平原也有“堰塞湖”？唐洪武院士領(lǐng)銜研究成果為治淮提供新視角！

近日，由中國(guó)工程院院士、華南理工大學(xué)教授唐洪武領(lǐng)銜，河海大學(xué)、美國(guó)愛(ài)荷華大學(xué)、加拿大渥太華大學(xué)多位學(xué)者共同參與，在平原水動(dòng)力學(xué)與河湖治理工程領(lǐng)域取得重要科研突破。該團(tuán)隊(duì)首次提出了洪澤湖是“平原堰塞湖”的科學(xué)設(shè)想，并基于沉積學(xué)、水沙運(yùn)動(dòng)力學(xué)、河床演變學(xué)等多學(xué)科交叉視角，使用大量沉積鉆孔巖芯數(shù)據(jù)與水沙機(jī)理模型進(jìn)行系統(tǒng)論證，建立了河流奪襲型堰塞湖的理論體系，進(jìn)而為淮河流域水災(zāi)害治理、水資源高效利用、水生態(tài)保護(hù)等實(shí)踐活動(dòng)提供有力指導(dǎo)。

相關(guān)成果以“Fate of barrier lakes on the plain from sediment-laden river capture”為題，發(fā)表在Nature旗下知名綜合期刊Communications Earth & Environment上。

論文網(wǎng)頁(yè)截圖

大膽設(shè)想

平原上的湖泊，也是堰塞湖？

洪澤湖地處我國(guó)淮河流域中下游結(jié)合處，是中國(guó)五大淡水湖之一，是淮河流域防洪安全的重要控制節(jié)點(diǎn)，曾被譽(yù)為“400年前的三峽工程”。

那么，它究竟從何而來(lái)？

該研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)洪澤湖與黃淮下游平原上的南四湖、東平湖等一系列大型湖泊，其結(jié)構(gòu)特征與堰塞湖極為相似。于是，團(tuán)隊(duì)大膽提出了一個(gè)科學(xué)設(shè)想——這些平原湖泊，本質(zhì)上就是一類(lèi)特殊的堰塞湖。

黃河奪淮過(guò)程及洪澤湖地貌

堰塞湖，通常出現(xiàn)在山區(qū)，由滑坡、泥石流等突發(fā)地質(zhì)過(guò)程堵塞山谷河道而成，形成過(guò)程往往僅需數(shù)天甚至數(shù)小時(shí)，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、極易潰決，對(duì)下游構(gòu)成重大威脅。

洪澤湖會(huì)是堰塞湖嗎？如果是，那么本該屬于山區(qū)的堰塞湖，又如何在黃淮平原上形成？

系統(tǒng)論證

千年沉積巖芯，“復(fù)原”洪澤湖前世今生

為還原洪澤湖的“前世今生”，研究團(tuán)隊(duì)利用洪澤湖區(qū)域112個(gè)沉積鉆孔巖芯數(shù)據(jù)，重建了古地貌格局，結(jié)果與淮河流域古地圖中記錄的河道、洼地和湖泊分布特征高度吻合。

在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)在湖中9個(gè)代表性點(diǎn)位分別鉆取約10米長(zhǎng)的巖芯，開(kāi)展詳細(xì)分析。分析結(jié)果顯示，湖心區(qū)域約在公元1209-1424年間由河流或洼地環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)楹喘h(huán)境，洪澤湖成湖歷時(shí)約三百年。

水沙運(yùn)動(dòng)機(jī)理模型模擬進(jìn)一步表明，黃淮兩河輸沙能力的顯著差異，是洪澤湖形成的關(guān)鍵條件：黃河攜帶的大量泥沙在下游河段持續(xù)淤積，使淮河下游難以及時(shí)輸送泥沙，導(dǎo)致河床和水位不斷抬升，從而阻礙淮河出流，推動(dòng)早期堰塞湖的形成。

河流襲奪型堰塞湖的形成與演變過(guò)程示意圖

團(tuán)隊(duì)據(jù)此提出了一種全新的堰塞湖類(lèi)型——河流襲奪型堰塞湖，并構(gòu)建了“河流襲奪—泥沙阻塞—上游回水/下游倒灌—湖泊形成—懸湖演化”的完整過(guò)程鏈條。

與山區(qū)堰塞湖截然不同，這類(lèi)平原堰塞湖并非一朝一夕形成，而是經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)數(shù)百年的緩慢孕育過(guò)程，并已穩(wěn)定存續(xù)近千年。這其中，筑堤修壩等人類(lèi)活動(dòng)進(jìn)一步擴(kuò)大了湖泊范圍，也加速了堰塞湖向“懸湖”演變的沉積過(guò)程。

比如，1578年高家堰修建后，湖泊水位被進(jìn)一步抬高，湖面范圍擴(kuò)大，湖區(qū)泥沙沉積增強(qiáng)，洪澤湖由早期堰塞湖逐步演化為現(xiàn)代懸湖。1855年黃河北歸后，洪澤湖仍在淮河來(lái)沙和工程調(diào)控作用下繼續(xù)演化，最終形成如今湖盆高懸的格局。

