黄河中游多沙粗沙区水沙变化趋势及其主控因素的贡献率

随着气候变化和人类活动影响加剧,黄河中游多沙粗沙区的水沙变化剧烈,因此研究影响黄河中游多沙粗沙区径流量和输沙量的驱动因素对预测未来水沙变化具有重要意义。本文选取Mann-Kendall趋势检验法,Pettitt突变点检验法,位置、尺度、形状的广义可加模型以及累积量斜率变化率比较法对黄河中游多沙粗沙区15个水文站控制流域1956-2010年的年降水量、年径流量以及年输沙量变化特征及其贡献率进行分析,确定影响黄河中游多沙粗沙区径流量和输沙量变化的主要原因。结果表明：① Mann-Kendall趋势检验在5%的显著性水平下,表明降水量虽呈减少趋势但并不显著,径流量和输沙量则有显著的减少趋势;② Pettitt突变点检验得出所研究区域径流量和输沙量的突变年份在1972年、1985年以及1996年左右;③ GAMLSS模型分析结果同样表明降水的均值不随时间发生变化,但降水的方差有减小的趋势;④ 通过累积量斜率变化率比较法得出,人类活动对窟野河流域径流输沙的影响大于无定河流域。通过分析黄河中游多沙粗沙区径流量和输沙量变化的原因,可为黄河中游多沙粗沙区水资源合理分配提供一定的理论支持。     

晚冰期以来大柴旦盐湖沉积记录的古气候演变及其尘暴事件

本文选择大柴旦盐湖DCD03沉积剖面柱硼镁石矿层下伏土黄色淤泥质粉砂层为研究对象,基于AMS ₁₄C年代学、岩性地层学、矿物学以及地球化学等研究方法,旨在探讨土黄色湖相淤泥质粉砂沉积记录的尘暴事件,以及重建晚冰期以来西风环流显著影响区的水文气候变化。研究结果表明,DCD03沉积剖面的淤泥质粉砂样品粒度频率曲线呈现为双峰态,主峰(均值10 μm)反映了河流作用携带入湖的细粒组分,次峰(﹥32 μm)则反映了风力作用以及河流作用等携带入湖的粗粉砂粒组分。大于64 μm的砂砾组分可能代表外源风尘物质的输入,由尘暴天气携带入湖。大柴旦地区晚冰期以来依次出现了博令和阿勒罗德暖期(12.94~12.17 cal. ka BP)、新仙女木冷期(12.17~11.37 cal. ka BP)、不稳定的早全新世气候(11.37~8.64 cal. ka BP)以及趋于偏冷干的中全新世早期(8.64~7.39 cal. ka BP)。     

High-resolution mass spectrometric characterization of dissolved organic matter from warm and cold periods in the NEEM ice core

Dissolved organic matter(DOM) is an important component of ice cores but is currently poorly characterized. DOM from one Holocene sample(HS, aged at 1600–4500 B.P.) and one Last Glacial Maximum sample(LS, aged at 21000–25000 B.P.) from the North Greenland Eemian Ice Drilling(NEEM) ice core were analyzed by ultra-high resolution Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry(FT-ICR-MS). CHO compounds contributed 50% of the compounds identified in negative-ionization mode in these two samples, with significant contributions from organic N, S, and P compounds, likely suggesting that marine DOM was an important source in these samples. Overall, the chemical compositions are similar between these two samples, suggesting their consistent DOM sources. However, subtle differences in the DOM between these two samples are apparent and could indicate differences in source strength or chemistry occurring through both pre-and post-depositional processes. For example, higher relative amounts of condensed carbon compounds in the HS DOM(5%), compared to the LS DOM(2%), suggest potentially important contributions from terrestrial sources. Greater incorporation of P in the observed DOM in the LS DOM(22%), compared to the HS DOM(13%), indicate more active microbiological processes that likely contribute to phosphorus incorporation into the DOM pool. Although these two samples present only a preliminary analysis of DOM in glacial/interglacial periods, the data indicate a need to expand the analysis into a broader range of ice-core samples, geographical locations, and glacial/interglacial periods.     

