烏梁素海沉積物分布特征*

梁 文 張 生 李暢游 詹 勇 王 爽 計亞麗

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，呼和浩特，010018;2.呼和浩特市環(huán)境科學(xué)研究所，呼和浩特，010030)

烏梁素海沉積物分布特征*

梁 文1，2張 生1＊＊李暢游1詹 勇1王 爽1計亞麗1

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，呼和浩特，010018;2.呼和浩特市環(huán)境科學(xué)研究所，呼和浩特，010030)

烏梁素海，地理坐標為40°36'—41°03'N，108°43'—108°57'E，形似一瓣桔，被蘆葦和香蒲分割成大小不一的幾個水域;湖區(qū)呈南北長，東西窄的狹長形態(tài)，南北長50 km，東西寬20 km，水域平均水深為1.5 m左右，最大水深2.5 m左右，是中國八大淡水湖之一，現(xiàn)有水域面積285.38 km2.近年來，烏梁素海富營養(yǎng)化和外源污染源的研究已有較多的報道，但對其內(nèi)源污染問題涉及的較少.烏梁素海是黃河遺跡湖，位于內(nèi)蒙古高原中部黃河沿岸的河套平原的最東端，其開發(fā)歷史悠久，由于受到人類活動的強烈影響，其湖底沉積物淤積在時空分布上有較大的差異.由于湖泊沉積物常被視作湖泊環(huán)境的重要信息庫，特別是湖底的現(xiàn)代沉積部分可反映湖泊的污染程度及其演變過程，因此研究湖底沉積物的分布特征，對于控制湖泊的內(nèi)源污染和富營養(yǎng)化有著重要意義.

1 材料及方法

沉積物厚度采用桿測法，即使用具有刻度標記、直徑50 mm的硬質(zhì)直桿垂直探測，從標桿上讀取記錄探測到的軟性淤泥深度.研究針對小海子區(qū)域以南受人為影響較大的的主體湖區(qū)，根據(jù)污染源的分布和水動力特征，將烏梁素海在空間上以正方形網(wǎng)格剖分，利用網(wǎng)格的交點，布置取樣監(jiān)測點21個，由北向南以英文字母順序編號，由東向西以阿拉伯?dāng)?shù)字順序編號，湖區(qū)南北以N13點分界，I12、J11點為入湖口附近，J13、K12、L11、M12位于湖的東岸附近，L13為湖心處，南部O10-W2成對角線分布，其余L15、M14、N13及南部P11、O10均位于湖西岸附近.

2010年1月，采用抓斗式采樣器采集相應(yīng)點淺層0—20 cm的沉積物樣品，由于有些取樣點無法采集，只采集到部分樣點的沉積物樣品，共計樣點12個，沉積物采集后分別裝入鋁盒和聚乙烯塑料袋后封口冷藏保存，帶回實驗室，分別進行含水率、pH值、比重、顆粒分析的測定，各種測定均按照相關(guān)規(guī)范操作，分別使用鋁盒稱重法、玻璃電極法、比重計法，顆粒分析土樣0.074 mm以上使用篩分法和0.074 mm以下使用沉淀法，其原理依據(jù)Stokes定律.

2 結(jié)果與討論

2.1 烏梁素海沉積物基本性狀及顆粒組成

根據(jù)對淺層0—20 cm厚度內(nèi)沉積物的具體分析，湖區(qū)北部基本呈黑色或褐色，有臭味，新鮮沉積物含水率均值為60.63%，湖區(qū)南部基本呈灰黑色，有明顯的腐臭味，新鮮沉積物含水率均值為46.17%，pH=8.07—8.95，偏堿性，比重為2.5—2.7.沉積物粒徑均小于1 mm，粒徑分布較為均勻，級配狀況良好.按照我國土壤顆粒分級標準(農(nóng)業(yè)上)，顆粒組成以砂粒和粉粒為主，粘粒次之，其中砂粒以細砂粒為主，粉粒以粗粉粒居多(見表1).烏梁素海屬于淺水湖泊，沉積物顆粒的粗細與湖泊的沉積作用有關(guān)，受湖泊地形和動力條件的影響，湖岸邊沉積物的顆粒粒徑相對較粗，遠離湖岸的沉積物樣品的顆粒粒徑相對較細.由于沉積物干化后與土壤性質(zhì)相同，因此根據(jù)沉積物顆粒大小及其組合比例，按照我國土壤質(zhì)地分類法劃分，沉積物土質(zhì)均屬于壤土類，其中大部分為砂壤土.

