西安地区全新世气候变化与土壤侵蚀研究

为了揭示西安地区全新世环境变化和黄土地层的侵蚀期,利用野外调查和化学分析等方法,研究了西安地区全新世黄土与古土壤发育时的气候变化和不同气候阶段的土壤侵蚀。通过野外调查,在西安白鹿塬区发现了在黄土塬区很少见到全新世中期古土壤分为3个层次,整个全新世黄土剖面可分为5层,表明黄土塬区全新世气候变化与沙尘暴活动与河谷地区一样可分为5个阶段。土层氧化物、微量元素、CaCO3含量和磁化率测定结果显示,西安白鹿塬区全新世8 500~6 000年和5 000~3 100年古土壤发育时较10 000~8 500年、6 000~5 000年和3 100年以来的黄土发育时夏季风活动强,降水量多,气候湿润,沙尘暴活动弱。中全新世8 500~6 000年间发育的S02古土壤中Fe2O3和Al2O3有一定富集,该层土壤类型相当于黄棕壤,指示当时年平均降水量较现今多150 mm左右。虽然沙尘暴活动很弱的间冰期是黄土地层理论上的侵蚀期,但是实际上这一时期的土壤侵蚀很弱。全新世黄土的侵蚀主要发生在气候冷干时期,不是发生在温湿时期。全新世中期6 000~5 000年间的黄土侵蚀率一般大于堆积率,使得广大地区全新世中期的薄层黄土在绝大多数地区受到侵蚀而消失。全新世中期薄层黄土发育时气候变冷干引起的植被退化是当时土壤侵蚀加强和出现侵蚀期的原因。     

贡嘎山区全新世冰川变化与泥石流发育的关系

贡嘎山区在全新世初期（１００００－７５００ａＢＰ），气候渐暖，冰川后退，泥石流发生频次剧增；中期（７５００－４０００ａＢＰ），出现高温气候，冰川强烈后退，沉积物则以冰水河流相为主；晚期（＜４００ａＢＰ），气候转冷，出现新冰期。嗣后，气候转暖，但有三次明显的冰进过程；４００ａＢＰ前，气候再度转冷，出现小冰期，大量的泥石流点是出现在气候转暖，冰川退缩的初始阶段。     

渭河流域全新世土壤剖面木炭屑记录及其古环境意义

通过野外采样及其磁化率、总有机碳(TOC)、木炭屑的分析,探讨全新世野火活动与生态环境演变的关系。研究结果表明:TOC并不能完全指示野火活动,木炭屑是指示野火活动的理想指标,木炭屑对生态环境演变特征具有环境指示意义。末次冰期11500aB.P.之前,渭河流域气候干旱,植被为半荒漠草原,自然野火频繁发生;全新世早期(11500～8500aB.P.)野火发生频率大大降低;全新世气候适宜期(8500～3100aB.P.),气候比较湿润,生物风化成壤作用强烈,自然野火发生几率明显下降,但不同地点人类活动引发的野火活动存在区域差异;全新世晚期近3100年以来,气候向干旱化发展,加之人类利用土地活动加剧,生物量燃烧的规模大幅度增加;1500aB.P.以后,木炭屑浓度大幅度减少,野火发生频率大大降低。可能由于渭河流域土地利用方式发生重大改变,人工自然复合生态景观基本形成,因而不再大规模放火烧荒。此外,木炭屑对人类活动的遗迹具有指示作用。     

中国全新世气候变迁相位差与亚洲季风及西风带的联系

不同区域由于其主导气候影响因素的差异而表现出不同的全新世气候变化特征,对这些机制的研究,可以很好地理解各种自然要素的发展变化过程、气候影响机制及相互耦合关系。通过中国不同区域全新世气候变化研究成果的对比分析,发现黄土高原区与西北干旱区全新世期间气候特征主要表现为干冷的早全新世、暖湿的中全新世、气候恶化的晚全新世,而西南季风区与东部季风区全新世期间表现出两次季风加强阶段,但西南季风要比东南季风加强提前约3～4ka。该文认为黄土高原区与西北干旱区可能受同一气候系统制约,从而表现出类似的气候变化特征。西南季风区与东部季风区全新世气候变化特征有很好的对比性,可能是由于亚洲西南季风与东南季风在全新世的推进与退缩共同受到行星风带南北移动的影响,使其气候表现出类似的变化特征,但由于海洋巨大的热容导致东南季风的加强延后,从而导致西南季风区与东南季风区全新世的气候变化具有不同步性。     

