古洪水平流沉积与水位

古洪水研究的目的是通过古洪水信息的载体———古洪水平流沉积提供古洪水水位及流量。而如何确定古洪水沉积顶面高程与其洪峰水位的关系是河床演变学至今尚未解决的难题。经过长江、黄河、海河和淮河古洪水研究之后 ,对此问题获得了新的认识。洪水平流沉积物尖灭点高程与其洪峰水位之间一致的关系 ,给古洪水研究解决了一个关键问题。

古洪水平流沉积

古洪水研究依赖古洪水沉积获得古水文信息。古洪水平流沉积是古洪水泛滥于死水断面范围内形成的薄层细颗粒沉积。以长江三峡下段与黄河三门峡以下河段为例，古洪水平流沉积被掩埋保存在部分缓倾斜岸坡平台上，主要的识别标志，在沉积构造方面为发育微薄层理，末端翘起并尖灭，此外还具有特定的粒度结构以及多种重矿物的百分含量方面的特征。

古洪水平流沉积基本特征

根据淮河响洪甸、滹沱河黄壁庄、长江三峡及黄河小浪底古洪水研究所取得的古洪水平流沉积物样品及实验分析，研究了古洪水中的关键问题———古洪水平流沉积的野外观测及实验分析特征．研究表明：沉积环境、沉积物的颜色及沉积物的层理等可以指示现场寻找和判断洪水干流沉积；沉积物的粒度、矿物组成成分及孢子花粉分析可以进一步确定该沉积物是否是古洪水平流沉积及洪水发生时期、洪水来源等．

黄河小浪底段古洪水沉积与古洪水水位的初步研究

在黄河小浪底河段的古洪水研究中，确定了古洪水平流沉积的基本特征，发现像黄河这样高含沙量河流的洪水平流沉积的尖灭端与洪痕一般高．本研究可以提高古洪水研究的可靠性和精确度．

北洛河宜君段全新世古洪水滞流沉积层研究

通过野外考察,在黄河中游北洛河宜君段基岩峡谷,发现夹有古洪水滞流沉积物的全新世风成黄土-土壤地层。在野外观察和分析的基础上,自剖面顶部向下系统采取样品,进行磁化率、烧失量、碳酸钙、粒度成分和化学元素含量的测试分析。综合野外观测和实验分析结果,确定了在古土壤中所夹的具有波状或者水平层理的沉积层,为河流悬移质泥沙在高水位滞流环境下的沉积物。其主要成分为粉砂,次要成分为细砂,质地为砂质粉砂土。其频率曲线为正偏态,峰态很狭窄,说明粒级集中,分选较好。其磁化率、Fe元素含量和烧失量远低于黄土和古土壤,而碳酸钙含量较高。这些都是由于流域暴雨流水侵蚀的产物,在河流长距离搬运当中高度混合的结果。它们在沉积之后,很少受到风化成壤作用的影响。这些特大洪水的沉积层之间被古土壤亚层分隔开来,表明每一层记录了一个古洪水事件。通过气候地层学分析对比,初步确定3次古洪水发生在8 000～7 800aBP(SWD1)、6 000～5 000aBP(SWD2)、4 200～4 000aBP(SWD3)。它们与全新世大暖期当中的气候突变事件密切相关。

关中盆地黄土剖面古洪水平流沉积物鉴别研究

古洪水水文学是环境变迁一个重要研究方向。鉴别古洪水沉积物则是古洪水水文学研究中最基本的任务。本文通过对关中盆地西部地区漆水河流域深入调查,在渭河北侧支流漆水河中游河谷,发现具有典型的古洪水平流沉积夹层的全新世黄土古土壤剖面。利用地貌学和第四纪地质学、沉积学,进而通过磁化率、粒度分析深入揭示了古洪水沉积物与风成黄土堆积物之间的主要区别。

