凡姚申 竇身堂 王萬戰(zhàn) 王廣州 陳沈良 姬泓宇 李鵬

摘要：河口沙嘴位居河海動力交互區(qū)，對水沙變化的響應(yīng)速度快。為了解近期黃河入海水沙情勢及其影響下的河口沙嘴演變規(guī)律，基于高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)和水文資料，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行分析探討。結(jié)果表明：① 1999年以來入海水沙延續(xù)偏枯態(tài)勢，變化過程由線性向周期性波動轉(zhuǎn)變，波動周期為6～8 a，2018—2021年處于波動上升期;② 2018年以來，河口沙嘴北、東汊道交替成為淤積主體，河長年均延伸0.7 km，沙嘴年均造陸16.9 km²;③ 盡管偏少的來水來沙條件不利于三角洲整體的向海淤積，但極端徑流帶來的強(qiáng)烈泥沙輸移入海仍然會使河口沙嘴面積增加;④ 現(xiàn)階段的汊道格局減緩了河長延伸但加快了沙嘴造陸，對于長期穩(wěn)定清水溝流路起到積極作用，但當(dāng)前不利于河口濕地生態(tài)安全。

關(guān)鍵詞：水沙情勢;河長延伸;沙嘴造陸;流路穩(wěn)定;黃河口

中圖分類號：TV122

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1001-6791（2023）01-0063-13

收稿日期：2022-05-06;

網(wǎng)絡(luò)出版日期：2022-11-04

網(wǎng)絡(luò)出版地址：https：∥kns.cnki.net/kcms/detail/32.1309.P.20221103.1643.002.html

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（U2243207;52079056）

作者簡介：凡姚申（1989—），男，博士，高級工程師，主要從事河口海岸水沙動力地貌研究。

E-mail：fysmyself@126.com

通信作者：竇身堂，E-mail：doushentang@126.com

河口三角洲因其資源的豐富性、自然條件的優(yōu)越性、地理位置的重要性，給人類和全球眾多生物提供了重要棲息場所和物質(zhì)來源，是地球表層極具經(jīng)濟(jì)和生態(tài)價值的濕地系統(tǒng)^［1-2］。河口沙嘴位于三角洲的前緣，其演變過程反映了陸海動力的對比關(guān)系，從而被作為表征三角洲動態(tài)穩(wěn)定的指示器^［3］。近年來，受氣候變化和高強(qiáng)度人類活動雙重脅迫作用，全球絕大多數(shù)河流入海水沙通量顯著變化^［4-6］，河口沙嘴亦表現(xiàn)出快速且強(qiáng)烈的響應(yīng)。理解新情勢下河口沙嘴地貌過程與時空演變格局，直接關(guān)乎河口穩(wěn)定和三角洲資源可持續(xù)利用，是制定河口三角洲治理戰(zhàn)略的重要依據(jù)。

黃河是世界級大河，大量入海泥沙在河口沉積造就了廣袤的河口三角洲，同時孕育了世界上暖溫帶保存最廣闊、最完善、最年輕的濕地生態(tài)系統(tǒng)，是黃河下游與環(huán)渤海地區(qū)的天然生態(tài)屏障^［7］。自2002年調(diào)水調(diào)沙以來，黃河入海水沙發(fā)生了巨變，具體表現(xiàn)為入海沙量銳減、水沙年內(nèi)分布改變、年均含沙量降低等。在這種新的水沙情勢下，河口海岸學(xué)者們對黃河口變化響應(yīng)開展了大量研究，在河口水動力過程^［8-9］、入海泥沙輸移模式^［10-11］和濱海區(qū)沖淤演變^［12-14］等方面取得了一系列研究成果。雖然這些成果有助于理解河口響應(yīng)規(guī)律，但流域水沙管理對河口水沙情勢及沙嘴演變的影響并不止于此。小浪底水庫泄水排沙受水庫上游來水來沙、降水、防汛及自身淤積情勢等的制約，每年下泄水沙都有差異^［15］。特別是2018年以來，小浪底水庫實(shí)施了低水位、長歷時、大流量、高含沙的運(yùn)行模式^［16］，給黃河入海水沙量與水沙關(guān)系帶來新變化，亟待深入探討現(xiàn)階段出現(xiàn)的新情勢。黃河口沙嘴是水沙動力作用的前緣，是沖淤變化最不穩(wěn)定的區(qū)域，也是響應(yīng)入海水沙變化最敏感的區(qū)域，向來是學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)，但在黃河三角洲沖淤轉(zhuǎn)型的大環(huán)境下，對新水沙動力條件下河口沙嘴響應(yīng)過程還缺少系統(tǒng)深入的認(rèn)識。

