预测河流的未来景观

气候变化正在改变河流的环境状况;因此，不再可能使用在过去的环境条件下采用的方法来管理现代河流。一个由韩国土木工程与建筑技术研究所(KICT)和荷兰Deltares的科学家组成的联合研究小组使用应用于实际河流的生态形态动力学模型对河流景观未来变化的预测进行了研究。根据研究结果，到2031年植被覆盖将持续增加，柳树覆盖面积将占河流面积的20%。使用此模型，可以通过提前规划管理实践来实现河流管理的效率。

Deltares开发的生态形态动力学模型将植被模型与Delft3D软件相结合，广泛应用于河流水力学领域。Delft3D计算河床的流速、水深和海拔。然后植被模型基于Delft3D计算模拟植被的萌发、沉降、生长和死亡。同时，植被属性被转换为流阻并反馈到Delft3D中。

KICT和Deltares将生态形态动力学模型应用于韩国Naeseongcheon溪流，该溪流属于温带季风气候区，季节性水文波动较大。内城川的大部分具有与天然河流相似的特征。由于其河床主要由沙子组成，由于水文波动和植被动态，其运动活跃。

2012年至2031年植被覆盖的变化。图片来源：韩国土木工程与建筑技术研究所

自2012年以来，KICT一直在进行长期监测，包括LiDAR和水文调查以及植被图制作，当时内城川溪开始出现大量植被。这些监测数据用于建立和验证生态形态动力学模型。

建模区长约5公里，河段弯曲，位于内城川中下游。宽度约为300m，模型的网格是考虑沿海岸线狭窄发生的实际植被分布构建的。

在用过去的数据(2012-2019年期间)进行建模后，将结果与观测数据进行比较。与航空照片制作的土地覆盖图中显示的树种覆盖率相比，新模型中该地区的柳树覆盖率相似(2014年，实际：2.02%，模型：2.21%)。2016年，该模型通过模拟春季植被的生存和生长以及洪水过后植被的死亡，充分再现了实际情况。

考虑到气候变化情景，联合研究团队对2012年至2031年期间进行了长期模拟。结果显示，植被覆盖将持续增加至2031年，树木面积将在2031年达到20%。

这个由KICT和Deltares联合执行的生态形态动力学模型是一个连接水文、植被和形态学的完全耦合模型;并且能够比其他模型更好地再现实际现象。通过在实际河流中的应用和验证，具有丰富的观测数据，可以提高模型的可靠性。有了这个模型，我们可以预测未来河流景观的变化以及生态系统的多样性和植被发展带来的潜在洪水风险。

“这种生态形态动力学模型能够通过根据气候变化模拟未来河流的景观，帮助决策实施适当的河流和植被管理，尽管它需要不断改进以反映真实河流的复杂性，”李博士说，谁参与了研究。