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。     

黄河中游吉县段全新世古洪水滞流沉积物光释光测年研究

通过对黄河中游河口镇-龙门段峡谷进行详细的野外考察,在多个地点发现了含有古洪水滞流沉积物的全新世地层剖面。对山西省临汾市吉县段冯家集剖面的古洪水滞流沉积物系统采样,进行了沉积学及年代学分析研究。野外观测和粒度成分分析表明冯家集剖面夹有5层典型的古洪水滞流沉积物,其性质为细沙质粉沙,具有水平层理,层与层之间被坡积石渣土分隔。该层系的顶界高出黄河平水位达18m。它们是特大洪水在高水位滞流情况之下的悬移质沉积物,客观地记录了全新世时期黄河中游一期5次特大古洪水事件。通过分离出125~225μm石英颗粒,应用单片再生剂量法（SAR）测得其光释光年龄值,结合地层对比及各种气候替代性指标的分析,确定这些古洪水事件发生在3200~3000a B.P. 之间,处于全新世中期大暖期向全新世晚期相对干旱期转折的阶段。这对应我国历史上的商末-西周初期,季风气候状态不稳定,黄河流域既有严重地干旱,又有特大洪水事件发生。本文的研究成果为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可靠证据。     

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.     

汝河全新世古洪水沉积学与光释光测年研究

汝河流域曾发生过堪称世界之最的"1975·8河南驻马店特大洪水垮坝事件",其洪水规模之大,受灾面积之广,受灾及死亡人数之多,震惊世界。因此探究汝河特大洪水事件的发生规律及其气候背景具有极其重要的科学价值。通过对汝河流域开展广泛细致的野外考察,在驻马店-遂平段第一级河流阶地前沿发现多处全新世古洪水滞流沉积物剖面,记录了流域发生的气候水文事件信息。最终选取汝河诸市乡地点(ZSX)全新世黄土土壤剖面进行系统采样,结合沉积学指标研究,准确鉴别出汝河ZSX黄土古土壤剖面中所夹三组古洪水滞流沉积物(slackwater deposits,SWD),为典型河流洪水悬移质泥沙沉积物。结合地球化学特征分析,确认三组古洪水SWD的物质是汝河上游流域发生特大暴雨洪水期间,流域地表土壤侵蚀与水土流失的产物。这三组古洪水滞流沉积物记录了末次冰消期和全新世发生在汝河流域的三期古洪水事件。结合典型剖面地层对比和应用SAR法对剖面关键沉积层位进行光释光测年(optical stimulated luminescence dating,OSL),建立了准确的地层年代框架。这三期古洪水事件分别发生在12000~11200aBP、4200~4000aBP、3200~3000aBP,皆发生在全球性气候突变或者转折时期,表明在这些时段季风气候变化异常,变率增大,洪水和干旱事件皆有发生。本研究对于淮河防洪减灾、水土保持及水资源开发利用,对于揭示区域气候水文变化与全球变化的响应规律,具有十分重要的科学意义和实践价值。     

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。     

黄河源玛曲段末次冰消期以来古洪水事件与冻融褶皱现象研究

通过对黄河源玛曲段开展广泛细致的野外考察,在黄河左岸第二级阶地前缘达尔琼东（DEQ-E）地点发现了两组漫滩相古洪水泛滥沉积层（OFD1和OFD2）。剖面厚448.5 cm,层次分明,未经人为扰动,沉积学特征显著。结合野外宏观特征与室内磁化率和粒度指标分析结果,确定这两组OFD（245.0~448.5 cm）为典型的黄河大洪水溢出河槽形成的泛滥沉积物,共记录了两期11次古洪水事件。基于光释光（OSL）测年数据,确定了这些古洪水事件的发生时段以及OFD1上部（270.0~330.5 cm）冻融褶皱现象的发育年代。这两期古洪水事件分别发生在14900±1010~12800±1130 a和11060±880~9820±390 a,在时间坐标上分别对应于末次冰消期中的Bølling-Allerød暖期和早全新世气候逐渐转暖阶段。由于青藏高原冰川对气温变化响应敏感,在Bølling-Allerød暖期和早全新世气候逐渐转暖的大背景下,此时黄河源区发育的大规模冰川积雪会加速消融,抑或叠加区域暴雨的影响,进而导致了该河段大洪水事件的频发。另外,根据沉积地层的先后顺序及其发育特征,确定OFD1上部冻融褶皱发育年代为12500~11500 a,在时间坐标上与末次冰消期中的新仙女木寒冷事件（YD）对应。由于此时青藏高原整体以急剧降温为特征,使得该研究河段的沉积地层受到显著的冻融作用,进而形成了典型的冻融褶皱/冻融泥流等冰缘地貌类型。该研究成果有助于深入理解黄河源流域水文系统和地貌发育过程对全球气候变化的响应规律。