本研究利用多源遙感和水文數(shù)據(jù)，梳理1950年以來黃河入海水沙變化，重點(diǎn)研究小浪底水庫運(yùn)行后黃河入海水沙情勢和水沙關(guān)系變化，以及黃河口沙嘴在新的河流輸送條件下的時空響應(yīng)模式，探討現(xiàn)階段沙嘴發(fā)展形式對流路穩(wěn)定及濕地生態(tài)安全的作用，展望未來黃河流域來水來沙條件及其對河口沙嘴動態(tài)變化的影響。隨著全球越來越多的河流入海水沙受大壩的調(diào)節(jié)呈現(xiàn)出新情勢，黃河口將成為河流水沙調(diào)配和河口響應(yīng)之間關(guān)系的典型案例，本研究可為中國乃至世界其他類似河口的可持續(xù)高效利用及治理提供參考。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

黃河口位于渤海灣和萊州灣之間，是黃河水沙承泄區(qū)。1855年黃河北歸從山東東營入海以來，河口流路發(fā)生了11次大的改道^［17］，最近一次發(fā)生在1976年，黃河改道清水溝流路行河入海。在河口流路“大循環(huán)”和“小循環(huán)”交替出現(xiàn)的演變模式下，形成了以寧海為頂點(diǎn)、北起徒駭河口、南到支脈河口、陸上面積約5 500 km²的現(xiàn)代河口三角洲（圖1（a））。本文研究區(qū)為現(xiàn)行黃河尾閭河口沙嘴一帶。為了分析河口沙嘴淤積延伸特點(diǎn)，設(shè)置了2條交點(diǎn)在汊3斷面以下5 km處的固定斷面，如圖1（b）中黑色點(diǎn)線所示。由此可知，固定邊界與岸線包絡(luò)的范圍是口門沙嘴最活躍的區(qū)域，面積變化可以代表河口淤積情勢。黃河口沙嘴附近潮汐以不規(guī)則半日潮為主，平均潮差為 0.6～1.2 m，屬弱潮型河口，感潮段很短，潮流界范圍只有1～2 km，洪水期間潮流基本無法進(jìn)入口門^［18］。

1.2 數(shù)據(jù)來源

利津站作為黃河干流最后一個完整記錄水沙系列數(shù)據(jù)的水文站，距現(xiàn)行河口口門約110 km，其以下河道僅有少量泥沙淤積，且常被視為河口尾閭河道^［19］，因此，利津站常作為黃河入海水沙通量計(jì)量站。利津站和花園口站徑流量和輸沙量數(shù)據(jù)來源于水利部黃河水利委員會發(fā)布的《黃河泥沙公報》。

采用1976—2021年Landsat系列數(shù)據(jù)提取每年汛后河口沙嘴水邊線和植被指數(shù)空間分布，進(jìn)而統(tǒng)計(jì)河長及沙嘴淤積面積。2013年以前采用Landsat4-5 MSS/TM數(shù)據(jù)，空間分辨率為30 m;2013年以后采用Landsat8 OLI數(shù)據(jù)，空間分辨率為15 m。為避免潮位差對提取水邊線產(chǎn)生影響，參考孤東驗(yàn)潮站記錄的逐時潮位數(shù)據(jù)，選擇了成像時刻潮位大致相等的影像，孤東驗(yàn)潮站位置見圖1（a）。所有影像均從美國地質(zhì)調(diào)查局（https：∥www.usgs.gov/）下載得到。在 ENVI完成遙感影像的幾何精校正、輻射定標(biāo)和FLAASH 大氣校正等前處理，并對OLI影像進(jìn)行全色波段融合到15 m分辨率，以提高空間分辨率。

