河流泥沙输移变化是自然因素与人类活动综合作用的结果,近年来,随着长江上游干支流水库的不断建成,加之降雨分布及水土保持等自然条件和强人类活动的影响,长江上游产沙及三峡水库来沙均发生了重大变化,这直接导致三峡水库区间泥沙输移与沉积特点的变化。摸清三峡水库侵蚀泥沙的来源,清晰再现水库区间各支流侵蚀产沙、泥沙输移过程,对合理控制三峡水库区间土壤侵蚀、减少入库泥沙量,延长水库使用寿命以及三峡水库的泥沙减淤调度方案制定等具有重大的实际意义。本文以三峡库区为研究对象,采用野外调查、样品采集与分析、模型构建等方法确定了区分悬移质泥沙来源的地球化学元素指纹特征,分析了三峡库区典型支流的产沙、输沙和泥沙沉积三者的关系,结合粒径级配分析法和泥沙概算法对三峡水库区间悬移质泥沙的输移沉积特征进行了阐述。主要研究结论如下:(1)通过选取三峡水库区间7条典型流域(五步河、御临河、龙河、澎溪河、磨刀溪、大宁河、香溪河),并分析其悬移质泥沙的地球化学元素(Cr、Cu、Pb、Zn、Ba、Ti、Mn、Al、Fe、Ca、Mg)特征,利用复合指纹识别法,建立了区分泥沙来源的指纹因子库。其中Pb、Ca、Cr和Mg是五步河、御临河和龙河3条流域间的最佳组合指纹因子,Fe、Mg、Ca、Pb和Cr是澎溪河、磨刀溪、大宁河和香溪河4条流域间的最佳组合指纹因子。(2)利用多元混合模型,定量计算了7条典型支流片区的泥沙贡献率。五步河入江口上游长江河段泥沙贡献率为61.19%,五步河片区泥沙贡献率为2.38%,御临河片区泥沙贡献率为5.29%,龙河片区泥沙贡献率为3.86%,澎溪河片区泥沙贡献率为8.55%,磨刀溪片区泥沙贡献率为3.50%,大宁河片区泥沙贡献率为14.09%,香溪河片区泥沙贡献率为1.14%。(3)基于粒径级配分析法和泥沙概算法,分析得到大宁河流域长年输沙量约为195万t/a,侵蚀量约为840万t/a,多年平均泥沙输移比SDR为0.23。其中0.05mm以上的较粗颗粒泥沙绝大部分淤积在河道边滩和坡脚,0.002mm~0.05mm之间的较细颗粒泥沙约有一半以上通过流域出口断面向下输送,而0.002mm以下的粘粒则大部分仍淤积在河道边滩和坡脚。与一般天然河流相比,大宁河流域受河道渠化及各类型水库运作的影响,平均流速放缓,较细颗粒泥沙淤积比例较高。此外,由于水位常年发生较大幅度和较长时期的变化,细颗粒泥沙易于形成絮凝和粘结,落淤后不易再被水流扬动,造成0.002mm以下的粘粒淤积严重。香溪河流域长年输沙量约为37万t/a,侵蚀量约为543万t/a,多年平均泥沙输移比SDR为0.07。其中粒径大小在0.5mm~2mm之间的55.6万t侵蚀泥沙全部淤积在河道边滩或坡脚;粒径大小在0.05mm~0.5mm的248.4万t侵蚀泥沙有236.4万t发生沉积,占该粒径组侵蚀泥沙的95.17%;粒径大小在0.002mm~0.05mm的136.4万t侵蚀泥沙有112.7万t发生沉积,占该粒径组侵蚀泥沙的82.63%;粒径小于0.002mm的102.6万t侵蚀泥沙有100.3万t发生沉积,占该粒径组侵蚀泥沙的97.76%。总体上香溪河受河道渠化与水库拦沙的严重影响,侵蚀下来的泥沙绝大部分淤积在河道边滩和坡脚。