喀喇昆仑公路沿线地表水理化特征分析

研究喀喇昆仑公路沿线地表水环境基本特征,为公路改扩建施工中开展水环境保护提供支持.2008年9月-2009年10月在喀喇昆仑公路沿线的印度河、洪扎河和红其拉甫河采集地表径流样,分析了样品中pH值和悬移质浓度,现场监测了水体透明度.结果表明:所有样品的pH值介于6.7～7.5之间,悬移质浓度分布在0～1 841 mg·L-1之间,水体透明度在2～107 cm.公路沿线地表径流的pH值基本呈中性,pH值的变化受补给的冰川融水pH值的时空变化规律影响;地表径流中悬移质是影响水体透明度的主要因素.监测数据还显示,气温影响下的冰川融水径流形成的水文过程是悬移质时间变化的主要控制因素,3条河流中悬移质浓度存在明显的空间分布规律,其中红其拉甫河中上游河段水中悬移质浓度含量较低,是喀喇昆仑公路改扩建工程施工中水环境保护的重点河段.     

粉尘颗粒物对祁连山老虎沟冰川融水理化性质的影响

基于2012年消融期6~9月在祁连山老虎沟12号冰川采集冰川融水径流样品,分析探讨冰川融水中粉尘颗粒物对融水理化性质的影响。结果表明,粉尘特征在消融期的变化很好地反映了冰川消融过程,融水中粉尘浓度和粒径众数在冰川强烈消融期的7月份表现为最高。粉尘体积粒径分布主要包括大气气溶胶超细颗粒(0~3.0μm,主要为PM 2.5),大气粉尘颗粒(3.0~20μm),以及局地源的粗颗粒(20~100μm);对雪冰消融释放的粉尘部分(3.0~20μm)粒径分布正态拟合结果说明,融水中粉尘颗粒物有很大部分来源于积雪中的粉尘运移所致。同时,融水中化学离子相对组成及其浓度消融期变化都与粉尘有较好的一致性,意味着粉尘对融水化学要素有重要影响。此外,pH值和电导率(EC)消融期的变化也反映了粉尘对融水物理指标的影响。在粉尘浓度较高时,融水pH值和电导率也表现出高值;融水径流中的悬移质颗粒物(SPM)浓度和溶解质固体(TDS)浓度具有较为一致的变化过程,反映了粉尘对于融水中溶解质含量也有较大影响。     

粉尘颗粒物对祁连山老虎沟冰川融水理化性质的影响

基于2012年消融期6~9月在祁连山老虎沟12号冰川采集冰川融水径流样品,分析探讨冰川融水中粉尘颗粒物对融水理化性质的影响。结果表明,粉尘特征在消融期的变化很好地反映了冰川消融过程,融水中粉尘浓度和粒径众数在冰川强烈消融期的7月份表现为最高。粉尘体积粒径分布主要包括大气气溶胶超细颗粒（0~3.0 μm,主要为PM 2.5）,大气粉尘颗粒（3.0~20 μm）,以及局地源的粗颗粒（20~100 μm）;对雪冰消融释放的粉尘部分（3.0~20 μm）粒径分布正态拟合结果说明,融水中粉尘颗粒物有很大部分来源于积雪中的粉尘运移所致。同时,融水中化学离子相对组成及其浓度消融期变化都与粉尘有较好的一致性,意味着粉尘对融水化学要素有重要影响。此外,pH值和电导率（EC）消融期的变化也反映了粉尘对融水物理指标的影响。在粉尘浓度较高时,融水pH值和电导率也表现出高值;融水径流中的悬移质颗粒物（SPM）浓度和溶解质固体（TDS）浓度具有较为一致的变化过程,反映了粉尘对于融水中溶解质含量也有较大影响。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川融水径流水化学特征研究

