流域环境变化的河流沉积物粒度响应——澜沧江案例

河流沉积物对流域环境变化具有敏感响应,其粒度参数能反映水动力环境。本文以澜沧江为研究案例,探究河流沉积物粒度对流域环境变化的响应。从澜沧江干流19个主要控制断面采集河床沉积物样品,用筛分法和吸管法对沉积物样品粒度参数进行测定,并分析了粒度参数的时空变化规律及其对流域水能开发为主的人为环境变化的响应。研究结论认为:1在空间尺度上,上游高原区,河谷宽坦,下蚀微弱,水流平缓,沉积物粒度较小,分选较好,呈负偏或近对称小峰度分布;中游高山峡谷河段,水流湍急,沉积物粒径变粗,分选相对上游较差,但整体分选良好,粒度出现较多正偏尖峰分布;下游中低山宽谷区受到梯级大坝的影响,河床沉积物中值粒径和平均粒径明显增大,且平均粒径增大更明显,分选变差,偏态趋向正偏,峰态尖锐化。2不同时间的样品粒度变化,反映梯级大坝致使坝下游沉积物中值粒径和平均粒径明显增大,且中值粒径增大更明显,分选变差,偏态趋向正偏,峰态尖锐化。研究结果既符合河流上下游沉积物粒度分布规律,也反映了河流环境变化对沉积物粒度组成的影响。     

克里雅河中下游流域地表沉积物的粒度与化学元素空间分布

通过对克里雅河流域的实地考察、地形测量、取样,分析其流经沙漠过渡带地表沉积物的粒度、化学元素的空间分布,得出以下结论：河流—沙漠过渡带地表沉积物的粒度组成以>2 φ的粒径为主,粒度特征明显表现出风成特点;化学组成上以Si、Al为主,和上陆壳平均化学组成相比,除Ca、Co、As外都有一定的亏损;不同河段自上游至下游,在不同动力条件下,地表物质粒度特征表现出河漫滩砂与阶地风成砂呈相反的递变趋势;不同河段A-CN-K图解及CIA揭示了克里雅河不同河段地表物质化学风化程度均很低,处于较弱的去Na、Ca阶段,其他元素未发生明显的化学风化或迁移,不同河段化学风化程度差异与物源及地貌格局息息相关;同一河段不同地貌单元,随距河道远近不同,粒度特征与化学风化程度呈现出一定的递变规律;克里雅河平均粒径与一些元素的相关性,说明粒径大小与表征化学风化程度数值的大小有一定关系。总之,在不同空间尺度上,克里雅河地表沉积物理化学特征的分异实质上反映风动力和水动力的差异性分选。     

长江中下游河床沉积物分布特征

对长江中下游武汉至河口段304处河床沉积物样品进行了粒度测量与分析,通过各参数间的模拟、统计及对比,探讨了沉积物粒度、水动力因素及河床地貌三者间的关系。研究结果表明：本区河床沉积物以中、细砂为主,床底搬运十分微弱,河道相对稳定;从上至下沿程有明显的“粗-细-粗-细”粒径变化,主要反映河流动力地貌、动力沉积特征;粒径在河床的沿程分布总体为北粗南细,说明北岸侵蚀,南岸淤积的特点。研究同时也表明,颗粒因河型不同而迥异;颗粒偏态度-峭度在不同河型中表现各异,对区分顺直微弯分汊和鹅头形分汊河道尤为显著。     

天山北麓河流下游冲积平原沉积记录的中晚全新世环境演变

天山北麓河流下游冲积平原与古尔班通古特沙漠交汇带，沉积环境独特，对全球气候变化响应敏感。囿于年代校正不确定性、代用指标的多解性以及地形地貌格局等因素的影响，该区域全新世时期沉积环境演变过程和气候演化模式研究，尚存在不同认识。重建该区域的中晚全新世环境演变历史及其对气候变化的响应过程，有助于加深对天山北麓冲积平原沉积环境演化时空特征的认识。本文选取天山北麓中部河流下游冲积平原四个典型冲积-湖积-风积地层剖面为研究材料，以光释光(OSL)测年确定地层绝对年代，综合沉积构造特征、沉积物粒度参数和石英砂表面微结构特征分析，探讨河流下游中晚全新世冲积-湖积平原沉积序列的演变过程和驱动因素。结果表明：(1)研究剖面主要由黏土、粉砂和极细砂含量较高的河湖相沉积构成，靠近北部沙漠边缘以极细砂、细砂为主的风成砂层明显增多，形成以冲积相、湖沼相和风沙相交替叠覆的沉积序列，其沉积相组合具有明显的时空变化特征；(2)沉积物石英颗粒表面常见冰川、流水、风力等多种外营力作用的痕迹，表明河流下游平原沉积物主要来源于山区冰川搬运、磨蚀的碎屑物质，并经流水和风力分选后成为古尔班通古特沙漠的重要物源；(3) 7.59～6...     

