汉江上游尚家河段全新世古洪水事件光释光测年研究

汉江上游是南水北调中线工程重要的水源区。通过对汉江上游河谷的详细调查,在郧县尚家河段全新世黄土-古土壤剖面上部发现一层典型古洪水滞流沉积物,对其进行了年代学和沉积学的研究。对于系统采集的样品,进行粒度分析测定,证明其为典型的古洪水滞流沉积物（SWD）,记录了古洪水事件发生的气候水文信息。采用古洪水水文学方法恢复推算出这次特大古洪水事件的洪峰流量为63 720 m3/s,其规模大于实测最大洪水。应用光释光测年（OSL）技术中的单片再生剂量法（SAR）,测得样品的年龄在940±140~3 190±100 a之间,确定古洪水SWD是汉江上游发生在1 000~900 a B.P.期间的特大洪水事件的沉积物。这期古洪水事件的发生年代对应于我国北宋/辽时期的气候恶化阶段,由于东亚夏季风环流异常变化,降水变率大,气候处于不稳定期,出现旱涝灾害频繁发生的现象。研究结果对于深入揭示河流水文系统对于全球变化的响应规律提供了新的证据。     

基于HEC-RAS及GIS的川西叠溪古滑坡堰塞湖溃决洪水重建

青藏高原东南缘岷江上游地区地质环境条件十分复杂,滑坡堵江灾害及堰塞湖溃决事件频发,重建其灾害演化过程对于地区性防灾减灾和风险控制具有重要指导意义。以川西岷江上游叠溪古滑坡堰塞湖为研究对象,首先利用高精度DEM和ArcGIS软件重建了叠溪古堰塞湖的原始规模,其原始最大湖水面积为1.1×10⁷ m²,相应的湖容量为2.9×10⁹ m³;然后采用经验公式法和HEC-RAS一维水力学模型重建叠溪古堰塞湖溃决洪水的水力学特征。计算结果表明,HEC-RAS模拟的最大溃决洪水洪峰流量为73 060 m³/s,与经验公式法计算结果(74 500~76 800 m³/s,平均值76 000 m³/s)非常接近,误差小于5%。对应的最大洪水深度和流速分别为70.1 m和16.78 m/s,模拟河段的洪水淹没范围约为6.08 km²。综合误差分析推测的溃决洪峰流量误差范围为69 000~81 000 m³/s。叠溪古滑坡堰塞湖溃决洪水在世界范围内是十分罕见的,其最直接的影响是在下游数公里范围的河谷内形成大量带状或台阶状的溃坝堆积体和巨砾石堆积“阶地”,且这种影响仍延续至今,这与前人关于高能洪水水文特征和沉积特征的研究认识高度一致,证明本研究成果是非常可靠的。此外,本研究还表明,HEC-RAS一维水力模型可用于高山峡谷地区古滑坡堰塞湖溃决洪水重建研究,可为青藏高原东南缘岷江上游古环境重建和地貌演化提供参考。     

汉江上游安康东段古洪水事件光释光测年研究

通过对汉江上游河谷广泛的野外考察,结合粒度和磁化率分析,证明汉江上游安康东段阶地剖面夹有两层典型的古洪水滞流沉积层,其记录了两期古洪水事件。选择该河段LSC两个剖面进行系统采样,对其进行了年代学和沉积学研究。应用单片再生法（SAR）光释光测年技术,获得其光释光年龄值,结合地层对比,确定这两期古洪水事件分别发生在距今13050~12270 a（对应BL+AL事件向着YD气候恶化事件转折阶段）和发生在距今1000~900 a左右,相当于我国历史上的北宋时代后期（A.D. 1000~1100）。通过与国内外多种高分辨率气候变化记录的对比分析,揭示了古洪水事件的发生与气候恶化转折时期,季风气候格局突变、气候波动不稳定、降水变率增大有密切关系,这对汉江上游水资源综合开发利用以及防洪减灾有着重要的意义。     

