《示蹤技術(shù)在流域泥沙研究中的應用論文》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。

1、示蹤技術(shù)在流域泥沙研究中的應用論文摘要：介紹并評價了流域產(chǎn)沙的估算及流域泥沙來源的確定方法，分別突出了核素示蹤技術(shù)與現(xiàn)代地球化學方法在流域沙帳、現(xiàn)代河流懸浮泥沙及歷史泥沙來源的確定等方面的優(yōu)勢。百年來流域泥沙來源的歷史信息可以通過核素示蹤技術(shù)與組合指紋法的結(jié)合重現(xiàn)。這為研究百年來侵蝕環(huán)境變化及其與土壤侵蝕、泥沙產(chǎn)量變化之間的關(guān)系提供了基礎(chǔ)?？梢赃M一步解釋歷史沉積泥沙中所包含的環(huán)境信息，為環(huán)境治理措施的選擇提供依據(jù)。關(guān)鍵詞：泥沙預算泥沙來源環(huán)境變化核素示蹤組合指紋法流域內(nèi)侵蝕掉的土壤只有很小一部分到達流

2、域出口，而出口處泥沙則作為流域的輸沙量，流域內(nèi)的總侵蝕量與流域出口處輸沙量之間的關(guān)系可以用泥沙輸移比（SDR）來表示，即SDR定義為流域出口輸沙量與流域總侵蝕量之比。由于地表特質(zhì)及環(huán)境的差異，從長期來看，國內(nèi)外不同流域的SDR是明顯不同的.freele［3］最早提出泥沙預算和運移路徑研究，從而為研究流域泥沙動力學提供了一比較精確的方法。這一方法能將泥沙在流域（或更小單元）內(nèi)的移動、輸送及儲存定量化，泥沙路徑的研究集中于泥沙通過一系列地貌單元的所有運動上［4］。如有關(guān)學者分別對美國威斯康辛州Coon溪、

3、加利福尼亞州LoreTree溪及蘇聯(lián)歐洲部分Oka河上游侵蝕和泥沙輸送、沉積及下游產(chǎn)沙之間的關(guān)系研究結(jié)果為，各個河流的沙帳形式及各種損失的位置及重要性有很大的差異，流域出口泥沙分別占侵蝕產(chǎn)沙的53%～55%不等［5］。泥沙預算需要識別和定量化泥沙來源、輸送過程及儲存環(huán)境，并確定三者之間的聯(lián)系，但通常很難在流域尺度獲得建立泥沙預算的所有必要的信息，而傳統(tǒng)的研究土壤侵蝕和泥沙沉積的方法在操作上存在著大量的困難，且取樣也受到時間和空間上的限制。近年來，137Cs法在估算流域的沙帳方面顯示出其優(yōu)點。137Cs

4、法建立泥沙預算的理論基礎(chǔ)是：137Cs從大氣沉降至地表有確定的時間模式，半衰期為30.2年,137Cs與地表物質(zhì)的緊密結(jié)合使其能有效地用于年代學和中長期土壤侵蝕示蹤等研究中。利用137Cs進行泥沙預算需要利用137Cs在環(huán)境中的示蹤劑的功能。137Cs在沉積環(huán)境中記年和估算沉積速率的原理是：137Cs的輸入有一確定的時間模式，因此137Cs在泥沙剖面中的垂直分布對應著這一時間模式，即剖面137Cs分布的最深處對應著沉降之初時的1950s，137Cs峰值對應沉降最多的年份—1963年，1956年Cher

5、nobyl事件使北半球的部分地區(qū)的泥沙剖面中存在一較小的峰值。137Cs的剖面分布特征產(chǎn)生了這幾個記年時標，根據(jù)這幾個時間標尺可以計算不同時期沉積環(huán)境的泥沙平均沉積速率。137Cs計算土壤凈產(chǎn)沙量的原理是：測定研究區(qū)137Cs的含量和空間分布，并與該區(qū)的137Cs沉降背景值比較，建立土壤侵蝕、沉積137Cs含量之間的定量關(guān)系，可計算自1950年來土壤的平均凈侵蝕和沉積速率，即侵蝕強度的空間分布，然后通過區(qū)內(nèi)沉積和侵蝕面積的計算，得到研究區(qū)的土壤的凈侵蝕率。利用上述原理，可將137Cs進行泥沙估算［6～

6、8］。O-2yr-1，其中田間沉積占總量的26％、河漫灘沉積量占38％、湖泊泥沙量為36％。由此可見，137Cs法能方便地比較過去幾十年來平均侵蝕量、產(chǎn)沙量及其之間的相互關(guān)系，為流域泥沙預算提供了一比較快速、簡便的新方法；但結(jié)果還比較粗略，運用137Cs法時應考慮137Cs在泥沙剖面的沉積后遷移、泥沙顆粒分選等因素并進行校正。2泥沙來源的歷史變化2.1泥沙來源的確定方法小流域泥沙來源的研究方法可以概括為：傳統(tǒng)方法、現(xiàn)代地球化學方法及現(xiàn)代的核素示蹤法。傳統(tǒng)的泥沙來源確定是用一系列直接監(jiān)測技術(shù)，這些監(jiān)測技

7、術(shù)包括：潛在泥沙來源區(qū)的目測評價［9］，調(diào)查侵蝕痕跡［10］；用航片和數(shù)字地形圖、GIS軟件分析泥沙來源［11］；侵蝕針［12］、剖面測量計［13］、光電侵蝕針體系［14］等。另外，河流含沙量可以用單個子流域的泥沙相對貢獻來確定［15］。然而，利用上述方法雖然是最有效和接近實際的手段，但往往會因人為因素、客觀條件及經(jīng)費的限制，難以保證長時間采用和空間所有代表性的資料和數(shù)據(jù)的完整采集，因而得到的結(jié)果不具有連續(xù)性，一般不能為重現(xiàn)泥沙的起源提供有益的歷史記錄?，F(xiàn)代地球化學方法（又稱指紋法），即利用保存在泥

8、沙剖面中的各種地球化學記錄，確定泥沙源地的類型及其空間分布。應用的參數(shù)包括以下幾種類型：礦物磁性參數(shù)、地球化學組成參數(shù)（如Fe、Ca、Cr、Cu、K、Mg、Na、Ni、Sr、Zn、Mn、Al及P的各種形式等）、有機質(zhì)參數(shù)（如有機炭、有機氮等）、放射性同位素參數(shù)（137Cs、62a、210ex等）和物理參數(shù)（如顆粒粒徑）。核素示蹤方法是近幾十年來才開始使用的一門新技術(shù)，它是利用核素的穩(wěn)定性、與土壤顆粒的緊密結(jié)合性、生物的低吸收性等特性加以應用的。下面對示蹤