水库是水资源高效利用与安全保障的重要基础设施，在防洪减灾、农业灌溉、饮用水供给、水能开发等方面发挥着关键作用，是维护全球水、粮食与能源安全的重要保障。水库大坝在拦蓄地表水的同时，也持续截留来自上游的泥沙。随着泥沙在库区持续累积，水库有效库容逐渐萎缩，其生态服务功能严重下降甚至可能完全丧失。此外，水库淤积不仅影响水库运行效能，也正在重塑全球泥沙与物质循环。大量泥沙滞留库区后，下游泥沙输移显著减少，进而影响河道演变与河床稳定，并加剧河口三角洲沉降、海岸侵蚀及生态退化风险。

    尽管水库淤积被认为是影响全球水安全的重要问题，但长期以来，相关研究多聚焦于少数管理条件完善的大型水库，淤积评估也主要依赖定期实测调查。相比之下，数量庞大、分布广泛的小型水库由于缺乏系统监测，尚未被充分纳入全球评估体系。这一认知缺口使地表水资源评估、河流泥沙输移分析及水库工程管理等领域长期缺乏高质量淤积数据支撑。因此，如何实现全球尺度水库淤积的系统估算，刻画其空间分布格局并识别潜在风险，是亟待突破的关键科学问题。

    针对这一问题，中国科学院南京地理与湖泊研究所宋春桥研究员团队整合可公开获取的多源遥感数据、众源地理空间信息和实测资料，构建了目前覆盖范围最广的高精度全球水库编目（Global  REservoir Inventory, GREI），识别了全球55.6万座水库，总面积达46.9万km²，总库容约7577  km³。其中，小型水库（<1 km²）占全球总数超过95%，显著填补了全球水库分布缺口。

    在此基础上，研究团队进一步整合来自全球56个国家6000余个水库的多时相实测淤积信息，并构建具有空间代表性的样本库。针对传统物理模型难以适用于全球尺度、经验模型泛化能力有限等问题，团队从流域侵蚀产沙、河道泥沙输移和水库泥沙拦截三个关键过程出发，综合考虑气候、土壤、地形、水文、土地覆盖、水库形态及人类活动等多维环境因素，发展了物理过程约束的机器学习模型，实现了全球水库淤积速率（单位时间内淤积造成的库容损失比例）的高精度预测，并首次实现对小型水库淤积风险的系统识别。

    研究结果表明，全球水库平均淤积速率为7.3±2.8%/十年，约18%的水库已处于快速淤积高风险状态（>10%/十年）（图1）。分析发现，小型水库的淤积风险被显著低估。与大型水库相比，小型水库分布更广，更容易受到流域侵蚀产沙条件影响，且通常缺乏系统监测与有效维护。研究表明，传统以大型水库为主的全球评估显著低估了淤积风险，约76%的区域存在系统性低估现象，其中美国西南部、中东、西澳大利亚等小型水库密集区最为明显。

图1. 全球水库分布及淤积速率与库容损失空间格局

    研究发现，干旱程度是影响全球水库淤积的重要因素。干旱地区水库平均淤积速率约为10.1%/十年，显著高于湿润地区的6.7%/十年，其中干旱区小型水库淤积风险尤为突出，其平均淤积速率达到11.2%/十年。基于全球空间分析，研究识别出16个高淤积热点区，空间上集聚在美洲西部和横跨亚非欧大陆干旱/半干旱区的两个地理带，其淤积速率高出全球平均水平约40%。

    更值得关注的是，这些高淤积风险区域与全球主要的高灌溉强度农业区重叠。研究估算，约26%的全球灌溉农业区暴露于较高水库淤积风险之下，涉及约21亿人口，其中58%位于干旱与半干旱地区（图2）。在美国加州玉米种植区、印度河流域灌溉农业区、澳大利亚小麦种植区以及古巴甘蔗种植区等典型农业区，高淤积风险水库与高产农业区呈现显著空间重叠，表明水库淤积风险对全球粮食安全与水资源保障的潜在影响值得高度关注与警惕。

图2. 全球水库高淤积热点及其对灌溉农业的潜在影响

    研究进一步预估，若缺乏有效干预，到2060年全球约57.7%的水库可能因泥沙淤积出现显著功能退化，甚至逐步失去调蓄能力，其中小型水库面临的风险更为突出（图3）。研究团队认为，应加强水库全生命周期泥沙管理，优先推广基于自然的流域治理措施，从源头减少流域泥沙输入，并辅以必要的工程清淤与排沙手段，以延长水库服役寿命、提升水资源系统韧性，更好应对气候变化与极端事件带来的风险。

图3. 全球水库功能退化风险的未来预估

    上述研究近期发表在《自然·可持续发展》（Nature Sustainability）上。中国科学院南京地理与湖泊研究所刘凯副研究员、范晨雨博士为共同第一作者，宋春桥研究员为通讯作者。

    文章信息：Liu, K.#, Fan, C.#, Song, C.*, et al. (2026). Global patterns of reservoir sedimentation and overlooked risks in small reservoirs. Nature Sustainability

    论文链接：https://doi.org/10.1038/s41893-026-01859-y.