調(diào)水調(diào)沙對黃河鈾同位素輸運(yùn)的影響.pdf

1、受到氣候和人類活動的影響，黃河下游河床淤積、枯水季斷流現(xiàn)象日益嚴(yán)重，調(diào)水調(diào)沙作為黃河干流重要的水利工程項(xiàng)目，有效地解決了這一系列問題。同時，黃河上中游水利工程的建設(shè)和調(diào)水調(diào)沙的運(yùn)行改變了黃河水、沙的輸運(yùn)規(guī)律，對下游河道的沖刷、改造及陸源物質(zhì)向海排放通量產(chǎn)生了重要影響。本文以黃河干流和河口為研究對象，系統(tǒng)地研究了黃河干流鈾同位素的分布、季節(jié)變化和入海通量，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)，對黃河口溶解鈾的混合行為進(jìn)行了研究。調(diào)水調(diào)沙期間，通過在小浪底

2、和利津站進(jìn)行鈾同位素的連續(xù)觀測，并結(jié)合水文、化學(xué)等要素和實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)，研究了調(diào)水調(diào)沙期間人造洪水對黃河下游鈾同位素輸運(yùn)行為的影響。得到的主要結(jié)論如下:
　　1.黃河干流溶解鈾濃度和234U/238U放射性活度比沿程差異較大，溶解鈾濃度變化范圍為0.84±0.08μg/L至5.58±0.38μg/L，234U/238U放射性活度比介于1.32±0.18和2.31±0.21之間。溶解鈾濃度從上游至下游總體呈現(xiàn)出增加的趨勢，234U/

3、238U放射性活度比在上游源頭附近比較高（2.31±0.21），其余河段234U/238U放射性活度比維持在較穩(wěn)定的水平(1.3-1.7)。
　　2.2010-2014年黃河下游利津站水體中溶解鈾濃度的平均值為5.49±0.28μg/L，234U/238U放射性活度比的平均值為1.44±0.05，均顯著高于世界河流的平均水平。利津站溶解鈾濃度呈現(xiàn)出小幅的季節(jié)變化，夏、秋季稍低于春、冬季。黃河下游溶解鈾的月入海通量主要集中在豐水期特

4、別是調(diào)水調(diào)沙時期，流量是影響溶解鈾入海通量的主要因素。雖然黃河溶解鈾濃度較高，但較低的徑流量導(dǎo)致溶解鈾的人海通量較低，2010年、2013和2014年黃河利津站溶解鈾的入海通量分別為1.04×105 kg/y、1.31×105 kg/y和6.41×104 kg/y，僅占世界河流溶解鈾人海通量的0.64％-1.31％。
　　3.溶解鈾在黃河口混合區(qū)呈現(xiàn)出遷入性非保守行為，在鹽度小于15的區(qū)域內(nèi)有大量的新的溶解鈾遷入水體中。通過估算，

5、黃河口混合區(qū)新遷入的溶解鈾的通量為3.13×104 kg/y，約占利津站溶解鈾入海通量的24％。與之不同，長江口混合區(qū)表層水體中溶解鈾呈現(xiàn)出保守性混合行為。
　　4.水庫和調(diào)水調(diào)沙的運(yùn)行對黃河溶解鈾的輸運(yùn)產(chǎn)生了重要影響。調(diào)水調(diào)沙第一階段（調(diào)水），洪水下泄沖刷下游河道，導(dǎo)致河床沉積物間隙水中的鈾釋放。調(diào)水調(diào)沙第二階段（排沙）小浪底庫區(qū)高含沙量的異重流排放，大量細(xì)顆粒物中的鈾解吸導(dǎo)致了河水中溶解鈾濃度的顯著升高。由于小浪底庫區(qū)底部處于

6、缺氧環(huán)境，調(diào)水調(diào)沙的運(yùn)行不僅使得小浪底庫區(qū)泥沙不斷更新，而且使得原本在水庫內(nèi)被顆粒物吸附并清除的還原態(tài)的鈾在向下游運(yùn)輸過程中逐漸氧化，U(Ⅳ)變?yōu)槿芙鈶B(tài)的U(Ⅵ)而重新釋放至河水中。通過在小浪底至利津站河段建立箱式質(zhì)量模型研究河水中溶解鈾的收支平衡，結(jié)果表明，除了上游的輸入，小浪底至利津段河水中溶解鈾主要來自于顆粒物的溶解/解吸、河床沉積物間隙水的釋放;溶解鈾的輸出則主要是利津站向下游的輸送以及河水消耗（引水和補(bǔ)給地下水）引起的溶解鈾的