乌梁素海沉积物分布特征*

梁 文 张 生 李畅游 詹 勇 王 爽 计亚丽

(1.内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院，呼和浩特，010018;2.呼和浩特市环境科学研究所，呼和浩特，010030)

乌梁素海沉积物分布特征*

梁 文1，2张 生1＊＊李畅游1詹 勇1王 爽1计亚丽1

(1.内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院，呼和浩特，010018;2.呼和浩特市环境科学研究所，呼和浩特，010030)

乌梁素海，地理坐标为40°36'—41°03'N，108°43'—108°57'E，形似一瓣桔，被芦苇和香蒲分割成大小不一的几个水域;湖区呈南北长，东西窄的狭长形态，南北长50 km，东西宽20 km，水域平均水深为1.5 m左右，最大水深2.5 m左右，是中国八大淡水湖之一，现有水域面积285.38 km2.近年来，乌梁素海富营养化和外源污染源的研究已有较多的报道，但对其内源污染问题涉及的较少.乌梁素海是黄河遗迹湖，位于内蒙古高原中部黄河沿岸的河套平原的最东端，其开发历史悠久，由于受到人类活动的强烈影响，其湖底沉积物淤积在时空分布上有较大的差异.由于湖泊沉积物常被视作湖泊环境的重要信息库，特别是湖底的现代沉积部分可反映湖泊的污染程度及其演变过程，因此研究湖底沉积物的分布特征，对于控制湖泊的内源污染和富营养化有着重要意义.

1 材料及方法

沉积物厚度采用杆测法，即使用具有刻度标记、直径50 mm的硬质直杆垂直探测，从标杆上读取记录探测到的软性淤泥深度.研究针对小海子区域以南受人为影响较大的的主体湖区，根据污染源的分布和水动力特征，将乌梁素海在空间上以正方形网格剖分，利用网格的交点，布置取样监测点21个，由北向南以英文字母顺序编号，由东向西以阿拉伯数字顺序编号，湖区南北以N13点分界，I12、J11点为入湖口附近，J13、K12、L11、M12位于湖的东岸附近，L13为湖心处，南部O10-W2成对角线分布，其余L15、M14、N13及南部P11、O10均位于湖西岸附近.

2010年1月，采用抓斗式采样器采集相应点浅层0—20 cm的沉积物样品，由于有些取样点无法采集，只采集到部分样点的沉积物样品，共计样点12个，沉积物采集后分别装入铝盒和聚乙烯塑料袋后封口冷藏保存，带回实验室，分别进行含水率、pH值、比重、颗粒分析的测定，各种测定均按照相关规范操作，分别使用铝盒称重法、玻璃电极法、比重计法，颗粒分析土样0.074 mm以上使用筛分法和0.074 mm以下使用沉淀法，其原理依据Stokes定律.

2 结果与讨论

2.1 乌梁素海沉积物基本性状及颗粒组成

根据对浅层0—20 cm厚度内沉积物的具体分析，湖区北部基本呈黑色或褐色，有臭味，新鲜沉积物含水率均值为60.63%，湖区南部基本呈灰黑色，有明显的腐臭味，新鲜沉积物含水率均值为46.17%，pH=8.07—8.95，偏碱性，比重为2.5—2.7.沉积物粒径均小于1 mm，粒径分布较为均匀，级配状况良好.按照我国土壤颗粒分级标准(农业上)，颗粒组成以砂粒和粉粒为主，粘粒次之，其中砂粒以细砂粒为主，粉粒以粗粉粒居多(见表1).乌梁素海属于浅水湖泊，沉积物颗粒的粗细与湖泊的沉积作用有关，受湖泊地形和动力条件的影响，湖岸边沉积物的颗粒粒径相对较粗，远离湖岸的沉积物样品的颗粒粒径相对较细.由于沉积物干化后与土壤性质相同，因此根据沉积物颗粒大小及其组合比例，按照我国土壤质地分类法划分，沉积物土质均属于壤土类，其中大部分为砂壤土.

