[发明专利]滨海湿地地表高程动态变化与加积速率测量方法

说明书

技术领域

本发明属于高程测量方法领域，具体地说，涉及一种滨海湿地地表高程动态变化与加积速率测量方法。

背景技术

滨海湿地分布于沿海低地，一般从平均海拔高程至特大高潮所涉及的范围均有湿地分布。其高程受控于两种因素：外源矿物质沉积和湿地植被有机质积累，但是随着长时间的高程加积外源输入会减少，湿地植被的生长由于频繁的水位淹没使其中的植被生长无法与处于高海拔的陆生植被相比较。因此，滨海湿地对有关影响高程变化的过程十分敏感，大尺度的高程变化会导致湿地转化为低海拔的裸滩或高海拔的陆生植被生态系统，小尺度的高程变化会使优势植被发生变化，进而促进土壤的生物地球化学性质和其他进程的变化。

滨海湿地地表高程变化与沉积物淤积或侵蚀厚度之间的差异，我们统称为地表以下土壤下沉，地表以下土壤下沉厚度＝沉积厚度-地表高程变化。引起地表以下土壤下沉的因素包括沉积物压实下沉，有机物分解等。目前测量地表以下土壤下沉多采用地表高程测量仪和水平标志层法：地表高程测量仪能够精确地测量出地表高程的变化；水平标志层法通过在湿地地表平铺一层标志性物质(如长石粉)，一段时间后，在普通标志性物质处进行钻孔取样，用游标卡尺测量出人工标志层与新形成的地表之间的垂直高度，从而计算出沉积物淤积厚度。

水平标志层法只能提供湿地表层沉积物的加积情况，沉积物加积是非常重要、复杂的过程，湿地植被的持续性很大程度上取决于直接影响湿地相对高程变化的区域泛滥规律。高程和泛滥时间的变化受沉积物加积的直接影响，同时也受海平面上升、区域沉降、浅层压实、地下根系的形成与分解。滨海湿地处于海陆交互带，动力环境复杂，特别是滨海湿地潮滩，很多地方沉积物受到侵蚀，水平标志层可能会被冲刷掉而无法获得沉积侵蚀厚度，从而影响湿地地表动态的监测工作。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种能够适用于滨海湿地复杂环境中的地表高程与加积(或侵蚀)速率测量方法。

本发明所述的滨海湿地地表高程动态变化与加积速率测量方法，用于地表加积区或侵蚀区地表高程动态变化和加积速率测量，包括以下步骤：

(1)将地表高程测量仪固定在测量点；

(2)在测量点放置水平标志层；

(3)在测量点放置竖直染色砂棒，染色砂棒顶端与沉积面重合；

(4)一段时间t后，读取地表高程测量仪获得地表高程变化S；

加积区：

(5)然后钻孔取样，获得水平标志层与新形成的地表层之间的垂直高度H₁为地表加积厚度；

(6)根据公式计算地表加积速率H₁/t；

(7)根据公式计算地表以下土壤下沉厚度A₁＝H₁-S；

侵蚀区：

(5)然后测量染色砂棒的剩余长度，获得染色砂棒减少的长度H₂为被侵蚀的沉积物的厚度；

(6)测量侵蚀终界面与剩余的染色砂棒顶面的距离D；

(7)根据公式计算地表侵蚀速率A＝(H₂-D)/t；

(8)根据公式计算地表以下土壤下沉速率V＝[S-(H₂-D)]/t。

在滨海湿地高程测量时，如果水平标志层被海水冲走，则表明地表高程下降，此时被侵蚀的沉积物厚度为通过染色砂棒获得的高度H₂，此时为侵蚀区；如果染色砂棒被地表层掩埋，此时为加积区。在加积速率测量中放置染色砂棒，以及在侵蚀速率测量方法中放置水平标志层的原因均是为了方便判断是正加积(加积)还是负加积(侵蚀)：如染色砂棒被掩埋，则表示在水平标志层之上淤积了新的沉积物，采用加积区所述步骤测量，如染色砂棒裸露在外，水平标志层被冲走，则采用侵蚀区所述步骤测量。

优选的，为增加测量的准确性，所述S、H₁、H₂、D均为采集的多个数值的算术平均值。

优选的，所述地表高程测量仪的测量臂上设有9个测量棒。

优选的，所述水平标志层为无色或着色沙、砖灰、荧光粉、长石粉、固态聚酯树脂层或滤纸。

所述染色砂棒采用下述方法制备而成：

(1)取待测点海滩沙、荧光素、琼脂粉，其质量比为：待测点海滩沙：荧光素：琼脂粉＝9000～13000:10～30:5～20；

(2)将海滩沙用淡水冲洗数次，晾干备用；

(3)将荧光素和晾干的海滩沙搅拌均匀；