丹江上游全新世早期古洪水滞流沉积物粒度特征研究

通过对丹江流域广泛的野外考察,在丹江上游竹林关峡谷段右岸发现典型的全新世古洪水滞流沉积层剖面。根据野外宏观特征及沉积环境,鉴别出该剖面夹有四层古洪水滞流沉积物,均匀致密,分选良好,各层界面自然开裂,具有波状-水平状平行层理。室内粒度成分分析表明,沉积物以粉沙为主,粘粒含量次之,细沙含量很少,沉积学分类属粉沙和粘土质粉沙。粒度自然分布频率曲线为正偏,主峰高且尖锐,分选良好。粒度概率累积分布曲线为典型的两段式,沉积物投影在CM图的Ⅶ区(SWD1和SWD3)和Ⅷ区(SWD2和SWD4)。将四层古洪水SWD与2010年洪水SWD进行对比分析,粒度组成成分、粒度参数、自然分布频率曲线都呈现相似形态。综合分析说明四层古洪水SWD是丹江洪水悬移质泥沙在高水位滞流环境下的沉积物,为丹江上游开展古洪水水文学研究奠定了基础,对于丹江洪水水文泥沙特性、水资源开发利用具有重要意义。     

粤北小流域河漫滩沉积物的粒度与磁性特征及其古洪水识别意义

随着全球气候变化加剧，台风和强降雨等导致的洪涝灾害频发。如何在沉积记录中有效识别洪水事件，对于查明洪水频发规律具有重要意义。文章对粤北小流域的河漫滩沉积断面（秀丰断面）的沉积物进行了系统的粒度分析和磁性测量，深入分析洪水期沉积层和平水期沉积层不同的粒度和磁学特征，试图为沉积记录的古洪水识别提供新途径。结果表明：1）沉积物粒度组成主要为粉砂，从洪水期沉积层往平水期沉积层有变细的趋势。其中，洪水期沉积层识别出3层含砂量和平均粒径（Mz）表现为较高峰值的洪水事件记录。2）不同沉积层中磁性矿物的组成和来源基本一致，以磁铁矿为主，含有部分赤铁矿。矿物来源除流域内母质自然风化产物外，还包含大宝山尾矿库的输入。3）沉积物主要为悬浮沉积，前汛期持续的长期高水位有利于沉积物分选和沉积，导致处于洪水期沉积层的磁性矿物偏细；随着水动力的增强，洪水期沉积层中识别出的3个洪水事件记录中细粒磁铁矿和赤铁矿含量从河漫滩中部向顶部方向依次增加，同时磁性颗粒粒径变粗。因此，结合磁性参数与对磁性矿物组分的分析能更准确地识别洪水事件。研究区域细颗粒磁铁矿和赤铁矿对饱和等温剩磁的贡献高值叠加粗颗粒磁铁矿贡献降低的磁学特征可作...     

塔克拉玛干沙漠中部地区两类半隐蔽格状沙障内部沉积粒度特征浅析

选取塔克拉玛干沙漠石油公路K286处尼龙网方格和塔中作业区气井附近水泥方格两种不同材料的半隐蔽格状沙障沙样进行粒度组成分析,分析内容包括平均粒径、标准偏差、偏度、峰度、平均粒径与标准偏差散点图和代表性样品累积概率曲线图。结果表明,尼龙网方格中心沉积颗粒未必最细,水泥方格中心部位沉积颗粒最细,其原因与方格内的流场有关。散点图显示,水泥方格中心处沉积粒度区间与方格其他位置差别最大。累积概率曲线表明,跃移组分与蠕移组分之间的截点差别最大,即动力作用复杂,同时说明风力对粗沙粒沉积过程作用不明显;悬移组分与跃移组分之间截点在不同位置差别最小,表明在一定粒径范围内的粒径大小对动力作用的响应是非常明显的。     

闽江河口海岸风沙沉积的粒度特征及古环境意义

福建闽江河口长乐海岸发育大面积的具有典型风成沉积构造的风沙沉积,是海岸带过去风沙演变历史的良好记录材料。对长乐文岭风沙沉积剖面进行了野外考察和采样粒度实验,根据已有测年数据建立剖面的年代标尺,对剖面样品的粒度参数特征及其古环境意义进行分析。结果表明:(1)剖面样品以细砂、中砂和粉砂为主,粒度组成总体上偏粗,平均粒径和中值粒径呈现明显的峰谷值大小变化,说明风力作用总体上较强且强度有明显波动变化;(2)砂样粒度参数、概率累积曲线与内陆沙漠风沙相似,具有典型的风成砂特征;同时砂样粒度参数继承了海滩砂的某些特点;(3)从邻区各类沉积的叠覆层位关和绝对年代综合分析,文岭剖面可能跨越了全新世大部分时期,大约为10 000年前到现代的风沙沉积;(4)文岭剖面记录的风沙环境历史可以初步划分为3个阶段,即:10 000—8 000 a B. P.风力作用强度大、波动幅度大; 8 000—2 700 a B. P.风力作用较强、但波动幅度较小,反映较稳定的风沙环境;2 700 a B. P.以来风力作用较弱,反映风力波动减小的趋势。     

