汉江上游郧县庹家洲河段全新世古洪水研究

通过对汉江上游的实地调查,在湖北省郧县庹家洲段发现了含有4期古洪水滞流沉积层的典型全新世黄土-古土壤剖面。结合野外观察和室内粒度、磁化率和烧失量等指标的测定,判定为典型的古洪水滞流沉积物(SWD),记录了汉江上游4期古洪水事件。通过地层对比、OSL断代等方法,确定这4期古洪水事件分别发生在12 600-12 400aB.P.,4 200-4 000aB.P.,3 200-2 800aB.P.和东汉时期1 900-1 800aB.P.。然后利用沉积学和水文学原理恢复了洪峰水位,并选择合适的水文参数,采用比降法水文模型推算出了这4期特大古洪水洪峰流量。同时,根据相同的方法,推算了剖面附近1983,2005和2010年洪痕对应的洪峰流量,与实测流量相比,误差在1.99%~4.21%,说明计算古洪水洪峰流量的水文参数选择与计算结果是合理的,而且古洪水洪峰流量计算结果也符合洪峰流量与流域面积关系。     

汉江上游郧县辽瓦店全新世古洪水研究

以汉江上游谷地郧县辽瓦店全新世古洪水滞流沉积剖面为研究对象,对其进行了洪水沉积学和水文学研究,并对其粒度组成、磁化率、烧矢量等理化性质进行了测量。结果证明,辽瓦店(LWD)剖面中夹有典型的古洪水滞流沉积物(SWD),它记录了一次特大洪水事件。利用地层学方法确定该次洪水事件发生在AD100-300之间(东汉-魏晋时代之间)。根据沉积学和水文学原理恢复了古洪水的洪峰水位在159.80m,以此计算出洪峰流量为65 420m3/s。根据2011年9月19日汉江洪水洪峰水位痕迹高程并利用相同方法反推洪水流量,所获流量数据与实测数据误差小于1%。     

汉江上游黄坪村段古洪水滞流沉积物研究及意义

古洪水滞流沉积物是古洪水事件的直接产物,蕴含古洪水的重要信息。以汉江上游郧县黄坪村剖面为研究对象,对其粒度、磁化率、烧失量及碳酸钙等进行了分析。结果表明:古洪水滞流沉积物的粒度具有粉砂含量砂级颗粒黏粒含量的特征;磁化率值在78×10-8~81.2×10-8m3kg-1之间;烧失量值较低为23.9~27.7 g kg-1,碳酸钙为2.72%~3.20%。其宏观特征和上述参数与黄土和古土壤有明显的区别。沉积物的粒度组成特征及粒度参数、磁化率、烧失量、碳酸钙等对于鉴别古洪水滞流沉积层有重要的参考价值。     

渭河流域全新世古洪水滞流沉积物地球化学特征

对渭河流域野外实地详细调查,在渭河中游发现了具有典型古洪水滞流沉积物(SWD)的全新世黄土-古土壤沉积剖面。根据地层学对比和OSL测年,确定渭河流域在3200-2800aB.P.发生了特大古洪水事件。对沉积物地球化学特征分析表明,SWD为典型的古洪水滞流沉积物,各化学元素和氧化物的变异系数大,元素数据分布较为分散;Fe2O3、Al2O3、Ba、Cr、Cu、V、Rb含量高于S0和L0,SiO2、Zr含量低于S0和L0;化学元素粒度效应表明,SWD粒径小、粘粒强,是在滞流环境的水动力条件下沉积而成;通过气候指标Rb/Sr和Ba/Sr分析,认为古洪水滞流沉积物(SWD)记录的3200-2800aB.P.的特大古洪水事件,是在全新世大暖期结束之际,因夏季风减弱、气候系统不稳定、降水变率较大所导致的。     