黄河上游靖远-景泰段全新世古洪水水文学

对黄河上游靖远景泰段峡谷进行系统野外考察,在靖远县金坪村(JPC)发现典型的全新世古洪水滞流沉积物。通过光释光(OSL)测年和与黄河吉县段FJJ剖面进行地层对比,确定这期特大古洪水事件发生在 3 200~3 000 a B.P.,即全新世中期晚期气候恶化转折阶段,对应着我国历史上商末至西周早期。采用古洪水水文学方法恢复古洪水洪峰水位,并且采用比降-面积法计算这一期多次古洪水事件的洪峰流量为 16 110~17 740 m³/s。同时,根据野外调查获得 2012年7月31日黄河上游大洪水的洪痕高程,采用相同参数和方法恢复其洪峰流量,误差仅有 2.7%,表明在该河段对于古洪水水文恢复计算参数选取和计算结果是可靠的。     

渭河宝鸡峡全新世特大洪水水文学研究

通过深入的考察,在渭河宝鸡峡河段发现典型的全新世古洪水滞流沉积地层剖面,并进行了古洪水沉积学和水文学研究。对于采集的序列样品,进行粒度成分、磁化率、烧失量、CaCO₃含量等分析,从沉积学角度证明了剖面上覆盖在古土壤S₀顶部的沉积物为典型的古洪水滞流沉积层。根据其地层结构及其与流域内其他剖面的对比,结合其所含古文化层考古学年代和OSL断代数据等,确定渭河上游在3200～3000aB.P.发生了3次特大洪水事件。利用古水文学原理恢复其水位,并且利用水位-流量关系模型,计算出古洪水洪峰流量为22560～25960m³/s。 这个结果大大延长了洪水水文数据序列,从而能够建立渭河万年尺度洪水流量-频率关系,对于防洪减灾、水能源和水资源开发具有重要的应用价值。该成果揭示出万年尺度大暴雨洪水与气候变化的关系,丰富了全球变化的区域响应理论。     

武汉地区ZK145钻孔沉积物磁性特征及对古洪水的记录

长江中游是我国洪灾最为严重的地区,武汉江段是长江中游防洪重点.开展武汉地区长江古洪水研究,从而延长古洪水记录具有重要意义.选择长江武汉段堤后典型湖泊钻孔——ZK145钻孔,在沉积物岩性及沉积相分析的基础上,通过对岩心磁性特征和粒度特征分析,结合AMS 14C测年,对长江武汉段全新世古洪水频发期进行了研究.根据质量磁化率、频率磁化率曲线,将钻孔划分为5个沉积阶段.再结合中值粒径和砂含量,识别出9次特大古洪水事件,其年代为:10 580~10 510,10 280~10 200,9 690~9 670,9 530~9 500,8 660~8 450,7 700~75 00,6 270~5 910,4 850~4 800,3 560~3 500 cal.a BP,其中9 700~4 800 cal.a.BP为古洪水频发期.热磁曲线分析表明,古洪水沉积物的热磁曲线在510℃附近可见较明显的峰值,主导磁性矿物为磁铁矿.研究表明,质量磁化率高值、频率磁化率低值和较粗粒径为长江武汉段堤后湖泊古洪水沉积的识别标志.      

渭河咸阳段全新世古洪水事件光释光测年研究

古洪水水文学研究是全球气候变化研究的前沿课题,确定古洪水事件的年代是古洪水研究的重要内容之一。对渭河流域进行深入的野外考察,在中游咸阳段阶地发现全新世黄土-古土壤层里夹有古洪水滞流沉积层,表明该地层记录了古洪水事件发生的信息。在该剖面采集光释光样品,分离提取40~63 μm石英颗粒成分,应用单片再生剂量法（SAR）进行红外后蓝光(Post-IR OSL)释光测量,获得了9个OSL年龄值。结果表明由古洪水滞流沉积层记录的特大古洪水事件发生在3 200~2 800 a B.P.之间。结合沉积样品系列的磁化率和粒度成分等气候替代性指标分析,揭示了在全新世中期向晚期转折过渡时期,渭河流域处于气候向干旱化发展的转型期,气候变化剧烈,大气系统不稳定,降水变率增大等,是导致特大洪水多发的主要原因。这也是渭河流域气候水文系统对于全球性气候恶化响应的结果。     

