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研究揭示三峡水库消落带泥沙沉积过程

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核心提示:近日,科学家探析了三峡水库运行初期干流平缓消落带泥沙沉积速率和元素富集特征及其空间分布规律,剖析了水库运行调节和长江上游泥沙输移的季节性特征的潜在影响。

三峡水库蓄水运行在坝址宜昌至库尾重庆间形成了垂直落差达30m (145m-175m)、总面积达349km2的水库消落带。蓄水导致水库流速减缓,水位周期性地涨跌导致消落带发生泥沙沉积。三峡水库消落带泥沙沉积决定其地貌演变过程,同时伴随着污染物的累积和释放过程。揭示三峡水库运行初期消落带泥沙沉积过程和元素富集特征有助于分析水库特定水位调节模式的影响,具有重要的科学价值和现实意义。

中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所贺秀斌研究团队在国家自然科学基金和中科院“西部行动计划”项目的支持下,结合野外现场调查和实验室分析,探析了三峡水库运行初期干流平缓消落带泥沙沉积速率和元素富集特征及其空间分布规律,剖析了水库运行调节和长江上游泥沙输移的季节性特征的潜在影响。


研究表明,三峡水库中游典型干流平缓消落带断面泥沙沉积速率随消落带高程增加明显递减,泥沙颗粒组成随高程增加呈现逐渐变粗的趋势,消落带下部沉积泥沙颗粒组成与干流悬移质接近,消落带上部沉积泥沙砂粒组分明显增加。重金属元素在消落带下部沉积泥沙中富集明显,随消落带高程增加逐渐降低。泥沙沉积速率和元素富集特征与水库水位调节过程和长江上游泥沙输移的季节性特征密切相关。雨季水库低水位运行时,长江干流悬移质泥沙浓度增加导致消落带下部泥沙大量沉积,主要来源于上游主要入库支流输沙(长江干流、嘉陵江和乌江)和三峡库区坡面侵蚀及小流域来沙,重金属元素来自上游点源和面源泥沙输出;旱季水库高水位运行时,长江悬移质泥沙浓度剧减,消落带上部泥沙沉积速率降低,主要来源为消落带河岸侵蚀泥沙,重金属元素主要来自消落带土壤。

以上成果以Sedimentation and associated trace metal enrichment in the riparian zone of the Three Gorges Reservoir, China为题发表于Science of the Total Environment (2014, 479-480,258-266)。

该研究得到了国家自然科学基金(41171222,41201272)和中国科学院“西部行动计划”项目(KZCX2-XB3-09)的资助。(来源:中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所)

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