古洪水重建研究综述

古洪水水文学于20世纪80年代成为一门独立学科,其核心就是古洪水重建,即依据古洪水的指示标志,推算古洪水的水文参数,最终确定古洪水的量级与发生频率.简要介绍了古洪水重建的概念及其工程应用;较为系统地综述了古洪水在水位指示标志(洪痕、古洪水滞流沉积、泛滥沉积)和水力指示标志研究和古洪水重建方面的研究进展;总结了古洪水洪峰流量重建的水位流量法、比降面积法及水面曲线法-HEC模型和水力重建的2个方程,以及古洪水相对年龄推算和绝对年龄测定的方法;分析了古洪水重建中滞流沉积和洪峰水位确定中存在的问题,以及非基岩河段进行古洪水重建和堰塞古洪水判别的难度;最后对现代河流的滞流沉积及其与水文的关系、规范古洪水辅助指示标志、非基岩河段的古洪水重建的方法和古洪水记录与古气候变化关系的研究等4个方面进行了展望.

黄河小浪底河段古洪水沉积

通过分析古洪水沉积的环境及应用沉积物识别的野外特征指标体系 ,指出黄河小浪底河段的古洪水沉积分为 3种类型 ,具有 4个特点 ,其中赋存古洪水平流沉积的地貌类型有 4种 .这一研究成果为在野外寻找及判断黄河小浪底河段的古洪水沉积提供了科学依据 。

汉江上游现代洪水滞流沉积物重金属元素特征

年对汉江上游现代洪水SWD（滞流沉积物）系统采样,并分析样品的粒度、烧失量和重金属元素质量分数,以揭示该流域内大洪水期间重金属的面源污染状况. 结果表明：汉江上游现代洪水SWD的粒度成分中,黏粒（粒径〈2μm,下同）占1.3%-6.9%,细粉沙（2-〈16μm）占9.0%-40.9%,粗粉沙（16-63μm）占22.7%-50.3%,并且三者沿程自上而下逐渐增加；而沙粒（〉63μm）占7.1%-65.6%,沿程自上而下呈逐渐减少的趋势. 与全国泛滥平原沉积物重金属背景值比较发现,Co、Cr、Ba和V累积明显,而w（Cu）、w（Ni）、w（Pb）和w（Zn）不同程度地高出背景值. 运用地质累积指数（Igeo）和污染指数（PI）评价表明,主要污染元素的地质累积指数为Co〉Cr〉Ba〉V,而Cu、Ni、Pb和Zn都属于清洁. 汉江上游现代洪水SWD的重金属整体处于中等污染水平. 利用相关性和主成分分析发现,Co和Cr多富集在沙粒中,而Cu、Ni、Pb、Zn、Ba和V多累积在黏粒、细粉沙和粗粉沙中. 现代洪水SWD的粒径分布和重金属元素质量分数空间变化明显,聚类分析发现其空间分布可分为安康盆地、汉江上游北岸和汉江上游南岸3类,这种分布特征与汉江上游地貌特征、羽毛状水系和人类活动的影响等密切相关.

长江宜都段全新世古洪水滞流沉积物研究

对长江中游地区进行详细的野外调查,在长江宜都段剖面发现3层古洪水滞流沉积物(SWD)。综合全新世地层关系对比、文化遗物和光释光(OSL)技术测年结果,确定这三期古洪水事件分别发生在950～850aB.P.,750～650aB.P.,550～350aB.P.。结合野外宏观特征和粒度成分以及地球化学元素的测定分析,结果表明:现代土壤、近代黄土和古土壤的沉积物性质是粘土质粉沙,而古洪水SWD是沙质粉沙。古洪水SWD的峰值集中,分选性好,中值粒径和平均粒径偏粗且沙级颗粒含量偏大。古洪水SWD的Fe2O3、MnO、Rb/Sr和残积指数明显偏低,这与其粘粒含量少有关;而Na2O、CaO、Sr含量和残积指数偏高,这与其很少受到风化成壤影响,且沙粒含量高有关。

确定古洪水事件的沉积学方法及古洪水研究的应用

洪水是我国常见的自然灾害事件,也是人地关系发展的历史见证之一.古洪水研究的关键是古洪水事件的判别问题.山区河流古洪水产生的平流沉积在沉积层理、沉积体形状、颜色等沉积构造和粒度、分选性、矿物组合等沉积结构方面具有可识别的标志.在洪泛平原区,可以通过对古溃口扇、古漫滩沉积和河道内古平流沉积的识别来确定古洪水事件.利用多种方法对古洪水的研究已经在工程建设、古环境重建等方面得到了应用.