     

全新世古洪水事件光释光测年研究——以渭河下游临潼段为例

通过对渭河下游河谷进行深入的考察,在临潼段发现全新世黄土-古土壤层里夹有古洪水滞流沉积层。在剖面系统采样并进行磁化率和粒度成分分析,从沉积学角度证明该地层记录了全新世以来古洪水事件的信息。同时,在剖面采集OSL测年样品,应用单片再生剂量法(SAR)进行红外后蓝光(Post-IROSL)释光测量,获得了7个OSL绝对年龄值,建立了全新世剖面年代深度关系曲线,确定渭河在3200～3000aB.P.之间发生特大洪水事件。综合地层学对比以及剖面磁化率和粒度等气候替代性指标分析,揭示了全新世中期向晚期转折过渡时期,气候向干旱化转折,气候不稳定,频繁波动,降水变率大,是造成渭河流域特大洪水事件发生的主要原因。     

黄河上游末次冰盛期古洪水事件的初步研究

洪水的发生规律是洪灾预报的前提，已有的人类洪水记录时间尺度，不足以认识和把握洪水的出现规律。因此，利用地质记录延长洪水序列，探讨地球特征气候期的洪水特点，就显得非常重要的必要。黄河上游兰州－银川段的洪水地质记录表明，在末次冰盛期的20－18ka，该区共发生了106次大洪水漫滩事件，其中有18次为多次洪峰叠加的复合型大洪水，洪水的发生频率达53次/ka。发生于末次冰盛期的大洪水可能属冰凌洪水，与末次冰盛期强烈的气候波动和不稳定有关。这些大洪水的频发与中国西部的末次冰盛期出现的高湖面相对应，既不符合一般的季风气候理论，也不同于我国东部广大地区末次冰盛期以冷干为主的气候特点，表明中国西部气候的独特性和复杂性。     

3.50Ma BP以来河北衡水地区古植被与环境演化

依据河北衡水南张庄600 m深HS1钻孔中529块岩心样品的孢粉分析,结合古地磁、光释光测试建立的年代地层格架,初步建立了河北平原中部衡水地区3.50 Ma BP以来孢粉组合的更迭序列。在3.50~2.58 Ma BP期间,研究区沉积环境稳定,主要是极浅水泛滥平原与浅湖相沉积,孢粉不丰富,孢粉组合结构简单,反映降水、气温等变化幅度小,气候由温暖湿润逐渐过渡到冷干;2.58~0.78 Ma BP期间,植被出现频繁波动,我国东部古季风气候格局已经基本形成,表现出气候频繁变化的不稳定性,具有早期温和偏干、中期温暖湿润、晚期温凉偏干的气候演化特征;780~15 ka BP期间,孢粉带组成成分较为丰富且复杂,在不同时期乔木植物与草本-灌木植物互为消长、相互更迭,反映气候变化幅度大、频率高的特点;15 ka BP至今,气候总体表现为干,其波动频率较快,植被属森林和草原兼而有之的类型。     

渭河中游全新世黄土剖面光释光测年及记录的古洪水事件

通过对渭河流域进行广泛的考察,在中游咸阳附近一处阶地发现保存完好的全新世黄土-古土壤剖面里夹有古洪水滞流沉积层,对其进行了年代学和沉积学研究。对于采集的全新世地层样品,进行粒度、磁化率测量分析,证明所夹沉积物是典型的古洪水滞流沉积物,该层记录了古洪水事件发生的气候水文信息。应用红外后蓝光的SAR光释光测年技术,获得该剖面9个OSL年龄值,确定渭河在距今3.2～2.8ka之间为一个洪水多发时期,并建立了渭河古洪水事件的年代序列。这一结果揭示了古洪水的频发与全新世中期向晚期过渡的转折时期,气候由温湿向干旱化发展,大气系统失稳,气候变化剧烈,降水量异常变化,变率增大,是导致渭河流域特大古洪水多发的主要原因。     

孢粉记录揭示的4000 a BP来乌鲁木齐河源区气候环境变化

对乌鲁木齐河源大西沟气象站附近热融塌陷剖面的分析,重建了该区4000aBP以来的气候演变序列.结果表明:近4000aBP以来乌鲁木齐河源区气候经历了多次干湿变化,即4000～3630aBP为干暖期,3630～2270aBP为凉湿冷湿期,2270～2100aBP为干暖期,2100～1310aBP干暖转化为暖湿期,1310～1100aBP为干暖期,1100aBP至今是凉湿冷湿期.发现本区气候具有典型的西风带影响下的变化特征,遵循暖干同期、冷湿同期的规律;部分层位反映的暖湿气候说明东亚季风强盛时期,可以深入到乌鲁木齐河源地区.     