陇南山地泥石流期、气候期与构造期的耦合

通过野外考察和室内样品分析，对青藏高原东部边缘陇南地区第四纪泥石流沉积物及发育历史进行了研究，认为陇南地区第四纪泥石流活动主要集中在2．0—1．5MaB．P．、0．7—0．6MaB．P .、0．5MaB．P.、0．11—0．08MaB．P．、0．05—0．02MaB．P．以及全新世的几个阶段。泥石流活动受控于青藏高原隆起高度及区域气候环境演化，泥石流沉积物的化学成分及孢粉记录了该区第四纪不同时段的环境特征。     

关中东部地区全新世土壤发育及记录的水文事件

通过对华县老官台全新世黄土-古土壤高分辨率的研究,揭示关中盆地在全新世曾有两个重要的湿润多雨、地表径流活跃的时期。其中第一个时期发生在全新世初期的90 0 0～85 0 0aBP ,它表现为末次冰期结束后气候在向全新世大暖期发展过程中,湿度的增加滞后于温度的增加。第二个时期发生在4 0 0 0～36 0 0aBP ,此时正是夏代文化发展的时期,在研究地点周围,人类活动对环境的影响加强了面流侵蚀和堆积作用的过程     

关中东部TSG全新世剖面粒度分形特征及古气候意义

利用分形理论计算可知,关中东部TSG全新世剖面的土壤粒度分布具有分形特征,剖面分形维数值在2.5443~2.7123之间,其中古土壤S0的分形维数均值最大。粒度分形维数的高值指示暖湿的气候,低值指示干冷的气候。分形特征所揭示的关中东部地区的环境演变过程为:全新世早期,粒度分形维数值相对偏低,风尘堆积占优势,为干旱寒冷的环境,成壤作用较弱;全新世中期,粒度分形维数值偏大,其平均值为2.6713,指示温暖湿润的气候,成壤作用较强;全新世晚期以来,粒度分形维数值降低,土壤颗粒粒径增大,气候变得相对干旱,成壤作用也减弱,但是全新世晚期的分形维数值高于末次冰期。     

山东中部全新世环境演变与人类文化发展

全新世环境演变及其气候事件对古文化发展的影响是目前环境考古研究的热点。根据山东中部龙山镇山城村全新世黄土-古土壤及埋藏文化层的关系,利用色度、磁化率、粒度、碳酸钙含量等气候替代指标,揭示了全新世气候演变,早期(11500 a B.P.～8500 a B.P.)变暖,中期暖湿(8500 a B.P.～3100 a B.P.)和后期(3100 a B.P.以来)逐渐转凉,其中大暖期记录了3次气候寒冷事件。通过分析全新世气候阶段性、气候事件与古文化时空的耦合关系发现:在全新世最为暖湿的阶段(8500 aB.P.～4000 a B.P.),依次发展了后李文化、北辛文化、大汶口文化和龙山文化。其中,8200 a B.P.、5500 a B.P.气候事件没有对文化发展产生明显负面影响,反而对文化发展起了一定催化剂的作用。4000 a B.P.气候事件在剖面中表现明显,来自北部、东北部的大量风沙使淄博、潍坊等地龙山人的生存环境急剧恶化,进而使喜暖湿的稻作农业受到极大摧毁,人地资源矛盾突出,导致优秀的龙山文化被古朴的岳石文化所取代。     

豫中黄土地区全新世土壤剖面成壤环境变化研究

通过对河南新郑黄土-土壤剖面的野外考察及室内的磁化率、烧失量、碳酸钙及粒度分析研究,认为:豫西山地山前丘陵台地的完整黄土-土壤剖面,是在气候波动变化的条件下形成的。全新世气候的变化,导致了以风尘堆积为主的成黄土期与以风化成壤作用为主的成壤期互相更迭。在全新世早期,风尘堆积旺盛,形成了过渡性黄土层(Lt),在8500aB.P.～3100aB.P.的全新世大暖期,发育了浊红棕色古土壤(S0)。这一时期降水丰沛,土壤水分充足,导致了古土壤层(S0)及其以下的过渡层(Lt)、马兰黄土层(L1)顶部都受到了明显的淋溶作用影响,而完全脱钙。3100a B.P.之后,气候恶化,沙尘暴活动显著增强,加之黄河下游人类活动影响不断加剧,黄泛平原风沙活动十分强烈,风尘堆积形成了沙质黄土(L0)。1500aB.P.以来,近代黄土持续堆积,由于气候的转暖与人类农业耕作影响在持续堆积的近代黄土L0表层形成了现代土壤(TS)。     