1.3 研究方法

使用改進(jìn)的歸一化差異水體指數(shù)（Modified normalized difference water index，MNDWI）法區(qū)分河口沙嘴地區(qū)水體和非水體邊界，進(jìn)而提取河道水邊線，作為岸線。MNDWI法是一種有效區(qū)分遙感影像中水體和非水體的方法，主要是利用水體和陸地在中紅外波段的反射率差異來區(qū)分出強(qiáng)吸收的水體和強(qiáng)反射的陸地^［20］。采用非參數(shù)Mann-Kendall（M-K）趨勢檢驗(yàn)和Pettitt突變檢驗(yàn)對入海水沙時間序列進(jìn)行檢驗(yàn)，Pettitt突變檢驗(yàn)常用以計(jì)算時間序列數(shù)據(jù)突變時刻。

2 研究結(jié)果及分析

2.1 入海水沙通量變化

1950年以來黃河的入海水沙通量總體上呈不斷減少的趨勢（圖2）。許多學(xué)者對黃河流域水沙變化及其影響因素進(jìn)行了分析研究，結(jié)果表明入海水沙呈顯著下降趨勢的主要原因是氣候變化和各種人類活動，包括流域內(nèi)水庫大壩的修建和使用，以及水土保持和沿黃取水工程^［21-23］。趨勢和突變檢驗(yàn)是分析河流水沙通量時間序列變化的常用手段，以往的學(xué)者大多針對整年的總?cè)牒Ｋ惩窟M(jìn)行突變分析，如有研究認(rèn)為1986年以來入海水沙已發(fā)生了顯著變異，黃河進(jìn)入了枯水少沙期^［24］，這一結(jié)論被廣泛認(rèn)同。然而，需要指出的是入海水沙有明顯的汛期和非汛期變化，多年的調(diào)水調(diào)沙事件尺度也通常不足1個月，因此，探討年內(nèi)或短期內(nèi)的水沙突變時間顯得十分必要。

采用非參數(shù)M-K趨勢檢驗(yàn)和Pettitt突變檢驗(yàn)，探究年內(nèi)每月水沙通量1950—2021年時間序列變化趨勢并檢驗(yàn)突變情況。M-K趨勢檢驗(yàn)結(jié)果顯示，1—12月各月的入海水沙量大都呈明顯減小的趨勢，且沙通量減小更顯著。Pettitt突變檢驗(yàn)表明入海水沙通量變異都存在顯著的突變點(diǎn)（p<0.05），各月水沙通量顯著突變的年份不一致，但與黃河流域幾座大壩水庫的使用年份有極好的對應(yīng)關(guān)系（圖3），即水沙通量發(fā)生顯著突變的年份都在水庫使用當(dāng)年或之后的1～2 a內(nèi)。大多數(shù)月份的水沙通量顯著突變發(fā)生在1986年龍羊峽水庫投入使用后，如汛期7—10月，但汛前的4—6月入海水沙早在20世紀(jì)60年代三門峽和劉家峽水庫使用之后就已發(fā)生顯著突變。除此之外，1月的入海水通量在1999年小浪底水庫運(yùn)行后發(fā)生顯著突變;6月的入海沙通量，在2002年調(diào)水調(diào)沙后發(fā)生第2次突變，且是從少向多的突變。相比于12個月的入海沙通量發(fā)生了13次顯著突變，水通量發(fā)生顯著突變的次數(shù)明顯較少，只有9次，1月、6月和8月的水通量沒有突變。

參照以上分析，發(fā)現(xiàn)1950年以來黃河入海水沙通量變化具有時長約1～2個年代的“階梯式”下降規(guī)律（圖2和圖3），具體可分為4個時期。1950—1967年水沙偏豐期，黃河流域處于開發(fā)初期，人類活動影響較小，下泄水沙主要取決于自然地理環(huán)境因素，保持了水沙偏豐的特征，利津年均徑流量為498.34億m³，輸沙量為12.41億t。1968—1985年中水中沙期，經(jīng)多年開發(fā)，流域耕地擴(kuò)大、水利工程興建，沿黃年均引水增加了274億m³，年均水、沙通量較上一時期分別減小31.8%和20.2%，至339.77億m³和8.66億t。1986—1998年枯水少沙期，黃河流域開發(fā)力度增強(qiáng)，入海水、沙通量銳減，較上一時期分別減少了53.8%和52.1%。1999—2021年水沙延續(xù)枯少期，該時期黃河流域先后實(shí)施了水量統(tǒng)一調(diào)度、調(diào)水調(diào)沙調(diào)度、生態(tài)調(diào)度和“一高一低”調(diào)度^［25］等多種水沙調(diào)度模式，入海水沙通量一方面受到更強(qiáng)烈的人為影響，延續(xù)枯水少沙的特征;另一方面，在實(shí)踐中不斷完善、成熟的水沙調(diào)度方式也打破了水沙通量線性變化的規(guī)律。圖4顯示的指數(shù)平滑分析表明，1999年以來入海水沙通量總體呈波段變化，波動周期為6～8 a。