长江源沱沱河区45a来的气候变化特征

利用1959—2003年长江源区沱沱河气象站气温、降水、积雪等地面观测资料,对年代际的气候变化特征及其影响进行了分析.结果表明:该区域45 a来夏季增温比较明显.20世纪90年代四季平均气温、平均最高和平均最低气温比最冷的80(或60)年代偏高0.6~1.2℃;降水量(含积雪量)冬季呈增加的趋势,夏季呈减少的趋势,秋、春季降水量增加而积雪量减少;年大风日数80—90年代较60—70年代偏多.80年代是夏季温度升高、降水减少、大风日数增多的暖干气候背景,90年代以来继续加剧,并逐步扩展到春、秋季节,使得该区域的草场退化、冰川和冻土消融加快、湿地资源减少、生态环境恶化.     

长江中下游典型湖泊近代环境变化研究

选择长江中下游的典型湖泊洪湖、巢湖、石臼湖和太湖,采集了沉积柱样,测定了总有机碳、总氮、总磷,并采用210Pb和137Cs定年以研究湖泊近代环境演变。根据洪湖137Cs蓄积峰得到过去50 a里洪湖沉积速率经历了一个由慢到快再变慢的过程,1963~1986年之间沉积速率最大,达0.174 cm/a,这可能是因为当时湖区大规模开垦有关。巢湖钻孔核素的研究发现20世纪70年代以来随着深度的减少,巢湖钻孔中沉积通量在增加,可能与流域内水土流失逐步加重有关。对营养盐的分析表明,洪湖50年代以来沉积物中营养元素急剧增加,巢湖70年代以来营养元素开始增加,在太湖中体现为80年代,石臼湖中则为近百年来营养元素开始快速增加。从营养盐增加的幅度来看,草型湖的洪湖、石臼湖要大于藻型的巢湖以及太湖藻型区域。本文尝试利用总有机碳、总磷获取了湖泊环境变化的速率。研究表明总有机碳和总磷的变化速率存在波动性,这可能与湖泊的自我调节有关。而总有机碳的变化速率在最近时间阶段内基本呈正值,对于洪湖来说在80年代初,石臼湖在1970年左右,太湖在80年代初,巢湖在60年代。总有机碳、总磷变化速率的振荡幅度与周期也许对理解当今湖泊处于何种位置,由此采取何种湖泊管理手段提供重要认识。     

长江中游泥沙淤积与全新世长江三角洲的发育——兼论长江中游防洪策略

全新世海侵以来,巨量泥沙在长江河口湾一带堆积,形成了自西向东雁列的六个亚三角洲河口沙坝。长江口随之从镇江、扬州向东南方向推进到长兴岛一带,加之百余年来长江中游荆江河曲的演化和簰洲湾弯曲河道的发展,长江中下游河道累计延长620 km。长江中下游河床纵比降的自动调整,促使了中游一带河道泥沙淤积达12.9 m。长江河道的不断延伸加长和长江中下冲积河床对纵比降的自动调整,是长江中游河道淤涨和洪水位上升的内因;而荆江一带人类工程活动的参与,强化了长江泥沙向下游输移,加速了长江三角洲的发展和长江河道的延伸,构成了长江中游河道淤涨和洪水位上升的正反馈机制。长江中游防洪减灾策略、长江流域防洪规划和流域国土空间规划,应统筹考虑长江口浚海清淤和长江三角洲泥沙资源化利用,或开辟新的防洪入海通道,如开辟南通-如东入海新运河暨防洪新河。     

220ka BP来萨拉乌苏河流域地质剖面地球化学特征及其对全球气候变化的响应

萨拉乌苏河流域位于我国北方沙漠/黄土过渡带和生态脆弱带,它对全球气候变化反映非常敏感,是研究全球气候变化响应的理想区域.对该区域滴哨沟湾剖面地球化学元素氧化物及其比值变化进行了分析,结果表明:约220 ka BP以来我国北方气候变化极不稳定,存在着不同时间尺度的频繁变化,这种不稳定性无论是在冰期还是间冰期都有很好的反映.其中倒数第二次间冰期存在3次气候波动;倒数第二次冰期存在7个气候旋回;末次间冰期存在7个气候旋回;末次冰期存在9个气候旋回.这些气候变化与深海氧同位素、极地冰芯反映的全球变化具有良好的对应关系,反映了该区气候变化与全球变化的高度一致性.     