长江中游沿江牛轭湖沉积及其环境意义——以长江荆江段天鹅洲、中洲子为例

以长江中游荆江段天鹅洲和中洲子(牛轭湖)为对象,通过对其沉积物柱样进行210Pb、137Cs、粒度、磁学测试分析,建立了牛轭湖沉积的基本序列、沉积特点与年代学框架。研究表明:1牛轭湖沉积为A-B层,A层(下层)为河相沉积层和河/湖过渡层,B层(上层)为湖相沉积层,沉积物粒径在剖面上呈"粗—细—粗"变化特点。2对于近现代牛轭湖,笼统运用放射性核素(如210Pb)比活度计算的平均沉积速率推测沉积物年代,会产生较大误差,需运用其他沉积特征参数和近现代环境变化事件记录进行多重校核。3牛轭湖沉积可以较好地记录河流流域洪水事件,可为重建古洪水事件提供借鉴。牛轭湖沉积较其他湖泊沉积更为复杂,相关研究尚待继续深入。     

哈尼泥炭地15 cal.ka B.P来的古环境恢复与重建

以泥炭粒度作为古气候代用指标,结合孢粉信息,重建了15 cal.ka B.P以来哈尼地区的古气候,完善了本区晚更新世以来的古环境演化过程。通过哈尼泥炭沉积物的粒度组成、粒度参数和粒度分布频率曲线等粒度特征,发现哈尼泥炭剖面的粒度组成以粉砂和砂为主,沉积物平均粒径由上至下逐渐变细,泥炭灰分粒度频率分布以对称分布为主。通过与典型风成沉积、湖泊沉积和河流沉积的粒度频率分布曲线比较认为,本区泥炭灰分粒度组成主要受流水动力影响,其水流搬运强度介于湖相和河流相沉积之间,故泥炭灰分的粒度信息可以用于指示夏季风强弱变化规律,反演古气候变化。泥炭粒度分布数学分形结果发现分维值与泥炭灰分颗粒的分选系数呈正相关,说明泥炭灰分的分维值也可有效反映沉积物颗粒级配和粗细及古气候演化。结合泥炭粒度分析结果和孢粉谱,揭示了15 cal.ka B.P年来古气候的"冷干-温湿-冷湿-暖干"的变化过程,并识别出新仙女木事件(Younger Dryas)以及9.2 ka和8.2 ka气候转冷事件。     

西安高陵渭河近120年来的洪水演变

西安高陵渭河漫滩沉积剖面发育,能较好地指示渭河洪水变化.沉积物以粗粉砂、细粉砂、极细砂及粘粒为主.粒度较粗层位指示较强的水动力条件和短暂的湿润气候或一定地区的暴雨增加,粒度较细的层位则代表较弱的水动力条件和短暂的湿润程度略低的气候,而在各洪水沉积层之间无洪水发生的阶段则是正常的气候阶段或偏干的气候阶段.高陵渭河近120年来的河漫滩沉积剖面可分为16层,代表了16个大的洪水阶段.高陵渭河近120年来的河漫滩沉积粒度成分比更早期的河漫滩沉积粒度偏细,反映出近120年来渭河洪水深度与规模在变小,这主要是气候变干造成的.     