表1 乌梁素海浅层沉积物颗粒粒径组成(%)

2.2 乌梁素海沉积物淤积厚度分布特征

赵锁志等曾于2008年采用210Pb及137Cs在乌梁素海湖心附近处采样，对其沉积速率进行了测定.在过去的100多年里，乌梁素海沉积速率发生了较大变化［1］.根据其研究成果，对近50年来乌梁素海现代沉积部分的沉积速率进行了计算，结果见表2，结果显示近50年来沉积速率有所加快.由于沉积物淤积厚度在年内变化不显著，因此选取2010年4—10月沉积物厚度实测值的平均值(见表3)，对乌梁素海沉积物淤积厚度分布特征进行分析，结果表明沉积物淤积厚度分布不均，湖区南部较厚且起伏波动较大;湖区北部较浅，入湖口和湖心处较低于其他区域，但在入湖口附近的扇形区域内又有一定的富集，最大厚度可达0.89 m，最小厚度仅有0.21 m，全湖平均厚度为0.5 m左右.

表2 近50年来乌梁素海沉积速率变化情况

表3 乌梁素海沉积物淤积厚度分布

沉积物淤积厚度分布不均受多种因素影响.首先，最重要的因素就是古河道分布，它的形成及其演变与黄河改道和后套平原发展有关，据文献记载，最初黄河在流入后套平原后，在今磴口县的补隆淖西北分为南北两河，南河(即现今黄河之河道)在当时为次河道，北河为主河道，它以现在的乌拉河及乌加河为河道呈抛物线形沿狼山山脚东流，通过色尔腾山和乌拉山之间的明安川东流，与石门河(现在包头市昆都仑河)相汇后，转向南流，与南河(现今黄河)重新汇合;后由于后套平原相对下陷，北河于现在的乌梁素海处受阻，不能继续东去而转向南流，形成一段南北走向的弧形河道，流经至今乌拉特前旗后东拐流入黄河;随着草原植被遭到破坏，北河河床不断抬高，泥沙淤塞，迫使北河断流，南河变为主河道成为今之黄河.北河断流后，在乌拉山西部旧河道处，留下了两处积水洼地，也就是乌梁素海湖底最初的形状［2］.其次，乌梁素海西岸承接有总排干、八排干、九排干等灌溉渠和排水沟，水体自入湖口排入湖体后，其水团中挟带的悬浮固体会随着水体流速的明显减小逐渐发生沉降，因此在河口附近的扇形区域内形成一定的富集.由于受流域内地形条件、土壤植被、人类活动的影响，入湖河流挟带的泥沙含量大小不同，也是造成乌梁素海沉积物淤积厚度分布不均的重要原因.再有，乌梁素海属于浅水湖泊，风浪对于湖底的侵蚀造成泥沙的不断运移，通过风浪不断地再搬运、再沉积过程，使其成为极不稳定的悬移质.湖区南部由于风浪流作用形成显著的堆积，沉积物淤积厚度平均已达0.6 m左右.另外，湖泊南部是水流出口区域，而且湖泊形态从北到南逐渐变窄，使得流速变大，冲刷加剧，同时由于湖底地形变化较大，因此沉积物淤积厚度在湖区南部起伏变化也较大.

3 结论

乌梁素海属于典型的浅水湖泊，湖底沉积物偏碱性，沉积作用明显，受湖泊地形、水动力条件、入湖河道位置以及古河道分布的影响，沉积物淤积厚度分布不均匀，在0.2—0.9 m范围内变化，全湖平均厚度为0.5 m左右.近50年来，虽然乌梁素海沉积速率有所加快，相比国内典型湖泊［3］，也并不算严重，但是对于其平均1.5 m的水深使得乌梁素海的泥沙淤积问题仍然会受到威胁.

［1］赵锁志，孔凡吉，王喜宽，等.内蒙古乌梁素海210Pb和137Cs测年与现代沉积速率［J］.现代地质，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，胡维平，胡春华.太湖沉积速率分布演化及其淤积程度健康评价［J］.长江流域资源与环境，2010，19(6):703-706

2011年3月28日收稿.

*国家自然科学基金(50869007;50969005;40901262)联合资助.

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