3次入海水量谷值出現(xiàn)在2002年、2009年和2016年，年均僅有85.86億m³，3次入海水量峰值出現(xiàn)在2005年、2012年和2021年，年均為310.1億m³，是谷值的3.6倍;3次入海沙量谷值出現(xiàn)在2001年、2009年和2017年，年均僅有0.28億t，3次入海沙量峰值出現(xiàn)在2003年、2012年和2020年，年均為2.89億t，是谷值的10.3倍。2018年小浪底水庫實(shí)施新的水沙調(diào)度方式以來，黃河入海水沙量正處在波動上升期，對河口沙嘴的演變勢必會產(chǎn)生新的影響。

2.2 入海水沙關(guān)系變化

來沙系數(shù)（ξ=S/Q，Q為流量，S為含沙量）是一個被廣泛用于表示水沙關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，大量的研究工作已經(jīng)證實(shí)，1999年水沙波動變化后，尤其是2002年黃河調(diào)水調(diào)沙以來，ξ基本小于河道沖淤平衡的臨界值（0.015 kg·s/m⁶）^［26-27］，水沙搭配大幅優(yōu)化。

以利津站流量為橫坐標(biāo)、含沙量為縱坐標(biāo)的含沙量—流量曲線（簡稱S—Q曲線）可以反映水沙異步運(yùn)動情況^［28］，該圖具有線性、順時針、逆時針、8字形等多種類型。其中順時針和逆時針類型最為常見，前者代表沙峰的出現(xiàn)早于洪峰，當(dāng)含沙量達(dá)到峰值開始下降時，流量仍在上升;后者則表示當(dāng)流量達(dá)到峰值開始下降時，含沙量仍在上升，形成滯后沙峰或滯后大沙。當(dāng)統(tǒng)計(jì)S和Q的時間尺度為24 h時，可以探討場次洪水的水沙運(yùn)動情況^［29-30］。將S和Q的時間尺度延長到月，繪制一年12個月的S—Q曲線，可以分析年內(nèi)水沙異步運(yùn)動關(guān)系。結(jié)果顯示，調(diào)水調(diào)沙前無論是1967年前的水沙偏豐期還是1986年后的枯水少沙期（圖5（a）和圖5（b）），S—Q曲線都呈順時針態(tài)勢，而調(diào)水調(diào)沙后S—Q曲線呈逆時針態(tài)勢（圖5（c）和圖5（d）），表明調(diào)水調(diào)沙后大沙的運(yùn)動滯后于大水。值得注意的是，2016年和2017年調(diào)水調(diào)沙中斷了2 a，S—Q曲線又返回到順時針態(tài)勢，2018年以來進(jìn)入水沙波動上升期，S—Q曲線時而呈逆時針（圖5（f）和圖5（g）），時而呈順時針（圖5（h）和圖5（i）），這也說明了近年來在劇烈的人為調(diào)控下黃河入海水沙關(guān)系變得更加復(fù)雜。

2.3 口門沙嘴動態(tài)變化

受黃河入海水沙波動變化的影響，河口沙嘴變化顯著。圖6展示了2013—2021年汛后河口沙嘴空間格局變化過程，統(tǒng)計(jì)表明，該時段河口沙嘴造陸面積年均增加9.7 km²，沙嘴前緣河長向海延伸4.2 km。除了沙嘴的淤積延伸外，攔門沙-河口沙島的發(fā)育是該區(qū)域地貌演變的另一個典型特征。隨著河口攔門沙淤積抬高的發(fā)育，水下沙體逐漸堆高，出露海平面，逐漸演變成為一個類圓形的沙島。

