【论文推荐】| 盐沼植被对海堤防护增效的量化研究

论文导读与观点概要

1. 研究背景与目的

在全球气候变化背景下，极端海洋动力灾害频发，传统硬质海堤面临防护标准下降的风险。基于自然的解决方案（NbS），特别是“湿地-海堤”组合防御体系，逐渐成为海岸防护的新途径。本研究旨在定量评估堤前盐沼植被对极端波浪的衰减作用，并将这种生态效益转化为海堤设计参数的优化（即堤顶高程的折减），为黄河三角洲及其他类似地区的生态海岸防护工程设计提供科学依据。

2. 研究方法

3. 主要结果

• 无植被时，10~200年重现期下的2%波浪爬高为2.15~3.95 m；而在高潮带布置50m宽植被时，爬高显著降低。
  

• 量化公式： 研究拟合得到了与植被宽度、重现期的定量关系公式（见原文公式（10）和（11））。
  
• 关键数据： 在50年一遇设计条件下，高潮带布置50 m宽植被带，可使海堤设计顶高程降低约1.75m ；同等条件下中潮带植被可降低约0.94 m。

4. 结  论

相关图表

本文引用格式：吴毅, 武国相, 张红, 等. 盐沼植被对海堤防护增效的量化研究[J]. 海洋工程, 2026, 44(3): 88-96.  (WU Yi, WU Guoxiang, ZHANG Hong, et al. Quantification of the enhanced protective effects of salt marsh vegetation on coastal dikes[J]. The Ocean Engineering, 2026, 44(3): 88-96.  (in Chinese)）

通信作者简介：武国相   

武国相，博士，中国海洋大学教授、博士生导师，国家级青年人才，入选学校“海潮英才”、获青岛市青年科技奖，长期深耕河口海岸水沙动力与地貌演变、滨海湿地植被-地貌互馈、海岸防灾与生态修复技术领域，主持国家自然科学基金等多项国家级课题，作为核心完成人获2024年国家科技进步二等奖，在国际权威期刊发表多篇高水平论文、拥有多项相关发明专利，同时主讲多门港海工程核心课程，是国内海岸生态保护与修复领域兼具理论创新与工程落地能力的青年骨干学者。

参考文献

1

TEMMERMAN S， MEIRE P， BOUMA T J， et al. Ecosystem-based coastal defence in the face of global change［J］. Nature， 2013， 504（7478）： 79-83.

2

LIU G L， JI T， WU G X， et al. Improved local time-stepping schemes for storm surge modeling on unstructured grids［J］. Environmental Modelling & Software， 2024， 179： 106107.

3

高抒. 防范未来风暴潮灾害的绿色海堤蓝图［J］. 科学， 2020， 72（4）： 12-16.

GAO S. A blueprint of green sea defence against future storm surge hazards［J］. Science， 2020， 72（4）： 12-16. （in Chinese）

4

SPALDING M D， RUFFO S， LACAMBRA C， et al. The role of ecosystems in coastal protection： adapting to climate change and coastal hazards［J］. Ocean & Coastal Management， 2014， 90： 50-57.

5

LE COENT P， GRAVELINE N， ALTAMIRANO M A， et al. Is-it worth investing in NBS aiming at reducing water risks？ Insights from the economic assessment of three European case studies［J］. Nature-Based Solutions， 2021， 1： 100002.

6

高抒， 贾建军， 于谦. 绿色海堤的沉积地貌与生态系统动力学原理： 研究综述［J］. 热带海洋学报， 2022， 41（4）： 1-19.

GAO S， JIA J J， YU Q. Green sea dykes： an overview of their principles of sediment， geomorphology and ecosystem dynamics［J］. Journal of Tropical Oceanography， 2022， 41（4）： 1-19. （in Chinese）

7

YU Q， JIA J J， GAO S. Scientific basis， engineering feasibility and system optimization of green sea dykes for temperate mud coasts： a brief overview［J］. Anthropocene Coasts， 2024， 7（1）： 19.

8

ZHENG J H， XU W， TAO A F， et al. Synergy between coastal ecology and disaster mitigation in China： policies， practices， and prospects［J］. Ocean & Coastal Management， 2023， 245： 106866.

9

侯堋， 王强， 陈俊昂， 等. 基于 “浪潮分离” 的粤港澳大湾区海堤高标准建设技术体系研究［J］. 中国水利， 2023（17）： 47-52.

HOU P， WANG Q， CHEN J A， et al. Research on the high-standard construction technology system of seawalls in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area based on the “wave-tide separation”［J］. China Water Resources， 2023（17）： 47-52. （in Chinese）

10

MÖLLER I， KUDELLA M， RUPPRECHT F， et al. Wave attenuation over coastal salt marshes under storm surge conditions［J］. Nature Geoscience， 2014， 7（10）： 727-731.

11

VUIK V， BORSJE B W， WILLEMSEN P W J M， et al. Salt marshes for flood risk reduction： quantifying long-term effectiveness and life-cycle costs［J］. Ocean & Coastal Management， 2019， 171： 96-110.

12

王永胜， 周曾， 刘治宇， 等.考虑刚柔组合的海岸复合型植被消波特性研究［J］. 海洋工程， 2024， 42（4）： 110-118.