汉江上游白河县河段现代洪痕调查与实测洪水校核

通过对汉江上游的实地考察,分别在陕西省白河县上下游河段的夹河镇和羊尾镇房屋墙壁上发现了1983年以来的4次现代洪水痕迹的标记。结合实地走访和查阅相关资料,准确确定了这4次洪痕的对应年代,并利用比降法重建了洪峰流量。将所重建的洪峰流量与白河水文站实测洪峰流量进行对比发现,二者基本接近,在夹河镇和羊尾镇计算误差分别在0.5%～5.3%和-0.2%～5.1%。结果表明,在当前全球气候变化的影响下,对于突发性特大洪水灾害,可以借助河流两岸遗留的洪水痕迹来恢复洪峰流量,以提高水文测量精确度。进而为防洪减灾或水资源开发等工作提供有效的数据支持,同时还可以为水文数据不足河段的洪峰流量推算工作提供科学依据。     

汉江上游与渭河流域特大洪水发生规律的对比研究

以汉江上游安康水库和渭河流域临潼站1960-2000年发生的特大洪水资料为依据,对其发生规律进行了对比研究.结果表明,汉江上游和渭河流域特大洪水的发生具有一些共同特征.主要表现在两大流域特大年径流量年份,完全与华西秋雨多雨年份相对应,但特大洪水并不都是发生在华西秋雨异常多雨年份,而是错前错后发生.受到季风活动及地理环境的影响,汉江上游和渭河流域特大洪水的发生又表现出各自的特殊性,汉江上游特大洪水主要发生在初夏和秋季,渭河流域特大洪水主要发生在盛夏和秋季;一年中汉江上游特大洪水发生时间早于渭河流域;渭河流域秋季特大洪水发生时间早于汉江上游特大洪水.     

黄河柳林段全新世特大洪水水文学研究

通过野外对黄河晋陕峡谷段的调查研究,在柳林段两河口村三川河支流沟口内发现了疑似全新世古洪水滞流沉积物剖面。将采集的沉积学样品在实验室进行磁化率、烧失量、碳酸钙和粒度成分的测试分析可知,它们是黄河悬移质泥沙在高水位滞流环境下的沉积物。本文采用古水文学方法恢复了洪峰水位,采用比降-面积法水文模型推算出其洪峰流量介于48190~52259 m3s-1之间,通过与晋陕峡谷其他地点的结果对比,证明采用古洪水SWD厚度与含沙量关系法恢复洪峰水位、推求出的洪峰流量数据比较可靠。并且根据2012年大洪水洪痕指示的洪峰水位,采用同样的水文参数和方法,恢复其洪峰流量,其结果与实测数据误差较小,也表明该断面古洪水洪峰流量的恢复结果是可靠的。该研究成果丰富了黄河流域古洪水水文学研究的资料,对于黄河晋陕峡谷水资源开发、防洪减灾具有重要的科学意义。     

汉江上游近50a来降水变化与暴雨洪水发生规律

使用EOF分解、滑动平均和线性回归趋势分析,对汉江上游流域1960—2009年逐月及全年降水量变化进行时空分析。结果表明,汉江上游在近50a来,年降水量在总体上呈现出减少的趋势。各月份降水量变化以4月和9月降水量减幅最大,而6月和8月降水量则有所增加。1980—1988年是汉江上游流域气候转型期。由于大气环流形势发生变化,春季和秋季西南季风环流减弱,夏季东南季风环流增强。西南季风在6—7月中旬和9月通常会在汉江上游造成暴雨洪水,该阶段降水量的减少,可能会导致洪水发生几率减小。东南季风在7月下旬和8月会在汉江上游造成暴雨洪水,此期间季风的增强,可能会使该阶段暴雨洪水的发生几率增大。这些结果对于指导汉江上游水资源水能源开发和防洪减灾具有重要的意义。     

