熊海濱，孫昭華，陳 立，楊緒海，周歆玥，李芷晴，周煒興

(武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國家重點實驗室，武漢 430072)

長江岸線是珍貴的國土資源，城市江段兩岸常被開發(fā)為休閑岸線，其主要形式是整平加高.相比于碼頭等生產(chǎn)岸線，休閑岸線對中枯水期河流水動力、水環(huán)境干擾較小，但在汛期岸灘被淹沒情況下，休閑岸線的灘地與主槽構(gòu)成復(fù)式斷面，主槽水沙輸移仍可能受灘地糙率影響，而后者與植被面積、高度、密度等關(guān)系較大.蘆葦、南荻是長江中下游常見灘地植被[1]，其對淹沒頻率、水深等非常敏感.岸線開發(fā)之后，岸灘高程發(fā)生局部改變，而近20年來長江上游三峽等梯級樞紐運行，又明顯改變壩下游水文情勢，這些都會導(dǎo)致濱岸帶植被生長適宜度的調(diào)整.在此情況下，明確不同因素對邊灘植被的影響，是當(dāng)前沿江岸線保護(hù)與利用中的重要問題.

對于周期淹沒的洲灘濕地，植被常表現(xiàn)出沿水深梯度的條帶狀分布特征[2-4]，眾多學(xué)者曾采用多種方法建立了灘地植被與影響因素之間的響應(yīng)關(guān)系.如葉春等[5]結(jié)合野外調(diào)查和水文數(shù)據(jù)分析了鄱陽湖灘地植被與灘地出露天數(shù)的相關(guān)性；杜冰雪等[6]、唐玥等[7]基于遙感影像研究了三峽水庫運行后洞庭湖灘地植被面積與年平均水位的相關(guān)性；徐立君[8]基于3S技術(shù)研究了泥沙淤積導(dǎo)致的目平湖灘地高程變化與植被分布的關(guān)系；Rinaldi等[9]基于大量文獻(xiàn)歸納了河道內(nèi)大規(guī)模采砂、灘體劇烈變形和洲灘植被數(shù)量和多樣性的關(guān)系.這些研究一方面主要集中于鄱陽湖、洞庭湖等通江湖泊，另一方面只關(guān)注于某單一因素的影響效應(yīng)，長江干流的岸灘植被與水文情勢、地形變化等多因素間的關(guān)系仍待系統(tǒng)研究.

作為挺水植物的關(guān)鍵水文控制因子，淹沒頻率和淹沒水深對蘆葦、南荻種群分布的影響被廣泛研究.針對淹沒頻率的各家研究中，其結(jié)論基本一致，分布、適宜區(qū)間重合度較好[2,10-12].除淹沒頻率外，淹水深度對蘆葦、南荻種群的生長繁殖及形態(tài)特征有顯著影響[13-15]，蘆葦、南荻種群對水深的適應(yīng)范圍很廣，從幾厘米到1 m以上均能生長，但相對于淹水狀態(tài)，其對干旱脅迫的忍受力更強(qiáng)[16]，極端的淹水環(huán)境將抑制蘆葦、南荻的生長甚至造成其死亡.現(xiàn)有成果大多基于單次或多次非連續(xù)的野外水深測量數(shù)據(jù)[17-20]，反映了植被某一生長期與水深的響應(yīng)關(guān)系，由于蘆葦、南荻種群的不同生長發(fā)育階段對水分的需求量不同，其淹水深度的耐受閾值也有顯著差異[21-23].總體而言，關(guān)于蘆葦、南荻種群的淹沒頻率、淹沒水深的閾值已有較多認(rèn)識，但基于相關(guān)閾值區(qū)間能否有效模擬和反演出植被的分布情況？此類研究甚少.