泥石流野外调查方法

野外现场调查是勘测泥石流的重要方法,可直接获得大量第一手资料。泥石流野外调查分为区域调查和沟谷调查2种。区域调查主要对泥石流形成和活动区域的背景资料进行收集和分析,识别出泥石流沟;沟谷调查是对某一具体的泥石流沟的地貌、地质、气候、水文等泥石流形成条件和泥石流特征进行调查分析,确定泥石流防治工程设计所需的各种参数。本文对2种调查的技术方法进行了总结与系统阐述。     

秦岭山地水石流特性及其起动力学分析

水石流是秦岭山地泥石流主要类型之一，分布广泛，发育典型，灾害严重，笔通过实地考察资料，对秦岭山地水石流的运动特性进行了研究，并对其起动的力学性能作了初步分析。     

沟道二维泥石流运动和冲淤数值模型研究

以水沙混合流模型为基础,采用混合流沙量动态变化模式,提出泥石流运动控制方程组,建立适用于模拟泥石流在天然沟道中的运动和冲淤过程的二维数值模型.模型基于水动力学理论、水沙两相混合流理论和宾汉体模型理论,考虑了泥石流运动、泥沙输移、沟床变形、泥石流宾汉体流变特性等主要动力学过程.将模型应用于云南东川蒋家沟实测泥石流过程的模拟研究,结果较好地反映了泥石流运动不连续性的特征和泥石流沟道冲淤随时间演变的实际规律.     

坡面泥石流起动模型研究

针对单一坡面泥石流起动模型进行研究。基于土壤动力学理论、土壤下渗理论和土壤水动力学理论,以及土体含水率变化引起土体抗剪切应力变化的物理机理,提出了坡面泥石流起动模式。在此基础上,结合传统分布式水文模型理论,建立了分布式坡面泥石流起动模型。模型应用于云南蒋家沟典型坡面泥石流研究,能够预测坡面泥石流起动的时间、部位和起动量,进行多时段模拟坡面泥石流入沟流量过程线,模拟结果体现了泥石流发生阵发性、不连续性、滞后性的特征,这与实际观测情况吻合,表明应用该模型研究坡面泥石流的起动是可行的,能够为进一步的泥石流数值模拟提供依据。     

中巴公路奥依塔克-布伦口段高寒山区泥石流特征

[目的]掌握高寒山区泥石流的空间发育特征,进而分析泥石流的诱发机制及危害程度。[方法]以实地调查为基础,对中巴公路"三高"(高寒、高海拔、高烈度)地区泥石流分布特征、诱发机制进行研究。[结果]该区晚近构造活跃,岩体结构破碎,节理裂隙发育,再加上地处高寒山区,受气候影响,岩体冻融剥落,从而为泥石流的爆发创造物源条件。此外,天山独特的构造特征,山顶存在数百米厚的砂卵石层,保证了物源的补给速率。同时,高陡的地形提供了足够的运动势能,从而集中降水和融雪作用成为泥石流暴发的直接诱因,散粒体因侵蚀揭底、坍塌堵塞、溃决形成泥石流。[结论]高寒山区泥石流的形成主要受气候、地形地貌、水力以及地质条件的影响。较普通降雨型泥石流有较大差异,高寒山区泥石流具有明显的高原特性,在物源、水源和地形条件上均有体现。     

泥浆对黏性碎屑流坡面运移过程的影响

[目的]分析泥浆对黏性碎屑流坡面运动形态、横向宽度、纵向运动距离及运动速度影响,为此类灾害防治提供参考。[方法]制作黏性碎屑流实验模型,将不同含水率成都黏土泥浆与粗颗粒混合,制备黏性碎屑流试样,开展系列黏性碎屑流物理模型试验。[结果]随泥浆密度增大,粗颗粒间粘连作用增强,其运动形态由无黏碎屑流向黏性碎屑流再到整体块状运动形态转变;坡面横向宽度、纵向运移距离和速度随泥浆密度增加而减小;不同密度泥浆组成黏性碎屑流运动过程具有分类现象:密度低于1.413g/cm3时,速度随时间增长快,变化梯度较稳定;密度大于1.413g/cm3时,运动速度变化过程可分为2个阶段:前期速度随时间增长慢,变化梯度较小;后期速度随时间增长快,且较前阶段变化梯度有所增大,各高密度泥浆情况趋于一致。[结论]泥浆影响黏性碎屑流运移形态和运动过程。     