风蚀水蚀共同作用下沙漠河流泥沙级配特征

以水蚀风蚀区内蒙古河段重要入黄支流西柳沟为研究对象,通过对西柳沟流域产沙地层及河流水文站悬移质泥沙采样分析和激光粒度仪测定,对研究区河道纵向、横向断面沉积的泥沙级配特征进行了分析,揭示了流域沉积泥沙粒径分布变化规律。结果表明：西柳沟流域沉积泥沙的中数粒径从上游丘陵沟壑区到下游农田区逐渐减小;河流右岸泥沙粒径较大,左岸泥沙粒径相对较小,河床泥沙粒径介于二者之间;流域沉积泥沙粒径主要分布在0.125~0.5 mm,而流域出口水文站悬移质泥沙粒径72.5%在0.025 mm以下,说明西柳沟进入黄河干流的泥沙主要为细泥沙。     

长江下游南京-镇江河段河漫滩粒度特征北大核心CSCD

分析长江南京-镇江河段3个现代河漫滩沉积孔上部100 cm的粒度特征,探讨宁镇河段现代河漫滩的沉积环境。结果表明:GB孔、ZR孔和ZH孔沉积水动力较小,沉积物颗粒较细,均以粉砂为主;ZR孔的砂含量最多、沉积粒径最大、粒径和砂含量由底层向表层增加;ZH孔分选系数呈明显的阶段性特征。研究认为:河流比降、河势、分汊河床演变以及滩面植被是影响宁镇河段河漫滩粒度特征的重要因素。     

南昌厚田沙地沉积物的粒度特征及其影响因素

厚田沙地是亚热带湿润地区的典型风沙化土地,分析不同地貌部位沉积物的粒度特征,有助于探讨其分布规律与影响因素。结果表明：厚田沙地沉积物主要由中沙和粗沙组成,平均粒径为1.28 Ф,分选性较差,呈正偏和窄峰态分布,整体表现为距赣江越远,细颗粒含量增多,粗颗粒含量减少,平均粒径逐渐变细。不同地貌部位沉积物的粒度特征存在较大差异：迎风坡风力作用强劲,侵蚀强烈,导致细颗粒较少、平均粒径较粗,表层相对20 cm深度更粗;背风坡由于风力涡旋而沉积较多细颗粒,平均粒径较细,表层相对20 cm深度更细;前丘顶与平沙地不仅受到风力侵蚀,也是人工活动强烈区,导致平均粒径变化较大,但大部分表层比20 cm深度更粗。     

长江下游南京-镇江河段河漫滩粒度特征

分析长江南京-镇江河段3个现代河漫滩沉积孔上部100 cm的粒度特征,探讨宁镇河段现代河漫滩的沉积环境。结果表明：GB孔、ZR孔和ZH孔沉积水动力较小,沉积物颗粒较细,均以粉砂为主; ZR孔的砂含量最多、沉积粒径最大、粒径和砂含量由底层向表层增加;ZH孔分选系数呈明显的阶段性特征。研究认为：河流比降、河势、分汊河床演变以及滩面植被是影响宁镇河段河漫滩粒度特征的重要因素。     

张家界甘溪砾石沉积物粒度的空间变化及其原因

以往研究沉积物粒度分布规律时,主要局限于砂质沉积物,至多涉及细砾,对于卵砾、卵石、漂石等粗大砾石沉积物的粒度分布规律很少涉及。以张家界山地河流甘溪现代砾石沉积物为研究对象,样品的颗粒粒径介于23~663 mm,分析了河床、心滩和河岸沉积物样品的累积频率分布曲线。结果表明,这些河流砾石沉积物具有较好的统计规律和空间变化趋势,其分布特征可以用累积频率曲线来表达,一般呈现出清晰的两段式或三段式分布特征,是对不同水位洪水动力的响应。粒度参数反映出这些砾石沉积物具有较好的分选性和球度。河道砾石的中值粒径沿程变小,反映了河流水动力沿程变小的规律。岩壁崩塌的砂岩块体短期难以受到流水的充分改造,使河流沉积物的峰态呈现多样化;漂石及卵石缝隙间拦截了低水位洪水所携带的部分较细砾石,引起河道砾石沉积物呈现负偏。该项研究对于山地河流巨大碎屑沉积物的定量研究具有启示作用。     