武漢江段處于長江中游，兩岸延綿10余千米的邊灘幾乎被蘆葦占領(lǐng).歷史資料表明，20世紀(jì)漢口江灘的蘆葦并不多見，蘆葦是自2002年左右開始生長起來的，這一時間點與江灘開發(fā)為休閑岸線(2001年11月)以及三峽水庫開始運行(2003年6月)的時機(jī)重合，江灘蘆葦生長是否與兩方面因素有關(guān)，是值得研究的問題.本文以武漢河段中下段(沌口至陽邏)為例，以數(shù)學(xué)模型量化淹沒頻率、淹沒水深等生境因子，反演水文及地形因素對“蘆葦”群落的影響程度，為長江中下游岸線利用提供參考.

1 研究區(qū)域及數(shù)據(jù)資料

沌口至陽邏河段全長50.6 km(圖1)，河道平面輪廓穩(wěn)定，為單一與分汊相間分布的河型.河道沿岸有漢陽邊灘、漢口邊灘、武昌邊灘、青山邊灘等諸多邊灘，這些邊灘目前以濱江公園等休閑岸線利用為主，其中漢口江灘公園無論規(guī)模還是聞名度都當(dāng)居首位.故本文重點以漢口江灘為研究對象.

圖1 研究區(qū)域位置(a)、研究河段范圍(b)、網(wǎng)格劃分與地形高程(c)

漢口邊灘(30°57′～31°5′N，114°30′～114°36′E)位于武漢關(guān)至朱家河口的長江左岸，全長約11 km，平面形態(tài)順?biāo)鞣较蛑饾u放寬.邊灘以二七長江大橋為界，上下段剖面形態(tài)有所差異.上段為全長約7 km 的濱江公園.公園分為三級平臺，其中一級平臺高程為28.8 m，二級平臺高程為25 m，三級平臺為河灘濕地，是蘆葦、南荻主要分布區(qū)域(圖2a).下段濱岸地帶也廣泛分布著蘆葦和南荻群落(圖2b).經(jīng)考證，漢口邊灘植被以南荻為優(yōu)勢種，蘆葦少數(shù)混生其中，下文稱為南荻-蘆葦群落.

圖2 邊灘剖面示意圖：武漢關(guān)至二七長江大橋段(a)，二七長江大橋至朱家河口段(b)

研究采用的水文資料包括：1992-2017年漢口站日均流量、水位觀測數(shù)據(jù)，用于確定三峽水庫蓄水前后研究河段的水文特征.采用的地形資料為1996、2009年河道地形圖，用于分析岸線利用前后的地形變化.以上資料也是研究河段內(nèi)的平面二維水動力-生境適宜度模型的邊界條件.

2 研究方法

2.1 南荻-蘆葦群落分布實地調(diào)查

調(diào)查時間為2020年10-12月，此時南荻-蘆葦群落已處于生長末期，植被生長波動小，因此采集影像具有代表性[24].選擇天氣晴朗的時間，兩人一組，對該群落生長分布展開了2次調(diào)查，2次調(diào)查互為印證、目的略有不同.其中前次側(cè)重于單株植被的生長特征，后次側(cè)重于群落的空間分布情況.第一次時間為10月11日(漢口站流量36700 m3/s、水位22.01 m)，采用手持GPS定位器和高像素相機(jī)，對不同區(qū)域的南荻、蘆葦長勢情況進(jìn)行調(diào)查，采用卷尺對植株高度、直徑等參數(shù)進(jìn)行測量.同年12月10日(漢口站流量11700 m3/s、水位13.12 m)，采用大疆無人機(jī)(MAVIC 2 PRO)對南荻-蘆葦群落進(jìn)行航拍，對某些存疑區(qū)域配合實地目視確認(rèn).在現(xiàn)場觀測基礎(chǔ)上，借助于帶有定位信息的航拍照片將植被斑塊形狀、邊界勾繪在工作地圖上，并采用衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行校對，繪制出南荻-蘆葦群落實際分布圖，最后將繪制圖導(dǎo)入GIS軟件對群落分布面積進(jìn)行統(tǒng)計.

2.2 水動力模型的建立

2.2.1 基本方程 MIKE21 FM模型在平面二維自由表面流數(shù)值模擬方面具有強(qiáng)大的功能，基于該模型中的水動力(HD)模塊，建立沌口至陽邏河段水動力模型.水動力模塊的基本方程由水流連續(xù)方程、運動方程組成，具體參見MIKE21 FM科學(xué)手冊[25-26].

