西藏扎布耶盐湖的动态变化

摘要

我国有1000多个盐湖，是世界上盐湖最多的国家之一。研究盐湖气象、水文、水化学动态变化，对于盐湖资源开发与环境保护都有重要意义。本文以西藏扎布耶盐湖为解剖对象，系统总结其气象、水文、水化学动态变化规律，主要研究内容集中于以下几方面：①高原盐湖的气候特征，特别是气象要素之间的相关关系、蒸发量与其它气象要素的关系：②盐湖水位变化特征及其时间序列定量预测方法：卤水蒸发的计算方法与盐湖水量均衡；3万年来湖面退缩与古降水量关系等：③盐湖水化学动态变化特征，运用Pitzer模型模拟探讨了冬季、夏季卤水在不同温度下的蒸发结晶过程，以及各种补给水蒸发浓缩演化与盐湖卤水成因的关系。 研究表明，扎布耶盐湖区具有典型的气温低、日照多、降水少、蒸发量大、多风、干燥等特点，且14年来气温呈波动式上升趋势，降水也略有增加。蒸发量主要与温度呈强正相关，与日照、云量、降水量也有一定的相关性，可表示为： E<,m>=10.4122×T<,m>+183.2071 或 E<,m>=11.0802×T<,m>-0.8138×P<,m>+0.2274×S<,m>+3.2079×C<,m>+124.3044式中，E<,m>-月蒸发量，T<,m>-月均气温、P<,m>-月降水量、S<,m>-月日照时数、C<,m>-月均云量。 水文观测数据表明，扎布耶盐湖水位的季节性变化受冰雪融水、降水补给、蒸发量的影响而表现出复杂的波动；水位一般表现为逐年下降，但个别年份的大量降水可以造成总水位的上升， 14年来南湖水位下降了17cm，北湖上升了26cm。 水位的定量预测具有重要的实际意义，本文探讨了时间序列分析方法定量研究和预测水位，包括时间序列分解模型、温特线性和季节性指数平滑法(确定性时序分析方法)以及ARIMA乘积季节模型(随机时序分析方法)，中一短期效果良好。 蒸发是内流湖泊水份排泄的唯一途径，本文扩展和改进了Penman公式为以下形式： 该公式引入了溶液活度参数a<,w>，其它参数与计算淡水湖泊蒸发的Penman公式一致，便于实际应用，可用于盐湖湖面蒸发、水量均衡以及盐田蒸发量的计算。盐湖的形成是气候干燥、湖水浓缩的结果，扎布耶盐湖保留了很好的多级古滨线，本文应用Kutzbach的反映降雨量与湖泊/流域面积比关系的水能方程式，并改进了水面、陆地蒸发计算方法，定量计算了扎布耶盐湖各级古沙堤对应时期的古降水量。结果表明，30.0 ka B P以来扎布耶地区降雨量总体是逐渐减少的，泛湖期(9级沙堤)时最高达567 mm/a，盛冰阶时有较大降低(<350 mm/a)，冰期后增加至402 mm/a，直至约I-1级阶地时(海拔4421 m，3.53 ka B P)降雨量仍有280 mm/a，约为现代的两倍。 水位的变化总是伴随着湖水盐度和组成的变化。扎布耶盐湖矿化度具有明显的冬季低夏季高的特点，主要是芒硝冬季析出造成的。卤水中离子含量与温度成正相关的有SO<,4>、B<,2>O<,3>、Na、CO<,3>+HCO<,3>，表现为夏季高而冬季低；与温度升降成负相关的离子组分有Li、K、Cl，表现为夏季低而冬季高。晶间卤水锂含量季节性变化比表卤明显，表卤SO<,4>季节性变化比晶间卤水显著。 不同季节的卤水在不同温度下蒸发的过程，对于认识盐湖演化与资源开发都具有重要意义。本文运用Pitzer模型分别模拟计算了冬季和夏季卤水在2℃(年均温)、25℃(常温)、50℃(太阳池温度)下的蒸发结晶过程。模拟表明，低温(2℃)蒸发出现特征的芒硝—泡碱—钾石盐组合，而常温(25℃)和高温(50℃)出现特征的钾芒硝—天然碱—碳钠矾组合；低温首先结晶硼砂，高温首先结晶碳酸锂、最后结晶硼砂；冬季卤水蒸发时出现较多泡碱(2℃)或天然碱(25-50℃) (仅次于钾石盐)，很少的芒硝(2℃)或钾芒硝(25℃-50℃)；而夏季卤水蒸发时出现大量芒硝(2℃时)、钾芒硝(25-50℃)，微量泡碱(2℃)或很少量天然碱(25-50℃)。 对扎布耶盐湖主要补给水源：降水、泉水、地表河流、临近的塔若错湖水的蒸发浓缩进行了模拟，结果表明虽然四种水源初始成份不同，但2℃条件下蒸发时，水化学成份都向扎布耶冬季卤水成份点靠近；15℃和25℃条件下蒸发时，水化学成份均向扎布耶夏季卤水成份点靠近，说明扎布耶盐湖卤水可以由上述水源演化而来，降水是其最终来源。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪言

1.1立题依据

1.2国际国内研究现状

1.2.1长期连续的监测

1.2.2盐湖蒸发的计算

1.2.3水化学模拟

1.3论文研究目标与内容

第二章扎布耶湖区气候变化

2.1地面气象站与数据观测

2.2气象要素动态变化

2.2.1气温

2.2.2蒸发量

2.2.3 降水

2.2.4风向与风速

2.2.5日照

2.2.6气压

2.2.7相对湿度

2.2.8云量

2.2.9地温

2.3辐射平衡

2.3.1基本概念

2.3.2西藏辐射平衡研究

2.4气象要素相关分析

2.5气候变化趋势

第三章扎布耶盐湖水文动态变化

3.1扎布耶盐湖水文概况

3.2水位变化

3.2.1南湖水位季节性变化

3.2.2北湖水位季节性变化

3.2.3水位多年变化

3.3蒸发量

3.3.1淡水湖面蒸发量

3.3.2卤水湖面蒸发量

3.3.3比蒸发系数法计算结果

3.3.4扎布耶盐湖蒸发量

3.4水的补给

3.5蓄水量变化

3.6水量均衡

3.7北湖水位变化的时间序列分析

3.7.1时间序列分解模型

3.7.2温特线性和季节性指数平滑法

3.7.3 ARIMA乘积季节模型

3.8古水文与古气候

3.8.1概况

3.8.2蒸发量计算与P-a非线性方程

3.8.3水系变迁与湖泊/流域面积比

3.8.4古降水量计算结果与古气候变化

第四章扎布耶盐湖水化学

4.1盐湖卤水成份动态变化

4.1.1矿化度与锂含量变化

4.1.2北湖表卤组分变化

4.1.3南湖表卤组分变化

4.1.4南湖晶间卤水动态变化

4.1.5根据相图讨论卤水动态变化

4.2水化学模拟计算

4.2.1水化学模拟概述

4.2.2盐湖卤水蒸发的模拟

4.2.3补给水演化模拟与卤水成因

第五章结论

5.1主要结论与进展

5.2存在问题

5.3下一步工作建议

致谢

参考文献

附表