三峡库区支流消落带泥沙沉积的时空特征及物源研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 王永艳
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| 答辩日期 | 2017 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 文安邦 |
| 关键词 | 泥沙沉积 泥沙物源 支流消落带 三峡水库 |
| 学位专业 | 土壤学 |
| 其他题名 | Tracing sediment in the riparian zone from the tributary of the Yangtze River in the Three Gorges Reservoir |
| 英文摘要 | 三峡水库水位为满足发电需求每年10月底蓄水至175 m，为了防洪6月初落至145 m，这种独特的运行调度形成了垂直高差达30 m的水库消落带。受坡面径流、水动力条件以及反季节淹没出露等影响，三峡水库消落区存在大量淤积泥沙，目前已经引起生物多样性丧失、养分元素的富集以及重金属污染等诸多生态环境问题。同时，由于长江上游水库群的投入使用导致上游入库泥沙减少，库区坡面侵蚀产沙增加，从而导致入库泥沙的来源发生变化。同时，支流受干流顶托的作用，大量次级支流淤积河段出现水体富营养化现象。基于以上背景，以野外台站观测数据为依托，采用野外调查采样与定位观测相结合，本文拟查明支流消落带泥沙从库区上游到下游的空间变化特征以及不同高程带的泥沙沉积特征，摸清不同物源对支流不同高程带消落带泥沙的相对贡献，为消落带营养元素迁移过程及消落带生态环境修复研究提供基础依据。本研究取得了以下结果：（1）三峡水库支流消落带沉积泥沙理化特征在水平、高程和沿程三个维度均存在空间差异。首先，三峡水库沿水流方向由上游至下游，各支流消落带泥沙颗粒呈现先变细后变粗的特征，中值粒径d50的变化范围为8.76~17.94 μm，沉积泥沙的中值粒径最小值出现在汝溪河，最大值出现在龙河。各支流采样点的TOC含量呈现波动趋势，TN和TP的含量沿水流方向均表现为局部波动整体升高的趋势，具体表现为库尾含量低，库中和库首含量较高。第二，各支流165-175 m高程带粒径比145-155、155-165m高程的沉积泥沙颗粒偏粗，单因素方差分析表明三峡水库反季节蓄水形成高程达30m变幅的消落带由于受人为干扰等因为并未导致沉积泥沙的TOC、TN、TP等养分元素在不同海拔高程间的明显差异。第三，汝溪河和彭溪河消落带沿程沉积泥沙随着距河口距离的变化，理化特征均呈现不规律的变化特征，说明受干流来水来沙的影响范围和作用机制存在空间变异性，同时受人类扰动作用和河流流速影响造成沉积泥沙特征的沿程差异性。（2）干支流悬移泥沙吸附的TOC和TN在研究时段内随月份表现出相似的变化趋势，干支流悬移泥沙吸附的TOC和TN的最大值都出现在2016年3月。然而，干流悬移泥沙的TP含量的最大值出现在2015年9月，而支流出现在2016年3月。支流悬移泥沙的TOC、TN和TP浓度全部高于干流，其中支流悬移泥沙TOC、TN含量约是干流的4倍。干流和支流悬移泥沙137Cs比活度在旱季和雨季差异性显著，变异系数分别为57.5%和158.4%。汝溪河消落带年沉积泥沙量表现为随着距河口距离的减小而增大，同时随高程的增加而减少，145-155m、155-165m和165-175m高程带泥沙沉积量的平均值分别为8.66、6.76和3.63 kg/m2。淹水是支流消落带发生泥沙沉积的重要前提条件，而不同高程带淹水强度、周期和频率的差异决定了泥沙沉积率的差异。（3）根据沉积泥沙137Cs、粒度和有机质的季节性旋回分布特征，确定泥沙沉积季节，进而估算沉积年代，初步建立三峡水库消落带泥沙沉积过程。物源输入通量在三峡水库干流和支流间存在显著差异，汇合口消落带的泥沙沉积速率为16 cm/yr，而支流汝溪河库湾消落带则仅为10 mm/yr。干流雨季的悬移泥沙经过长距离的泥沙搬运造成库区中部细颗粒泥沙的富集；旱季则主要来自于由船行波导致的库岸侵蚀。而对于支流消落带沉积泥沙来说，雨季悬移泥沙主要来源于流域上游暴雨事件造成的坡面侵蚀产沙，旱季的悬移泥沙主要来源于干流来沙。（4）本文将泥沙来源复合“指纹”示踪技术的最新方法运用到三峡水库支流典型消落带沉积泥沙物源示踪研究中，将支流消落带沉积泥沙的物源划分为3类，包括长江干流、支流上游和库岸侵蚀，分别统计筛选出不同高程带具有诊断能力的指纹因子组合，其中145-155 m、155-165 m和165-175 m高程带最具判别能力的组合因子分别是Na、Pb、Mg、Ca、Mn，Pb、Mg、Ca、Mn，和TN、Ca、Mn。运用混合模型估算出长江干流、支流上游和库岸侵蚀对不同高程带沉积泥沙的贡献率分别为145-155 m：73.2%、26.8%、0，155-165 m：72.6%、27.4%、0，165-175 m：57.3%、39.7%、2.98%。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 99 |
| 源URL | [http://ir.imde.ac.cn/handle/131551/24589]  |
| 专题 | 成都山地灾害与环境研究所_山地表生过程与生态调控重点实验室 |
| 作者单位 | 中国科学院成都山地灾害与环境研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王永艳. 三峡库区支流消落带泥沙沉积的时空特征及物源研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2017. |
入库方式： OAI收割
来源：成都山地灾害与环境研究所
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