青藏高原河流输沙量变化与影响
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河流输沙量变化研究是青藏高原迫在眉睫的科技任务
本研究选取青藏高原 8 条主要河流开展了输沙量变化与趋势研究。这 8 条河流平均每年从青藏高原输出的径流总量约为 1 179．2 亿立方米，输出的悬移质总量约为 1．099 亿吨。近 50 年间，内流水系的叶尔羌河源、疏勒河源、黑河源以及印度洋水系的怒江源径流量和输沙量均显著增加；印度洋水系的雅鲁藏布江源以及太平洋水系的黄河源、长江源和澜沧江源径流量和输沙量无显著变化。这些河源区径流量和输沙量的变化主要和升温导致的融水增加以及降水量变化相关。通常认为气温、降水以及冰川融水是增加河流输沙量的正反馈因素，植被是减少水土流失的负反馈因素，而冻土对土壤水热和土壤可蚀性等的影响尚不明确。这些正、负反馈因素的变化及其相互作用导致了河流输沙量变化的不确定性。
变化环境下青藏高原河流泥沙的时空变化已经引起一系列生态环境风险和问题，每条河流因其自然地理条件的差异所彰显的问题亦有所不同，因此河流输沙量研究是青藏高原迫在眉睫的科技任务。
水土流失引起的土壤和草场退化。青藏高原的土壤作为农牧业发展的基础，是当地人口赖以生存的宝贵资源。然而，在青藏高原特殊的自然地理环境下土壤发育较差、成土速率低、土层薄，水土流失将加剧区域生态环境的脆弱性。例如，近年来深受关注的三江源草地退化问题，已有研究表明随着气候变暖和过度放牧造成区域大面积草地退化，表土流失造成土壤贫瘠和岩石裸露。雅鲁藏布江的“一江两河”地区是我国西藏自治区经济发展核心地区，同时也是河流泥沙的主要源区。由于河道侧蚀、沟岸扩张及山洪作用等，区域内多地区的耕地呈遭受不同程度的冲毁或淹没，日益加剧的水土流失造成耕层日趋浅薄、土壤肥力下降。因此，为了区域的可持续发展，通过河流输沙量变化研究水土流失变化态势和驱动机制，有助于制定有效的管理措施，保障青藏高原农牧民的生存发展空间。
河道和水库淤积。青藏高原地势险峻，河道比降大，当水流继续向下游行进至较平缓区域时就会发生沉积。河床泥沙淤积特别是洪水事件引发的大量淤积会造成河床抬高、过水断面变窄，影响河道水流输送及泄洪能力。以年楚河为例，河床淤积是近年来频发的断流和洪水事件的重要原因之一；发生在水库上游的淤积还会影响水库库容和调蓄能力，年楚河流域的多个拦河水库面临被泥沙淤满的危险。其中，贡嘎达然多水库因泥沙淤积，实际保障灌溉面积不足控制灌溉面积的 1／5。此外，河床沉积的大量泥沙还是冬、春季多发的沙尘天气的主要源头。例如，雅鲁藏布江中游河谷地区在枯水期水位下降后，河心滩、河漫滩露出水面，以及两侧山体及阶台地上的流动沙丘，在冬春季大风作用下，河谷地区形成沙尘暴，不仅掩埋公路、农田、牧场，据报道还造成拉萨贡嘎机场每年被迫间歇性关闭数十日。因此，理解青藏高原河流泥沙的时空分布特征，从而制定切实可行的水沙管理调控措施，是有益于青藏高原生态环境综合治理的有效科学手段。
对水利工程安全的影响。河流泥沙是水利工程建设及运行中必须考虑的一项重要指标，关系到防洪、蓄水、河床冲淤以及水生生态等问题。青藏高原的水资源丰富，具有巨大的水电资源开发潜力。本文涉及的 8 条河流源区向下游方向均有建成的或在建的大坝电站，如：澜沧江在西藏境内规划的 6 座梯级电站，黑河干流黄藏寺—莺落峡河段规划开发的 8 座梯级电站，雅鲁藏布江在奴各沙站下游建成的藏木电站以及在建的街需电站和加查电站等。这些水利工程的安全运行不仅需要考虑当前的泥沙水平，还应该关注气候变化下河流输沙量的变化，包括极端气候事件下的泥沙输移、冰雪融水和降雨的季节差异导致的泥沙在季节上的分布不均，以及在气候和地表环境变化共同作用下的泥沙年际变化趋势等。因此，在青藏高原开展气候变化对河流输沙量的影响是一项重要的研究议题，可为应对未来气候变化下的水利工程安全运行管理提供科学依据。
目前，河流输沙量变化研究不可避免面临数据方面的限制。① 世界许多地区，特别是发展中国家，缺乏河流含沙量的观测。而青藏高原由于自然条件恶劣、人口稀少，水文气象站点稀缺的问题更为突出。② 在大多数情况下，针对河流泥沙只开展了悬移质含沙量观测，缺乏对推移质输沙量的测量。尽管推移质通常被认为只占总泥沙通量的 10％ 左右，但对于高寒地区河流悬移质与推移质输沙量比例的研究有限，这种缺测的影响有待讨论。③ 长期的泥沙监测计划在世界许多地区都较为缺乏，从而影响了输沙量变化趋势分析的可靠性。因此，水文气象资料稀缺是认识青藏高原河流输沙量变化及其影响的重大挑战。亟待通过进一步加强观测与模拟研究揭示输沙量变化的复杂机理，为青藏高原水土资源可持续利用以及下游的水安全管理提供科学依据，服务于国家生态安全屏障建设。（作者：张凡，中国科学院青藏高原研究所环境变化与地表过程重点实验室 中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心；史晓楠，中国科学院青藏高原研究所环境变化与地表过程重点实验室 中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心；曾辰，中国科学院青藏高原研究所环境变化与地表过程重点实验室；王冠星，中国科学院青藏高原研究所环境变化与地表过程重点实验室； 陈瑶，中国科学院青藏高原研究所环境变化与地表过程重点实验室；王莉，中国科学院青藏高原研究所环境变化与地表过程重点实验室；张宏波，中国农业大学水利与土木工程学院；钟波，河海大学 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室。《中国科学院院刊》供稿）