文章信息：Liu, K., Fan, C., Song, C., Best, J., Wang, J., Ke, L., Wada, Y., Li, D., Yamazaki, D., Deng, A., Na, J., Sikder, M. S.   , & Woolway, R. I. (2026). Global patterns of reservoir sedimentation and overlooked risks in small reservoirs. Nature Sustainability. Advance online publication. https://doi.org/10.1038/s41893-026-01859-y

整理人：徐嘉苗，2025级硕士研究生

整理时间：2026年7月13日

Abstract: Reservoir sedimentation is an escalating threat to global water security. While most existing assessments focus on large, well-managed reservoirs, they overlook the vast and vulnerable network of smaller reservoirs, which hampers our understanding of global sedimentation risks. Here we present a high-resolution global assessment of reservoir sedimentation in over 550,000 reservoirs, ~95% of which are <1 km2, based on a physics-guided machine learning model and a comprehensive reservoir inventory. Sedimentation rates have been underestimated in over 75% of reservoir-bearing regions when large reservoirs alone are considered. This oversight conceals a loss in global average reservoir water storage of 7.3% ± 2.8% per decade, with nearly one in five reservoirs now facing high-risk status. We identify 16 global high-sedimentation hotspots across the Western Americas and Afro-Eurasian Sediment Belts, threatening water supplies to over 2 billion people and impacting ~26% of global irrigated land. Without intervention, we project that, by 2060, more than half of all reservoirs could become functionally inoperable, including 58.6% of small and 38.1% of large reservoirs. These findings highlight an urgent need for targeted, nature-based sediment management, particularly in dryland regions, where small reservoirs are critical for domestic water access and food production.

摘要：水库沉积是对全球水安全的日益严重威胁。虽然现有大多数评估关注的是大型且管理良好的水库，但它们忽视了庞大且脆弱的小型水库网络，这阻碍了我们对全球沉积风险的理解。本文基于物理引导的机器学习模型和全面的储层清单，呈现了超过55万个水库（其中95%为<1平方公里）中高分辨率的全球沉积评估。仅考虑大型水库，超过75%的含水库区域沉积速率被低估。这一疏忽掩盖了全球平均水库蓄水量每十年7.3%±2.8%的损失，近五分之一的水库现正面临高风险状态。我们识别出西美洲和非洲-欧亚沉积带的16个全球高沉积热点，威胁着超过20亿人的水源供应，影响了全球灌溉土地的~26%。如果不干预，我们预计到2060年，超过一半的水库可能功能性失效，其中包括58.6%的小型水库和38.1%的大型水库。这些发现凸显了针对性、基于自然的沉积物管理的紧迫需求，尤其是在干旱地区，小型水库对家庭水资源获取和粮食生产至关重要。

1. 研究背景

• 水库在全球水安全中扮演着至关重要的角色，承担着供水、水力发电、防洪和抗旱等多重功能。然而，泥沙淤积正严重威胁水库的有效库容和运行安全。以往关于全球水库淤积的评估几乎全部聚焦于受良好管理的大型水库，忽视了数量庞大且极度缺乏监测的小型水库。这些小型水库广泛分布于侵蚀严重的源头地区和干旱区域，对于当地的生活用水和农业生产至关重要，但由于缺乏系统性的全球数据，其淤积风险一直被严重低估。这种认知上的偏差极大地制约了全球水安全评估的准确性与可持续发展政策的制定。

2. 研究意义

• 该研究通过构建涵盖超过55万个水库的全球水库清单，首次将约95%的过去被忽视的小型水库纳入全球淤积评估体系。研究利用物理引导的机器学习模型，提供了前所未有的高空间分辨率全球水库淤积速率与库容损失数据集。这一成果不仅修正了以往基于大型水库的评估所导致的系统性低估问题，更精准地识别出全球16个高风险淤积热点区域，揭示了泥沙淤积对全球超过20亿人口供水安全及约26%全球灌溉土地的潜在威胁。研究为全球水资源规划、水库可持续管理和粮食安全战略提供了关键的量化依据。

3. 研究方法

• 研究首先整合多源数据构建了全球水库清单，涵盖555,960座水库。基于来自56个国家6,133个实地测量的淤积数据，研究采用极端梯度提升机器学习算法，综合气候、土壤、地貌、水文、土地覆盖、人类活动及水库形态七大类共49个预测变量，建立了全球水库淤积速率预测模型。模型通过五折交叉验证进行训练与评估。研究进一步利用SHAP方法解析不同变量的相对贡献，并通过ArcGIS热点分析工具识别淤积高风险区域，最终结合全球灌溉地图和人口数据评估淤积对农业和人口的影响。

4. 主要结论

• 全球水库平均每十年损失7.3%的库容，相当于每年损失36.1立方千米的蓄水能力，接近中国三峡水库的总库容。研究发现，由于小型水库的纳入，超过75%的水库分布区域过去的淤积速率被显著低估。全球近18%的水库面临高淤积风险，其中干旱地区的小型水库情况尤为严峻，每十年库容损失高达11.2%。研究识别出两条主要的高风险淤积带，即西半球美洲淤积带和亚欧非淤积带，这些区域覆盖了全球约26%的灌溉土地，威胁着包括玉米、甘蔗、水稻和小麦在内的主要作物生产。在不采取干预措施的情况下，预计到2060年，超过一半的水库将因淤积而功能失效，其中小型水库的失效比例高达58.6%。

5. 研究展望

• 研究强调，泥沙淤积对全球水安全和粮食安全的威胁已迫在眉睫，亟需在干旱地区优先采取基于自然的沉积物管理策略。然而，研究也存在不确定性，包括模型依赖于多变量长期平均值，可能无法完全捕捉极端气候事件引发的短期淤积波动；未来淤积预测未充分考虑气候变化和土地利用变化导致的泥沙输送非平稳性；模型对人类活动和制度因素的刻画有限。未来研究应致力于整合更高时空分辨率的数据，发展动态淤积预测模型，并加强对小型水库，特别是干旱地区关键基础设施的监测与管理体系。

6. 研究主要图表

01 本研究中调查的水库全球分布及水库沉积速率和滞留沉积体积的空间模式

02 影响油藏沉积速率的不同变量的重要性分析

03 基于0.1°×0.1°网格统计的大型与小型储层间十年沉积速率的空间差异

04 全球关于因沉积而可能丧失功能的水库统计

05 全球高水库沉积热点及其对灌溉农业的影响

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41893-026-01859-y                             

原文转引：https://mp.weixin.qq.com/s/usMQhJLrQrVAeGBB76RRsQ