博斯腾湖湿地沉积物渗透系数特征研究

来源 :新疆师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunmoon
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沉积物渗透系数是水体在沉积物中通行能力的量化指标,左右着地表水与地下水的转化效率。在干旱地区,下渗过程使河湖水量耗竭过程加速。博斯腾湖作为中国最大的内陆淡水湖泊,是新疆巴州的主要水源地。然而近几十年,区内人口剧增,生产规模逐渐扩大,水资源短缺加剧,并引发了下游断流、罗布泊干涸、湖水咸化、荒漠化、生物多样性下降等生态问题。对渗透系数的深入研究有利于了解干旱区地表水-地下水交换过程,提升水资源调配与开发的科学性,缓解水资源短缺,利于湖泊生态保护、修复与经济建设。本文以博斯腾湖为研究区域并通过卫星图像、地形图比对,结合野外实地调研情况,将博斯腾湖湿地分为大湖区(B区)、小湖区(C区)、黄水沟区(A区)三个区域,采用竖管试验法、粒径分析法、质量法等获得沉积物渗透系数、粒径特征、孔隙率、总盐含量等关键信息,采用传统统计学方法、地统计学方法、主成分分析、逐步回归拟合法等对渗透系数及影响因子的基本特征、垂直分布和相互关系展开研究,研究结果如下:(1)渗透系数范围为3.75-39.12m·d-1,平均值为17.90 m·d-1,大湖区>黄水沟区>小湖区。空间自相关性强,结构性因素贡献率达到98.81%。(2)沉积物粒径范围为28-387μm,平均值为149.39μm,属于中等变异。呈现出显著的空间分异,大湖区>黄水沟区>小湖区。空间自相关性强,结构性因素贡献率达到94.93%。沉积物以黏土、粉砂、细砂、粗砂为主,合计超过99.99%,其中又以粉砂、细砂最多,合计占79.37%。沉积物黏土含量与粉砂含量在研究区内呈现出显著的空间分异,大湖区<黄水沟区<小湖区。细砂含量与粗砂含量,小湖区<黄水沟区<大湖区。黏土、粉砂、细砂空间自相关性显著,粗砂空间分异的随机性因素贡献率达到59.08%。(3)沉积物孔隙率范围为43.26%-55.97%,平均值为48.94%,大湖区>黄水沟区>小湖区。空间自相关性强,结构性因素贡献率达到89.18%。(4)总盐含量范围为4.42-13.74g·kg-1,平均值为8.28g·kg-1,大部分沉积物已经盐化。总盐含量大湖区>黄水沟区>小湖区。空间自相关性强,结构性因素贡献率达到90.98%。(5)在0-10 cm、10-20cm、20-40cm深度渗透系数平均值分别为20.61 m·d-1、18.35 m·d-1、14.71 m·d-1,随深度增加逐渐减小。各深度空间自相关性强,结构性因素贡献率均在98.30%以上。(6)在0-10 cm、10-20cm、20-40cm深度上得沉积物平均粒径分别为169.94μm、154.22μm、136.69μm,随深度增加逐渐减小。各深度空间分异中,结构性因素贡献率均在94.32%以上。黏土、粉砂含量随深度增大而增大,细砂、粗砂含量随深度增大而降低。各深度沉积物空间分异以结构性因素为主导,但各深度粗砂含量随机因素在空间分异中的贡献率皆在53.61%以上。(7)在0-10 cm、10-20cm、20-40cm深度上沉积物孔隙率分别为49.61%、49.06%、48.14%,孔隙率随深度增大而减小。各深度空间相关性强,结构性因素贡献率均在88.43%以上。(8)在0-10 cm、10-20cm、20-40cm深度总盐平均值分别为8.54g·kg-1、8.31g·kg-1、8.01g·kg-1,随深度增加逐渐减小。各深度空间自相关性强,结构性因素贡献率皆在98.71%以上。(9)相关性分析发现各要素间及其与渗透系数间相关性强。(10)主成分分析发现孔隙率是影响渗透系数值得众多因素中的最关键因素,贡献率达到92.95%,故提取孔隙率为主成分。(11)逐步回归分析,三种模型拟合度皆较优,其中线性函数模型R2达到0.93,故以此建立了渗透系数与孔隙率的表达式。
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