三峽水庫水體氫氧同位素特征及其在水循環(huán)上的應用.pdf

1、三峽水庫蓄水形成的大型湖庫在帶來巨大綜合效益的同時，也帶來了嚴重的生態(tài)環(huán)境和水資源利用問題，如何解決三峽水庫支流水體富營養(yǎng)狀態(tài)和研究水庫水循環(huán)成為研究重點和難點，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滯留時間等，進而探究不同支流區(qū)域小氣候的基本差異，估算干流倒灌和上游源頭對支流庫灣水量和營養(yǎng)鹽的補給作用，研究不同時期表層水體為藻類提供穩(wěn)定生境的時間

2、，最終為三峽水庫水華以及水資源利用提供參考依據。
　　本論文以三峽水庫為研究對象，通過原位物理指標的監(jiān)測、室內水化學實驗以及氫氧同位素比率測定的過程，對三峽水庫干流及其主要支流水體氫氧同位素特征進行分析，用以探究在氫氧同位素示蹤效果下，三峽水庫干支流間水團交換作用以及水庫水循環(huán)的基本情況，得到如下初步結論：
　　（1）三峽水庫干流水體氫氧同位素比率沿程逐漸偏正，反應水庫干流水體沿徑流方向滯留水庫時間逐漸增大，垂向上變化較小反

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

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)出水庫水體內循環(huán)特點；水庫季風性雨季優(yōu)先高原出現(xiàn)，反應季風性降水逐漸向內陸轉移的特點。
　　（3）同水庫干流一樣，典型支流朱衣河庫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)明顯的正弦函數變化趨勢，但庫灣源頭水體氫氧同位素變化特征與朱衣河有較大差異。
　?。?）朱衣河庫灣區(qū)域蒸發(fā)作用大于長江干流，庫灣氫氧同位素分餾作用在不同時期差異較大，動力分餾作用差

5、異明顯大于平衡分餾作用，且以動力分餾作用為主，在此基礎上估算出了不同時期朱衣河庫灣表層水體相對下層滯留時間，結合藻類生長周期，提出3月-8月是朱衣河庫灣藻類快速生長和大量繁殖的“黃金”時期，若此時期有充足的營養(yǎng)、溫度以及水動力條件，庫灣易暴發(fā)水華。
　　（5）基于朱衣河庫灣氫氧同位素時空分布特征得到不同時期干流水體對朱衣河庫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灣，倒灌范圍由小擴大，逐漸貫穿庫灣；汛期干流水

6、體主要從上層倒灌入庫灣，倒灌范圍涉及整個庫灣；蓄水期干流水體主要從上層和下層倒灌入庫灣，倒灌范圍逐漸縮?。豢菟诟闪魉w主要從底層倒灌入庫灣，倒灌范圍最小。氫氧同位素示蹤效果與庫灣流速驗證基本匹配。
　?。?）基于朱衣河庫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，長江倒灌與源頭補給對庫灣水量年平均貢獻率分別約為96.5％和3.5%，不同月份貢獻率不同，大致表現(xiàn)為：汛前消落期>蓄水期>汛期；在此基礎上估算不

7、同時期長江倒灌和源頭補給對庫灣不同營養(yǎng)鹽的補給量和補給率，得到補給量關系：蓄水期>汛前消落期>汛期，并與庫灣營養(yǎng)鹽濃度進行對比驗證，驗證結果PO4--P和NH4+-N的估算結果與實測值偏差較大，其他營養(yǎng)鹽估算結果與實測值結果基本一致。
　?。?）沿徑流方向不同支流氫氧同位素變化特征反應了不同時期干流水體對不同支流補給作用的強弱，平水期干流水體對庫首和庫尾支流的補給作用較強，對庫中支流的補給作用相對較弱；豐水期干流水體對不同支流的補