具體而言，2013—2015年入海沙量逐年減少，沙嘴向海延伸緩慢，而沙島面積從0.35 km²增加到1.49 km²（表1），增加相對迅速，河口沙嘴逐漸形成北、東2個汊道和東葉瓣、西葉瓣以及中央沙島3個地貌單元的格局。在此期間，新生的灘地為外來物種互花米草的定殖擴(kuò)散提供了基礎(chǔ)，植被的迅速擴(kuò)張蔓延增加了沙嘴沿海地帶的植被覆蓋度，消浪固沙作用得到加強(qiáng)，穩(wěn)固了該區(qū)域的海岸線。2016年調(diào)水調(diào)沙過程中斷，入海水沙大幅度度減少，沙島無植被覆蓋的區(qū)域出現(xiàn)大面積侵蝕，沙島面積減少至0.92 km²。2018年黃河流域再次實(shí)施了調(diào)水調(diào)沙，入海水沙量開始進(jìn)入波動上升期，河口沙嘴淤長迅速，相比于上一年面積增加了12.07 km²。新生的灘地主要沿北、東兩汊口門方向發(fā)育，而垂直河道方向上基本無增長。沙嘴東葉瓣、西葉瓣都發(fā)育成向海突進(jìn)的“尖刀”形狀，但西葉瓣的面積增長要高于東葉瓣，前者增加比為42.49%，后者增加比僅

為16.97%（表1），外形發(fā)育成馬鞍形的沙島也有類似的現(xiàn)象，這說明入海泥沙更多淤積在北汊口。與之不同的是2019年，從河口沙嘴東葉瓣和沙島的東部淤長明顯可以判斷2019年入海泥沙更多淤積在東汊口。但隨后的2020年淤積格局又表現(xiàn)出相反的態(tài)勢——更多的泥沙淤積在北汊，北汊口門附近的攔門沙體快速發(fā)育、淤高，出露海平面后促使河道再次分汊，出現(xiàn)二級汊道。2021年河口沙嘴繼續(xù)保持一、二級兩級汊道的格局，東葉瓣和沙島東部淤長明顯，表明東汊是這一年淤積的主體。

采用河長延伸長度（L）和沙嘴造陸面積（A）來具體量化沙嘴動態(tài)變化特征，將其與年輸沙量（QS）比較，進(jìn)而探究河口沙嘴與入海泥沙的響應(yīng)關(guān)系。沙嘴河長和造陸可以從遙感數(shù)據(jù)中提取的河口沙嘴范圍中確定，需要說明的是：黃河改道清水溝初期（1976年6月至1979年9月）尾閭河道處于游蕩狀態(tài)，直到1980年河道才逐趨穩(wěn)定，造陸統(tǒng)計(jì)時間上從1980年起算;河長統(tǒng)計(jì)空間上從西河口（二）水位站起算，當(dāng)沙嘴有多個入海汊道時，河長按最長的汊道計(jì)算;1996年和2007年尾閭出汊改道，河長和造陸重新從出汊改道后第二年算起。相關(guān)分析表明，1976年黃河改道清水溝流路以來，河長延伸長度、沙嘴造陸面積隨著入海沙量的增加而增加，兩者與入海沙量線性擬合曲線的R²分別為0.62和0.76（圖7）。1999年水沙延枯期以來，除個別年份外，大多數(shù)年份入海沙量對應(yīng)的河長延伸長度散點(diǎn)圖在擬合曲線的下方，說明該時段河長延伸長度偏小。但值得關(guān)注的是，不同于其他年份沙嘴造陸面積散點(diǎn)圖在相應(yīng)擬合曲線下方的現(xiàn)象，2018—2021年入海沙量對應(yīng)的沙嘴造陸面積散點(diǎn)圖在相應(yīng)擬合曲線的上方（圖7）。

這說明此時段雖然河長延伸長度偏小，年均延伸0.7 km，但沙嘴面積仍然表現(xiàn)出有較大增加的態(tài)勢，年均增加16.9 km²。由此可見，2018年以來，北、東兩汊發(fā)育成熟的汊道格局及其年際交替成為淤積主體的現(xiàn)象，對河長延伸和沙嘴面積增加產(chǎn)生了重大影響，即汊道發(fā)育與交替淤積不利于河長延伸但加快了沙嘴造陸。

3 討論

3.1 未來水沙與河口沙嘴動態(tài)

