博斯腾湖盐分扩散与迁移过程研究

博斯腾湖是我国干旱区唯一的吞吐湖，曾是我国最大内陆淡水湖，近年来逐渐咸化。已有的博斯腾湖湖水咸化研究未考虑干旱区典型高蒸散对湖水盐分扩散迁移的影响，未考虑底部沉积盐分对水体矿化度升高及难溶解盐的沉积量对水体矿化度降低的影响。本项目通过收集整理资料、实地采样、实验分析、数值模拟的方法研究博斯腾湖蒸散影响下盐分垂向扩散迁移过程、湖底沉积盐与湖水的溶解、沉积等相互作用过程、难溶解盐类在湖水中的运动过程，揭示盐分扩散迁移过程，回答为什么实际情况中入湖来水来盐量变化下湖水含盐量会有一个平衡点，为什么在入水口与出水口邻近导致水体循环较弱的前提下，湖东南角发生积盐现象。本项目基于河流-湖泊水动力水质ECOMSED模型，进行博斯腾湖三维水动力及盐度模型构建，考虑地形、风场、吞吐流、温度等因素，通过修正模型部分公式、参数及把盐分当作某种特殊物质进行相应研究，以揭示博斯腾湖盐分溶解、沉积、扩散和迁移等过程。

博斯腾湖为新疆最大的湖泊，位于南疆干旱与半干旱区，其水资源对当地具有重要意义，但近年来水体逐渐咸化，引起了社会各界的关注，已有研究利用有限的野外实测数据把整个湖区看作一个黑盒子，利用数学方法计算其平均矿化度或构建水盐平衡方程进行矿化度分析，而对博湖矿化度空间分析主要是用表层实测数据进行空间区划或者构建二维数值模型进行分析。对于边界复杂、不对称深碟形水底地形的博湖，三维盐度数值模型模拟盐度情况具有很大优势。针对已有的博斯腾湖湖水咸化研究未考虑干旱区典型高蒸散对湖水盐分扩散迁移的影响，未考虑底部沉积盐分对水体矿化度升高及难溶解盐的沉积量对水体矿化度降低的影响，本项目主要研究了博斯腾湖蒸散影响下盐分垂向扩散迁移过程、湖底沉积盐与湖水的相互作用过程、难溶解盐类在湖水中的运动过程，揭示盐分扩散迁移过程，以期为博斯腾湖咸化治理提供理论依据。以适合湖泊水动力研究的ECOMSED 模型为原型构建了博湖盐度三维模型。运行调式模型，以盐度观测值与模拟值相对比，率定床面粗糙高度为0.03 m、底部拖曳系数为0.0036、风遮挡系数为0.8 等，模拟盐度与观测值有较高的相关性R2=0.87），模型基本再现了博湖盐度变化情况，而且模拟流场与已有研究较为吻合，模型构建较为合理，可以用于博湖盐度变化分析。蒸散对博湖盐度影响具有空间异质性，对水体中部影响较岸边影响大。基地盐分使得湖底部盐度增加，另外对博湖西北角与东北角盐度高于周围水体有贡献，难溶性盐分运移与基地盐分运移一致，对湖岸边和湖底部盐度影响较大。