汶川强震区都江堰市双养子沟泥石流调查

 2010年都江堰地区“8·13”强降雨导致该市龙池镇双养子沟爆发泥石流灾害。此次泥石流发生在汶川地震的高烈度区,是地震与降雨共同作用下的结果,研究其形成及成灾过程对认识强震区泥石流的发育意义重大。通过对此次泥石流灾害的现场调查,分析双养子沟泥石流流域特征,特别是在地震和暴雨共同作用下的泥石流沟道特征,讨论泥石流的起动方式。结果表明：双养子沟内崩塌滑坡体十分发育,沟床含有丰富的固体松散物质,沟内还分布有多处跌水坎及天然堆石坝;双养子沟道右岸滑坡体H1是在强降雨情况下失稳滑入沟床,堵塞沟道,然后在洪水作用下溃决形成泥石流的;泥石流沟在20a一遇或大于20a一遇强降雨条件下很有可能再次爆发泥石流。     

四川省甘洛县2019年群发性山洪泥石流灾害的形成机理

[目的] 对四川省甘洛县2019年群发性山洪泥石流灾害成因机理进行分析，为山区山洪泥石流灾害防控减灾提供参考。[方法] 对2019年甘洛县山洪泥石流灾害开展现场调查，并结合相关影像和雨情数据等资料，对山洪泥石流灾害的影响因素以及形成机理进行分析。[结果] 2019年甘洛县山洪泥石流主要是由于短期强降雨所诱发的，加之区内有丰富的固体物源以及有利的地形地貌条件；山洪泥石流灾害是洪水与固体物质相互作用共同致灾的产物；山洪泥石流运动过程中受到地形以及一些工程设施的影响比较明显；同时山洪泥石流会挤压主河道甚至阻断河道，从而导致更大灾害。[结论] 基于甘洛县山洪泥石流灾害的形成机理与致灾特征，应该以加强灾区生态修复与水土保持为本，采取工程防治与生态防治相结合的治灾措施。     

蒋家沟泥石流堆积扇区变迁及整治

蒋家沟是世界闻名的高频大型泥石流沟。200多年来的泥石流活动及人为减灾影响,造成其堆积扇及其相邻的沟域和小江河床的巨变。沟内7.48亿m³松散物质及年235万t的补给量必将在今后长期控制影响小江河床,危害400多hm²农田及公路。通过泥石流及人为活动影响历史分析研究,掌握河流及堆积地貌发展变化趋势,为其近期整治提供合理措施方案及长期人为积极活动影响提供方向。     

炉城镇柳杨沟泥石流灾害及其形成条件探讨

康定县地处川西平原与四川盆周的过渡地带,县域内地势险峻,地形切割强烈,地层与地质构造复杂,新构造运动强烈,地震活动频繁,泥石流、滑坡、崩塌等地质灾害十分发育。作者通过收集资料与现场调查,分析研究了康定县城一典型泥石流——柳杨沟泥石流的活动概况、危害、形成条件及其形成机制,并对防治对策提出了建议。     

强震区泥石流防治工程效果数值模拟分析

[目的]对汶川地震后修建的大量泥石流防治工程的效果进行数值模拟分析,以便为泥石流研究和防治提供科学借鉴。[方法]采用FLO-2D软件,以2010年都江堰市龙池镇黄央沟"8·13"泥石流为典型实例,结合雨量数据、数字地形数据及泥石流的各项流变参数,模拟在不同的降雨频率下泥石流的运动过程和堆积范围,对泥石流的防治工程效果进行分析评价。[结果]在有防治工程条件下,当降雨频率P=5%时,泥石流的冲出量减小11.39倍,堆积范围减小6.14倍;当降雨频率P=2%时,泥石流的冲出量减小4.18倍,堆积范围减小2.7倍,治理工程取得了一定的防治效果,但两种降雨频率下仍有固体物质冲出沟口。[结论]相比于自然条件泥石流的冲出量和冲出规模得到了一定的控制,已有的治理工程有利于整个沟域泥石流的防治,但存在设计库容偏小的问题,今后的泥石流防治中还要加强监测预警等减灾措施。