2006年和2007年的整个消融期内,在天山乌鲁木齐河源1号冰川末端水文控制点逐日定时采集融水径流样品,对样品的主要可溶离子、pH、电导率EC、总溶解固体TDS和悬移质颗粒物SPM进行了分析. 结果表明：天山乌鲁木齐河源1号冰川融水径流离子类型为Ca²⁺-HCO₃^--SO₄^2-,呈弱碱性. 融水径流中TDS变化受日径流量调节显著,表现为消融初期和末期浓度较高,消融强烈时浓度较低;SPM以细颗粒物质为主,各粒度组分含量变化幅度较大,且质量浓度SSC年内变化与TDS呈相反的变化趋势. 融水径流中离子组成主要受岩石风化作用影响,离子摩尔比值和Piper图分析表明,控制冰川径流离子组成的主要过程是碳酸盐、黄铁矿和长石类矿物风化作用.     

慕士塔格卡尔塔马克冰川作用区的水文与水化学特征

利用2003年6月1日~8月25日实测的水文数据,分析了慕士塔格峰卡尔塔马克冰川融水径流的变化特征.卡尔塔马克冰川融水径流主要集中在6~8月,其存在着明显的日变化过程,融水径流受控于温度及降水要素.同时,对8月10~23日采集的冰川径流样品及部分降水样品的pH、EC(电导率)和主要离子(Na⁺,K⁺,Ca²⁺,Mg²⁺,Cl^-,NO₃^-,SO₄^2-,未检测降水样品的离子含量)的测定结果进行了分析讨论.径流样品略偏碱性,pH和EC呈正相关关系.SO₄^2-和Ca²⁺是所测离子中主导的阴阳离子.除NO₃^-外,样品中各离子含量具有一致的变化特征;各离子浓度与流量或水位具有相反的变化趋势.初步讨论了离子的来源,结果表明冰川融水中化学物质组分主要来源于地表.     

气候变化对乌鲁木齐河流域水资源的影响

分析了乌鲁木齐河流域近40 a来的气候变化及其气候要素与冰川融水、降水径流的关系.结果表明:高山冰川区融水径流的变化主要受气温变化影响,冰川区夏季6~8月累积气温每增加0.5℃,流域37.95 km2冰川产生的融水量将增加3.3514×106m3;近期气温再升高0.5℃,冰川融水年平均径流量将达到35×106m3.降水对中高山径流的影响较大,每增加20 mm降水量,降雨径流量增加8.9×106m3,40 a来其变化呈略增加趋势,年平均增加量为0.4095×106m3,与冰川融水增加量相当;降水与冰川融水径流量增加百分率相比,增加幅度较小.最后提出了减少污染,增加植被覆盖面积等应对气候变化对水资源影响的措施.     

新疆塔什库尔干河冰雪水文特征与水能开发潜力

塔什库尔干河流域是叶尔羌河中上游的主要支流之一,流域主要为高中山区,平均海拔4 630 m,高山区终年积雪,冰川发育.降水量的年内分配不均匀,暖季汛期降水量大而集中.塔什库尔干河流域发育有现代冰川862.45 km2,流域冰川覆盖率为8.64%.河流径流过程一般为双峰型,由春季的融雪径流和夏季的冰川融水径流形成,冰川融水占年径流的45%～55%,为典型的冰雪融水河流.塔什库尔干河的水能资源非常丰富,河道末段81 km的河道干流上有天然落差达1 020 m,在此河段上共规划了7个梯级水电站,总装机55.8×104 kW,目前尚有40.8×104 kW水电装机待开发.开展塔什库尔干河水能资源的开发利用,对增加能源供应安全、改善能源结构、保障能源安全具有非常重要的意义.     