黄河上游靖远金坪段全新世古洪水沉积物特征

通过对黄河上游靖远-景泰峡谷段进行系统地全新世古洪水沉积学和水文学考察,确定金坪村剖面含有一组14层古洪水滞流沉积层。同时在该河段多处发现2012年大洪水洪痕和滞流沉积物的尖灭点。对两种沉积物进行采样和分析测试,结果表明古洪水滞流沉积物粒度成分分类为粘土质粉沙和细沙质粉沙。其粒度分布集中,分选性良好,与现代大洪水滞流沉积物完全相同,明显不同于晚更新世马兰黄土和全新世中期古土壤。这些特征表面他们是黄河上游古洪水悬移质泥沙在高水位滞流环境下缓慢沉积的产物,记录了黄河上游靖远-景泰峡谷段一期14次特大古洪水事件。该剖面全新世古洪水滞流沉积物的磁化率很低、烧失量小、Ca CO3含量低,与现代洪水滞流沉积物对应指标相似。说明这组古洪水滞流沉积物在沉积之后很快被坡积石渣土覆盖保存,没有受到地表风化成壤作用的影响。并且经过OSL测年,本期特大古洪水事件发生在3 200—3 000 a B.P.,这些研究结果对于揭示黄河上游特大洪水沉积物性质和泥沙来源、开展黄河流域全新世古洪水水文学研究,揭示黄河上游洪水水文泥沙过程对于全球变化的响应规律具有重要的意义。     

库姆塔格柽柳沙包年层粒度特征及其沉积环境探讨

通过3个典型柽柳沙包年层粒度特征分析,探讨了库姆塔格120 a以来柽柳沙包沉积环境的演变过程。结果表明:(1)柽柳沙包粒度组分总体以细沙为主,年层平均含量为67.0%,粗沙和粗粉沙分别为13.0%和12.4%,粒径分布细且分选性差,偏态多正偏,个别极正偏,峰态中等偏窄,属典型风成物沉积;(2)柽柳沙包年层粒度空间分布以东部湿地沙包沉积物细,沙粒含量77.2%,平均粒径为2.99Φ,西部谷地沙包沉积物颗粒粗,沙粒含量为85.1%,平均粒径为2.92Φ;而沙包年层粒度时间分布则随着沉积层增加呈现粗粒化,20世纪以来,柽柳沙包顶部沙粒含量在61.7%~78.8%之间,年层沉积物细,分选性差,底部增为85.5%~96.1%,年层沉积物粗,分选性好。柽柳沙包年层粒度时空变化反映了不同生境条件和不同沉积时段的沉积过程及其风沙环境的多样性变化。(3)120 a以来柽柳沙包年层粒度反映了库姆塔格沙漠环境以干旱强风气候模式为主,并伴随着明显的干湿交替变化过程。     

新疆巴里坤鸣沙山风成沉积物粒度特征

对新疆巴里坤鸣沙山风成沉积物粒度进行了分析,并对其特征进行了探讨。结果表明：巴里坤鸣沙山风成沉积物以中沙为主,分选较好,偏度值接近0,峰态很窄。概率累积曲线揭示风成沉积物碎屑颗粒的主要搬运方式为跃移,所占比例为40%~95%。沿沙脊-山坡-山脚的方向,平均粒径逐渐变大,分选性变差,蠕移组分含量增加。粒度具有分形特征,分维值平均为0.94,与常见碎屑物质相比,处于较低的水平。分维值与标准偏差显著相关,说明分选程度会对分形特征产生影响。     

马莲河全新世古洪水沉积学和水文学研究

通过对马莲河中下游的深入考察,在甘肃省合水县河段发现全新世古洪水滞流沉积剖面,对采集的沉积物样品进行粒度成分、石英砂表面结构等分析,证明为典型的古洪水滞流沉积物。通过地层学年代对比分析,确定马莲河在全新世中晚期发生特大洪水,年代大致为4200-4000a B．R之间。根据该组古洪水滞流沉积物所指示的洪峰水位,采用比降法恢复洪峰流量在16400～16900m^3／s之间。同时对该断面2003年和2005年洪水的洪痕进行了流量恢复计算,计算结果与实测洪水误差小于5％,证明古洪水水文学计算结果合理可靠,从而为马莲河水利工程建设及沿岸城镇的防洪减灾提供了科学依据。     

汉江上游郧西段全新世古洪水事件研究

古洪水水文学是全球变化科学领域的前沿课题。通过对汉江上游的深入调查研究,在郧西段基岩峡谷发现全新世古洪水滞流沉积地层。通过沉积学观察研究,采样分析和与2010年汉江洪水滞流沉积物的粒度、磁化率特征对比,判定为典型的全新世洪水滞流沉积物(SWD)。通过全新世地层对比和光释光(OSL) 测年,确定其记录了全新世时期3200-2800 a BP的特大古洪水事件。在确定了古洪水洪峰水位和相关参数的基础上,采用比降法水文模型推算出该期洪水洪峰流量在48830~51710 m³/s 之间。同时在该断面观测了汉江上游1983 年、2005 年和2010 年洪水洪痕水位,采用相同水文参数和模型,恢复了其洪峰流量,与白河水文站实测流量比较,误差在1.99%~4.21%之间,说明我们对于古洪水水文参数选择与洪峰流量计算结果是合理的。从而将古洪水数据加入洪水频率序列中,建立了万年尺度洪水流量与频率关系。该研究成果为汉江上游水资源水能源开发利用和防洪减灾等,提供了重要的水文资料。     