曹娥江下游XYC孔粒度特征及沉积记录

基于曹娥江下游星一村钻孔(XYC)1717个沉积物样品的粒度分析,探讨钱塘江南岸地区全新世沉积环境记录。初步结论如下：①基于粒度组成,XYC孔沉积物分为粉砂质砂、砂质粉砂、粉砂、粘土质粉砂等4种岩性,自下而上分为9个单元,组成多个粒度粗细变化旋回。其中,第1、4两层为粉砂质砂,砂含量高于粉砂,粘粒含量10%~15%,分选差,动力条件复杂;第3、5两层属砂质粉砂,粉砂为主但含量不超过70%,砂含量20%以上,粘粒含量低;第2、7、9三层为粉砂,粉砂含量超过70%,粘粒、砂含量均低于20%;第6、8两层为粘土质粉砂,粉砂含量高于70%,粘粒含量20%以上。②基于C-M图最大搬运动能和平均搬运动能强弱及其变化幅度分析,初步识别出4种沉积相,自下而上依次为河流相、潮坪相、浅海相、湖沼相。第1、2两层为高能且不稳定的水动力搬运环境,属河流相沉积;第3~7层,最大搬运动能减弱,搬运动力与上虞近海滩涂样品SYTT相似,为潮坪相沉积;第8~9层,搬运动能低且变幅小,属低能静水沉积环境;第8层下段为浅海相,该层上段至第9层为湖沼相。③粒度纵向变化表明,粘粒含量自下而上波动增加;砂含量自下而上波动减少,平均粒径向上变细、分选性向上变好。XYC孔记录了该地区9690~5131 cal.a BP时段海面上升,达到高海面继而又海退的过程。研究结果有利于进一步探索钱塘江流域的古环境演变特征。     

策勒沙漠-绿洲输沙及动力环境特征

利用2012年4月9日—5月9日策勒沙漠和绿洲内部测点的输沙及气象资料,分析了沙漠与绿洲内部沙尘传输的差异性,并从风动力环境上揭示了成因。结果表明:(1)观测期间,通过沙漠测点100 cm(宽)×200 cm(高)断面的沙尘总量为117.5 kg,通过绿洲内部棉田相同断面的沙尘总量为15.1 kg,比沙漠测点减少了87.1%;(2)过渡带和防护林带对风速的消减作用明显,观测期间,沙漠测点起沙风的持续时间为97.4 h,棉田测点仅为18.9 h;(3)观测期间,沙漠测点的总输沙势为114.2 VU,合成输沙势为72.8 VU,合成输沙方向为65.5°;棉田测点的总输沙势为16.1 VU,合成输沙势为15.1 VU,合成输沙方向为104.5°。荒漠过渡带和绿洲防护林通过降低绿洲内部的风速,改变动力环境,削弱沙尘在绿洲区的传输。     

城市地质调查钻探地质编录的实践和体会

钻探是城市地质调查的重要技术手段,钻探编录则是直接获取第一手原始资料的重要环节,城市地质调查钻探编录不同于传统的矿产勘探地质编录,内容更为丰富和复杂。文中通过在编录中的实践,向从事此项工作的同行介绍一些心得体会。     

全新世巢湖沉积物炭屑记录的火环境变化

通过对巢湖湖泊沉积岩芯不同粒级炭屑浓度和磁化率等指标变化的研究,揭示了全新世以来的区域火环境变化及人类活动影响。结果表明：① 全新世早期,气候由寒冷干旱向温暖湿润过渡,但仍较为干旱,炭屑浓度也相对略高,火活动比较频繁,地方性和区域性火时有发生;② 全新世中期是最温暖湿润的适宜期,炭屑浓度出现全新世以来的低值,火活动微弱,但在文化兴盛时期炭屑浓度出现峰值,则归因于人类活动的影响;③ 全新世晚期,在气候趋于凉干的环境背景下,人类活动的增强更加剧了火活动的频率和强度,炭屑浓度大幅增加;④ 近200 a炭屑浓度的降低可能与湖区附近已没有足够生物量引起火灾有关。     

基于环境因素约束的农户土地利用效率及影响因素分析 ——以河南省粮食生产核心区为例

在农户土地利用引起的环境问题日益严重的背景下,如果农户土地利用效率的测度只考虑“好”产出,而忽略“非意欲”的环境产出,可能造成测度结果不准确。因此,将“非意欲”产出引入农户土地利用效率评价模型,利用河南省粮食生产核心区农户抽样调查数据测度环境因素约束下的农户土地利用效率,并探讨其效率状况及影响因素。主要的结论如下：① 调查区域环境因素约束下的农户土地利用效率平均值仅为0.612,效率值总体不高,有较大的提升空间。不同规模农户的土地利用效率差异较大,二者呈现“U型”变化趋势。② 环境因素约束下的农户土地利用效率的影响因素来自多个方面。其中,农户生计方式兼业化在一定程度上降低了环境约束下的农户土地利用效率;种植结构调整虽然能够增加农户农业收入,但不利于环境因素约束下的农户土地利用效率的提升;农地经营规模扩大对环境约束下的农户土地利用效率产生正面影响,但现实中普遍存在的小规模化经营和土地细碎化消减了正面影响。土地产权的稳定性能够提升环境约束下的农户土地利用效率,但无论是集体土地产权还是承包经营权以及农户间非正式的土地流转产权关系稳定性较差,不利于环境约束下的农户土地利用效率的提高。     