2.2.2 模型構(gòu)建 計算范圍上起沌口下至陽邏，根據(jù)研究河段1∶10000河道地形圖對整個區(qū)域進(jìn)行三角網(wǎng)格劃分(圖1c)和地形插值.網(wǎng)格邊長控制在50～150 m，對漢口江灘區(qū)域進(jìn)行局部加密處理，加密區(qū)網(wǎng)格邊長控制在10～40 m，網(wǎng)格單元和節(jié)點數(shù)分別為27462、14588個.模型的時間步長、計算時長分別為30 s、32 h.將沌口和漢江入?yún)R流量作為進(jìn)口邊界，陽邏水位作為出口邊界.初始水位和流速、干濕條件和渦粘系數(shù)等其他參數(shù)參考相關(guān)研究[27].

2.2.3 模型率定與驗證 水動力模型率定的關(guān)鍵參數(shù)是糙率，驗證對象以水位為主，中枯期水位采用航道部門在本河段內(nèi)的觀測值，汛期觀測水位采用漢口與下游九江站水位插值確定.

根據(jù)實測水位，分別率定了1996年和2009年地形下的兩套糙率參數(shù)，其中前者為 0.016～0.018，后者為0.017～0.020，都具有汛期小而枯期大的特點.圖3給出了各流量級下模擬與實測水位的對比，總體平均誤差為0.015～0.025 m，均方根誤差(RMSE)為0.021～0.032 m，納什效率系數(shù)(NSE)為0.981～0.991(表1)，誤差分析表明水位模擬效果良好[28].

表1 三峽水庫蓄水前后不同流量級下水位誤差分析

圖3 三峽水庫蓄水前后不同流量級下實測水位和計算水位對比:蓄水前(a)；蓄水后(b)(點線實測水位，點代表模型計算結(jié)果)

2.3 南荻-蘆葦群落適宜生境定義

南荻-蘆葦群落生境的適宜性主要考慮水文因子，其耐受臨界值重點參考同在長江流域的鄱陽湖區(qū)相關(guān)研究，其中胡振鵬等[11]基于3S技術(shù)調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)鄱陽湖濕地蘆葦、南荻主要分布于出露天數(shù)為305～271 d的草洲上；王若男等[10]結(jié)合鄱陽湖濕地資料分析認(rèn)為蘆葦、南荻種群的適宜淹沒頻率分別為5%～30%、5%～25%.韓禎等[2]認(rèn)為鄱陽湖區(qū)蘆葦和南荻種群的生態(tài)閾值接近，后者最適淹水時長為60～90 d(對應(yīng)頻率16.44%～24.66%).考慮本文研究植被中以南荻為主，綜合后淹沒頻率以5%～25%為控制指標(biāo).對于淹沒水深，以往存在針對蘆葦、南荻生長全周期和分時期的兩種看法.前者采用全年日均水深小于0.2 m作為臨界值[10]，而后者認(rèn)為蘆葦、南荻在3-4月的發(fā)芽期、5月之后的生長期耐受水深應(yīng)有所區(qū)別[29].由于3-4月長江處于非汛期，江水不上灘，因此對南荻-蘆葦群落的影響不大.進(jìn)入生長季以后(5月之后)，植株已經(jīng)長到一定高度，對淹水深度的耐受性增加.許秀麗等[30]基于鄱陽湖6-7月實測連續(xù)水位資料分析認(rèn)為，蘆葦分布于地面淹水0～1.5 m深度的范圍內(nèi)，水深高于1.5 m不適宜蘆葦生長.這與Weisner等[14]對瑞典南部某湖調(diào)查分析后的分布上限水深1.4 m十分接近.因此，在全年水深閾值的基礎(chǔ)考慮了生長季(6-7月)1.5 m作為水深上限.綜合2種指標(biāo)之后，以同時滿足淹沒頻率和淹沒水深的洲灘范圍視為南荻-蘆葦群落適宜生境.