Reconstructing the extraordinary palaeoflood events during 3200-2800 a BP in the upper reaches of Hanjiang River Valley,China

Palaeoflood hydrology study is a leading subject in global change study. Through field investigation in the upper reaches of Hanjiang River, palaeoflood slackwater deposits (SWD) were found in the bedrock gorges of the Yunxi reach. The results of field observation, laboratory analysis including particle-size distribution and magnetic susceptibility, and comparison with modern flood deposits, the SWD were identified as the most typical Holocene palaeoflood deposits of the Hanjiang River. By using stratigraphic correlation and OSL dating method, the palaeoflood event was dated to be 3200-2800 a BP at the turn from the middle to late Holocene. According to the palaeoflood peak stage and hydraulic parameters, the peak discharges of the palaeoflood were reconstructed as 48,830-51,710 m3/s by using the slope-area method. At same time, the flood peak discharges of 1983, 2005 and 2010 severe floods were reconstructed with the same method and hydraulic parameters in the same cross section. The error between the reconstructed and gauged discharges was 1.99%-4.21%. This showed that the reconstructed palaeoflood peak discharges were reliable. The flood peak discharge-frequency relationship at 10,000-year time scale was established by a combination of the gauged flood, historical flood and palaeoflood hydrological data. These results are very important for hydraulic engineering and flood mitigation on the Hanjiang River.     

北洛河中游黄陵洛川段全新世古洪水研究

通过在北洛河中游黄陵洛川段河谷的考察, 选择典型的古洪水平流沉积剖面进行了古 洪水水文学研究。在野外考察测量的基础上, 采集平流沉积层样品, 进行粒度成分、磁化率、 烧失量、CaCO₃ 含量等分析, 证明研究地点具有典型的古洪水平流沉积层, 并且通过地层学对比分析, 确定其为中晚全新世特大洪水的沉积物。利用水文学原理计算出该组古洪水沉积层所记录的特大洪水的洪峰流量在12 350 m³/s~14 730 m³/s 之间。同时通过对该断面下游方 向20 km 处的东王河铁路桥1994 年9 月洪水洪痕的测量, 利用相同方法计算其洪峰流量, 证明古洪水水文学计算结果合理可靠, 从而为北洛河中游的工程建设及沿岸地区的防洪减灾提供重要的数据资料。     

旬阳东段汉江全新世古洪水研究

通过对汉江上游河谷的考察, 在旬阳县东段构元－棕溪乡河段发现的典型的全新世古洪水滞流沉积剖面, 进行了古洪水沉积学和水文学研究。在野外考察的基础上, 对于采集的全新世地层剖面序列样品, 进行粒度成分和磁化率等分析测试, 从沉积角度揭示了这些沉积层是古洪水在高水位滞流环境中悬移质泥沙的沉积物。通过地层对比分析确定由其记录的古洪水事件分别发生全新世早期9000~8500 a B.P.和全新世晚期3200~2800 aB.P.。利用古水文学原理恢复其洪峰水位, 计算出古洪水洪峰流量介于45630~50220 m³/s 之间。结合现代洪水洪痕洪峰计算、洪峰流量与流域面积关系分析多种方法, 对古洪水洪峰流量计算结果进行了验证, 从而建立了更加可靠的万年尺度洪峰流量与频率关系。本文的研究成果, 对汉江上游水资源开发、防洪减灾、水土保持和深入理解汉江上游水文过程对全球变化的响应规律具有重要的科学意义。     

关中盆地杨官寨遗址古洪水事件释光测年

通过对泾河下游的野外考察, 在高陵县杨官寨仰韶文化遗址东南部发现夹有典型的古洪水滞流沉积层的全新世黄土-古土壤剖面。利用单片再生剂量法(SAR)测定了40～63μm粒径石英的光释光(OSL)年龄。从剖面获得的样品年龄数值处在2.27±0.06ka到14.26±0.58ka之间, 且与地层深度表现出良好的对应关系。通过样品OSL年龄与其埋深的关系, 结合粒度和磁化率数据地层对比, 以及文化层考古年龄, 确定了该全新世剖面的基本年代框架。研究结果表明, 在4.20～4.00ka泾河流域发生了第一期多次古洪水事件, 在3.20～2.80ka发生了第二期特大古洪水事件。这些古洪水事件与全球性气候突变事件同时发生, 是泾河流域气候水文系统对于全球变化的响应。     