“寒亭组”是山东唐宋时期两期洪水的产物——基于沭河沙带调查及光释光测年研究

对分布于临沂一带沂河与沭河沿岸沙带的展布形态与沉积层理进行研究,认为该沙带属于古洪水期滞留沉积物(SWD),并非以往认为的风沙成因(寒亭组)。为了获取滞留沉积物的形成年龄,采用光释光测年(OSL)方法,首次获得对应沉积物年龄为0.8ka,1.2ka,结合相关历史时段的洪水记录,综合分析后,认为该滞留沉积物记录了发生在唐宋时期的两次历史洪水。

黄河流域全新世古洪水研究进展及展望

全新世古洪水研究能够弥补近现代洪水监测记录在时间和空间上的局限性,更加科学地查明洪灾规律及机制,已逐步成为当今全球变化研究的热点之一。黄河流域由于独特的地质地貌条件,历史时期以来洪灾频发、影响巨大,而且现今洪水风险依然很大,是我国古洪水研究的重点区域。本文围绕近十年来黄河流域全新世古洪水研究在沉积特征、古水文重建、年代框架及其与文明兴衰关系等方面的研究成果,综述了当前研究中面临的主要问题和发展趋势,认为应加强流域内不同地貌位置的古洪水研究,综合分析、交互验证,完善黄河流域全新世古洪水序列及年代框架,深入挖掘“区域气候背景-异常洪水事件-人类活动”之间的相互关系,为全球变化背景下黄河流域洪水预测、防治及风险评估等提供科学依据。

高山峡谷大比降河段古洪水沉积物特征研究

为了推进国内古洪水研究,丰富古洪水研究成果,以某高山峡谷大比降河段为研究对象,对古洪水平流沉积物进行了野外调查和实验室分析研究。结果发现古洪水沉积物具有以下特点:野外沉积环境多为支沟回水区及岩龛等地貌部位,沉积颗粒较一般情况粗;重矿物受当地富集矿物影响更明显;粒组以砂为主,几乎不含黏土且分选较好,细颗粒沉积的留存环境仅限岩龛;年代分析表明有效碳更易受周围环境影响。研究成果为古洪水沉积物研究和完善古洪水平流沉积物的鉴别提供了参考和借鉴。

颍河上游褚河段古洪水事件及其沉积响应

通过对颍河上游禇河镇段一处典型的古洪水滞流沉积层剖面(SWD)的粒度、磁化率等指标进行综合研究,并结合野外特征描述,分析了该剖面理化特征,探讨了该地区发生洪水的次数。研究结果表明:1) 在YH-CH剖面粒度组成中以粉砂为优势粒径,含量介于47%~85%之间,平均含量为64.3%;粘粒含量较少,含量波动于3.2%~9.5%之间,平均为5.3%;砂级颗粒平均含量为17%;在累计频率曲线图上,B、C、D、E等层位偏左,SWD1和SWD2偏右;SWD1和SWD2分选较好且沉积颗粒较粗。2) 该剖面低频磁化率(X-lf)和高频磁化率(X-hf)具有相似的变化趋势,都呈现出B、C、D、E磁化率值相对较高,而SWD1与SWD2磁化率值相对较低,说明了SWD1和SWD2为典型的古洪水滞流沉积物。综合研究表明,YH-CH剖面记录两期古洪水事件,对应的剖面深度分别为60~80 cm、180~200 cm,其中第一期洪水较第二期洪水能量较高,携带的沉积物颗粒较粗。同时这些特征也为颍河上游的古洪水事件的识别标志提供参考。