WANG Y S， ZHOU Z， LIU Z Y， et al.Research on wave dissipation characteristics of coastal composite vegetation considering rigid-flexible combination［J］. The Ocean Engineering， 2024， 42（4）： 110-118. （in Chinese）

13

刘治宇， 龚政， 靳闯， 等. 斜坡刚性植被组合消浪特性试验研究［J］. 海洋工程， 2025， 43（6）： 108-117.

LIU Z Y，GONG Z，JIN C，et al.Experimental study on the wave attenuation characteristics of rigid combined vegetation on a slope［J］. The Ocean Engineering， 2025， 43（6）： 108-117. （in Chinese）

14

YIN K， XU S D， HUANG W R， et al. A study on the drag coefficient of emergent flexible vegetation under regular waves［J］. Ocean Modelling， 2024， 191： 102422.

15

TANG J， CHEN Y X， SHEN Y M， et al. Numerical study on stem-generated turbulence due to emergent rigid vegetation in water waves［J］. Ocean Engineering， 2024， 304： 117940.

16

VUIK V， JONKMAN S N， BORSJE B W， et al. Nature-based flood protection： the efficiency of vegetated foreshores for reducing wave loads on coastal dikes［J］. Coastal Engineering， 2016， 116： 42-56.

17

陈杰， 何飞， 蒋昌波， 等. 植物消波机制的实验与理论解析研究进展［J］. 水科学进展， 2018， 29（3）： 433-445.

CHEN J， HE F， JIANG C B， et al. Advances in laboratory experiment， theoretical analysis of mechanism of wave attenuation by vegetation［J］. Advances in Water Science， 2018， 29（3）： 433-445. （in Chinese）

18

张小霞， 林鹏智. 滨海植物的海岸带减灾特性研究综述［J］. 海洋通报， 2023， 42（5）： 585-600.

ZHANG X X， LIN P Z. A review of coastal disaster mitigation by vegetation［J］. Marine Science Bulletin， 2023， 42（5）： 585-600. （in Chinese）

19

ZHAO Y， PENG Z， HE Q， et al. Wave attenuation over combined salt marsh vegetation［J］. Ocean Engineering， 2023， 267： 113234.

20

HU Z， LIAN S， ZITMAN T， et al. Wave breaking induced by opposing currents in submerged vegetation canopies［J］. Water Resources Research， 2022， 58（4）： e2021WR031121.

21

易雨君， 刘奇， 王雪原， 等. 生态海岸防护工程研究进展与展望［J］. 海洋与湖沼， 2022， 53（4）： 806-812.

YI Y J， LIU Q， WANG X Y， et al. Coastal ecological infrastructure： research progress and prospect［J］. Oceanologia et Limnologia Sinica， 2022， 53（4）： 806-812. （in Chinese）

22

邱妮珊， 姚作芳， 左秀玲， 等. 基于SWAN模型的西沙群岛永乐环礁波浪数值模拟与时空分析［J］. 地理科学进展， 2024， 43（9）： 1811-1825.

QIU N S， YAO Z F， ZUO X L， et al. Numerical simulation and spatiotemporal analysis of waves at Yongle Atoll， Xisha Islands based on SWAN modeling［J］. Progress in Geography， 2024， 43（9）： 1811-1825. （in Chinese）

23

DALRYMPLE R A， KIRBY J T， HWANG P A. Wave diffraction due to areas of energy dissipation［J］. Journal of Waterway， Port， Coastal， and Ocean Engineering， 1984， 110（1）： 67-79.

24

MORISON J R， JOHNSON J W， SCHAAF S A. The force exerted by surface waves on piles［J］. Journal of Petroleum Technology， 1950， 2（5）： 149-154.

25

MENDEZ F J， LOSADA I J. An empirical model to estimate the propagation of random breaking and nonbreaking waves over vegetation fields［J］. Coastal Engineering， 2004， 51（2）： 103-118.

26

ZHU L， CHEN Q， DING Y， et al. Towards a unified drag coefficient formula for quantifying wave energy reduction by salt marshes［J］. Coastal Engineering， 2023， 180： 104256.

27

高翔， 王柯萌， 武国相， 等. 黄河三角洲互花米草整治对潮滩湿地防灾功效和沉积动力的影响［J］. 海洋与湖沼， 2023， 54（6）： 1586-1596.

GAO X， WANG K M， WU G X， et al. Effects of Spartina alterniflora removal on storm surge attenuation and sediment trapping in the intertidal zone of the Yellow River Delta［J］. Oceanologia et Limnologia Sinica， 2023， 54（6）： 1586-1596. （in Chinese）

28

张德琛， 武国相， 王柯萌， 等. 滨海盐沼湿地地貌形态和植被格局的生态-地貌耦合模拟研究［J］. 海洋与湖沼， 2024， 55（4）： 876-886.

ZHANG D C， WU G X， WANG K M， et al. Eco-geomorphic modeling of salt marsh morphology and vegetation patterns［J］. Oceanologia et Limnologia Sinica， 2024， 55（4）： 876-886. （in Chinese）

29

王哲， 唐军. 近岸植被对台风浪传播影响的数值模拟分析［J］. 海洋环境科学， 2018， 37（5）： 647-654.

WANG Z， TANG J. Numerical study for typhoon wave propagation in vegetation field［J］. Marine Environmental Science， 2018， 37（5）： 647-654. （in Chinese）

30

FOSTER-MARTINEZ M R， LACY J R， FERNER M C， et al. Wave attenuation across a tidal marsh in San Francisco Bay［J］. Coastal Engineering， 2018， 136： 26-40.