黃河入海水沙通量受流域來水來沙量的制約。20世紀(jì)80年代以來，隨著黃土高原的水土保持和林草植被的恢復(fù)，黃河來沙量逐漸減少，在此背景下，“黃河變清”成為當(dāng)下熱議^［31］，但也有學(xué)者認(rèn)為該想法可能過于樂觀，提出了異議^［32］。至于來水，雖然水少是黃河的自然特點(diǎn)，但多數(shù)專家認(rèn)為黃土高原未來汛期降水將略偏豐^［33］。加之黃河流域本身的大陸性季風(fēng)氣候特征，年內(nèi)70%以上的降水集中分布在7—9月，其中2/3為短歷時、高強(qiáng)度降水，暴雨強(qiáng)度可達(dá)3.5 mm/min^［34］，如2021年7月發(fā)生在河南鄭州、新鄉(xiāng)等地的特大暴雨。因此，在全球極端氣候不斷增多的大背景下，未來黃河流域極端暴雨和極端徑流仍有可能發(fā)生。極端徑流對河道、淤地壩和新造耕地的劇烈沖刷，往往會帶來河流的劇烈輸沙^［35］，如2017年的榆林“7·26”特大暴雨的強(qiáng)降水輸沙是大理河流域河道沖刷的重要原因^［36］。

采用水沙關(guān)系曲線進(jìn)一步探究在黃河口地區(qū)的徑流和輸沙的深層關(guān)系。該曲線用冪函數(shù)關(guān)系擬合徑流量與輸沙量得到，可用于描述河流某一斷面的徑流與輸沙之間的關(guān)系，也可反映不同時間尺度上流域的產(chǎn)沙與輸沙模式^［37］，擬合式表達(dá)如下：

式中：Q_w為年徑流量，Q_GM為全部徑流量的幾何均值，兩者相比得到量綱一的標(biāo)準(zhǔn)化徑流量;a為擬合所得水沙關(guān)系曲線系數(shù)，單位與年輸沙量一致;b為擬合得到的水沙關(guān)系曲線指數(shù)。已有研究表明，系數(shù)a可用于表征流域泥沙供應(yīng)特征，其數(shù)值越大代表流域供沙量越大;指數(shù)b則可表征徑流的侵蝕與泥沙挾帶能力，其數(shù)值的增加意味著徑流侵蝕輸移能力的急速增強(qiáng)和輸沙量的快速增加^［38］。

常用的水沙關(guān)系曲線為冪函數(shù)形式，因此可對標(biāo)準(zhǔn)化徑流和輸沙量分別取對數(shù)將其線性化。圖8建立了不同時期的水沙關(guān)系以探討水沙關(guān)系參數(shù)演變及其指示意義。如圖8中所示，不同時期所擬合的水沙關(guān)系曲線的相關(guān)系數(shù)都大于0.6，水沙關(guān)系曲線的2個參數(shù)和擬合相關(guān)系數(shù)都表現(xiàn)出較強(qiáng)的時間變異特征。 不同于前幾個時期，1998—2021年入海水沙延枯期水沙關(guān)系曲線隨著指數(shù)b的增大變得更加陡峭;在極端條件下，

當(dāng)徑流大于臨界流量時，陡峭的水沙關(guān)系曲線所對應(yīng)的輸沙量也可能大幅度增加。這說明，在新的水沙關(guān)系條件下，黃河入海水沙可能發(fā)生“小水小沙，大水大沙”的轉(zhuǎn)變。以上分析表明，盡管黃河仍然偏少的來水來沙條件不利于三角洲整體的向海淤進(jìn)，但未來可能出現(xiàn)的極端徑流帶來的強(qiáng)烈泥沙輸移入海，依然會使得河口沙嘴處于高度動態(tài)之中。