中国冰冻圈水文未来变化及其对干旱区水安全的影响

受气候变暖持续影响, 中国冰冻圈水文过程正在发生着显著变化。在梳理已有过去冰冻圈融水变化基础上, 重点分析了冰冻圈融水径流未来变化特点, 尤其是对冰川融水拐点及温升2 ℃阈值情况下, 到2050年和21世纪末, 冰川融水的可能变化进行了辨析, 进而研判了冰冻圈水文变化对流域、 重点是干旱区内陆河流域水安全的影响。研究表明, 中国未来大部分流域冰川融水径流总体呈现减少趋势, 并呈现冰川径流持续减少、 在不久的将来出现峰值和持续增加三种情况; 单条冰川融水可能会出现拐点, 而且拐点是否出现和出现的时间与升温速率和冰川面积大小有关; 在流域尺度上, 冰川覆盖率较大、 大型冰川面积占比较高的流域, 到2050年融水径流持续稳定增加; 冰川规模较小的流域, 冰川径流峰值早已出现; 介于上述两种情况之间的大多数流域, 冰川融水峰值在2020 - 2030年相继出现或变化呈现不显著增加或减少, 相对稳定; RCP情景温升2 ℃阈值下, 到21世纪末, 西北干旱区冰川融水量减少34% ~ 74%。冰冻圈水文变化导致水源涵养能力下降、 径流补给量减少、 对水资源的调节作用减弱、 流域径流变化幅度增加、 发生旱涝的风险增加、 春汛提前进而影响用水制度。     

祁连山北坡流域冰川物质平衡波动及其对河西水资源的影响

祁连山北坡各流域发育有现代冰川 2 166条 ,总面积 13 0 8km2 ,冰储量 60km3,冰川融水补给河流约 8× 10 8m3·a-1,占河西地表总径流量的 11% .近 4 0a来 ,东段石羊河流域冰川物质平衡 (Bn)呈较大负平衡 ,Bn在 - 80～ - 12 0mm间 ;西段的讨勒河、疏勒河和党河流域冰川具正物质平衡 ,Bn在+ 5 0～ + 90mm ;黑河流域的冰川处于过渡区 ,其冰川物质平衡多年平均在 - 4 0～ + 4 0mm间 .冰川物质平衡的变化直接影响着河流径流的变化 ,洪水坝河、党河和昌马河的冰川融水补给率达 3 0～ 4 0 %以上 ,东大河、大渚马河、马营河和讨勒河的补给率在 12 %～ 14 %之间 ,而西营河和梨园河仅有 7%左右 .冰川物质平衡逐年变化显示 ,2 0世纪 5 0～ 70年代冰川以负物质平衡为主 ,80年代开始向正的平衡开始转化 ,90年代以正平衡为主 ,主要是冬季气温上升引起的降雪量增加的结果 .在全球气温变暖情景下 ,东段冰川物质平衡将呈增加的趋势 ,西段冰川物质平衡将呈下降的趋势 ,将使西段以冰川融水补给的河流径流增加 ,而东段石羊河流域径流下降明显 .     

玉龙山白水1号冰川区大气降水—冰雪—水文系统内δ^18O研究的新结果

应用稳定同位素指示方法研究大气降水、冰雪和地表径流变化过程,是冰川学家、气候学家和水文学家共同感兴趣的课题之一［1～6］. 90年代开始,我国学者较详细地研究了青藏高原内陆大气降水中稳定同位素的分布和水文循环特征［7, 8］,认为水汽来源是影响青藏高原降水中δ18O值的重要因素. 在大陆气团的影响下,青藏高原降水中δ18O与温度变化同步,即所谓“温度效应”. 但在源于海洋的暖湿气流影响下,特别在季风气候区,降水中δ18O与降水量和温度存在着负相关关系,即所谓“降水量效应”. 在我国西部的广大冰川分布区,占总面积的22%为南亚季风控制的温冰川(即海洋型冰川),过去由于种种原因对季风温冰川区稳定同位素的研究报道较少. 为填补这方面的科学研究空白,我们曾于1999年6月赴欧亚大陆最南的温冰川分布区玉龙山,首次开展了本区的冰芯研究［9］. 在钻取冰芯的同时,还全面采集了冰川区不同水体, 即表面积雪、夏季降水、冰川融水和冰川补给径流的样品,进行了δ18O的测定［10］. 结果表明,雪线以上积雪中的δ18O值比雪线以下积雪内的δ18O值为高,低海拔冰川补给径流比高海拔冰川融水的δ18O浓度为低,夏季降雨中δ18O值最低. 这种分布特征说明本区局部大气环流状况随时间和高度而变化,存在着季风气候区所特有的“降水量效应”. 为进一步证实该结果,我们于2000年7月又在玉龙山进行了更为详细的工作：在白水1号冰川积累区海拔5 000 m, 4 900 m和4 700 m处开挖了3个深度分别为3.1 m, 2.6 m和2.0 m的雪坑,采样77个; 沿海拔5 000～4 500 m采集了18个表面积雪样品; 雪线以下采集了数十个冰川融水样品; 分不同高度和日期采集了数十个夏季雨水样品; 此外,还沿冰川融水补给为主的白水河分段采集了水样数十个. 所采样品在中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冰芯与寒区环境开放研究实验室用Delta Plus气体稳定同位素比质谱仪进行了δ18O的测定(表1),现将初步成果进行报道.     