表1 烏梁素海淺層沉積物顆粒粒徑組成(%)

2.2 烏梁素海沉積物淤積厚度分布特征

趙鎖志等曾于2008年采用210Pb及137Cs在烏梁素海湖心附近處采樣，對其沉積速率進行了測定.在過去的100多年里，烏梁素海沉積速率發(fā)生了較大變化［1］.根據(jù)其研究成果，對近50年來烏梁素海現(xiàn)代沉積部分的沉積速率進行了計算，結(jié)果見表2，結(jié)果顯示近50年來沉積速率有所加快.由于沉積物淤積厚度在年內(nèi)變化不顯著，因此選取2010年4—10月沉積物厚度實測值的平均值(見表3)，對烏梁素海沉積物淤積厚度分布特征進行分析，結(jié)果表明沉積物淤積厚度分布不均，湖區(qū)南部較厚且起伏波動較大;湖區(qū)北部較淺，入湖口和湖心處較低于其他區(qū)域，但在入湖口附近的扇形區(qū)域內(nèi)又有一定的富集，最大厚度可達0.89 m，最小厚度僅有0.21 m，全湖平均厚度為0.5 m左右.

表2 近50年來烏梁素海沉積速率變化情況

表3 烏梁素海沉積物淤積厚度分布

沉積物淤積厚度分布不均受多種因素影響.首先，最重要的因素就是古河道分布，它的形成及其演變與黃河改道和后套平原發(fā)展有關(guān)，據(jù)文獻記載，最初黃河在流入后套平原后，在今磴口縣的補隆淖西北分為南北兩河，南河(即現(xiàn)今黃河之河道)在當(dāng)時為次河道，北河為主河道，它以現(xiàn)在的烏拉河及烏加河為河道呈拋物線形沿狼山山腳東流，通過色爾騰山和烏拉山之間的明安川東流，與石門河(現(xiàn)在包頭市昆都侖河)相匯后，轉(zhuǎn)向南流，與南河(現(xiàn)今黃河)重新匯合;后由于后套平原相對下陷，北河于現(xiàn)在的烏梁素海處受阻，不能繼續(xù)東去而轉(zhuǎn)向南流，形成一段南北走向的弧形河道，流經(jīng)至今烏拉特前旗后東拐流入黃河;隨著草原植被遭到破壞，北河河床不斷抬高，泥沙淤塞，迫使北河斷流，南河變?yōu)橹骱拥莱蔀榻裰S河.北河斷流后，在烏拉山西部舊河道處，留下了兩處積水洼地，也就是烏梁素海湖底最初的形狀［2］.其次，烏梁素海西岸承接有總排干、八排干、九排干等灌溉渠和排水溝，水體自入湖口排入湖體后，其水團中挾帶的懸浮固體會隨著水體流速的明顯減小逐漸發(fā)生沉降，因此在河口附近的扇形區(qū)域內(nèi)形成一定的富集.由于受流域內(nèi)地形條件、土壤植被、人類活動的影響，入湖河流挾帶的泥沙含量大小不同，也是造成烏梁素海沉積物淤積厚度分布不均的重要原因.再有，烏梁素海屬于淺水湖泊，風(fēng)浪對于湖底的侵蝕造成泥沙的不斷運移，通過風(fēng)浪不斷地再搬運、再沉積過程，使其成為極不穩(wěn)定的懸移質(zhì).湖區(qū)南部由于風(fēng)浪流作用形成顯著的堆積，沉積物淤積厚度平均已達0.6 m左右.另外，湖泊南部是水流出口區(qū)域，而且湖泊形態(tài)從北到南逐漸變窄，使得流速變大，沖刷加劇，同時由于湖底地形變化較大，因此沉積物淤積厚度在湖區(qū)南部起伏變化也較大.

3 結(jié)論

烏梁素海屬于典型的淺水湖泊，湖底沉積物偏堿性，沉積作用明顯，受湖泊地形、水動力條件、入湖河道位置以及古河道分布的影響，沉積物淤積厚度分布不均勻，在0.2—0.9 m范圍內(nèi)變化，全湖平均厚度為0.5 m左右.近50年來，雖然烏梁素海沉積速率有所加快，相比國內(nèi)典型湖泊［3］，也并不算嚴重，但是對于其平均1.5 m的水深使得烏梁素海的泥沙淤積問題仍然會受到威脅.

［1］趙鎖志，孔凡吉，王喜寬，等.內(nèi)蒙古烏梁素海210Pb和137Cs測年與現(xiàn)代沉積速率［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，2008，22(6):909-914

［2］Sun Biao，Li Changyou，Zhang Sheng，et al.Integration of 3S technologies for realizing the evolution of the lake of Wuliangsuhai over the past one and half centuries［C］.The 13th World Lake Conference，2009:11

［3］朱金格，胡維平，胡春華.太湖沉積速率分布演化及其淤積程度健康評價［J］.長江流域資源與環(huán)境，2010，19(6):703-706

2011年3月28日收稿.

*國家自然科學(xué)基金(50869007;50969005;40901262)聯(lián)合資助.

＊＊通訊聯(lián)系人，Tel:0471-4310175;E-mail:shengzhang@imau.edu.cn