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水利工程對南四湖現(xiàn)代沉積速率的影響(2)

人氣指數(shù):點 發(fā)布時間:2015-12-22 16:36  來源：  作者：丁兆運，楊浩，謝標，

 

　　WS2底部的沉積年代為1842年，1842—2010年沉積速率平均值為0.14g(cm2·a);DS2底部的沉積年代為1859年，1859—2010年沉積速率平均值則為0.12g(cm2·a)，與WS2相差不大．但自沉積巖柱底部至表層，150多年來各階段的沉積速率并不穩(wěn)定，既有長期的相對穩(wěn)定階段，也有短期的劇烈變化階段．過去100多年來，南四湖流域地質(zhì)環(huán)境等較為穩(wěn)定，其對沉積速率的影響較小;而該流域季風氣候特征明顯，降水變率及年際變化較大，在豐水年對應(yīng)于湖泊沉積速率的上升，枯水年則相反．該流域于1919年、1927年、1929年、1959年、1966年、1976—1979年、1982—1983年、1986—1989年、1991—2000年、2002年均出現(xiàn)了嚴重旱災(zāi)，使得入湖泥沙流量減少，沉積速率較低，對應(yīng)于沉積速率的低值;1890年、1897年、1921年、1933年、1935年、1940年、1957年、1961年、1963—1964年、1969年、1971年、1974年、2003—2005年遭遇澇災(zāi)，使得沉積速率相對升高，對應(yīng)于沉積速率的較高值，210Pb計年的CＲS模式分析結(jié)果與該流域歷史年降水資料所反映的沉積情況相吻合．此外，該流域內(nèi)不同歷史時期人類活動方式和強度的不同，也會導致湖泊沉積效應(yīng)存在差異．根據(jù)2個沉積巖柱沉積速率的變化趨勢，并結(jié)合流域人類活動記錄，可將南四湖的沉積以1960年為界劃分為兩大時段．

　　3.2.11960年之前時段

　　DS2、WS2所反映的上級湖、下級湖的沉積速率變化趨勢相似，1960年之前二者的沉積速率平均值分別為0.069、0.160g(cm2·a)，下級湖的沉積速率要比上級湖快．說明在1960年之前，由于尚未建成二級壩等水利工程，南四湖是一個自然貫通的整體，湖水所攜帶的泥沙在下游的沉積量多于上游．根據(jù)泥沙沉積狀況，可將該階段以1900年前后為界劃分為2個時期:①由各沉積巖柱底部所對應(yīng)的年代開始至1900年前后，沉積速率較低但相對平穩(wěn)．上級湖、下級湖沉積速率平均值分別為0.036、0.030g(cm2·a)，反映出該時期流域內(nèi)人類活動強度較低，對湖泊的干擾較小，湖泊在自然因素作用下緩慢沉積．②1900年前后至1960年前后，沉積速率加快并劇烈波動．南四湖的沉積速率均較前一時期有所加快，呈波動上升趨勢，上級湖、下級湖沉積速率平均值分別為0.096、0.290g(cm2·a)．這可能與流域內(nèi)人類活動強度加大所導致的生態(tài)環(huán)境破壞和流域土壤侵蝕加劇有關(guān)．該時期內(nèi)，隨著人口的不斷增加，人類對流域土地利用強度加大，尤其是建國后國民經(jīng)濟恢復與發(fā)展時期，為解決糧食問題，人類在湖區(qū)大量拓干灘涂濕地、圍湖造田種植糧食作物等，導致水土流失日益加劇，大量泥沙入湖;湖區(qū)種植蓮藕、菱角、蒲姜草、蘆葦?shù)人?jīng)濟植物，植物殘體的不斷堆積使湖泊淤積加快，這也是湖泊沉積速率逐漸上升的重要原因．

