汉江上游晏家棚段全新世古洪水研究

通过对汉江上游详尽的野外考察,在湖北郧县晏家棚河段全新世黄土—古土壤地层中发现3层典型古洪水滞流沉积物。在沉积学的基础上,使用OSL技术断代,确定3期特大洪水事件分别在1 000~900 a BP,1 800~1 600 a BP和3 200~2 800 a BP期间发生。采用"古洪水SWD尖灭点高程法"确定这3期古洪水事件的洪峰水位介于176.20~176.73 m。运用Arc GIS耦合HEC-RAS水力模型,推求这3期古洪水事件的洪峰流量介于53 770~55 950 m3/s,并从多种角度验证了该模型计算结果的科学性和合理性。将此结果与实测洪水和历史洪水资料接续,构成万年尺度洪水水文数据序列,得到汉江上游晏家棚河段万年一遇和千年一遇洪水的流量分别为59 100和45 200m3/s。采用HEC-RAS模型对研究河段进行古洪水模拟,方法科学,结果可靠。将该河段洪水水文数据序列有效地延长到万年尺度,极大地提高了设计洪水的可靠性。     

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。     

黄河中—上游地区是否普遍发生过“史前大洪水”事件的讨论

传说中发生于夏朝建立前夕的"史前大洪水"是否在大面积地区广泛存在,是学术界争议的问题之一。本文在综述黄河中—上游地区古洪水研究成果的基础上,对该区全新世以来的古洪水事件进行了统计分析。结果显示黄河中—上游大部地区可能在距今4 300~4 000 a时段曾集中发生过古洪水事件,同时该时段的古洪水事件在时间及空间范围上均能与传说中发生于黄河中游地区的"大禹治水"传说相对应。即本文的综述结果能够支持部分前人关于"史前大洪水"事件在黄河中—上游的广大地区可能真实存在的观点,且本文推测其很可能发生于距今4 300~4 000 a。此外,通过对比研究区周边气候记录,显示黄河中—上游地区古洪水事件发生的时段对应于全新世气候剧烈波动的时段,因此,本文认为,黄河中—上游大面积地区集中发生的古洪水很可能是对研究区全新世气候不稳定性的响应。     

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—2251~m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一西周初期,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.     

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。     

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。     

基于磁组构特征的江汉平原全新世古洪水事件

在对江汉平原江陵剖面全新世沉积物的沉积环境和年代学分析的基础上, 利用由现代洪水沉积所建立的洪泛沉积物磁组构参数标志, 对江汉平原全新世以来的古洪水事件进行了初步研究.结果表明: (1) 江汉平原全新世以来(有史料记载前), 共有55个特大洪水沉积层(事件). (2) 全新世以来特大洪水(期) 演化可分为两个大的阶段: 第一阶段(9875~3000aBP) 低频期, 该阶段洪水发生频率不高, 且洪水周期比较稳定, 主要以近千年和500~625a周期为主; 第二阶段(3000aBP~现在) 为洪水频发期.洪水发生的周期以300~200a为主, 反映出洪水发生的频率具有加快的趋势.      

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。     

白洋淀漕河全新世早期古洪水事件的沉积特征及气候背景

古洪水沉积物是研究地史时期极端降水事件和古环境演化的重要载体。基于地质记录开展古洪水重建研究,可以为揭示区域洪水历史过程及机制提供依据,对水资源利用和工程建设等具有重要的现实意义。本文以漕河古河道北岸出露较好的李迪城村剖面为研究对象,综合地层序列、野外沉积特征、沉积构造及沉积物粒度分析,对白洋淀地区漕河古河道沉积记录的古洪水事件进行了识别,发现该剖面具有以下主要特征:古洪水沉积层与下伏地层存在明显的冲刷侵蚀面,沉积体形态呈透镜状,由泥砾、炭屑、双壳类及灰黑色粉细砂混杂组成,发育中小型交错层理;洪水沉积物粒度指标(中值粒径、砂含量、黏土/粉砂值及Q90)表现为高值,以细砂为优势组分,含混杂的粉砂及少量黏土,分选较差;古洪水沉积层中古树与双壳类集中埋藏,呈定向排列,其指示的方向与遥感影像揭示的古河道方向一致。通过该剖面沉积特征及地层AMS ¹⁴C年代分析,确定漕河在全新世早期约10.8~9.6 ka BP发生了4期古洪水事件,这4期古洪水事件可以与该时期华北地区其它古洪水事件进行对比。当时正值全新世早期,东亚夏季风增强,为气温和降水频繁波动上升时期,据此推断白洋淀地区全新世早期的古洪水事件是当时气候背景下的产物。     

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.     

