沿海地区占地球陆地总面积的4%，却维系着重要的经济活动和宝贵的生态系统，支撑着世界三分之一的人口。水产养殖和围垦是沿海地区的两大人类活动，促进着当地经济的快速发展。自20世纪80年代以来，水产养殖已发展成为全球产量增长最快的食物来源之一，据统计，2020年全球水产养殖产量达到1.2亿吨，为全球粮食安全和经济发展做出了重要贡献。为了城市扩张，许多沿海国家如荷兰、英国、日本和韩国等进行了大规模的围垦活动。近几十年来，中国沿海的水产养殖和围垦活动也发展迅速。根据历史资料和卫星图像数据，中国的水产养殖面积增加到20×103 km2，产量居世界首位，中国的围垦面积到2014年已达11×103 km2。养殖和围垦活动给当地经济带来迅速发展的同时，也对当地海岸地貌造成了不可逆转的变化，使当地自然特征丧失。

 

　　随着社会经济的发展，沿海地区的水产养殖和围垦活动通常是同时进行的，两者共同影响着沿海地区的水沙动力和地貌变化。然而，高密度的水产养殖和大规模围垦活动对整个海湾或沿海地区从潮间带到潮下带的水沙和地貌的长期（多年尺度）综合影响尚不清楚。为了解决上述问题，本研究结合遥感、现场观测、数字高程模型（DEM）和MIKE3数值模拟，分析了2005年至2020年三沙湾潮间带和潮下带水产养殖和围垦变化对水沙动力和河床冲淤的影响（图1）。相关成果以Joint effect of aquaculture and land reclamation on sediment dynamics为题，发表于国际知名期刊Journal of Hydrology: Regional Studies。

 

　　遥感结果表明，近二十年来三沙湾水产养殖和围垦活动发展迅速。水产养殖面积从2005年的6.2 km2增加到2020年的154 km2，增加了25倍，占总潮下带（<-3m）面积的32%。围垦面积从2005年的16.5 km2增加到2020年的55.3 km2，增加了约3.4倍（图2）。

　　高密度的水产养殖活动对周边水动力产生显著影响。模拟和实测结果表明：2005年无养殖活动时，垂向流速剖面呈典型的对数形分布，流速自表层向底层减小；而随着养殖活动的开展，2020年垂向流速剖面呈弓形分布。与2005年相比，表层流速减小，最大流速层由表层转移到中层，中层和底层流速增大（图3）。

　　进一步的，数值模拟表明，水产养殖和围垦活动在湾内不同水深对水沙动力有着不同影响。在潮下带，养殖区表层平均流速和SSC分别下降了30%和16%，而底层的平均流速和SSC分别增加了10%和26%；在潮间带，表层平均流速和SSC分别减少了21%和28%，底层平均流速和SSC分别减小了15%和22%（图4）。

　　水产养殖和围垦活动对海湾潮下带和潮间带水沙动力的影响存在显著差异，进而导致海湾冲淤在不同水深有着显著差异。在水产养殖密集的潮下带（<-3m），主要发生侵蚀；而在有大规模围垦的潮间带（>-3m），主要发生淤积。模拟结果与DEM结果吻合较好，均表现为浅水淤积和深水冲刷（图5）。

　　这是由于：在潮下带，养殖的双阻力边界层效应降低了表层流速，最大流速下移，中下层流速增大，沉积物再悬浮加强，导致侵蚀增加。而在潮间带，围垦坝的反射作用使水动力减弱，导致泥沙淤积增加（图6）。

 

　　本研究综合利用遥感、水沙观测以及数值模拟，系统揭示了沿海两个重要的人类活动：养殖和围垦对海湾水沙动力和地貌的多年尺度影响。研究表明长期的水产养殖和围垦活动将会增加海湾潮下带侵蚀和潮间带淤积，使海湾剖面更加陡峭，地貌不稳定性增加。本研究为理解近海水产养殖和围垦对海湾及沿海地区沉积动力的综合影响提供典型案例参考。

　　华东师范大学河口海岸全国重点实验室博士生姚慧锟为论文第一作者、李茂田研究员为论文的通讯作者，其他共同作者还包括丹华水利（DHI）公司的刘晓强博士，河口海岸全国重点实验室李为华高级工程师、陈静研究员、刘演研究员、宋艳博士，南京地调院曾剑威高级工程师，荷兰特温特大学Pieter C. Roos教授。研究得到中国地质调查项目和国家自然科学基金(No. DD20221778，No. 42371013)的支持。

Huikun Yao, Maotian Li, Xiaoqiang Liu, Weihua Li, Yan Song, Jing Chen, Yan Liu, Jianwei Zeng, Pieter C. Roos. Joint effect of aquaculture and land reclamation on sediment dynamics. Journal of Hydrology: Regional Studies, 2025. 60:102561. https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2025.102561.