三峽水庫(kù)水體氫氧同位素特征及其在水循環(huán)上的應(yīng)用.pdf

1、三峽水庫(kù)蓄水形成的大型湖庫(kù)在帶來巨大綜合效益的同時(shí)，也帶來了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境和水資源利用問題，如何解決三峽水庫(kù)支流水體富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)和研究水庫(kù)水循環(huán)成為研究重點(diǎn)和難點(diǎn)，氫氧同位素示蹤為這一問題提供了一條新的思路，從同位素示蹤角度分析水庫(kù)干支流水體相互交換作用、不同支流水汽來源差異以及支流水體相對(duì)滯留時(shí)間等，進(jìn)而探究不同支流區(qū)域小氣候的基本差異，估算干流倒灌和上游源頭對(duì)支流庫(kù)灣水量和營(yíng)養(yǎng)鹽的補(bǔ)給作用，研究不同時(shí)期表層水體為藻類提供穩(wěn)定生境的時(shí)間

2、，最終為三峽水庫(kù)水華以及水資源利用提供參考依據(jù)。
　　本論文以三峽水庫(kù)為研究對(duì)象，通過原位物理指標(biāo)的監(jiān)測(cè)、室內(nèi)水化學(xué)實(shí)驗(yàn)以及氫氧同位素比率測(cè)定的過程，對(duì)三峽水庫(kù)干流及其主要支流水體氫氧同位素特征進(jìn)行分析，用以探究在氫氧同位素示蹤效果下，三峽水庫(kù)干支流間水團(tuán)交換作用以及水庫(kù)水循環(huán)的基本情況，得到如下初步結(jié)論：
　?。?）三峽水庫(kù)干流水體氫氧同位素比率沿程逐漸偏正，反應(yīng)水庫(kù)干流水體沿徑流方向滯留水庫(kù)時(shí)間逐漸增大，垂向上變化較小反

3、應(yīng)干流水體混合均勻；沿程變化的差異反應(yīng)水庫(kù)下游干支流相互作用強(qiáng)度大于上游；隨季節(jié)變化可以分為上升期和下降期兩個(gè)階段，以6月底為界，上升期以低值為特征，代表水庫(kù)枯水期水體氫氧同位素特征，下降期以高值為特征，代表水庫(kù)豐水期水體氫氧同位素特征。
　?。?）三峽水庫(kù)河水線：δD=8.10δ18O+11.62（n=105，p=0.000，R2=0.97），與長(zhǎng)江流域降水線較為接近，反應(yīng)水庫(kù)水體主要受降水補(bǔ)給的同時(shí)，還受到其他因素的影響；水庫(kù)

4、干流水體氫氧同位素的空間變化規(guī)律與自然河流和湖泊相似，一定程度上體現(xiàn)出水庫(kù)水體內(nèi)循環(huán)特點(diǎn)；水庫(kù)季風(fēng)性雨季優(yōu)先高原出現(xiàn)，反應(yīng)季風(fēng)性降水逐漸向內(nèi)陸轉(zhuǎn)移的特點(diǎn)。
　?。?）同水庫(kù)干流一樣，典型支流朱衣河庫(kù)灣水體氫氧同位素分布特征具有明顯的季節(jié)性規(guī)律，呈現(xiàn)明顯的正弦函數(shù)變化趨勢(shì)，但庫(kù)灣源頭水體氫氧同位素變化特征與朱衣河有較大差異。
　?。?）朱衣河庫(kù)灣區(qū)域蒸發(fā)作用大于長(zhǎng)江干流，庫(kù)灣氫氧同位素分餾作用在不同時(shí)期差異較大，動(dòng)力分餾作用差

5、異明顯大于平衡分餾作用，且以動(dòng)力分餾作用為主，在此基礎(chǔ)上估算出了不同時(shí)期朱衣河庫(kù)灣表層水體相對(duì)下層滯留時(shí)間，結(jié)合藻類生長(zhǎng)周期，提出3月-8月是朱衣河庫(kù)灣藻類快速生長(zhǎng)和大量繁殖的“黃金”時(shí)期，若此時(shí)期有充足的營(yíng)養(yǎng)、溫度以及水動(dòng)力條件，庫(kù)灣易暴發(fā)水華。
　?。?）基于朱衣河庫(kù)灣氫氧同位素時(shí)空分布特征得到不同時(shí)期干流水體對(duì)朱衣河庫(kù)灣的倒灌形式和倒灌范圍：汛前消落期干流水體主要從中上層倒灌入庫(kù)灣，倒灌范圍由小擴(kuò)大，逐漸貫穿庫(kù)灣；汛期干流水

6、體主要從上層倒灌入庫(kù)灣，倒灌范圍涉及整個(gè)庫(kù)灣；蓄水期干流水體主要從上層和下層倒灌入庫(kù)灣，倒灌范圍逐漸縮?。豢菟诟闪魉w主要從底層倒灌入庫(kù)灣，倒灌范圍最小。氫氧同位素示蹤效果與庫(kù)灣流速驗(yàn)證基本匹配。
　?。?）基于朱衣河庫(kù)灣不同端元水體中氫氧同位素比率的差異，利用二源線性混合模型估算得到，長(zhǎng)江倒灌與源頭補(bǔ)給對(duì)庫(kù)灣水量年平均貢獻(xiàn)率分別約為96.5％和3.5%，不同月份貢獻(xiàn)率不同，大致表現(xiàn)為：汛前消落期>蓄水期>汛期；在此基礎(chǔ)上估算不

7、同時(shí)期長(zhǎng)江倒灌和源頭補(bǔ)給對(duì)庫(kù)灣不同營(yíng)養(yǎng)鹽的補(bǔ)給量和補(bǔ)給率，得到補(bǔ)給量關(guān)系：蓄水期>汛前消落期>汛期，并與庫(kù)灣營(yíng)養(yǎng)鹽濃度進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果PO4--P和NH4+-N的估算結(jié)果與實(shí)測(cè)值偏差較大，其他營(yíng)養(yǎng)鹽估算結(jié)果與實(shí)測(cè)值結(jié)果基本一致。
　?。?）沿徑流方向不同支流氫氧同位素變化特征反應(yīng)了不同時(shí)期干流水體對(duì)不同支流補(bǔ)給作用的強(qiáng)弱，平水期干流水體對(duì)庫(kù)首和庫(kù)尾支流的補(bǔ)給作用較強(qiáng)，對(duì)庫(kù)中支流的補(bǔ)給作用相對(duì)較弱；豐水期干流水體對(duì)不同支流的補(bǔ)