中巴喀喇昆仑公路(巴基斯坦境内)河床沉积物与泥石流堆积物的关系

统计分析中巴公路沿线红其拉甫河(Khunjerab River)、洪扎河(Huza River)、吉尔吉特河(Gilgit River)、印度河(India River)共计45个河床沉积物样本,对比分析了样本的平均值、中值、分选系数、偏态和峰度等粒度参数,初步探讨了公路沿线河床沉积物粒度分布与区域内泥石流沉积物的关系,结果表明河流沉积物主要来源于泥石流补给,因而具有了类似于泥石流沉积物的分布特征。     

Surge-type glaciers in Karakoram Mountain and possible catastrophes alongside a portion of the Karakoram Highway

Natural Hazards - Along the Karakoram Highway (KKH) region, glacier surge, avalanche and debris flow play a dominant role in these disasters. The data of surge-type glaciers along the KKH are...     

中国-巴基斯坦喀喇昆仑公路Ghulkin冰川百年进退变化

巴基斯坦喀喇昆仑山的Ghulkin冰川是距离中国-巴基斯坦喀喇昆仑公路最近的典型冰川之一,其冰川的进退变化影响着喀喇昆仑公路改建工程的线路设计与工程施工.为了追溯Ghulkin冰川的活动历史和查明近期进退变化,对过去200 a的相关文献和记录进行统计分析,并开展了2008-2011年野外定点观测,总结与分析了Ghulkin冰川冰舌的活动历史与近期变化.研究表明：Ghulkin冰川在1885-1980年近百年间经历了3次前进和3次后退,在此期间冰川波动了625 m;1913-1925年冰川处于显著的前进状态,1966-1978年冰川有小段距离的前进;2008-2011年K676+660处泥石流沟道逐年抬升,2011年南坡冰川融水由K676+660改道至K676+450;2010年的南坡冰舌较1994年后退了300余米,2011年的南坡冰舌较2010年后退了15.066 m,可见在2010-2011年期间冰川处于局部短期后退状态. 中巴公路冰川泥石流等灾害不但受区域气候的影响,而且还受冰川变化的影响.未来气候变暖将会导致冰川的强烈消融和后退,冰川融水携带大量冰碛体,形成大型的冰川泥石流,对公路的安全运营造成严重威胁.     

Empirical assessment of rockfall and debris flow risk along the Karakoram Highway,Pakistan

Natural Hazards - The Karakoram Highway links north Pakistan with southwest China. It passes through unique geomorphological, geological and tectonic setting. This study focused 200-km-long section...     