柴达木盆地东北部哈勒腾河流域风成沉积物粒度特征与空间差异

哈勒腾河流域位于柴达木盆地东北部,是一个近似封闭的内陆盆地。该地区风成沉积物来源相对单一,沙丘类型简单且发育时间短,是研究高原内陆盆地物质迁移规律和风沙地貌发育的理想场所。对115个不同类型、不同地貌部位沉积物粒度进行分析。结果表明:哈勒腾河流域地表沉积类型包括沙丘沙、丘间地沉积、河流沉积和戈壁沉积,主要由细沙组成,平均含量达51.6%。沙丘沙平均粒径1.01~2.90 Φ,分选性较差至极好(0.28~1.74 Φ),频率曲线呈近对称和中等峰态。该流域发育有独特的穹状沙丘,属于新月形沙丘演化的初期阶段,平均粒径1.55~2.54 Φ,分选中等至较好;尽管表现出从迎风坡和背风坡中部到沙丘顶部颗粒变粗、分选变差的特征,但相对同一地区的新月形沙丘而言分选过程较弱。从区域上来看,在W-E走向的断面上,新月形沙丘从西向东颗粒变粗,分选变差;在NW-SE走向的断面上,新月形沙丘由西北至东南颗粒变粗,分选性无明显变化。这表明,该流域风成沉积物的可能物源包括哈勒腾河流冲积物和山前风化剥蚀产物。     

内蒙古额济纳盆地沉积物粒度特征及沉积环境

沉积物的粒度特征对于分析区域沉积动力环境有着重要意义。本文以额济纳盆地为研究区,以戈壁、河床和沙丘3个主要地貌单元采集的表层沉积物样本的粒度测量结果为数据源,基于粒度参数分析和端元建模分析,研究了沉积物的粒度特征、端元构成和反映的沉积动力环境。结果表明：（1）额济纳盆地表层沉积物粒度曲线具有单峰和多峰分布,其中戈壁和沙丘沉积物组成上以砂质为主,河床沉积物组成上以砂质和粉砂质为主。（2）表层沉积物可分解出4个主要端元,端元1到端元4的主要物质依次为粗粉砂、细砂、中砂和细砂混合物以及粗砂和中砂混合物。（3）区域环境特点分析表明,表层沉积物端元1主要代表了以流水为主的动力过程,端元2主要代表了风力作用和局部地形环境复合的过程,端元3和端元4主要是风力主导下的多外营力复合以及局部环境共同作用的结果。     

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。     

古尔班通古特沙漠树枝状沙丘沉积物粒度和微形态特征的空间分异

树枝状沙丘是古尔班通古特沙漠独特的沙丘地貌类型。分析了古尔班通古特沙漠树枝状沙丘表层沉积物的粒度和微形态特征。结果表明：（1）树枝状沙丘以中砂为主,其次是细砂和粗砂;平均粒径与分选系数有较好的线性关系,平均粒径越小,分选系数越好;沉积环境以河流湖泊环境为主;石英颗粒形态以圆形和长形为主,磨圆度适中,碟形坑分布广泛,同时伴有硅沉淀现象,表明沉积作用以机械作用为主,同时还伴有化学作用。（2）整体上,粗砂和极粗砂含量西部最多,细砂含量南部最多,受风力分选作用的影响明显。西部的分选较其他区域好,东部分选较差;西部磨圆度最好,南部磨圆度最差。坡顶的中砂含量最多,迎风坡丘间地粗砂含量高于背风坡丘间地;迎风坡坡脚的细砂和中砂含量远远高于背风坡坡脚;沙丘的两翼部位粒级占比相对一致。（3）粒度和微形态特征都表明树枝状沙丘沉积物特征主要受风力分选作用的影响,同时受物源和植被的影响,共同揭示出河流湖泊的沉积环境。     

