青藏高原长江源区径流与输沙量增加驱动的辫状河道形态动力学演变

针对气候变暖背景下长江源区(SRYR)辫状河道形态响应机制不明的问题，研究人员通过2002-2022年沱沱河高分辨率遥感影像分析，揭示河道呈现沙洲沉积(年均增4.35×106 m2)与河岸侵蚀(年均退0.2 m)的二元响应模式，发现来沙系数0.021是侵蚀-沉积转换阈值，为高原河流生态管理提供理论依据。

　　

青藏高原被称为"亚洲水塔"，其河流系统对气候变化异常敏感。近年来，随着全球变暖加剧（1961-2020年升温2.0℃），长江源区(SRYR)正经历着显著水文改变——径流年均增长1.4%，输沙浓度激增5.9%，其中沱沱河1991-2017年径流量较基准期骤增53%。这种变化对区域内不稳定的辫状河道构成严峻挑战：冻土退化导致河岸约束力减弱，冰川融水（贡献输沙量65%）与降雨协同作用使2006-2015年输沙通量达1.16 Mt，是1986-1995年的2.4倍。然而，现有研究对辫状河道如何响应水沙变化的形态动力学机制仍存在认知空白，特别是河岸侵蚀与沙洲沉积的时空格局及其驱动阈值亟待阐明。

针对这一科学问题，国内研究人员以SRYR典型辫状河道沱沱河（海拔4533-6523 m）为研究对象，通过2002-2022年高分辨率遥感影像与水文数据整合分析，系统揭示了气候变暖驱动下水沙变化与河道形态的耦合关系。相关成果发表于《Journal of Hydrology》，为高原河流生态安全预警提供重要科学依据。

关键技术方法
研究采用多时相遥感解译技术提取河道形态参数，结合水文站实测数据划分四个研究时段（Period I-IV），运用形态动力学指标（如辫状指数、沙洲面积）量化河道演变特征。重点分析近岸水流矢量与河岸走向的夹角（高角度水动力强迫）对侵蚀的驱动机制，并通过统计学方法建立来沙系数（输沙量/径流量）与河岸蚀退的定量关系。

主要研究结果

水沙供给条件分析
2002-2022年间沱沱河径流与输沙量呈阶梯式增长：Period IV径流量达1.67×10⁹ m³，较Period I增加45%；同期输沙量增幅更显著，Period IV达Period I的2.1倍。水沙组合变化呈现明显阶段性特征，其中Period IV（2016-2022）水沙同步增长最剧烈。

沙洲面积对水沙增加的响应
2015年因水位异常偏低（较常年低0.4 m），沙洲面积创纪录达4.35×10⁶ m²。长期趋势显示，尽管径流增加理论上应增强冲刷，但输沙量激增反而导致沙洲净沉积，这与传统"大水冲沙"认知形成反差，证实高寒区辫状河道对沉积物通量的特殊敏感性。

河岸蚀退的临界阈值
河岸年均蚀退0.2 m，且蚀退宽度与来沙系数呈显著正相关（R²>0.7）。研究首次定量识别0.021为侵蚀-沉积状态转换的临界阈值：当来沙系数超过该值时，河道系统从净侵蚀转为净沉积主导。局地高强度侵蚀（>3 m/年）多发生于水流矢量与河岸走向夹角>60°的河段，揭示几何不协调性是引发崩塌的关键动力机制。

辫状指数演变特征
与预期不同，水沙通量增加并未导致辫状程度加剧，反而使辫状指数下降12%。这表明在沉积物过饱和条件下，沙洲兼并（central bar accretion）取代河道分汊成为主导过程，反映系统正向简化型辫状体系转型。

结论与意义
该研究首次系统阐明了SRYR辫状河道"沙洲沉积-河岸蚀退"的二元响应模式，突破性地发现0.021来沙系数阈值对河道演变状态的调控作用。成果不仅修正了高寒区辫状河道"径流主导演变"的传统认知，更揭示沉积物通量在形态动力学中的核心地位。实践层面，研究为预测冻土退化区河流地貌突变、评估水电工程淤积风险及制定生态修复策略提供了定量化依据，对实现"亚洲水塔"区域可持续发展具有重要指导价值。