龙山文化末期泾河特大洪水事件光释光测年研究

通过对泾河流域深入的野外考察,在其中游基岩峡谷内发现了含有龙山文化末期文化层和古洪水滞流沉积单元的全新世黄土土壤剖面。利用光释光的单片测年技术,确定古洪水滞流沉积层覆盖着的黑垆土层的OSL年龄为 4078±382aB.P. 和4111±450aB.P.。结合其中所含龙山文化遗址的考古年代,揭示出泾河流域在4100～4000aB.P.之间出现一个古洪水多发时期。这组古洪水滞流沉积单元包含5个单层,记录了4100～4000aB.P.之间泾河流域曾经发生的5次特大古洪水事件。这个洪水期对应着我国北方在4000aB.P.前后,由全新世大暖期向着全新世晚期干旱期转折过程中的气候剧烈变化。这些史前洪水事件可能对我国龙山文化的衰落和古代华夏文明的诞生具有重大的影响。     

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。     

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.     

黄河中游汛期水沙联合分布模型及其应用

为在宏观上对黄河中游水沙运动的变化规律从随机过程的角度予以揭示,以黄河中游潼关水文站1952-1998年期间流量超过6 000m3/s的次洪过程中的洪峰流量和相应的沙峰含沙量系列为基础,运用Copula函数方法构建了黄河中游汛期水沙联合分布模型并对其应用进行了探讨.结果表明:在水沙丰枯同步频率中,同丰的频率略大于同枯的...     

Flood frequencies reveal Holocene rapid climate changes (Lower Moulouya River,northeastern Morocco)

Current high‐resolution palaeoenvironmental records reveal short‐term Holocene coolings. One of these major Holocene rapid climate changes occurred between 3.2 and 2.7 cal. ka BP. The sensitivity of river systems vis‐à‐vis slight and short‐term Holocene climatic variations is a subject of controversy in the scientific community. In this paper, we present a 4.0 to 1.4 cal ka BP palaeoflood record from the Lower Moulouya River (northeastern Morocco) to demonstrate the high sensitivity of semiarid rivers in the southwestern Mediterranean towards Holocene environmental changes. The Lower Moulouya flood deposits are characterised by thick, well‐stratified, predominantly clayey to silty overbank fine sediments. These cohesive sediments show evidence of excellent preservation conditions against fluvial erosion and contain a continuous record of mid to late Holocene flood sequences. The Moulouya palaeoflood record can be interpreted in the context of regional and global high‐resolution proxy data, revealing a strong coupling with Holocene rapid climate changes. The centennial‐scale Moulouya palaeohydrological history will be discussed with palaeoenvironmental data from the same record (palaeomagnetics, sedimentary charcoal record, anthracological analyses, snail analyses) to generate new ideas about the mid to late Holocene hydrological cycle in the southwestern Mediterranean. The deduced features of pronounced Lower Moulouya flooding and the decreased fire recurrence during Holocene cooling remain somewhat inconsistent with the interpretation of other palaeohydrological and paleaoecological records from the southwestern Mediterranean. However, enhanced Lower Moulouya flood frequencies between 3.2 and 2.7 cal. ka BP agree with increased floodplain aggradation in other major river systems of Mediterranean North Africa. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

全新世古洪水研究进展

尽管古洪水的研究最多只有50年左右的历史,但是利用全新世古洪水研究来补充洪水频率计算的资料,对预测洪水发生的可能性和严重程度具有重要的意义,所以古洪水的研究发展比较迅速。本文从古洪水事件的判别、古洪水平流沉积物的特点、古洪水的水文计算等方面阐述了全新世古洪水的研究进展。古洪水研究虽然取得了很大进展,但是仍然存在以下问题:研究区域主要集中在长江、黄河流域的部分地区,所以研究区域需要进一步扩展;研究分辨率有待提高;洪水事件与气候变化的关系研究的较少;对洪水事件的成因关注的不多;对一个流域内古洪水序列的全面建立还存在困难。     

Larger floods of Himalayan foothill rivers sustained flows in the Ghaggar–Hakra channel during Harappan age

The human–landform interaction in the region of the Ghaggar–Hakra palaeochannel in the northwest Indo-Gangetic plains during the Bronze Age Indus/Harappan civilisation (~4.6–3.9 thousand years before the present, ka bp ) remains an enigmatic case due to a paucity of evidence regarding the hydrology of the then existing river. Here, we estimated the palaeohydrology of the foothill Markanda River in the sub-Himalayan catchment of the Ghaggar–Hakra (G–H) palaeochannel. Our morphology and chronology results show aggradation of a fan (57.7 ka) during the Late Pleistocene and T–1 to T–5 fluvial terraces (13.1 to 6.0 ka) during the terminal Pleistocene to Holocene, and deposition of palaeoflood sediments (3.9–3.8 ka) over the T–3 terraces during the Late Holocene. Considering the known uplift rates along the Himalayan frontal thrust, and our estimated aggradation rates, we derived channel palaeogeometry and calculated peak discharge at the site of palaeoflood deposits. We conclude that the Markanda River's peak discharge was several orders of magnitude higher during the Late Holocene than the modern-day peak discharge of 100-year return period. The palaeoflood deposits represent larger flooding of the foothill rivers that sustained flows in the downstream reaches of the Ghaggar–Hakra palaeochannel during the Late Harappan civilisation.