2.4 計算情景設(shè)計及南荻-蘆葦生境面積計算

計算情景設(shè)置分別考慮以三峽水庫蓄水前、后漢口站5%和25%保證率流量為進(jìn)口流量(表3)，其中蓄水后又分為2003-2007年的初期運行期和2008-2017年的水庫高水位運行期.基于控制變量的思路，共實施了以下6種計算情景(表2)：情景1～3基于1996年地形；情景4～5基于1996-2009年復(fù)合地形(漢口邊灘為2009年地形，其余區(qū)域包括河道為1996年地形)；情景6基于2009年地形.情景1～4均采用蓄水前的水位流量關(guān)系確定上下邊界，情景5～6則采用蓄水后的水位流量關(guān)系.

表2 水文水動力模型模擬情景設(shè)定

每種情景均包括2次不同頻率流量的模擬計算，通過計算水位與洲灘高程進(jìn)行比較來判斷網(wǎng)格單元是否淹沒，統(tǒng)計各情景下漢口邊灘加密區(qū)內(nèi)在高流量下淹沒并且低流量下未淹沒的網(wǎng)格單元，結(jié)合網(wǎng)格單元面積可推求滿足淹沒頻率5%～25%的洲灘面積.在此基礎(chǔ)上可進(jìn)一步計算各情景下同時滿足淹沒頻率和淹沒水深的洲灘面積，也即南荻-蘆葦群落適宜生境.對比情景1～3可反映徑流過程變化的影響，對比情景1和4可分離岸灘地形變化的影響，對比情景1和5可反映水文和地形變化的迭加影響.情景6作為對照組，模擬接近當(dāng)前條件的南荻-蘆葦群落分布，一方面可驗證群落生長范圍的模擬效果，另一方面與情景5對比可反映邊灘以外地形的影響.

3 結(jié)果與討論

3.1 三峽水庫蓄水前后本河段水文情勢變化

由三峽水庫蓄水前后各時期流量頻率特征(表3)可知，三峽水庫運行后，漢口站來流整體偏枯，各保證率流量和多年平均流量均有所下降，其中保證率為5%的流量下降最為明顯，高水位運行期相較于蓄水前的減幅達(dá)10800 m3/s.蓄水前后水位流量關(guān)系亦有所變化，表現(xiàn)為同流量下中枯水位呈下降趨勢，洪水位保持

表3 三峽水庫蓄水前后漢口站特征流量及水位流量擬合關(guān)系變化*

穩(wěn)定[31].由三峽水庫蓄水前后漢口站6-7月月均流量變化，可以看出6月的月均流量變化不大，由于2006年為極端干旱年，2003-2007年區(qū)間相對較小.受汛期水庫調(diào)洪削峰影響，7月月均流量明顯減小，高水位運行期和初期運行期、蓄水前相比，分別減小7455、7229 m3/s，減幅分別達(dá)16.03%、15.54%.

3.2 岸線利用前后地形變化

由研究河段1996-2009年沖淤平面分布可見(圖4a)，河道沿縱向整體呈沖淤交替態(tài)勢，橫向則表現(xiàn)為“沖槽淤灘”分布.沖刷較為明顯的部位主要位于天興洲洲頭以及右汊出口，局部沖刷幅度達(dá)10 m以上.天興洲灘體右緣中上部及汊道出口主槽淤積最為明顯，淤積厚度達(dá)5 m以上.從漢口邊灘沖淤調(diào)整來看(圖4b)，除由于取水溝渠工程導(dǎo)致局部地形降低外，其總體呈淤積狀態(tài)，結(jié)合網(wǎng)格單元沖淤計算，漢口邊灘總沖淤量為5.54×106m3，平均淤高1.11 m，而同時期研究河段總沖淤量為-6.26×107m3，平均沖淤厚度為-0.52 m.