黄河平渡关段全新世古洪水滞流沉积物研究

通过对黄河中游晋陕峡谷段的深入调查研究,在山西省大宁县平渡关基岩峡谷河段左岸沟口岩棚内发现了全新世古洪水滞流沉积层剖面。根据野外宏观特征及沉积环境,鉴别出平渡关(PDG)剖面夹有4层古洪水滞流沉积物。结合粒度成分、磁化率、烧失量、CaCO³含量等室内分析测定结果,确定为河流悬移质和跃移质在高水位滞流环境当中的沉积物,是典型的古洪水滞流沉积物。不同层次沉积物是不同古洪水事件的客观记录,既有细沙质粉沙,也有细沙或者中沙,反映出其物质来源的不同或者水动力大小的差异。粒度自然分布频率曲线为正偏和极正偏,主峰高且尖锐,表明其分选良好,其粒度概率累积分布曲线为典型的两段式。沉积物磁化率和烧失量均低于全新世风成黄土和古土壤,CaCO³含量介于古土壤和黄土之间,说明在黄河晋陕峡谷段,洪水所携带的悬移质泥沙是流域内黄土区和风沙区水土流失物质的混合物。     

渭河下游全新世古洪水滞流沉积物研究

通过广泛的野外考察,在渭河下游发现了全新世古洪水滞流沉积物,对其进行了深入观察、地层划分和系统采样。在实验室内进行磁化率、烧失量、碳酸钙和粒度成分等多指标的分析测试。结果表明,这些古洪水沉积物以细粉沙为主,性质为粉沙质亚黏土,致密坚硬,具有水平或波状层理,与覆盖在河流阶地面的风成黄土和古土壤有着显著的区别。通过OSL测年断代,发现它们与渭河上游固川镇剖面的古洪水SWD为同一期特大洪水的沉积物。这表明渭河流域在3200—3000aBP发生了一组3次特大洪水事件。这个时期正是全新世大暖期结束之际,也就是中国历史上商代末期。渭河流域特大洪水事件的发生与全球性气候恶化转折密切相关。     

历史时期以来汉江上游洪涝灾害研究

通过对汉江上游历史时期以来(208BC-2010AD)历史资料的搜集和整理,运用最小二乘法、小波分析和克里格插值等方法,对该区域洪涝灾害等级、时间(阶段、季节、周期等)和空间变化规律及成因进行了研究。结果表明,近2 220a间,汉江上游共发生洪涝灾害336次,平均6.6a发生1次,集中发生在夏秋季节(5-9月份)。该区域洪涝灾害划分为轻度洪灾、中度洪灾、重度洪灾和特大洪灾,分别占洪涝灾害总数的24.7%,29.5%,40.5%和5.3%。小波分析显示各级洪灾分别存在2~5a,38~40a,120a,160a的周期。洪涝灾害发生频率的变化呈现波动上升趋势,大致可分为3个阶段,清代道光年间前期、清代光绪年间和民国后期至20世纪末为洪涝灾害多发期。洪涝灾害空间分布差异明显,以安康盆地为中心向南、向北、向东、向西递减,存在两个高频中心和两个低频中心。大气环流异常,特殊地形条件,河流本身的水系特征,河道的弯曲程度及人类活动的影响是造成该区域洪涝灾害频发的主要原因。     

汾河上游流域分布式水文模型的构建

根据汾河上游流域的水文特性,采用以坡度、坡向为主要因素,按照集水区自然分水线划分子流域的流域离散方法,将SCS产、汇流模型与马斯京根法结合用于计算该地区的径流过程,建立了适于该地区,基于流域尺度的次降雨-径流分布式水文模型.选用该地区的典型流域--岚河流域与分布式模型耦合,进行模拟.经实测资料与模拟结果的分析比较,结果表明,该模型具有一定的精度,径流量合格率及汇流合格率分别达到70%和80%,且计算流量过程与实测流量过程吻合较好,所建模型基本适用于该地区的降雨一径流计算.     

