近日，黄河水利科学研究院“多沙水库多目标优化调控”水利人才创新团队与清华大学水利系傅旭东团队领衔联合国内外多方力量在“自加速异重流”基础研究领域取得重大突破，在全球范围内首次从原型尺度上证实了困扰流体动力学界近60年的“自加速异重流”理论预言，打破了“自加速仅存在于陡坡或高速流体环境中”的传统认知，为全球水库减淤与深海灾害预防贡献了关键的预测工具与“中国方案”。

异重流是流体密度差驱动的水下重力流，也是河湖库区及深海长距离输送巨量泥沙的关键。

小浪底水库异重流过程

早在20世纪60年代，流体学界就提出了理论预测，若有侵蚀性的异重流能冲刷河床，获取更多泥沙，其自重的增加会转化为更强的驱动力，进而形成“侵蚀—加速—更强侵蚀”的正反馈循环。

自加速异重流理论机制

一旦这个理论预测被证实，就意味着水库来的泥沙越多，对水库的冲刷就越强，清淤效果越好，就能大幅优化水库排沙工作，但这种暗流发生隐蔽、随机性强，还往往藏在深水底部。半个多世纪以来，全球科学家始终未能获得直接、确凿的原位野外观测证据，相关研究也一直停留在实验室模拟和理论模型推算阶段。

小浪底水库异重流频发、河床演变剧烈，成为研究水动力学规律的绝佳天然战场。

小浪底调水调沙资料图黄河水利委员会供图

2018年至2025年，研究团队在小浪底库区连续开展了多次高强度野外原型观测，构建起一套创新的“水—沙—床”耦合观测体系。

实现了日尺度的水库地形高精度测绘，完整收集了真实水域自加速异重流沿程的流速、含沙量变化及对应的河床演变数据，为揭示其动力学机制提供了坚实的数据支撑。

数据显示，在特定洪水事件中，异重流往下游传播时，含沙量和流量通量分别激增约6倍和10倍，单次事件对库区冲刷深度达5至12米。

小浪底水库异重流过程中的地形变化

这系统论证了低坡度库区环境下自加速异重流的存在，证实自重增加而非坡度变化是异重流动量增长的主要贡献，打破了“陡峭地形或急流高速是自加速先决条件”的固有认知。

研究还用水库排沙比（出库与入库沙量之比），证实了修正Knapp-Bagnold数阈值的准确性，这意味着，通过调度不仅能把水流本身携带的泥沙全部排出去。还能冲走水库里原有沉积物。

这套方法 能有效延缓库容衰减，真正做到“少用水、多排沙”，对破解全球水库库容年均衰减约1%的难题具有重要价值。

小浪底调水调沙现场郭琦摄

这项研究兼顾了基础理论前沿与黄河治理现实需求，形成了“理论突破、应用创新、技术研发”协同攻关模式，是近年国际黄河泥沙研究领域的标志性成果，充分彰显了我国水利科研的硬核实力。