圖4 1996-2009年研究河段沖淤平面分布(a)、漢口邊灘沖淤分布(b)

進(jìn)一步統(tǒng)計了岸線利用前后漢口江灘內(nèi)不同高程灘地面積變化情況(圖5).可以看出，岸線利用后，20 m高程以下的灘地面積急劇減小，由47.41%下降至20.54%，而20～23 m高程區(qū)間內(nèi)的灘地面積則有所增大，尤其是20～22 m高程帶，面積占比由14.61%上升至35.24%，面積的急劇增大也表明了該高程區(qū)間地形坡度的減小[32].23～25 m高程帶對應(yīng)灘地面積略有減小，25 m高程以上灘地面積有所增大.由此可見，灘地面積增大主要集中在20～22 m以及25 m以上區(qū)間，變化在各高程帶不連續(xù)，且與圖2a的平臺高程有一定對應(yīng)性，顯然與公園修建、人為吹填加高等工程影響有關(guān).

圖5 岸線利用前后不同高程漢口邊灘灘地面積變化

3.3 南荻-蘆葦群落實際生長區(qū)域分布

由第1次調(diào)查結(jié)果可見(圖6a～d)，此時植株大都進(jìn)入開花結(jié)穗期，株高可達(dá)2～3 m.高程較低區(qū)域群落出現(xiàn)部分水淹現(xiàn)象，且群落密度相對稀疏.從第2次調(diào)查結(jié)果可知(圖6d～e)，此時南荻、蘆葦已經(jīng)枯萎，個體僅存灰白色莖稈，在航拍圖上呈大面積灰白斑塊狀.

從平面分布情況可知(圖6f)，南荻-蘆葦群落沿邊灘呈帶狀分布格局，面積為192.82×104m2，平均寬度約為175 m，最寬處基本與灘地齊寬，達(dá)600 m.據(jù)統(tǒng)計(圖7)，群落分布的灘地高程范圍在19～23.5 m高程帶，群落面積在21 m高程附近達(dá)到峰值，20～22 m高程最為富集，約占77%.這種面積分布隨高程變化而兩端遞減的分布形式，與其他學(xué)者研究結(jié)論一致[2,8,33].此外，20～22 m高程帶對應(yīng)蓄水后淹沒頻率為7.3%～21.7%，也符合以往研究提出的5%～25%臨界值范圍.

圖6 漢口邊灘不同位置南荻-蘆葦群落分布實景圖與平面分布情況(圖6a～e的具體拍攝位置可見圖6f)

圖7 漢口邊灘不同高程帶南荻-蘆葦群落實際分布面積

3.4 南荻-蘆葦群落適宜生境面積模擬

3.4.1 反演結(jié)果分析 圖8為不同情景下淹沒頻率為5%～25%的灘地范圍，圖9是在此基礎(chǔ)進(jìn)一步計算了同時滿足淹沒頻率和淹沒水深的南荻-蘆葦群落適宜生境面積.可以看出，考慮淹沒水深后，除情景1和3中的面積略有減小外，其他情景與淹沒頻率確定的面積變化不大.需指出的是，計算發(fā)現(xiàn)淹沒頻率為5%～25%處的灘地，均滿足日均水深小于0.2 m，圖9中水深導(dǎo)致的面積減小主要是考慮生長季1.5 m水深閾值所致.面積減小區(qū)域主要位于圖8中灘尾少部分高程較低區(qū)域，這些區(qū)域汛期水深較大，不利于南荻和蘆葦生長[24].對比情景6反演結(jié)果和圖6f群落實際分布可以發(fā)現(xiàn)，二者面積大小和分布位置都十分接近.進(jìn)一步分析群落適宜生境分布帶高程數(shù)據(jù)可知，與實際分布類似，南荻、蘆葦主要分布于19.5～23.5 m高程帶，占群落總面積的93%，20～22 m高程帶分布最為集中.反映了根據(jù)生境因子的閾值區(qū)間能有效反演出南荻-蘆葦群落的實際分布情況.

圖8 不同情景下漢口邊灘滿足淹沒頻率的洲灘平面分布：情景1(a)、情景2(b)、情景3(c)、情景4(d)、情景5(e)、情景6(f)

3.4.2 水文條件變化影響分析 對比情景1和3可知，若維持1996年地形，三峽水庫運行后，漢口邊灘南荻-蘆葦群落適宜生境面積將由135.79×104m2下降至90.66 ×104m2，降幅為33.24%.面積減少區(qū)域主要位于靠近內(nèi)陸一側(cè)的高程較高的灘地，其主要原因是受三峽水庫調(diào)節(jié)徑流影響，5%頻率對應(yīng)流量下降十分明顯(表3).這與水庫工程蓄水導(dǎo)致霍林河下游洪泛區(qū)的蘆葦沼澤濕地退化的現(xiàn)象相似[34].

