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研究发现:我国九大河流入海泥沙60年来下降85%

2020-06-24  育则维善...

近日,自然资源部海底科学重点实验室研究员吴自银领衔的海底地形地貌探测与应用研究团队在环境科学学术期刊发表科研成果,评估了60年来中国九大河流入海泥沙变化情况,分析了河流输沙减少对于近海资源与环境的潜在影响。该项研究对于深化理解大陆边缘“源-汇”过程与陆海相互作用、近海地貌演变等海洋地学领域的国际前沿科学问题具有重要意义。

01

入海泥沙量呈“阶梯式”下降

亚洲大陆边缘以河流为纽带的“源-汇”系统贡献了全球约三分之二的入海泥沙,并向海洋输送大量淡水和陆源营养物质,对河口三角洲及近海地貌演化和生物地球化学过程等产生了重要影响。

图为流域建坝、水资源利用和水土保持对输沙减少的贡献量。

图为主要河流水库建坝导致的泥沙捕获量。

图为主要大型水库泥沙捕获贡献比例。

据统计,60年前,我国九大河流每年向中国海输送约19.5亿吨泥沙,占到全球入海泥沙总量的10%。然而,近10年来,年均输沙量已下降至3亿吨,降幅高达85%。

研究团队收集了九大河流流域内,时间跨度达61年的27个水文站输沙、输水数据和469个气象站降雨数据,建立了九大河流长周期“输沙-输水-降雨”数据库。通过系统分析发现,中国九大河流的多年平均输沙以1969年、1986年、1999年、2004年为关键时间节点,呈现“阶梯式”下降趋势。

60多年来,中国九大河流累积向河口和近海输送了710亿吨泥沙。然而,研究团队利用基于“人类活动-输沙-输水”联合分析方法定量评估发现:有533亿吨泥沙被截留在陆地上。其中,流域建坝、水资源消耗、水土保持工程等3类活动分别截留了243 亿吨、154亿吨、136亿吨。

02

近海资源环境受影响

“黄河斗水,泥居其七。”黄河曾是世界上含沙量最大的河流。从1950年至今,随着黄河流域内大型水库的建设,使得大量泥沙被拦截在建坝后的水库,导致入海泥沙量呈现“阶梯式”下降。

研究团队发现,在1960年三门峡水库、1968年刘家峡水库开始蓄水后,龙门与头道拐处河段输沙量呈现大幅下降。1999年,小浪底水库建成后,花园口河段输沙量只有1.1亿吨/年,仅占1950年输沙量的10%。至2015年,黄河入海泥沙通量为0.3亿吨/年,仅为上世纪50年代的2%,约有121亿吨的泥沙被大坝截留在陆地上。

上世纪70年代以来,随着黄河流域经济社会发展,大量淡水资源被用于满足工业、农业、生活等用水需求,水资源消耗成为黄河泥沙被截留的主要因素之一。近60年来,约有153亿吨泥沙被人工取水截留在陆地上。自1999年启动的退耕还林还草工程,以及各项水土保持生态工程持续推进,有效减缓了流域土壤侵蚀、沙化。研究表明,黄河流域水土保持工程使得约129亿吨泥沙被保留在陆地上。

陆地拦截大量泥沙带来了新问题。大量泥沙被拦截在大陆,会导致水库淤塞、河道抬升和变窄。河口三角洲与近海陆架因缺乏河流泥沙补给,将导致河流下游、三角洲、海岸等受到侵蚀,进而减缓河口新陆地资源生长速度。

此外,陆源物质入海输送,可为近海生态系统提供可观的营养物质。其中,作为水体中营养盐、有机质的重要载体,河流泥沙既可为富营养化水体自净提供物理支撑、生化反应界面,还可在河口区降低水体透明度、降低河口区发生赤潮概率。由于河流泥沙在陆地河流流域被大量截留,将破坏河口生态系统原有平衡,对河口海岸带、相邻陆架边缘海的海洋初级生产和食物链、生源要素的生物地球化学循环等过程产生重要影响,导致近岸海洋生态系统变化。

03

促进河海环境同步改善

研究团队认为,河流入海泥沙锐减这一现状在短期内还难以恢复到之前水平。因此,要按照陆海统筹、河海联动的发展理念和要求,加快陆海一体的河流输沙监测、生态评估、环境评价与治理体系等建设,实现流域、海域的生态环境质量同步改善。河流泥沙减少虽然发生在流域内,但其最终将影响河口海岸带及边缘海的沉积作用、生物地球化学过程和海洋生态环境。

研究团队认为,要从加强流域大型水库库容、土地利用现状监测,开展流域典型人类活动对河流—河口系统环境影响评价研究;加强近海空间资源与环境的调查、监测和评价研究;开展河流、河口生态需水需沙量科学研究;加强政府部门交流合作等多个方面持续推进,加大工作力度,共同促进综合治理能力建设。

近年来,海底地形地貌探测与应用团队依托自然资源部海底科学重点实验室,围绕国际前沿海洋科学问题,以海底探测新技术研发为抓手,在我国近海动力地貌学、边缘海构造地貌学等研究方面取得了一系列新进展,科研成果被广泛应用于我国海洋安全保障、近海工程建设等。

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