中美研究初步揭示黄河输沙原因 有望助力防洪减灾

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新华社华盛顿5月13日电(记者林)黄河是中华民族的母亲河。然而，由于水少沙多，它也是历史上一条洪水不断的河流。中美研究人员12日报道，他们初步揭示了黄河泥沙高效输移的内在原因，得到的泥沙输移公式将有助于预测和预防黄河洪涝灾害的发生，并为相关科学决策提供依据。

该论文的第一作者、美国莱斯大学博士后马洪波告诉新华社，黄河在输送泥沙方面非常有效。中游黄土高原每年向黄河下游输送16亿吨泥沙，其中10亿吨输至渤海。相比之下，美国的密西西比河的水量是黄河的10倍，但它只能向墨西哥湾输送3.5亿吨泥沙。“只是黄河的沙子太多了。即使黄河输沙效率很高，也不能完全带走泥沙，导致黄河河床抬高，洪水频发”。

以往对泥沙运动规律的研究主要集中在粒径大于0.15 mm的粗泥沙上，相关的输沙公式也适用于粗泥沙环境。然而，黄河不同于普通河流，它携带着大量粒径小于0.15毫米的极细泥沙，这种极细泥沙的运动规律非常复杂，研究还不够充分。

在美国《科学进展》杂志发表的最新研究中，莱斯大学与黄河水利研究所、清华大学等机构合作，利用中国参与者多年积累的优质水沙数据，结合近三年黄河专项观测获得的河床形态数据，分析得出了黄河细泥沙输移的普遍公式，并初步解释了这一现象背后的物理机制。

结果表明，在相同的水力条件下，细砂的运移特征与粗砂有显著差异，细砂的运移量是粗砂的10 ~ 100倍。细砂的高输沙率可能与黄河河床未能形成规则的沙脊有关。沙脊类似于沙漠沙丘。一般来说，粗砂河流的河床上会形成沙脊，这将造成巨大的水流阻力，消耗大量的水流能量，导致输沙率下降。

马洪波说:“沙脊对泥沙运动的影响是可以想象的，因为我们不能在崎岖不平的道路上快速行驶。”“因为黄河的床面上没有沙埂，接近于一个平坦的河床，所以几乎所有的水流能量都可以用来输沙，这就使得输沙的效率大大提高，就像我们在高速公路上可以快速行驶一样。”

研究人员还怀疑黄河不能形成沙脊，可能是因为细沙在运动时主要是悬浮的，很少在床面附近运动，所以床面形态无法构建。

马洪波说，他们提出的公式可以用来分析径流变化和其他人为活动对黄河下游河流和三角洲演变的影响，为科学决策提供依据。例如，他们的公式可以分析大坝建设如何影响泥沙输移效率和洪水风险，但“这些条件以前没有得到很好的估计。”

除了黄河，这一泥沙输移公式也有望用于研究其他细沙环境，包括细沙河流和海岸线，甚至用于研究火星上古河流和其他环境的地貌演化。

这项研究工作得到了中国国家自然科学基金和美国国家科学基金的支持，并得到了黄河水利委员会的大力支持。

来源：搜狐微门户