3.2 河口流路穩(wěn)定與生態(tài)安全

現(xiàn)行清水溝流路已行河45 a（1977—2022年），相比于其他流路，流路使用年限已經(jīng)相對較長，是否還處于穩(wěn)定狀態(tài)，是否到達(dá)改道標(biāo)準(zhǔn)一直備受學(xué)者關(guān)注。從黃河口流路的演變“游蕩散亂—?dú)w股—單一順直—彎曲—出汊—出汊點(diǎn)上移—改道”的循環(huán)過程來看，出汊是決定流路能否穩(wěn)定的關(guān)鍵^［39］。圖6所示的2013—2021年河口沙嘴空間格局顯示，2013年以來河口沙嘴處發(fā)生了2次小規(guī)模出汊，加之1996年的清8人工出汊、2004年和2007年的自然出汊，清水溝流路在歸股、單一順直之后（1980年）共出汊5次（除1987年短期的人工改道北汊河以外）。從出汊點(diǎn)位置來看，不同于刁口河流路行河末期出汊點(diǎn)上移的出汊特征，清水溝流路的5次出汊中有3次都表現(xiàn)為出汊點(diǎn)下移（圖9）。從出汊形式來看，不同于前幾次出汊是行水河道自身的主動分汊的結(jié)果，而近2次出汊是在新入海水沙情勢和海洋動力環(huán)境下“攔門沙淤積—攔門沙出露水面—沙島發(fā)育—沙島淤長—分割行水河道”的結(jié)果，對河道來說是被動的過程。

新情勢下的出汊格局有利于河長延伸減緩和沙嘴淤積造陸，對于長期穩(wěn)定清水溝流路起到積極作用，但是在沙嘴地區(qū)互花米草不斷繁殖擴(kuò)張的背景下，新積成陸（灘）的河口沙嘴良好的底質(zhì)條件為外來植物互花米草的爆發(fā)提供了溫床^［40］?；セ撞菰邳S河口迅速生長蔓延，分布范圍和面積不斷擴(kuò)張，對黃河口鹽沼濕地生態(tài)多樣性、底棲動物和鳥類棲息地質(zhì)量等生態(tài)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。已有大量研究詳細(xì)探討了黃河口互花米草入侵物種對生物過程、生態(tài)系統(tǒng)過程的影響機(jī)制及生態(tài)效應(yīng)^［41-42］，但是與沙嘴發(fā)育過程相關(guān)的生態(tài)地貌多尺度反饋機(jī)制尚不清晰。因此，運(yùn)用動力地貌學(xué)理論，探究水沙-地貌-生態(tài)耦合作用過程與機(jī)制是黃河口沙嘴研究的重點(diǎn)。

4 結(jié)論

受氣候變化和高強(qiáng)度人類活動雙重脅迫作用，黃河入海水沙通量顯著變化，河口三角洲各地貌單元響應(yīng)快速且強(qiáng)烈?；诙鄷r相高頻高分辨率Landsat OLI/TM衛(wèi)星數(shù)據(jù)，結(jié)合河口地區(qū)水文站多年實(shí)測水文資料，梳理了黃河入海水沙情勢變化及河口沙嘴多尺度響應(yīng)過程，得到以下結(jié)論：

（1） 1950年以來黃河入海水沙通量經(jīng)歷了水沙偏豐期、中水中沙期、枯水少沙期和水沙延枯期4個時期。1999年后入海水沙延續(xù)偏枯，波動峰值年均水、沙量分別為310.1億m³和2.89億t，是年均谷值的3.6倍和10.3倍。新情勢下，入海水沙搭配有利于河道沖刷，但在劇烈的人為調(diào)控下水沙關(guān)系變得更加復(fù)雜。

（2） 受黃河入海水沙波動變化影響，河口沙嘴形態(tài)發(fā)生了明顯的變化。2013年河口攔門沙—沙島體系的發(fā)育致使河道逐漸形成北、東2個汊道，2020年北汊口攔門沙再次發(fā)育成沙島，促使河道再次分汊，河口沙嘴出現(xiàn)二級汊道。2018—2021年，黃河入海水沙量處于波動上升期，河口北、東2個汊道年際交替成為淤積主體，河長年均延伸0.7 km，沙嘴年均造陸16.9 km²。

（3） 盡管黃河偏少的來水來沙條件不利于三角洲整體的向海淤積，但極端徑流帶來的強(qiáng)烈泥沙輸移入海仍然會使得河口沙嘴處于動態(tài)變化中?，F(xiàn)階段河口沙嘴汊道的發(fā)育及其交替成為淤積主體，減緩了河長延伸

、加快了沙嘴造陸，對于長期穩(wěn)定清水溝流路起到積極作用，但互花米草的快速生長蔓延，對黃河口鹽沼濕地生態(tài)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

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