新華社華盛頓５月１３日電（記者林小春）黃河是中華民族的母親河，但由于水少沙多，歷史上也是水災(zāi)不斷的一條河流。中美研究人員１２日報告說，他們初步揭示了黃河高效輸沙的內(nèi)在原因，獲得的輸沙公式將有助于預(yù)測和防止黃河洪澇災(zāi)害的發(fā)生，并為相關(guān)科學(xué)決策提供依據(jù)。

論文第一作者、美國賴斯大學(xué)博士后馬宏博對新華社記者介紹說，黃河輸沙非常高效，中游的黃土高原曾經(jīng)每年給黃河下游補給１６億噸泥沙，其中１０億噸輸運到渤海。相比之下，美國密西西比河水量是黃河的１０倍，但只能把３．５億噸泥沙輸運到墨西哥灣。“只是黃河沙太多了，即使黃河如此高效輸沙，也沒辦法把泥沙完全帶走，導(dǎo)致黃河河床抬高、洪水頻發(fā)”。

此前，泥沙運動規(guī)律研究主要是針對粒徑大于０．１５毫米的較粗泥沙，相關(guān)輸沙公式也較適用于較粗泥沙環(huán)境。但黃河與一般河流不同，它攜帶有大量的極細顆粒泥沙，粒徑小于０．１５毫米，這種極細沙的運動規(guī)律十分復(fù)雜，所以研究還不充分。

在發(fā)表于美國《科學(xué)進展》雜志上的最新研究中，賴斯大學(xué)與黃河水利科學(xué)研究院、清華大學(xué)等機構(gòu)合作，利用中方參與人員多年積累的高質(zhì)量水沙數(shù)據(jù)，并結(jié)合過去３年在黃河現(xiàn)場專門觀測獲得的床面形態(tài)資料，分析得到了具有普適性的黃河細沙輸沙公式，并初步解釋了這個現(xiàn)象背后的物理機制。

研究結(jié)果顯示，細沙輸沙特征與粗沙輸沙顯著不同，細沙輸沙量在同樣的水力學(xué)條件下是粗沙輸沙量的１０到１００倍。細沙輸沙率較高，可能與黃河河床無法形成規(guī)則的沙壟床面形態(tài)有關(guān)系。沙壟類似于沙漠沙丘，一般粗沙質(zhì)河流的河床都會形成沙壟，從而造成巨大的水流阻力，大量耗費水流能量，導(dǎo)致輸沙率降低。

“沙壟對泥沙運動的影響可以想象成我們在一個顛簸的路段開車，車是沒法開快的，”馬宏博說，“黃河床面由于沒有沙壟，接近平床，所以近乎所有的水流能量都能被用來輸沙，使得輸沙效率急劇增加，就像我們在高速公路上可以開快車一樣。”

研究人員還猜想，黃河無法形成沙壟，可能是因為細沙在運動時多以懸浮為主，很少在床面附近運動，所以無法構(gòu)造床面形態(tài)結(jié)構(gòu)。

馬宏博說，他們提出的公式可以用來分析徑流變化和其他人工活動對黃河下游河道、三角洲演變的影響，為科學(xué)決策提供依據(jù)。例如，他們的公式可分析建壩如何影響輸沙效率和洪水風(fēng)險，而“這些情況之前是沒有一個很好的估算的”。

除黃河外，這個輸沙公式也有望用于研究包括細沙河流和海岸線在內(nèi)的其他細沙環(huán)境，甚至用于研究火星上古河流等環(huán)境的地貌演變過程。

該研究工作獲得了中國國家自然科學(xué)基金委員會與美國國家科學(xué)基金會的資助，并得到黃河水利委員會的大力支持。

[責(zé)任編輯：楊凡、蘇琛]

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