黄河马头关段全新世古洪水水文恢复及气候背景研究

通过野外观察研究,在黄河中游晋陕峡谷永和县佛堂村（FTC）支沟口的回水湾内发现了全新世古洪水滞流沉积物。结合沉积学分析,判定它们是典型的全新世古洪水悬移质泥砂颗粒在高水位滞流环境中的沉积物。利用“古洪水SWD厚度含沙量法”恢复古洪水洪峰水位,借助HEC-RAS模型估算出4次古洪水事件洪峰流量在25 200～51 500 m³·s^-1之间。OSL测年结果显示,FTC地点的古洪水发生在1 900～1 700 a BP、3 400～3 000 a BP。全新世气候变化研究表明,这两个时期气候恶化,旱涝灾害多有发生。FTC地点的两期四次洪水反映了这两个时期的气候异常变化成果,表明了黄河中游水文系统对气候变化作出的响应,也印证了季风区河流对气候突变的响应规律,为黄河中下游地区防洪减灾和水资源开发提供了基础数据。     

汉江上游3200-2800aBP特大古洪水重建研究(英文)

Palaeoflood hydrology study is a leading subject in global change study. Through field investigation in the upper reaches of Hanjiang River, palaeoflood slackwater deposits(SWD) were found in the bedrock gorges of the Yunxi reach. The results of field observation, laboratory analysis including particle-size distribution and magnetic susceptibility, and comparison with modern flood deposits, the SWD were identified as the most typical Holocene palaeoflood deposits of the Hanjiang River. By using stratigraphic correlation and OSL dating method, the palaeoflood event was dated to be 3200–2800 a BP at the turn from the middle to late Holocene. According to the palaeoflood peak stage and hydraulic parameters, the peak discharges of the palaeoflood were reconstructed as 48,830–51,710 m3/s by using the slope-area method. At same time, the flood peak discharges of 1983, 2005 and 2010 severe floods were reconstructed with the same method and hydraulic parameters in the same cross section. The error between the reconstructed and gauged discharges was 1.99%–4.21%. This showed that the reconstructed palaeoflood peak discharges were reliable. The flood peak discharge-frequency relationship at 10,000-year time scale was established by a combination of the gauged flood, historical flood and palaeoflood hydrological data. These results are very important for hydraulic engineering and flood mitigation on the Hanjiang River.     

无定河下游全新世古洪水研究

对无定河流域野外考察，在其下游苏家圪坨（SJGT）地点发现夹有古洪水滞流沉积物（SWD）的全新世剖面。古洪水SWD厚度30 cm，具有平行微薄层理特征，且直接覆盖在东汉文化层之上。室内分析结果表明古洪水SWD有着与2012年洪水SWD相似的沉积学特征，以粗粉沙为主，分选良好，磁化率和烧失量较小，说明它记录了一次无定河下游的大洪水事件。文化层光释光（OSL）测年结果显示该次古洪水事件发生在1 900~1 700 a BP。古洪水洪峰水位和洪峰流量分别为765.9 m和10 530 m³·s^-1。同时利用2012年洪水洪痕水位验证，在同一断面用相同参数恢复洪峰流量为1 030 m³·s^-1，实测洪峰流量为1 000 m³·s^-1，误差为3.09%，说明古洪水洪峰流量恢复结果合理可靠。研究结果延长了无定河下游洪水数据序列，对水资源、水能源的开发利用提供了科学依据。     

泾河中游全新世古洪水沉积学与水文学研究(英文)

Palaeo-hydrological field investigation was carried out in the middle reaches of the Jinghe River. A set of palaeoflood slackwater deposit beds was identified in the Holocene loess-soil sequence in the riverbanks. The sediment samples were collected from the profile, and the particle-size distribution, magnetic susceptibility, loss-on-ignition were analyzed in laboratory. The analytical results showed that the palaeoflood slackwater deposits have re-corded extraordinary flood events in the Jinghe River valley. According to stratigraphic cor-relation and OSL dating, the palaeoflood events were dated to 4100-4000 a BP. The pa-laeoflood peak discharges were estimated to be 19,410-22,280 m3/s by using the hydro-logical model and checked by different approaches. These results have the flood data se-quence of the Jinghe River extended to 10,000-year time-scale. It provided significant data for hydraulic engineering and for mitigation of flood hazards in the Jinghe River drainage basin.