黄河源区玛多盆地沙漠化土地粒度特征

为探讨黄河源区玛多盆地风沙沉积物分异特征,采集玛多盆地不同沙漠化程度、不同地貌部位、不同动力条件的沉积物样品进行粒度分析。结果表明：（1）玛多盆地沉积物随沙漠化程度增加,平均粒径增大,粗颗粒组分增多,分选性变好,偏度向负偏靠拢,峰态逐渐转向平坦,频率分布曲线也由双峰态转变为单峰态。（2）流动沙丘以中沙和细沙组分为主,分选性好,偏度近对称,峰度为中等尖锐。各个沙丘不同地貌部位沉积物粒度参数分异受风向改变的影响,变化规律不明显。流动沙丘沉积物相较于流动沙地沉积物的粒径更粗,分选性更好,可能是沙丘形成过程中风对沉积物颗粒的再次分选所致。（3）河流阶地剖面沉积物的主要粒级为中沙和细沙,分选中等偏差,偏度为正偏,峰尖锐,河流阶地沉积物的粒度组成与周围风成作用形成的流动沙丘（地）的粒度组成高度相似,极有可能是当地风沙活动的主要物源。     

浑善达克沙地沉积物粒度特征及其指示意义

沙漠/沙地中沉积物的粒度是物源及各种地表过程长期作用的结果。研究沉积物粒度特征对认识沙漠/沙地形成演变和防沙治沙具有重要意义。本文对浑善达克沙地不同类型沉积物进行了详细采样,对其进行粒度和端元分析。结果表明,浑善达克沙地风成沙受风力分选作用影响,平均粒径和分选系数沿盛行风向存在显著变化趋势。偏度和峰度的空间格局较为复杂,可能与局地物源、沉积环境和植被覆盖等因素有关。端元分析结果显示,风成沙含有6个端元（EM）,其中EM1与沙地西部湖相沉积露头有关;EM2来自松散的河湖相沉积物,在风力作用下呈现显著空间变化;EM3是风成沙的主要物质来源,与河流携带的碎屑物质有关;EM4可能来源于周围山体的冲洪积物;EM5和EM6粒度最粗,与间冰期河湖相沉积物中的粗粒组分相似。浑善达克沙地沉积物粒度特征表明,风成沙主要来自沙地附近不同时期的河湖相沉积物,远源贡献较少。沙地西部是风成沙的主要源区,在风力作用下较细组分的风成沙向沙地中东部运移,而沙地南缘和东缘河流也为其邻近区域贡献了沙源。本文研究说明,通过高密度采样并结合端元分析,沉积物粒度可解决地表过程复杂的沙漠地区风沙物源识别问题。     

黄河流域河型转化现象初探

黄河以其高含沙水流以及下游河道的高沉积速率而著称于世。迄今的研究, 主要针对黄河中下游流域的 侵蚀、水文泥沙和河床演变方面的研究, 而对黄河流域主支流发生河型转化的现象关注不够。在黄河的不同河段, 河型的变化频繁, 类型多样, 现象复杂, 是研究者不可回避的科学问题。本文选取黄河上游第一弯的玛曲河段、黄河 上游末段托克托附近河段及黄河下游高村上下河段来研究河型转化的形式及影响因素。玛曲河段沿流向发生网状 河型→弯曲河型→辫状河型的转化现象, 该系列转化呈现出由极稳定河型向极不稳定河型的转化, 这与世界上通 常可以观察到的沿流向不稳定河型向稳定河型转化的情况完全相反。这主要受到地壳的抬升、上下峡谷卡口、水动 力特征、边界沉积物特征及植被的区域分布等因素的控制。托克托附近沿流向发生了弯曲河型→顺直河型转化的 现象, 这是较稳定河型向极稳定河型的转化, 主要受到边界沉积物、水动力等因素的控制。高村上下河段沿流向发 生的辫状河型→弯曲河型转化的现象, 是由极不稳定河型向较稳定河型转化的现象, 河道边界沉积物及水动力是 其主要控制因素, 人工大堤只是限制了河道摆动的最大幅度, 对河型的性质影响不大, 但其上游河段修筑的水库导 致下泻的水流在辫状河段的侵蚀能力增强而使其边界沉积物粗化, 并将泥质物大量沉积在弯曲河段, 客观上促进 了河型的转化。     