3.4.3 地形條件變化的影響 對比情景1和4可以看出，在蓄水前水文條件下，岸灘地形變化將導(dǎo)致南荻-蘆葦群落適宜生境面積由135.79×104m2增至229.63×104m2，增幅達(dá)69.11%.面積增加區(qū)域在1996年基本為20 m高程以下、淹沒頻率大于25%的低灘區(qū)域，至2009年這些區(qū)域普遍增高了0.2～5 m(圖4)，南荻、蘆葦生長的適宜性提高.此外，情景5和6除地形有所差異，其他計算條件都相同.二者的結(jié)果顯示群落分布帶的位置和面積都很相近，說明河段內(nèi)其他位置的地形沖淤對漢口邊灘上南荻-蘆葦群落生境影響不大，其主要受漢口邊灘地形變化控制.

3.4.4 水文和地形條件變化的迭加影響 對比情景1和5可以看出，在水文條件中的水文頻率、水位流量關(guān)系及地形變化的迭加影響下，南荻-蘆葦群落呈內(nèi)陸向近水方向蔓延態(tài)勢的同時，其適宜生境面積由135.79×104m2增至193.54×104m2，增幅為42.53%.這種分布帶偏移現(xiàn)象與東洞庭湖及鄱陽湖區(qū)洲灘蘆葦、南荻群落由于蓄水后來水偏枯導(dǎo)致其最適生長范圍向湖心高程較低處遷移的現(xiàn)象類似[24,33].統(tǒng)計表明，水文條件變化、地形變化以及二者迭加作用下對南荻-蘆葦群落適宜生境面積影響貢獻(xiàn)率分別為-78%、162%和16%.由此可知，三峽水庫運行后，保證率在5%～25%對應(yīng)的流量變幅縮窄、水位區(qū)間減小導(dǎo)致南荻-蘆葦群落適宜生境面積減??；灘地地形變化使得該群落適宜生長高程帶區(qū)間面積增加，且后者居于主導(dǎo)地位，影響效應(yīng)遠(yuǎn)大于前者；考慮水文條件和地形兩個單一因素正負(fù)貢獻(xiàn)度的抵消作用后，二者同時變化的迭加影響對群落適宜生境面積具有額外的增加效應(yīng).綜合各因素分析，可將水文和地形變化對南荻-蘆葦群落生境的影響規(guī)律歸納見表4.

表4 水文和地形變化對南荻-蘆葦群落適宜生境的影響規(guī)律

3.5 其他影響因素分析

3.5.1 灘區(qū)地面硬化的影響 上述計算的南荻-蘆葦群落適宜生境面積為自然狀態(tài)下該群落能生長和擴(kuò)展的區(qū)域，事實上，部分灘區(qū)早已密布廠房、樓房、堆場、體育館、公園等各類建筑物[35]，這些位置灘面大都鋪有混凝土層，植被根本無法生長.由現(xiàn)場測圖判斷，這些建筑區(qū)主要位于25 m以上的高灘處.為識別人工建筑群對模擬結(jié)果的影響，進(jìn)一步統(tǒng)計了在25 m高程以下的洲灘面積(圖10).考慮三峽水庫今后將一直維持175 m蓄水調(diào)度，為此重點關(guān)注了高水位運行期時期.可以看出，情景1和情景4考慮建筑群后的南荻-蘆葦群落適宜生境面積大幅下降，而情景3和情景5則幾乎不變.這是由于蓄水前水文條件下部分建筑群位于淹沒頻率在5%～25%的區(qū)間帶內(nèi)，而蓄水后水文條件下建筑群淹沒頻率基本小于5%.對比情景4和情景5的南荻-蘆葦群落生境面積可以看出，相對于蓄水前，由于建筑群對蓄水后南荻、蘆葦影響更小，導(dǎo)致25 m高程以下的適宜生境面積甚至反超蓄水前，較之增加16.28%.