长江武汉段4.5～2.5 ka沉积地层与古洪水标志识别

长江中游近年洪灾频发,武汉江段更是其防洪重点,开展武汉地区的古洪水研究,从而延长古洪水记录,对洪水预测具有重要意义。本文选取武汉地区河谷沉溺湖区SK10钻孔沉积作为研究对象,运用AMS 14C测年技术厘定地层年代,通过粒度和地球化学元素的测定与分析,与文献中记录的古洪水频发期进行对比,建立一套适用于长江武汉段古洪水沉积的识别指标,并对长江武汉段距今4. 5~2. 5 ka的古洪水期进行研究。结果表明：①基于后湖与长江的分布关系,在钻孔沉积中选取粒度指标（P95、砂含量、平均粒径、黏土/粉砂、（粗粉砂+砂）/黏土)和地球化学指标（Na2O、Al2O3、Fe2O3、Rb/Sr、 Zr/Rb）作为古洪水频发期识别标志,对武汉地区的洪水频发期沉积有较好的指示作用。②通过指标识别出的古洪水频发期为：2608±30 a BP、2814±35 a BP、3094±35 a BP、3577±35 a BP、3830±35 a BP、3939±35 a BP、4084±35 a BP、4193±35 a BP、4391±35 a BP左右,与文献记录中距今4. 5~2. 5 ka的几次洪水频发期基本一致。     

高山峡谷区古洪水事件重建研究进展

古洪水事件重建是地貌学与环境变化领域的前沿性课题之一。高山峡谷基岩河段是古洪水重建的理想场所,通过系统梳理国内外文献,评述古洪水事件重建研究进展,认为识别古水位标志(palaeo-stage indicators)、系统建立流域尺度洪水综合地貌证据是古洪水重建的前提和基础。而不同类型的古洪水地貌证据中,古洪水滞流沉积物(slackwater deposits,SWD)是最完整的具有确切水位标志指示意义的高水位悬移质沉积物,而其他边滩坝体(bars)是指示洪水路径和水动力条件的低水位标志沉积物。基于这些洪水地貌证据与水位标志物指示,采用多种水力学模型重建古洪水规模。同时采用多种测年方法相互验证建立可靠完整的古洪水事件年代序列。从点到面建立古洪水事件数据库,提出不同成因类型古洪水事件的时空模式,系统揭示特大洪水发生规律及其演化趋势。其中,青藏高原周缘灾难性古洪水事件在形成年代、地貌证据和水文模拟等方面具有鲜明的时空特征与地貌效应,这些对认识全球末次冰期巨型洪水事件具有重要意义。在特定的时空尺度范围内评估极端洪水事件的地表过程与地貌效应,甚至大陆尺度灾难性古洪水研究已经拓展到行星尺度洪水地貌。此外,高山峡谷现代大洪水地貌原型观测对理解古洪水水文过程机制等具有重要的参考价值。     

汉江上游全新世特大古洪水事件光释光测年研究

古洪水事件对中国古代文明的演变进程产生过重大影响,古洪水水文学研究是全球变化研究的前沿课题.通过野外深入考察,在汉江上游河谷阶地上,发现典型的全新世剖面中赋存古洪水滞流沉积层,记录了古洪水事件的气候水文信息.选择三个剖面系统采样,应用SAR法的Post-IR OSL技术对样品进行测年研究,获得了14个OSL年龄数据.结合样品的粒度成分和磁化率等气候替代指标测定分析,获得了全新世洪水事件与气候变化关系的记录.证明在距今9.5~8.5 ka和3.2~2.8 ka前,汉江上游经历了2个特大洪水期.该流域黄土—古土壤剖面记录了全新世早期气温回升增湿的气候,由于大气波动失稳,出现了9~8 ka前的全球降温事件;中期土壤成壤强烈,记录了温暖湿润的气候;晚期形成的现代黄土和表土层,记录了相对干旱的气候.由此揭示了在全新世早期气候波动失稳和中期向晚期过渡的气候转折时期,气候变化剧烈,降水变率增大,是导致特大古洪水事件频发的主要原因,这也是该区域气候水文事件对全球气候变化响应规律的具体表现.     

