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?qǐng)?bào)告說(shuō)，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(cè)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(guó)賴斯大學(xué)博士后馬宏博對(duì)新華社記者介紹說(shuō)，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(bǔ)給１６億噸泥沙，其中１０億噸輸運(yùn)到渤海。相比之下，美國(guó)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(yùn)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(méi)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(yùn)動(dòng)規(guī)律研究主要是針對(duì)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(xì)顆粒泥沙，粒徑小于０．１５毫米，這種極細(xì)沙的運(yùn)動(dòng)規(guī)律十分復(fù)雜，所以研究還不充分。

在發(fā)表于美國(guó)《科學(xué)進(jìn)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(jī)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(guò)去３年在黃河現(xiàn)場(chǎng)專門(mén)觀測(cè)獲得的床面形態(tài)資料，分析得到了具有普適性的黃河細(xì)沙輸沙公式，并初步解釋了這個(gè)現(xiàn)象背后的物理機(jī)制。

研究結(jié)果顯示，細(xì)沙輸沙特征與粗沙輸沙顯著不同，細(xì)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(xì)沙輸沙率較高，可能與黃河河床無(wú)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(huì)形成沙壟，從而造成巨大的水流阻力，大量耗費(fèi)水流能量，導(dǎo)致輸沙率降低。

“沙壟對(duì)泥沙運(yùn)動(dòng)的影響可以想象成我們?cè)谝粋€(gè)顛簸的路段開(kāi)車，車是沒(méi)法開(kāi)快的，”馬宏博說(shuō)，“黃河床面由于沒(méi)有沙壟，接近平床，所以近乎所有的水流能量都能被用來(lái)輸沙，使得輸沙效率急劇增加，就像我們?cè)诟咚俟飞峡梢蚤_(kāi)快車一樣。”

研究人員還猜想，黃河無(wú)法形成沙壟，可能是因?yàn)榧?xì)沙在運(yùn)動(dòng)時(shí)多以懸浮為主，很少在床面附近運(yùn)動(dòng)，所以無(wú)法構(gòu)造床面形態(tài)結(jié)構(gòu)。

馬宏博說(shuō)，他們提出的公式可以用來(lái)分析徑流變化和其他人工活動(dòng)對(duì)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(xiǎn)，而“這些情況之前是沒(méi)有一個(gè)很好的估算的”。

除黃河外，這個(gè)輸沙公式也有望用于研究包括細(xì)沙河流和海岸線在內(nèi)的其他細(xì)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(guò)程。

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

[責(zé)任編輯：楊凡、蘇琛]

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