　　3.2.21960年之后時段

　　對應(yīng)于二級壩等水利工程建成使用后，南四湖泥沙沉積速率發(fā)生顯著改變，其中上級湖沉積速率有所上升，而下級湖沉積速率有所下降，并且上級湖的沉積速率要比下級湖大，二者呈一定負相關(guān)．1960—2010年，上級湖、下級湖沉積速率平均值分別為0.218、0.072g(cm2·a)．該分布規(guī)律與二級壩等水利工程的修筑有很大關(guān)系．1960年二級壩等水利工程建成使用后，南四湖成為受人工調(diào)控的水庫型湖泊，全流域88.4%的水沙量受其攔截并沉積于上級湖，導致上級湖沉積速率顯著上升，而下級湖承接的水沙量大為減少，因而沉積速率顯著下降．可見，210Pb計年的CＲS模式分析結(jié)果較準確地提取了這一人類事件信息，證明將該模式用于南四湖沉積計年具有較高的可靠性．根據(jù)該階段上級湖、下級湖沉積速率的變化情況，將其以1976年前后為界劃分為2個時期:①1960—1976年前后，湖泊泥沙沉積速率相對較高、波動較大．其中，上級湖的沉積速率較建壩前有所加快，至1972年前后達最大值，為0.520g(cm2·a)，隨后沉積速率減慢，平均值為0.340g(cm2·a);而下級湖的沉積速率較建壩前顯著降低，但其在建壩后的該時期內(nèi)表現(xiàn)相對較高，較高值出現(xiàn)在1966年前后，為0.320g(cm2·a)，隨后沉積速率降低，平均值0.170g(cm2·a)．沉積速率較高的原因:該時期適逢大壩建成初期，加上當時的經(jīng)濟政策以大力發(fā)展農(nóng)業(yè)為主，單一追求糧食高產(chǎn)，實施大面積毀林開荒、圍湖造田、濫墾耕地、引黃灌溉等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，導致生態(tài)環(huán)境惡化、水土流失加劇，湖泊沉積速率相對較高;流域旱澇災(zāi)害頻繁，旱時沉積速率下降，澇時沉積速率上升，致使湖泊的沉積速率處于波動狀態(tài)．②1976年前后至2010年，上級湖沉積速率呈波動下降，下級湖沉積速率較低但相對平穩(wěn)．該時期上級湖的沉積速率高于下級湖，二者分別為0.150、0.030g(cm2·a)．湖泊沉積速率下降的原因:政府加強了流域治理，在湖泊主要河流的上、中游先后修建了多處大、中、小型水庫及塘、壩等蓄水工程，有效地攔截了來自山區(qū)、丘陵區(qū)的泥沙，減少了下游河道及湖泊的淤積量;湖內(nèi)進行了割葦、切灘、開挖引河等工程，致使沉積速率進一步降低．二級壩的存在使得上級湖、下級湖沉積速率差異對比明顯，上級湖高于下級湖．

　　4、結(jié)論

　　a)南四湖流域內(nèi)侵蝕土壤延遲輸入帶來的137Cs，是導致沉積巖柱(WS2和DS2)的137Cs剖面分布背離全球公認分布模式的主要原因;單獨使用137Cs時標法難以確定沉積物的沉積年代，需要與其他斷代方法相結(jié)合來進行．

　　b)以二級壩水利工程的建成時間(1960年)作為一個有用時標，證明將210Pb計年的CＲS模式用于南四湖沉積計年具有較高的可靠性．

　　c)水利工程對南四湖現(xiàn)代沉積速率產(chǎn)生了深刻影響，以二級壩建成使用時間為界，劃分為兩大時段:1960年之前，南四湖是一個自然貫通的整體，上級湖、下級湖的沉積速率變化趨勢相似，都經(jīng)歷了1900年之前在自然條件影響下的緩慢沉積以及1900年前后至1960年間的快速沉積(下級湖沉積速率高于上級湖)．1960—2010年，上級湖沉積速率高于下級湖，其中，1960—1976年前后，湖泊沉積速率相對較高、波動較大;1976年前后至2010年，上級湖沉積速率呈波動下降，下級湖沉積速率較低但相對平穩(wěn)．

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