闽江口流域水库引发的河口形态动力学机制转变：沉积-侵蚀转换对潮汐动力的反馈机制

针对流域水库建设导致的河口沉积-侵蚀转换与潮汐动力反馈机制不明的问题，研究人员以闽江口为研究对象，通过多时相DEM、现场水文观测与Mike21模拟，揭示了人类活动驱动下河口从净沉积（0.4 cm/yr）转为加速侵蚀（-2.6 cm/yr）的机制，发现沉积过程削弱潮能而侵蚀增强水动力，为河口可持续管理提供科学框架。

　　

在全球气候变化与人类活动加剧的背景下，河流-河口系统的自然平衡正面临前所未有的挑战。过去一个世纪，人类为满足航运、防洪、发电和灌溉需求，在全球修建了约280万座水库，导致77%的河流受到调控。这种干预尤其显著改变了河口区域的沉积-侵蚀平衡与潮汐动力系统。以中国东南沿海的闽江口为例，这座中等规模流域（流域面积60,992 km²
）的强潮河口（平均潮差>4 m），自1993年水口水库建成后，入海泥沙通量骤降65%，引发河床持续下切与河口地貌重塑。然而，这种人为驱动的地貌演变如何反馈至潮汐动力系统，尤其是中小尺度河口的响应机制，仍是国际研究的薄弱环节。

针对这一科学空白，中国地质调查局等机构的研究团队Huikun Yao、Maotian Li等联合开展了一项跨40年（1984–2022）的系统研究。通过整合现场水文测量、多时相数字高程模型（DEM）与Mike21水动力模拟，首次量化了闽江口从沉积主导转向侵蚀主导过程中潮汐动力的响应规律。研究发现，水库运营与河道采砂使河口沉积速率从0.4 cm/yr（1984–2005）逆转为侵蚀速率-2.6 cm/yr（2005–2022）。这一地貌转型触发了显著的水动力调整：沉积期潮位均值下降1.5 cm、流速减缓6.5 cm/s；侵蚀期则潮位上升2.2 cm、流速加快9.3 cm/s。北汉水道洪枯季水沙通量分别激增53%与57%，床面沙波高度增加0.3 m（13%）。研究揭示沉积过程耗散潮能而侵蚀增强水动力的基本规律，为理解流域尺度人类活动对海岸系统的级联效应提供了范式。该成果发表于《Ocean》期刊。

关键技术方法包括：1）基于1984–2022年多期DEM数据计算侵蚀/沉积体积；2）在北汉（F1）与南汉（F2）布设ADCP（声学多普勒流速剖面仪）实测潮位与流速；3）采用Mike21构建水动力-泥沙耦合模型模拟历史演变；4）整合朱岐站长序列水沙数据（1950–2020）分析人类活动影响。

主要研究结果

1. 河口沉积-侵蚀转换
   DEM分析显示：1984–2005年全河口净沉积34.4×10⁶
   m³
   （南汉沉积速率1.3 cm/yr），而2005–2022年转为净侵蚀-38.7×10⁶
   m³
   （北汉侵蚀速率-2.6 cm/yr）。

2. 水库驱动的沉积通量突变
   水口水库建成后（1993年），朱岐站年均输沙量较1950–1993年减少65%，导致河床下切与河口动力增强。

3. 潮汐动力反馈机制
   Mike21模拟表明：沉积期潮能衰减（潮位降1.5 cm，流速减6.5 cm/s），侵蚀期则潮位升2.2 cm、北汉流速增9.3 cm/s，床面沙波发育加剧13%。

结论与意义
该研究首次阐明了中小尺度河口对人类活动的敏感响应机制，提出“沉积削弱潮能-侵蚀增强动力”的反馈原理。这一发现不仅解释了全球强潮河口普遍观测到的潮差增大现象（如长江口、珠江口），更为海岸带综合管理提供了关键科学依据：在流域水库不可逆建设的背景下，需通过调控采砂与湿地修复等手段维持河口动力-生态平衡。研究建立的“地貌-动力”耦合分析框架，可推广至全球受人类扰动的中小河口系统评估。