圖10 不同情景下考慮人工建筑群后的南荻-蘆葦群落適宜生境面積

3.5.2 水動力條件變化的影響 灘區(qū)地形的淤高同時也將影響流速、水深等水動力條件，從而對南荻-蘆葦群落的分布形狀、長勢情況產(chǎn)生影響.文獻(xiàn)表明，一方面相對于其他挺水植被(香蒲、茭白等)，南荻、蘆葦對水流沖擊力的耐受性更差[36].水流為靜止或接近靜止的緩流環(huán)境最適宜，汛期洪水時流速過大容易發(fā)生莖稈折損甚至倒根傾覆、導(dǎo)致植株數(shù)量銳減的現(xiàn)象[37].另一方面文獻(xiàn)表明南荻、蘆葦植株的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生物量分配會根據(jù)水深變化產(chǎn)生適應(yīng)性調(diào)整.相對于深水條件，淺水中的植株將更多的生物量分配于地下根莖部位，由于其主要通過根莖進(jìn)行無性繁殖為主，這無疑有助于群落的擴(kuò)展[14].以蓄水后多年平均洪峰流量50000 m3/s為例，計算了兩種地形下水位和流速情況，結(jié)果表明，地形淤高后漢口邊灘灘面平均流速和水深分別由0.62 m/s、4.15 m 降至 0.52 m/s、3.03 m，降幅分別為16.13%、26.99%.水動力的減弱有利于南荻-蘆葦群落的生長，這也有力佐證了地形變化有利于南荻、蘆葦生長.反觀對岸的武昌邊灘，其高程普遍偏低(20 m附近及以下)，在現(xiàn)有水文條件下灘區(qū)常年淹沒(淹沒頻率基本在25%以上)、流速較大，并不適合南荻、蘆葦生長，導(dǎo)致其缺少延伸地帶.而與漢口邊灘下游毗鄰的天興洲洲頭左側(cè)灘區(qū)，高程較高，大部分區(qū)域高程介于21～23 m之間，地形條件適宜南荻、蘆葦生長，在其上亦生長有一定規(guī)模的南荻-蘆葦群落[38].

4 結(jié)論

1)以平面二維水動力模型量化河道水動力因子，以5%～25%臨界淹沒頻率和汛期1.5 m臨界淹沒水深等作為岸灘南荻-蘆葦群落適宜生境閾值區(qū)間，建立了研究河段平面二維水動力-適宜生境數(shù)學(xué)模型，模擬結(jié)果表明該模型可較好地反演出南荻-蘆葦群落的實際分布情況.

2)漢口邊灘南荻-蘆葦群落現(xiàn)狀分布格局變化同時受水文和地形條件變化的影響.三峽水庫運行后的洪水過程調(diào)平導(dǎo)致濱岸帶南荻、蘆葦生長帶變窄，且向河道方向遷移；而岸灘人為利用導(dǎo)致的灘地地形增高、坡度坦化可使生長帶面積增大.相比于2001年前的天然情況，若不考慮人工建筑群影響，水文條件、地形變化導(dǎo)致的南荻-蘆葦群落適宜生境面積相對變幅分別為-33.24%、69.11%，兩者作用迭加之后南荻-蘆葦群落面積增加了42.53%，呈現(xiàn)出向低灘帶蔓延、擴(kuò)張的趨勢.地形變化中三峽蓄水后淹沒頻率為7.3%～21.7%區(qū)間帶(20～22 m高程帶)面積增大是南荻-蘆葦群落大規(guī)模生長的主要原因.

3)武漢河段漢口邊灘的例子說明，岸線利用后導(dǎo)致的灘地高程、坡度變化可能改變?yōu)┥现脖蛔匀坏纳L條件，這值得有關(guān)部門進(jìn)行岸線利用、規(guī)劃和進(jìn)行生態(tài)保護(hù)時重點關(guān)注.