浙江姚江平原特大洪水滞留沉积物中重金属特征及磁诊断探讨

为探讨洪水滞留沉积物中重金属元素的含量、分布特征及其污染磁诊断有效性,以浙江姚江现代特大洪水滞留沉积物为例,洪水退去后及时沿平原段河岸自上游入城段到下游出城段系统采集24件表层沉积物样,开展了重金属元素实验分析和磁性参数测量。结果表明,8种重金属元素Cu、zn、Cr、Cd、Pb、Ni、Mn和Fe平均含量分别为175.23、400.74、145.32、0.83、43.71、32.12、564.35 mg·kg^(-1)和4.37%,除Fe不与当地河流底泥沉积物重金属背景值进行比较外,其余各元素均不同程度超背景值,其中Cu、Cd和Zn最严重,分别是背景值的10.88、6.75、6.32倍;重金属元素含量沿入城段-城区段-出城段呈递增趋势,在城区汉流段含量最高接近严重污染,指示了重金属元素受城市工业化的深刻影响。上述重金属元素含量的空间变化在沉积物磁性参数上也有良好体现,其中频率磁化率(χ_(fd))和饱和等温剩磁的矫顽参数(S_(-100mT))与Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Ni含量具有显著正相关关系,表明磁学方法同样可用来指示洪水滞留沉积物的重金属污染,但洪水期间复杂的沉积环境以及人类污染物质输移等因素影响,增加了利用磁学手段定量诊断重金属污染的复杂性。

关中西部湋水河全新世古洪水平流沉积地层研究

在湋水河谷多个地点发现全新世古洪水平流沉积层赋存于黄土—古土壤剖面中。在杨凌河段的典型地点系统采样,通过磁化率、烧失量、碳酸钙和粒度分析,揭示了古洪水平流沉积物的基本特征,明确了其与风成黄土和古土壤之间的主要区别。通过地层对比、以及对于平流沉积层上下的文化层考古学断代,并且结合与主流漆水河古洪水的时代对比,确定了湋水河谷两期洪水发生在4500—4100aB.P.,相当于龙山文化的晚期,对应我国夏代之前的特大洪水。该研究对于湋水河古洪水水位和流量的恢复有十分重要的意义。

黄河晋陕峡谷吉县段全新世古洪水平流沉积特征研究

鉴别古洪水沉积物是古洪水水文学研究中最基本的任务。古洪水沉积物特征的研究对于识别古洪水沉积以及利用古洪水沉积物来恢复古洪水的水位,流量和发生规律都有十分重要的意义。通过对黄河晋陕峡谷吉县段流域深入调查,在黄河中游峡谷发现具有典型的古洪水平流沉积夹层的全新世黄土古土壤剖面。利用地貌学和第四纪地质学、沉积学,进而通过磁化率、粒度分析深入揭示了古洪水沉积物与风成黄土堆积物之间的主要区别。

汉江上游郧县曲远河河口段全新世古洪水水文状态研究

对汉江上游河谷郧县曲远河河口剖面进行了沉积学、粒度、磁化率和烧失量的研究。结果表明：夹在古土壤中的灰白色沉积层是典型的古洪水滞流沉积物，记录了～次特大洪水事件，用地层对比法和OSL方法确定其发生时间为4950～5450aB．P．。用古洪水SWD尖灭点法确定古洪水行洪水位高程为169m，采用比降法恢复其洪峰流量为60577m^3/s。根据2011年汉江上游洪水洪痕，用相同的方法对洪峰流量进行了反演，误差为-4．11％，说明用比降法恢复的古洪水洪峰流量是可靠的。

延河全新世古洪水平流沉积物研究

古洪水沉积物特征的研究对于鉴别古洪水事件以及利用古洪水沉积物来恢复古洪水的水位、流量和发生规律都有十分重要的意义。在陕北地区延河下游河谷发现了具有典型全新世古洪水平流沉积层剖面,对该剖面进行磁化率、烧失量、碳酸钙、粒度指标的测定,这些指标揭示了古洪水平流沉积与风成黄土堆积之间的区别。