长江三峡水坝下游河道悬沙恢复和床沙补给机制

流域水库工程的修建,将改变坝下游原有的水沙输移过程,三峡水库蓄水作用对坝下游水沙输移的影响已初步显现。具体表现为：① 三峡水库坝下游洪水持续时间和流量被削减,下泄沙量大幅减少,沿程上输沙量虽得到一定恢复,但总量仍未超过蓄水前多年均值;② 2003-2014年d > 0.125 mm（粗）输沙量得到一定恢复,至监利站恢复程度最大,基本达到蓄水前均值,在恢复后其下游该组分泥沙冲淤特性与蓄水前一致,其中2008-2014年恢复程度弱于2003-2007年;③ 三峡水库蓄水后坝下游d < 0.125 mm（细）输沙量沿程上得到一定程度恢复,但总量仍小于蓄水前均值;④ 三峡水库蓄水后坝下游d > 0.125 mm泥沙输移量因河床补给作用,沿程上得到恢复,但补给量将不超过0.44亿t/y,主要受制于洪水持续时间及流量均值,而上游干流、河段间支流和湖泊分汇作用占次要地位,而d < 0.125 mm悬沙恢复受上游干流、区间支流和湖泊分汇及河床补给控制,因河床粗化使得床沙对细颗粒悬沙的补给作用减弱;⑤ 2003-2007年和2008-2014年两时段间宜昌至枝城、上荆江为粗细均冲,下荆江为淤粗冲细,汉口至大通河段为淤粗冲细,城陵矶至汉口河段2003-2007年为淤粗冲细,2008-2014年为粗细均冲,这一差异受控于螺山站洪水流量持续时间和量值。     

Mineralogy of suspended sediment in three karst springs

Springs in karstic carbonate rocks frequently carry a sediment load as well as a dissolved load. Analysis of morphology and mineralogy of suspended sediment from three contrasting karst springs reveals a suite of clastic particles that reflect both source areas and processes that take place within the aquifer. Nolte Spring in Lancaster County, Pennsylvania, USA, discharges sediment of apparently precipitated calcite, indicating that at some point in the aquifer or vadose zone, water exceeds saturation with respect to calcite. Sediment morphologies and chemical conditions in the aquifer point to two different scenarios for this precipitation. The other two springs, Arch Spring in Blair County, Pennsylvania and Bushkill Spring in Northampton County, Pennsylvania, show no evidence of calcite precipitation. Arch Spring discharges mainly layer silicates, while Bushkill Spring discharges mainly silica.

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Resumen Los manantiales en rocas carbonatadas karstficadas tienen frecuentemente una carga de sedimentos y de sólidos disueltos. Los análisis de la morfología y mineralogía de los sedimentos suspendidos de tres manantiales kársticos contrastados revela un conjunto de partículas clásticas que reflejan ambas áreas fuente y los procesos que tienen lugar dentro del acuífero. Nolte Spring en el Condado de Lancaster, Pennsylvania, USA, descarga sedimento de calcita aparentemente precipitada indicando que en cierto punto del acuífero o en la zona vadosa, el agua supera la saturación con respecto a la calcita. La morfología de los sedimentos y las condiciones químicas en el acuífero apuntan a dos escenarios diferentes para esta precipitación. Los otras dos manantiales, Arch Spring en el Condado de Blair, Pennsylvania y Bushkill Spring en el Condado de Norhtampton, Pennsylvania, no muestran evidencia de precitación de calcita. Arch Spring descarga principalmente filosilicatos mientras que Bushkill Spring descarga fundamentalmente Sílice.

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Résumé Les sources situées en contexte carbonaté karstique charrient fréquemment, outre les matières dissoutes, une charge solide. La morphologie et la minéralogie des sédiments en suspension issus de trois sources karstiques de caractéristiques distinctes ont été analysées : une série de particules clastiques, reflétant à la fois les secteurs des sources et les processus internes de l’aquifère, en ressort. Les sédiments issus de Nolte Spring (Comté de Lancaster, Pennsylvanie, Etats-Unis) sont constitués de calcite apparemment précipitée: ceci indique que l’eau atteint la sursaturation vis-à-vis de la calcite à un certain point de l’aquifère ou de la zone non-saturée. La morphologie des sédiments et les conditions chimiques au sein de l’aquifère mènent à deux scénarii différents pour expliquer cette précipitation. Les deux autres sources, Arch Spring (Comté de Blair, Pennsylvanie) et Bushkill Spring (Comté de Northampton, Pennsylvanie), ne présentent aucun indice de précipitation de calcite. Arch Spring exporte essentiellement des phyllosilicates, alors que la silice est majoritaire à Bushkill Spring.