水利促进长江中下游地区经济社会协调发展的思考

长江流域在中国经济社会发展中具有极为重要的战略地位,长江中下游地区更是我国最具实力的经济带。水利是国民经济和社会发展的重要基础设施,是经济社会可持续发展的重要支撑,要实现长江中下游地区经济社会协调发展离不开水利的支撑和保障。根据长江中下游地区的水资源条件和水利发展现状,分析水利与长江中下游地区协调发展要求不相适应的主要问题,思考水利促进长江中下游地区经济社会协调发展的思路和重点,并提出相应的对策和建议。     

长江中下游实时洪水预报模拟

以长江中下游防洪系统为对象,概述了在大型复杂防洪系统水沙运动数值模拟基础上,成功地将面向长江中下游防洪规划论证需求的水沙数学模型转化为面向长江防洪系统防汛方案评估需求的长江中下游实时洪水预报数学模型.为适应实时预报调度快速、准确评估的要求,提出了基于水动力学的循环滚动计算模式和实时校正模式.实现了水文学实时校正方法与水动力学数学模型的耦合,建立了基于水动力学的实时校正模式和分洪溃口洪水预报模式.通过长江中下游防汛期间的试运行,较好地解决了洪水预报误差校正和分洪溃口后洪水预报等关键难题,为防汛方案的制定和实时洪水调度方案优化提供了技术支撑,主要成果已应用于长江中下游防汛调度方案中.     

长江源区高寒生态与气候变化对河流径流过程的影响分析

近40 a来长江源区气候变化剧烈,是青藏高原增温最为显著的地区之一,高寒生态系统与冻土环境不断退化.采用多因素逐次甄别方法与半经验理论方法相结合,基于多年冻土的不同植被覆盖降水-径流观测场观测试验结果,分析了长江源区气候-植被-冻土耦合系统中各要素变化对河川径流的不同影响.结果表明:近40 a来长江源区河川径流呈持续递减趋势,年均径流量减少了15.2%,频率>20%的径流量均显著减少,而>550 m³·s^-1的稀遇洪水流量发生频率增加;气候变化与高寒草甸覆盖变化对源区径流变化的影响较大,分别占5.8%和5.5%;气候与植被覆盖变化对径流的显著影响是与冻土耦合作用的结果,但冻土环境与冰川变化对径流的贡献尚不能准确评价.高寒沼泽湿地和高寒草甸生态系统对于源区河川径流的形成与稳定起到关键作用,这两类生态系统的显著退化是驱动河川径流过程中变差增大、降水-径流系数减少以及洪水频率增加的主要原因.保护源区高寒草甸与独特的高寒湿地生态,对于维护源区水涵养功能和流域水安全意义重大.     

长江中下游河道冲淤演变的防洪效应

近年来长江中下游来沙量持续减少,河道面临长距离、长历时的冲淤调整,河道蓄泄关系发生变化,对防洪造成影响。在长江中下游河道冲淤及其蓄泄能力变化预测成果的基础上,对比计算了现状和未来河道蓄泄能力条件下,遇1954年洪水,长江上游水库防洪调度和中下游地区超额洪量的变化情况。结果表明,未来随着长江中下游河道进一步冲刷,河道槽蓄容积增加,相同防洪控制水位下的河道安全泄量增大,三峡水库在进行防洪调度时可下泄流量增大,总拦蓄洪量减小,长江中下游地区总超额洪量减小,但超额洪量在地区分布上存在从上游向下游转移的情况。     

长江中下游不同营养水平湖泊水体环境变化特征及机制

选择长江中下游49个湖泊进行不同季节的水体溶解无机氮(DIN)、总氮(TN)、总磷(TP),溶解性无机磷(DIP)以及叶绿素a(Chla)等环境参数分析,开展不同营养水平湖泊水体环境变化特征及生物响应机制研究。结果表明:DIN、TN/TP随TP的变化规律反映了不同营养水平和季节下地球化学作用的影响;氨氮(NH₄-N)、TP、DIP、Chla尤其是NH₄-N的季节性变化规律与营养水平关系密切;TP<0.05 mg/L时,NH₄-N随总磷升高的趋势夏季大于其他季节,TN/TP与硝态氮(NO₃-N)、TN相关性好,营养源组成和氨化作用是主要影响因素;0.05 mg/L4-N随总磷升高的趋势基本相同,TN/TP与亚硝态氮(NO₂-N)、NO₃-N、TN相关好,水生植物利用、氨化和反硝化作用是主要影响因素。TP>0.1 mg/L,冬季NH₄-N随总磷升高的趋势明显大于其他季节,TN/TP在冬季和春季与TN、NO₃-N相关性好,夏季和秋季与TP相关性好,其主要原因在于夏季和秋季水生植物对DIN的利用量、反硝化作用和湖泊内源释放的显著增强。