基于复合指纹法的党河水库淤积物来源定量判别研究

This research aims to quantify the contributions of various source areas including river bank, gullies, gobi land, sandy land and the flood carried sediment to the deposits in the Danghe Reservoir in the west end of the Hexi Corridor and point out their main places. Samples from different layers of the reservoir deposits and the potential source areas will be tested to obtain the transportation and sedimentary features that are affected by Aeolian activities in this extremely arid area. By analyzing the data of grain size, elementary composition and content of the geochemical elements, discriminators of the sedimentary sources will be established to build composite fingerprinting models for Aeolian and fine fluvial deposits, and to distinguish the contribution of each source type quantitatively. Then the main source areas of the sediments in this arid land reservoir will be confirmed so that following soil and water conservation and blown-sand controlling projects can be conducted. This work will help to release the storage-reducing problem of Danghe Reservoir and the water shortage problem of Dunhuang oasis, and also provide practical guidance to the numerous reservoirs in other arid regions. Moreover, this scientifically and practically important work will enrich the study of fluvial sedimentology in arid land.

本项目拟针对河西走廊西端极端干旱风沙区的党河水库淤积物来源问题，通过对库区不同层位淤积物和上游河岸、支流和干沟，以及沿岸戈壁、风沙地等潜在源区和洪水挟带泥沙进行系统采样，在粒度分级的基础上，测试样品的地球化学元素成分和含量，分析水库淤积物特征和泥沙入库机理，研究分别针对风沙水沙淤积物来源的判别模型构建方法，定量辨识不同源区对水库淤积的贡献，并进行野外观测和历史资料验证，从而确定淤积物的主要来源地并提出针对性防治对策，便于开展相应的干旱风沙区水库水土保持和风沙防治工程。此项研究，不仅能进一步丰富干旱区河流现代沉积学的研究内容，为党河水库的淤积来源确定及预防提供科学依据，有助于缓解敦煌的水资源紧缺问题，更能为我国众多面临相似问题的干旱区水库提供科学指导，具有非常重要的科学价值和实践意义。

我国西北干旱区的众多水库，往往受到水沙、风沙物质的共同作用而淤积严重。当前关于水库淤积物质来源、防治的工作基本都是针对东部地区，主要考虑水沙作用，而风沙活动和风沙物质的贡献很少得到重视。本项目针对位于河西走廊西端干旱风沙区的党河水库淤积物来源问题，通过对库区不同层次淤积物和上游河岸、支沟，以及沿岸戈壁、风沙地等潜在源区和洪水挟带泥沙的系统采样，使用新提出的复合指纹判别方法，定量确定不同源区对水库泥沙淤积物质的贡献，并进行野外观测和历史资料验证，从而确定淤积物的主要来源地并提出针对性防治对策。.研究工作中，对当前常用的元素指纹判别方法进行了对比验证，发现仅使用一组“最优”元素组合不能获得可靠的结果，因为筛选元素组合的判别过程与结果的准确性没有直接的关系，因此建议使用不同元素组合的解析解作为筛选依据对元素进行组合，得到多组不同的元素对并分别进行源区贡献率计算，使用多组结果的平均值作为最终结果。.研究发现，上游沟谷对水库淤积物质的贡献约为57%，戈壁风沙物质约为26%，而面积仅为0.5 km2的沙丘地贡献则达到17%。因此，通过对沙丘地实施工程、生物等方面的固定措施，可有效减少入库泥沙。.该方法可科学、快速地进行水库淤积来源的贡献率定量分析，从而可确定需要开展防治措施的区域、地点以及效果分析预测，对减小水库淤积问题、保证干旱区水源有重要意义。