历史时期汉江上游旱灾统计及成因分析

通过对历史文献资料的整理与统计分析,对汉江上游193BC-2000AD近2 200 a干旱灾害的等级、发生频率、成因进行了研究.结果表明,汉江上游在193BC-2000AD,共发生旱灾431次,平均每5.09 a发生1次.其中,干旱灾害以中度旱灾为主,占旱灾总数的42.5％;其次是轻度旱灾,占旱灾总数的35.0％;特大旱灾和大旱灾发生的频率较低,各占旱灾总数的12.3％和1o.2％.干旱灾害发生的频率具有明显的波动性,并且随着历史进程的发展,在波动中有上升的趋势,清代后期到现代,是汉江上游旱灾发生频率最高的时期.气侯变化、降水、地形以及人为因素是导致汉江上游地区发生旱灾的主要原因.     

黄河壶口至龙门段全新世古洪水滞流沉积物研究

通过野外考察,在黄河晋陕峡谷发现全新世古洪水滞流沉积物地层。对于采取的沉积物和黄土古土壤样品,进行磁化率、烧失量、碳酸钙和粒度成分的测试分析。综合野外观测和实验分析结果,确定它们是黄河悬移质泥沙在高水位滞流环境当中的沉积物。其主要成分是粉沙,次要成分为细沙,据此确定其质地属于细沙质粉沙。其磁化率略高于黄河河床相沙质沉积物,但是远低于全新世风成黄土和古土壤。其频率曲线为极正偏态,主峰高而且尖锐,表明分析性很好,粒度成分很集中。这是因为其在黄河洪水当中长距离搬运分选的结果。与泾河、洛河和漆水河比较,黄河晋陕峡谷全新世古洪水沉积物粒度成分偏粗。这表明黄河洪水搬运动力较强,且其悬移质泥沙是流域内黄土地区和风沙地区水土流失产物的混合物。这些特大洪水沉积层之间,被坡积角砾石或者石渣土层分隔开来,每一层记录了一个古洪水事件。     

汉江上游1988-2007年间景观格局变化分析

为研究陕西省境内汉江流域水电开发后区域景观格局时空演变,根据1988,2000和2007年汉江上游地区遥感影像,通过遥感解译,利用GIS缓冲区分析分别研究了汉江上游整体和500,1 000,5 000m缓冲区内景观格局变化。结果表明:(1)汉江上游1988年以来水域呈持续增加趋势,耕地呈现持续"落势",全时段景观格局处于不平衡态,双向转换较频繁。但有向着有利于区域生态改善方向转变的趋势。(2)从景观破碎化、景观形状和景观多样性3个角度分析了研究区景观格局变化,1988-2000年该区景观格局破碎化程度增加,形状趋向复杂,景观趋向多样化;2000-2007年该区景观破碎化程度减小,形状趋向规则化,景观多样性减小,表明景观格局向着有利于区域生态改善的方向转变。(3)汉江上游水电7级梯度开发对沿河500m缓冲区内景观格局影响最显著。     

辽河源典型森林类型的土壤水文效应

[目的]研究辽河源地区典型森林类型林下土壤的水文效应,为辽河源森林生态系统健康的监测和评价提供理论佐证。[方法]选取典型森林类型,采用不同入渗模型拟合各森林类型土壤的入渗过程。[结果](1)土壤容重变化范围为1.21~1.56g/cm3,油松中龄林最大,山杨成熟林最小;土壤总孔隙度变化范围为41.26%~54.38%,山杨成熟林最大,油松中龄林最小;(2)山杨成熟林土壤蓄水能力最强,为1 087.56t/hm2;油松中龄林土壤蓄水能力最小,为825.17t/hm2;(3)山杨成熟林稳渗速率最大,为1.33mm/min;(4)霍顿(Horton)入渗模型和菲利普(Philip)入渗模型能较好地反映各森林群落土壤入渗过程,但通用幂函数模型拟合结果较差。[结论]不同森林类型土壤均表现出随着土层深度的增加容重逐渐增加的现象,阔叶林林下土壤蓄水能力要强于针叶林,通过比较认为可以利用霍顿(Horton)模型作为研究该区森林土壤水文功能的重要手段。