀量超过0.2 kg/m~2。横沙东滩表层沉积物中值粒径为15.8~21.6μm,临界侵蚀剪切应力为0.20~0.30Pa,侵蚀量达0.1 kg/m~2。南汇边滩表层沉积物中含砂量大,临界侵蚀剪切应力为0.05~0.20 Pa,侵蚀量达0.02~0.38 kg/m~2。生物洞穴发育时,表层沉积物临界侵蚀剪切应力减小,为0.05~0.30 Pa。