Late Pleistocene and Holocene extreme hydrological event records from slackwater flood deposits of the Ankang east reach in the upper Hanjiang River valley,China

This paper reports an investigation into palaeoflooding along the upper reaches of the Hanjiang River valley, China. Based on the sedimentary evidence of the palaeohydrological regime, two bedsets of palaeoflood slackwater deposits (SWDs) were identified interbedded within the Holocene loess–soil sequence along the riverbanks of the Ankang east reach. Optical Stimulated Luminescence (OSL) dating and stratigraphical correlation with previously dated sites were used to reconstruct the chronology of the palaeoflood events. The results show that the palaeoflood events represented by SWD1 occurred between 13 000 and 12 400 a, coincident with the climatic transition from the Bølling–Allerød (BL+AL) stage to the Younger Dryas (YD) event. The palaeoflood events recorded by SWD2 were dated to 1000–800 a, corresponding to the later stages of the North Song Dynasty (AD 960–1127) and the subsequent South Song Dynasty (AD 1127–1279), which was a time of climatic decline according to historical documents. Palaeoflood discharges were estimated using the step‐backwater method, and the peak discharges were estimated to be in the range 35 200–47 400 m³ s^?1. These results are of significance to our understanding of the regional hydrological response to global climatic change, the utilization of water resources, hydraulic engineering, flood control and disaster reduction.     

金沙江上游特米古滑坡堰塞湖成因与演化

金沙江上游巴塘—中咱河段位于青藏高原东南缘,该河段两岸岸坡发育众多的大型古滑坡,且部分古滑坡曾堵塞金沙江形成了堰塞湖,特米大型古滑坡堰塞湖是其中之一。关于特米古滑坡堰塞湖的形成与演化过程目前尚未见有过详细的报道。本文在野外调查的基础上,结合遥感影像解译和年代学测试,对特米古滑坡堰塞湖的地貌和沉积特征进行了详细研究,并对其形成与演化过程进行了分析。研究结果表明,特米古滑坡堰塞湖很可能是由该地区的古地震活动触发大型滑坡并堵塞金沙江形成的,最大湖面面积约为1.42×10⁷ m²,库容蓄水量约为1.46×10⁹ m³。该古堰塞湖的形成时间约为1.8 ka BP,其溃决消亡的时间约为1.4 ka BP,溃决洪峰流量约为55 858 m³/s,该滑坡堰塞湖持续稳定了约400年的时间。     

Holocene palaeoflood events recorded by slackwater deposits along the middle Beiluohe River valley,middle Yellow River basin,China

Palaeohydrological investigations were carried out in the middle Beiluohe River valley in the middle Yellow River basin. Palaeoflood slackwater deposits (SWDs) are natural records of overbank flooding and are often identified in the Holocene aeolian loess–soil profiles along the river valley. Three bedsets of palaeoflood SWDs were found within the mid‐Holocene Climatic Optimum palaeosol (S₀) on the right riverbank. Both the sedimentary and the analytical results, including magnetic susceptibility, grain‐size distribution and concentrations of chemical elements, indicate that these palaeoflood SWDs were deposited from the suspended sediment load of overbank flooding. We identified three episodes of extraordinary overbank flooding events. These hydro‐climatic events were dated to 7600–7400, 5800–5000 and 4200–4000 a BP, from optically stimulated luminescence (OSL) dating and pedostratigraphical correlation. The minimum flood peak discharges were estimated to have been between 12 600 and 14 100 m³ s^?1 using the slope–area method. These hydro‐climatic events are considered to be a regional expression of known climatic events and demonstrate that the mid‐Holocene climate was far from stable. These results show that the magnitudes of floods are highly sensitive to climate change in semi‐arid and sub‐humid regions with a monsoonal climate.     

