PNAS | 河海大學龔政團隊揭示間歇性河岸崩塌驅動河流寬度變化

傳統河流水力幾何理論認為，沖積河流的河道寬度與流量之間存在穩定的平衡關系。然而，全球范圍內的自然河流卻普遍呈現出顯著的寬度波動，即使在平均寬度范圍內也常出現劇烈變化，且這一現象難以用流量變化來解釋。長期以來，科學家對驅動這種小尺度寬度變化的機制認識不清，這限制了洪水風險評估、河流生態修復以及碳通量估算的準確性。

2026年4月9日，河海大學水災害防御全國實驗室龔政教授團隊在《美國國家科學院院刊》（PNAS）發表了題為《間歇性河岸崩塌驅動的沖積河流寬度變異性》（Variability in alluvial river width driven by intermittent bank collapse）的研究論文。該研究通過全球衛星遙感分析與數值模擬，首次系統揭示了間歇性河岸崩塌在河流寬度調整中的關鍵作用。

研究團隊分析了全球24條沖積河流的高分辨率衛星影像，手動數字化河岸線并提取了沿程寬度分布。通過傅里葉分析與小波變換，他們識別出三種不同空間尺度的寬度變化特征：曲流河灣（特征波長約為平均河寬的11.7倍）、江心洲（約1.7倍）以及間歇性河岸崩塌造成的局部凹痕（約0.1倍）。其中，間歇性崩塌驅動的寬度變化尺度比曲流河灣小兩個數量級，卻在全球河流中普遍存在。進一步對416個河灣的統計分析顯示，崩塌貢獻的寬度變異性與河灣平均曲率呈顯著負相關（斯皮爾曼相關系數為-0.59）。在低曲率的微彎河段，間歇性崩塌占據主導地位，而在高曲率河段，外岸侵蝕與內岸堆積的相互耦合機制則成為主控因素。作為對比，研究還分析了圣胡安河等基巖河流，未發現類似的規律性變化，證實了上述關系僅存在于沖積河流中。

為揭示物理機制，團隊基于實驗室數據建立了間歇性河岸崩塌的參數化方案，并將其集成到河灣演變數值模型中。模擬結果表明，考慮間歇性崩塌后，河流橫向遷移速率平均提高了1.54倍，活躍洪泛區面積擴大了1.6倍，累積洪泛區足跡增加了1.51倍，而河道彎曲度僅微弱增加。這意味著間歇性崩塌顯著加速了河流對洪泛區的改造過程，卻并不直接改變河道的整體蜿蜒程度。模型預測與全球五條代表性河流（葉尼塞河、湄公河、尼羅河、米爾克河、古馬拉河）的觀測數據高度吻合，驗證了該參數化方案的可靠性。

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