這些懸湖的湖底高程可比周邊平原高出數(shù)米，猶如“一盆水”懸在人們頭頂，洪水風(fēng)險(xiǎn)極大。

指導(dǎo)實(shí)踐

從“知險(xiǎn)”到“善治”，防洪與發(fā)展可兼得

“禍兮福所倚，福兮禍所伏。”

該研究同時(shí)指出，在合理管控下，這類(lèi)堰塞湖能為平原地區(qū)的水資源儲(chǔ)存與優(yōu)化配置提供重要條件。懸湖具有明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)雙重屬性——既是懸在百姓頭頂?shù)摹八疄?zāi)隱患”，也是區(qū)域蓄水、供水、防洪、灌溉、生態(tài)和水資源調(diào)配的“救命甘露”。

因此，對(duì)洪澤湖這類(lèi)懸湖的認(rèn)識(shí)，既不能只停留在災(zāi)害視角，也不能只強(qiáng)調(diào)其資源價(jià)值，而是要在長(zhǎng)期水沙調(diào)控、洪水風(fēng)險(xiǎn)防御和水資源綜合利用之間尋求合理的動(dòng)態(tài)平衡。

在這一認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，該研究提出了入湖泥沙控制、河湖系統(tǒng)水動(dòng)力格局重構(gòu)、多目標(biāo)水力調(diào)控等環(huán)洪澤湖區(qū)域綜合管理策略，對(duì)區(qū)域防洪安全、供水保障、水資源優(yōu)化調(diào)配和水生態(tài)保護(hù)給予有力指導(dǎo)。

整體來(lái)看，該研究拓展了對(duì)堰塞湖的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，也為理解淮河-洪澤湖系統(tǒng)水沙演變、懸湖洪水風(fēng)險(xiǎn)和區(qū)域水資源調(diào)控提供了全新視角。科學(xué)認(rèn)識(shí)洪澤湖作為平原堰塞湖的形成機(jī)制與長(zhǎng)期演化過(guò)程，有助于重新審視淮河-洪澤湖系統(tǒng)水沙關(guān)系、河湖聯(lián)通格局與區(qū)域水安全之間的內(nèi)在聯(lián)系，為淮河流域水災(zāi)害治理、水資源高效利用、水生態(tài)保護(hù)等水安全保障提供全新思路。

該研究由中國(guó)工程院唐洪武院士領(lǐng)銜，河海大學(xué)袁賽瑜、高明、蔣晟、張匯明、林佳威、連炎清，美國(guó)愛(ài)荷華大學(xué)喬治·康斯坦丁內(nèi)斯庫(kù)和加拿大渥太華大學(xué)科林·雷尼等學(xué)者共同完成。研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃國(guó)家自然科學(xué)基金、高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計(jì)劃等多個(gè)項(xiàng)目的資助，并獲得了河海大學(xué)水災(zāi)害防御全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和水利部水循環(huán)與水動(dòng)力系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的大力支持。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s43247-026-03615-8

新聞延伸

當(dāng)前，華南理工大學(xué)正加快布局水利科學(xué)與技術(shù)交叉學(xué)科，并籌劃建設(shè)未來(lái)水利及海洋交叉研究院，著力打破傳統(tǒng)學(xué)科邊界，推動(dòng)水利工程與人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程、機(jī)械電子、自動(dòng)化科學(xué)與工程、人文社科等領(lǐng)域的深度融合，探索形成“水利+X”協(xié)同創(chuàng)新范式，打造以新工科引領(lǐng)傳統(tǒng)水利轉(zhuǎn)型升級(jí)、以有組織科研推動(dòng)原始創(chuàng)新的重要載體。

近期，該學(xué)科建設(shè)成果不斷：其研發(fā)的“香港智慧水浸預(yù)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)”正式上線(xiàn)運(yùn)行，該項(xiàng)目還榮獲第51屆日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明展展會(huì)金獎(jiǎng)，彰顯了我國(guó)在智慧水務(wù)與城市洪澇防控領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先水平；由華南理工大學(xué)牽頭的3個(gè)項(xiàng)目獲批2025年水利部重大科技項(xiàng)目；未來(lái)水利交叉團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了“復(fù)合事件對(duì)累積碳排放的瞬時(shí)響應(yīng)（TCoRE）”指標(biāo)，研究成果發(fā)表于Nature；此外還在頂級(jí)期刊Nature Communications發(fā)表論文，對(duì)全球熱帶氣旋失速現(xiàn)象及其氣候變暖響應(yīng)特征開(kāi)展了系統(tǒng)性綜合分析。

黨委宣傳部（融媒體中心）

信息來(lái)源：河海大學(xué)官微，華南理工大學(xué)科學(xué)技術(shù)研究院

微信編輯：楊曉霓

初審：冀早早

復(fù)審：盧慶雷

終審：夏正林

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