南水北调对长江口粗颗粒悬沙来量的影响

探索了长江南水北调占总径流量10%情况下对长江粗颗粒悬沙(≥0.05mm)入海数量变化的可能影响。研究表明:南水北调对入海细颗粒泥沙的影响主要为南沙北调,但数量较小,在1%左右,而对粗颗粒悬沙的影响主要表现在入海流量减少导致的水体挟沙能力的降低。通过建立大通站典型枯水年(1978),平水年(1987)及洪水年(1983)月平均流量与月平均床沙质输沙率相关曲线,估算出各典型年在典型流量23000m3/s,30000m3/s与40000m3/s水平下调水流量3000m3/s时导致的入海床沙质输沙率的变化。结果表明,输沙率的相对变化在-39%至-24%之间,且在较高的流量水平下,输沙率相对变化较小,但绝对变化增大,经大通入海的床沙质数量每年约减少2350～4700万t.     

Characteristics and influencing factors of runoff changes in the upper Shule River basin from 1954 to 2016北大核心CSCD

River runoff is an important water resource in the arid region of northwest China. Under the back⁃ ground of climate change,the exploration on change characteristics and influencing factors of river runoff is of great significance for understanding the law of river hydrological change. Based on the daily discharge of Chang⁃ mabao hydrological station,the observation materials from meteorological stations and radiosonde stations,and the first and second Chinese glacier inventory,the variation characteristics and possible influencing factors of runoff in the upper Shule River were systematically analyzed by using the linear trend,empirical mode decompo⁃ sition and hierarchical multiple regression. The results show that the annual runoff of the upper Shule River showed a significant increasing trend during 1954-2016,with a rate of 1. 00×108 m3·（10a）-1. Both runoff in flood period and non-flood period also showed a similar increasing trend. The runoff suddenly changed in 1999 and had two oscillation periods of about 15a and 7a,among them the 15a oscillation period was the most signifi⁃ cant. Both cumulative positive temperature and precipitation were the main climatic factors affecting the runoff in the upper Shule River,which can explain more than 80% of the runoff change. There was a significant posi⁃ tive correlation between the summer runoff in the upper Shule River and the height of 0 ℃ layer. It means that the height changes of 0 ℃ layer can be used to predict the runoff change of the river in flood period,which provides an important reference for evaluating the runoff change of glacial melt recharge rivers in the arid re⁃ gion of northwest China. From 1966 to 2006,the ice volume in the upper Shule River basin decreased by about 5. 77 km3,indicating that glacier changes play a crucial role in the change and regulation of runoff in the basin. © Journal of Glaciology and Geocryology 2022.     

黄河内蒙古河段河道冲淤演变与凌情响应机制

黄河上游内蒙古冲积性河道凌汛问题突出,研究河道冲淤演变与凌情响应机制可为该河段防凌减灾提供技术支持。根据内蒙古河段凌情、河道冲淤演变资料,分析凌情变化表征指标及与之密切相关的河道冲淤演变特征指标,研究河道冲淤演变特征指标与凌情变化表征指标的响应关系。结果表明:河道冲淤演变的特征指标平滩流量与凌情表征指标冰下过流能力、槽蓄水增量关系密切,冰下过流能力为平滩流量的1/5左右,随着平滩流量减小而减小,而槽蓄水增量随着平滩流量的减小而增大,有利内蒙古河段防凌的平滩流量宜不小于2 000 m3/s,槽蓄水增量宜不超过14亿m3。本研究成果可为内蒙古河段冰凌灾害防治提供参考。