奥布公路泥石流危险性评价

作为喀喇昆仑公路的重要组成部分,奥依塔克-布伦口(简称奥布)公路受到沿线数量众多且规模较大的泥石流影响,常导致行车中断,人员和车辆安全受到威胁。在现场地质考察和走访基础上,依据ArcGIS工具对奥布公路段的15条典型泥石流沟开展了重点调查和危险性评价。首先对汇流面积、纵坡度、面积宽度比、堆积区面积和距公路距离等5个评价因子属性进行归一化处理;然后采用两层结构的层次分析法计算得到影响因子的权重,随后将属性函数与权重乘积加和,得到灾害易发性指数(DFRD);最后对泥石流危险度(DRFR)进行计算分析和危险程度分级。结果发现,高-中度危险的11条泥石流主要分布在布伦口峡谷上游、盖孜检查站和加水沟之间,构成了泥石流灾害发育较为集中且危害性较大的路段。工程上相应采用隧道、高架桥等绕避措施,取得较好成效。     

Tectonics of the southern Asian Plate margin along the Karakoram Shear Zone: Constraints from field observations and U–Pb SHRIMP ages

New geological observations, recent published data and U–Pb SHRIMP zircon dating from the Karakoram Mountains along the Nubra and Shyok Rivers reveal that the initial subduction of the Tethyan oceanic lithosphere took place ~ 110 Ma beneath the Paleozoic–Mesozoic platform of the southern edge of the Asian Plate. This has produced the I-type plutons within the Karakoram Batholith Complex, well before the juxtaposition of the Asian Plate along the Karakoram Shear Zone. Within this shear zone, U–Pb zircon crystallisation ages of ~ 75 Ma from mylonitised granitoids and 68 Ma from undeformed Tirit granodiorite constrain the timing of suturing of the Karakoram terrain with the Trans-Himalaya between 75 and 68 Ma. Post-shearing leucogranite was episodically generated within frontal migmatised Karakoram Metamorphic Belt and emplaced between 20 and 13 Ma within the shear zone. Presence of a low resistivity zone as a possible indication of mid-crustal partial molten crust underneath the Higher Himalaya–Ladakh–Karakoram terrains manifests the impingement of the Indian Plate along the Main Himalayan Thrust at depth.

Physical continuity of the Baltoro granite belt into the Karakoram Batholith is established as well as the continuity of the Shyok suture as the Shiquanhe Suture Zone in western Tibet through the Chushul–Dungti sector. The Karakoram Shear Zone, therefore, displays a complex geological history of movements since ~ 75 Ma and plays a very significant role in the overall India–Asia convergence, rather than merely being a strike-slip fault for eastward extrusion of a segment of Asia in Tibet.     

Snowmelt runoff prediction under changing climate in the Himalayan cryosphere: A case of Gilgit River Basin

There are serious concerns of rise in temperatures over snowy and glacierized Himalayan region that may eventually affect future river flows of Indus river system. It is therefore necessary to predict snow and glacier melt runoff to manage future water resource of Upper Indus Basin(UIB). The snowmelt runoff model(SRM) coupled with MODIS remote sensing data was employed in this study to predict daily discharges of Gilgit River in the Karakoram Range. The SRM was calibrated successfully and then simulation was made over four years i.e. 2007, 2008, 2009 and 2010 achieving coefficient of model efficiency of 0.96, 0.86, 0.9 and 0.94 respectively. The scenarios of precipitation and mean temperature developed from regional climate model PRECIS were used in SRM model to predict future flows of Gilgit River. The increase of 3 C in mean annual temperature by the end of 21 th century may result in increase of 35-40% in Gilgit River flows. The expected increase in the surface runoff from the snow and glacier melt demands better water conservation and management for irrigation and hydel-power generation in the Indus basin in future.     