毛布拉格孔兑地表风沙沉积物粒度与地球化学元素分布特征

通过对毛布拉格孔兑流域的地表积物的粒度、化学元素的空间分布的分析,得出的结论:毛布拉格孔兑河流附近沙物质组成表现为风成特性;不同河段沉积物平均粒度参数、化学元素的分布具有一定相似性,且元素之间存在高度的相关性,表明其具有相似的沉积环境;不同河段A-CN-K图解揭示了毛布拉格孔兑不同河段地表物质化学风化程度均很低,处于较弱的去Na、Ca阶段;不同地貌单元沉积物粒度组成、地球化学过程表现出一定的递变规律,可能物源有关;毛布拉格孔兑平均粒径与元素的含量存在较好的相关性,说明粒径大小与化学风化程度有一定关系;总之,在不同空间尺度上,毛布拉格孔兑地表沉积物理化特征的分异实质上反映风动力和水动力的差异性分选,即沉积物对风、水交互作用的响应。这对于构建风水两相沉积物综合判别指标等问题有着重要的意义。     

黄河上游毛不拉孔兑表层沉积物粒度分布特征及影响因素

选取黄河上游的位于内蒙古境内的一条支流—毛不拉孔兑作为研究区,选取7个典型断面对其河床表层沉积物粒度组分进行测量分析。结果表明:(1)毛不拉流域沉积物中以砂的平均含量最高,达84.17%,其他级配的颗粒物含量均较低,粉粒(14.62%),粘粒(1.21%)。从流域上游至下游,砂粒含量呈下降趋势。(2)平均粒径的范围为1.17~5.56Φ,平均为2.62Φ,属于砂的粒级范围,平均粒径总体变化趋势为距沟头越远,平均粒径越小;所有断面的分选系数均大于1,属于分选差的级别;偏度均大于0,均为正偏,尖度值在6.99~15.63之间,均为窄峰型。平均粒径和分选系数呈正相关,偏度和尖度呈正相关。(3)毛不拉孔兑泥沙的主要运动形式为推移质。取样分析得出的泥沙粒度分布特征更多地反映出洪水过后水流分选的结果,并且显示出中小水不能挟带粗砂入黄河。(4)产沙地层颗粒组成差异可以看作沉积物颗粒组成差异的内因,水动力为影响沉积物粒度组成差异的外因。影响毛不拉孔兑泥沙粒度组成的主要因素为地貌条件,上游丘陵沟壑区是粗泥沙的主要来源。因此,控制和减少毛不拉孔兑粗泥沙入黄关键在于泥沙源的控制,应加强对上游坡道和沟道的水土保持治理。     

共和盆地高寒草原风蚀坑表层沉积物粒度特征及动力学意义

风蚀坑是高寒地区草原沙漠化的起点,气流对坑内沙物质的侵蚀、搬运和堆积为沙漠化进程提供了重要的物源。以共和盆地龙羊峡水库上游黄河阶地高寒草原上不同发育阶段的风蚀坑为研究对象,通过分析表层沉积物的粒度组成特征,比较风蚀坑表层沉积物粒度组成随坑体形态和地貌部位的变化趋势,探讨风蚀坑内沉积物的粒度分异在其形成演化过程中的动力学意义。结果表明：风蚀坑表面沉积物来源主要是古风沙沉积物。尽管研究区风蚀坑空间尺度相差很大,但因为动力学过程的相似性,沉积物粒度变化依然在宏观尺度上表现出了一致性。随着风蚀坑面积扩大,在积沙区迎风坡的中下部以及坑底部位粗沙、极粗沙成分显著增多。与此同时,沉积物分选性变差,表层沉积物分布模式由单峰态渐趋向多峰,粒度参数变幅明显增大。受盆地内盛行风以及坡向影响,风蚀坑两侧侵蚀壁受侵蚀程度差异明显,东北壁受到了更强的风力掏蚀且分选性更好。沉积物粒度分析作为风沙地貌学的基础性工作,也为高寒草原风蚀坑的发育演变、空气动力学过程等后续研究提供了基础参数。     

长江河口枯季河床沉积物与河床沙波现场观测研究

于2002年3月利用浅地层剖面仪、双频道测深仪、旁侧声纳和ADCP流速剖面仪、ENDECO海流仪、OBS测沙仪在江阴至横沙岛航行150km,取得河床沉积物、河床形态和与此相关的动力因子实测资料。采用沉积学和泥沙运动力学相结合的方法进行研究,结果表明:观测期间该河段河床沉积物颗粒组成以细砂为主,中值粒径为2φ左右,分选较好;河床泥沙以单颗粒群体跳跃运动为主,在河床上形成沙波形态,并发育良好;其河床沙波的形成、发展和消失与河床沉积物颗粒度特征和涨落潮水流强弱息息相关。