作为冲积河道中的关键地貌单元，河床沙洲的演变过程与水沙输送、植被生长和人类活动密切相关。长期以来，它们一直是水文学、地貌学和生态学交叉领域的重点研究对象。近年来，全球学者通过野外调查、实验室实验和数值模拟等多种方法，对河床沙洲的动态调整、影响因素及其响应模式进行了广泛研究（Ashworth, 1996; Stevens, 1989; Luchi et al., 2010; Popescu et al., 2012; Yang et al., 2023）。
在自然条件下，不同河流系统中的沙洲形成机制具有一致性，但其发育和形态动力学特征因水沙动力条件、河道特性和河床物质而异。沙洲的形成通常始于河道较宽区域由于河岸过度侵蚀导致的水流分离，这些区域的流速降低促进了沉积物沉积，最初形成淹没或半淹没的河床形态，随后通过侧向和垂直沉积物分选作用演变为明显的中沙洲（Ashmore, 1991; Ashworth, 1996; Knighton, 1972; Hooke, 1986; Luchi et al., 2010）。河床沙洲经历动态的周期性演变：它们在流动条件的变化下交替发生堆积和侵蚀，受到不均匀水流力分布的驱动而发生侧向或下游迁移，并可能因季节性水文状况而分裂或与相邻沙洲合并，多年尺度上的变化表现出明显的周期性（Hooke, 1986; Ashworth et al., 2000; Bridge, 2003; Hooke and Yorke, 2011; Holbrook and Allen, 2020）。对于中沙洲而言，其形态动力学过程受到流速强度、沉积物供应和河道形态的共同调控。Huang et al.（2023）发现，特定的水位循环和流量变化组合可以驱动沙洲达到形态动力学平衡状态，这种平衡状态与水位循环的频率和强度密切相关。Carlin et al.（2021）提出存在一种特定的形成沙洲的流量，这种流量主导了沙洲的长期形态演变，沙洲调整幅度与实际水文状况与该关键流量的偏差程度呈正相关。Bankert and Nelson（2017）发现，沉积物供应的变化可以显著改变沙洲的迁移速率和形态稳定性：沉积物供应增加会促进沙洲堆积并减缓其迁移，而沉积物供应减少则会加速沙洲侵蚀和迁移。Cordier et al.（2019）指出，沉积物粒度的异质性和分选效应显著影响自由沙洲和混合沙洲的初始形成、生长速率和最终形态，细颗粒沉积物主导沙洲表面过程，而粗颗粒沉积物则控制沙洲骨架的稳定性。Adami et al.（2016）对阿尔卑斯莱茵河中的沙洲进行了多年尺度的野外调查，获得了沙洲形态参数（包括波长、迁移距离、高度和体积）的连续时间序列数据，揭示了沙洲的周期性变化规律及其对气候驱动的水文状况变化的响应。然而，现有研究主要集中在频繁迁移的无植被覆盖沙洲上，对有植被覆盖沙洲的动态演变关注较少。
植被在河流系统中扮演着“生态系统工程师”的角色，对沙洲的演变起着重要作用（Gurnell, 2014）。地上植被成分阻碍水流并降低流速，而地下根系则稳定沉积物并增强河床稳定性，显著改变了沙洲的侵蚀-沉积平衡（Griffin et al., 2005; V?stil? and J?rvel?, 2014; Vargas-Luna et al., 2015; Bertagni et al., 2018）。研究表明，植被覆盖度和物种组成影响沙洲的侵蚀抵抗力，木本植物比草本植物更有效地促进沉积物堆积和沙洲稳定，甚至可以促进沙洲转变为河中岛屿（Nicholas et al., 2013; Uotani et al., 2014; Li et al., 2015）。Jourdain et al.（2020）发现河岸植被是一种水力驱动因素，不仅降低了沙洲的迁移速率，还改变了沙洲的形态，促使沙洲从自由迁移状态转变为固定不动的状态。Wintenberger et al.（2015）证实，木本植被在非迁移沙洲上的殖民和扩展是河中岛屿初始形成的关键驱动因素，植被通过捕获沉积物增强了沙洲的稳定性。Das（2023）认为较小的沙洲比较大的沙洲更易发生变化，较大沙洲的稳定性归因于永久性植被的影响。Serlet et al.（2024）报告称，由于水电调节导致的水文条件变化，河床沙洲在二十年间从迁移状态转变为稳定植被状态。然而，在大坝运行引起的水流-沉积物调节背景下，植被幼苗的存活和繁衍取决于适宜的淹没时间和沉积物沉积条件，这进一步增加了沙洲演变的复杂性。目前仍缺乏对植被状态和覆盖率如何调控沙洲形态动力学的系统理解。
人类活动，特别是水库建设，已成为影响河床沙洲演变的主要因素。全球范围内，水库建设导致下游河道的沉积物供应急剧减少，引发了沙洲侵蚀、面积缩小和形态调整（Brandt, 1990; Syvitski and Saito, 2007）。长江中下游以分叉河道和众多沙洲为特征。以长江上的三峡大坝为例，大坝运行后中下游地区的沉积物输送量显著减少，导致沙洲广泛侵蚀和面积缩小（Lou et al., 2018; Wang et al., 2018; Li et al., 2019; Lyu et al., 2020; Wen et al., 2020; Yang et al., 2023; Zhou et al., 2024）。一些沙洲呈现出延长趋势，植被群落结构也发生了显著变化。类似现象也出现在密苏里河（Holbrook and Allen, 2020）、科罗拉多河（Miller et al., 1998; Grams et al., 2013; Randle et al., 2018）、罗讷河（Martin et al., 2014）和湄公河（Prasujya and Nayan, 2015; Gu et al., 2020）等河流中。大坝引起的缺沙效应破坏了沙洲的自然演变平衡，迫使河道地貌向新的平衡状态调整。此外，河道化和河岸防护工程等人类活动限制了沙洲的迁移空间，改变了水流-沉积物动态模式，进一步加剧了沙洲生态功能的退化（Picco et al., 2017; Gurnell, 2018; Brenna et al., 2020）。大坝建设前后有植被覆盖和无植被覆盖沙洲的形态动力学演变及其差异仍不甚清楚。
尽管在沙洲演变方面取得了显著进展，但目前的研究仍缺乏对植被覆盖和无植被覆盖沙洲的形态动力学演变特征及其差异的充分了解，尤其是在水库建设的关键影响下。虽然已知水库拦截沉积物和清水排放对沙洲发育有显著影响，但植被在这一过程中的调节作用，以及有植被覆盖和无植被覆盖沙洲对水沙条件变化的响应机制的固有差异，尚未得到系统和全面的探索。基于此，我们对长江中游泾江段1960年至2018年的沙洲动态进行了多年尺度分析，这是三峡大坝下游的第一个沙质河段。本研究的主要目的是：（1）揭示大坝建设前后有植被覆盖和无植被覆盖沙洲在时空动态演变上的差异；（2）确定调节沙洲调整的主要流量范围，并阐明改变的水流-沉积物状况对沙洲侵蚀的深远影响；（3）评估植被在稳定沙洲形态（对表面侵蚀和侧向侵蚀的影响）中的作用，并阐明大坝建设下水流-沉积物-植被相互作用驱动的沙洲调整综合机制，为大型冲积河流管理提供参考。