左江中游岩溶峰林区河流交互带水化学特征与控制因素

岩溶交互带是连接岩溶含水层与地表河流的重要通道,对河流和地下水水质具有重要的保护作用。本研究选取左江中游岩溶峰林区河流交互带为研究对象,在丰水期(8月下旬)和平水期(10月下旬)对交互带内机井的水化学进行现场测试分析,并结合地下水流动系统理论探讨左江两侧岩溶交互带空间分布特征和控制因素。研究结果表明:左江水的电导率(EC)较小、Ca^2+、HCO3^-浓度较低,两岸机井中增高;pH、温度、DO的变化则相反,呈现出左江高,两岸机井中降低;交互带内形成了具有DO、pH值梯度、温度梯度、Ca^2+和HCO3^-梯度的混合区。左岸岩溶区补给径流面积大,地下水流动系统范围大,流线密集,岩溶十分发育,形成岩溶管道系统;右岸为左江包围的河间地块,地下水流动系统范围小,补给面积有限,流线稀疏,岩溶发育深度和强度受到限制。左江两岸不同规模的地下水流动系统导致两岸岩溶发育强度明显不同,造成河流交互带范围的巨大差异,左岸的范围大于1000m,而右岸的范围在200m以内,左岸是右岸的5倍以上。本研究有助于左江沿岸地下水的开发利用和水质保护。     

青藏高原多年冻土层中地下冰储量估算及评价

过去几十年来,沿青藏公路/铁路多年冻土区已经完成了数千个钻孔的钻探工作.经过仔细筛选,对其中的697个钻孔剖面的地下冰分布状况和其中9261个重量含水量的分布特征进行了分析.在水平方向上,依据地下冰的分布特征,把青藏公路/铁路沿线的多年冻土划分成少冰冻土、多冰冻土、富冰冻土、饱冰冻土和含土冰层5个含冰量类别,并详细统计了各类冻土沿公路所占里程.在垂向上,将每个钻孔划分出3个深度段:即多年冻土上限以下1m范围内、上限下深1～10m段及上限下10m以下段,统计了各深度地下冰储量.青藏公路沿线多年冻土的平均厚度为38.79m,平均含水量为17.19%,据此初步估算出青藏高原多年冻土区地下冰的总储量为9528km3.     

Tectonic and magmatic evolution of the eastern Karakoram,India

Abstract

The Shyok suture zone separates the Ladakh terrane to the SW from the Karakoram terrane to the NE. Six tectonic units have been distinguished. From south to north these are; 1. Saltoro formation; 2. Shyok volcanites; 3. Saltoro molasse; 4. Ophiolitic melange; 5. Tirit granitoids; 6. Karakoram terrane including the Karakoram batholith. Albian—Aptian Orbitolina-bearing lime-stones and turbidites of the Saltoro formation tectonically overlie high-Mg-tholeiites similar to the tectonically overlying Shyok volcanites. The high-Mg tholeiitic basalts and calcalkaline andesites of the Shyok volcanites show an active margin signature. The Saltoro molasse is an apron-like, moderately folded association of redgreen shales and sandstones that are interbedded with ~ 50 m porphyritic andesite. Desiccation cracks and rain-drop imprints indicate deposition in a subaerial fluvial environment. Rudist fragments from a polygenic conglomerate of the Saltoro molasse document a post-Middle Cretaceous age. The calcalkaline andesites of the Shyok volcanites are intruded by the Tirit granitoids, which are located immediately south of the Ophiolitic melange and belong to a weakly deformed trondhjemite-tonalite-granodiorite-granite suite. These granitoids are subalkaline, I-type and were emplaced in a volcanic arc setting. The subalkaline to calcalkaline granitoids of the Karakoram batholith are I-and S-type granitoid. The I-type granitoids represent a typical calcalkaline magmatism of a subduction zone environment whereas the S-type granitoids are crustderived, anatectic peraluminous granites. New data suggest that the volcano-plutonic and sedimentary successions of the Shyok suture zone exposed in northern Ladakh are equivalent to the successions exposed along the Northern suture in Kohistan. It is likely that the o istan and Ladakh blocks evolved as one single tectonic domain uring the Cretaceous-Palaeogene. Subsequently, collision, suturing and accretion of the Indian plate along the Indus suture (50–60 Ma) together with tectonic activity along the Nanga Parbataramosh divided Kohistan and Ladakh into two arealy distinct magmatic arc terranes. The activity and a dextral offset along the Karakoram fault (Holocene-Recent) disrupted the original tectonic relationships. © 1999 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS