岷沱江、嘉陵江流域致宜昌大洪水暴雨过程的特征及天气成因

为揭示岷沱江、嘉陵江流域致大洪水暴雨过程的天气成因及宜昌控制站雨洪规律,加深对宜昌站大洪水发生发展机制的研究,基于NCEP/NCAR再分析资料及常规气象水文观测资料,采用统计学、天气学等方法分析研究了1980—2020年发生在岷沱江、嘉陵江流域的19例致洪暴雨过程特征、雨洪关系、致洪暴雨源地及下垫面特征、天气系统配置等。结果表明:宜昌作为长江流域主要控制站,当前期起始入库流量达到19000 m^(3)·s^(-1)以上,且刚好遭遇连续性暴雨过程,则发生大洪水概率会显著提高。从岷沱江或嘉陵江的连续性暴雨过程开始至洪峰产生所需时长平均在6 d左右。暴雨持续时间和累计面雨量与洪峰有较好的对应关系,每次大洪水的形成都需要一次持续3 d以上的暴雨过程,多数在4~6 d。大洪水过程全部发生在7—9月。致洪暴雨过程以准静止类雨带为主,其次是东移类和转向类。89%的过程雨带呈东北—西南向的带状分布。强降水中心源地与特殊地形关系密切,主要分布于3处:岷江下游与青衣江交汇处,转向类降水多发;嘉陵江中下游、涪江流域及渠江流域,多以准静止类为主;涪江中游及渠江流域北部,东移类暴雨过程多发。孟加拉湾热带低压系统的存在对上游产生连续性暴雨至关重要,其次是南海地区的低值系统,两者参与过程占比达68%。低压系统不仅为岷沱江、嘉陵江流域带来充足能量和水汽,其东侧水汽的卷入容易在岷沱江、嘉陵江流域触发低涡,再配合特殊地形,产生强的上升运动。降水过程分为准静止持续性降水和移动性持续降水2类。易发大洪水的天气概念模型有3类:Ⅰ型为西太平洋副热带高压边缘、西风短波东移触发暴雨型,Ⅱ型为青藏高原低值系统东移触发暴雨型,Ⅲ型为低层偏东气流暴雨型。

湖北宜昌埃迪卡拉系陡山沱组下部无机碳同位素再研究:探寻碳酸盐岩碳同位素组成的原始海水信号

湖北宜昌地区埃迪卡拉系陡山沱组记录了多次显著的无机碳同位素(δ^(13)C_(carb))波动事件,它们可以在华南乃至全球范围内进行广泛对比。然而,在一些特定剖面中,陡山沱组底部盖帽碳酸盐岩记录了δ^(13)C_(carb)极负值(<-30‰,VPDB),以及上覆陡山沱组二段底部地层中δ^(13)C_(carb)在正负值之间频繁波动的现象。一般认为,成岩作用中形成的碳酸盐矿物导致了这些分布不规律的δ^(13)C_(carb)波动,并对利用碳酸盐岩全岩无机碳同位素(δ^(13)C_(bulk))数据进行古海洋碳同位素组成恢复的可靠性造成了干扰。为了评估成岩作用对δ^(13)C_(bulk)的影响,本文利用宜昌雾河地区埃迪卡拉系的一口钻井岩芯,对陡山沱组下部地层进行了详细的岩石学观察和碳同位素分析。研究结果表明,陡山沱组下部的碳酸盐岩中存在形成于成岩过程中的方解石矿物,而碳酸盐岩中的白云石组分并未遭受严重的后期成岩作用改造,白云石组分的碳同位素(δ^(13)C_(dolo))组成能够更加准确地反映沉积时的海水信息。为获得样品的δ^(13)C_(dolo)信息,本研究首先将全岩粉末样品与30%磷酸反应2 h,去除其中的方解石组分,然后测试残余样品的碳同位素。实验结果显示,该方法可以有效去除岩石粉末中的方解石组分,最终获得的数据能够准确地反映δ^(13)C_(dolo)特征。陡山沱组二段下部样品δ^(13)C_(dolo)为连续稳定的正值,且明显高于δ^(13)C_(bulk),δ^(13)C_(dolo)曲线更加真实地反映了新元古代冰期结束之后海洋碳同位素组成的变化特征。

基于遥感生态指数改进模型的沱江流域生态环境质量时空变化及驱动力研究

[目的]沱江流域面临严重的水土流失、水环境污染和土壤侵蚀等生态环境问题,开展流域生态环境质量评价对推动长江上游生态环境保护和流域社会经济高质量可持续发展具有重要意义。[方法]基于谷歌地球引擎平台,选取2000-2020年的Landsat遥感影像,以绿度、湿度、热度、干度、生物丰度指数构建生态环境质量评价模型,采用变异系数、一元线性回归和空间自相关分析方法对流域内生态环境质量的时空演变格局进行分析,并运用最优参数地理探测器模型(optimal parameter geographic detector model,OPGD)对其驱动力进行探测。[结果](1)2000-2020年,沱江流域生态环境质量多年平均值为0.66,等级以良为主,占比为63.01%。成都周边区县、内江、自贡、泸州等城镇地区生态环境质量较差,呈现南北低中间高的空间分布格局。(2)沱江流域生态环境质量总体呈下降趋势,生态环境质量变差的趋势显著,轻微退化和显著退化面积占比分别为19.75%和5.88%。人口密度大,社会经济发展水平高的城镇化地区,生态环境质量以较高波动为主,占比为18.15%。(3)2000-2020年沱江流域全局自相关莫兰指数范围为0.769~0.870,主要分布在第1象限和第3象限,局部自相关的高-高集聚区和低-低集聚区范围随时间呈显著变化,景观斑块破碎化明显。(4)OPGD结果表明,土地利用类型、坡度、高程、夜间灯光为流域生态环境质量变化的主要驱动因子,人口密度、气温和GDP为次要驱动因子,降水量和坡向因子影响较小。土地利用类型与其他因子交互作用增强对流域内生态环境质量变化的影响。[结论]改进的遥感生态指数模型对开展区域生态环境质量评价提供新方法,研究结果为生态环境保护提供参考。

贵州瓮安地区陡山沱期磷块岩沉积特征及成矿预测

贵州瓮安已探明磷矿资源储量36.5亿吨,素有“亚洲磷仓”的美誉。随着新一轮找矿突破战略行动实施,急需对瓮安地区成磷条件与找矿远景区进行预测,指导磷矿找矿工作。通过对瓮安地区陡山沱期磷块岩沉积特征、沉积层序、成矿模式和成磷古地理分析,提出中坪、建中、南寨、平定营、瓮安深部、岚关、草塘等7个磷矿找矿远景区。

基于景观结构的沱江流域土地利用生态风险时空变化

本文以沱江流域为研究对象,基于2005—2020年的遥感数据,从景观结构的角度,利用GIS和GeoDa软件,同时结合土地利用类型转移矩阵,构建景观土地生态风险评价模型,分析了研究区土地生态风险的时空变化特征。结果表明:①耕地为研究区的景观本底值,受自然和人为因素的影响,15年间,耕地和林地面积减少,建设用地、水域、草地、未利用地面积增加,新增建设用地面积最多,91.95%来源于耕地,是建设用地的主要来源。②2005—2020年的生态风险指数,经计算,全局莫兰指数(Moran’s I)值均为正数,在99%的置信度标准下,通过了显著性检验,说明生态风险区在空间上具有显著的正相关关系且呈现空间聚集状态,“高-高”聚集是土地生态风险的主要聚集模式。③15年间,在空间分布上,低风险等级整体上有向中下游转移的趋势,研究区以高风险区和较高风险区为主,分别呈片状和条带状较集中地分布于流域上游的山区和中下游的丘陵地区,分别占到研究区总面积的49.20%和48.98%;从面积变化的趋势来看,低风险区、较低风险区、中等风险区面积逐年分别增加了1122.91、3581.10、21698.83 hm2,较高风险区面积先增加后减少,总体增加了582436.94 hm2,高风险区面积先减少后增加,总体减少了608839.78 hm2,沱江流域土地利用生态风险整体上趋于减弱;总体来看,除较高风险区向高风险区少量转化外,其余均以较高等级风险区向较低风险区转移占比较多,风险区的转化均表现为相邻等级之间的互相转化,说明研究区生态风险变化相对稳定,没有急剧变化的区域。

沱江流域水资源生态安全状况分析

为研究沱江流域水资源可持续利用状况,采用水生态足迹模型计算流域2010—2021年的水资源生态足迹和水资源生态承载力。通过二者的差值水资源生态盈亏指数,对沱江流域内各市近12年的水资源可持续发展状况分析;通过水资源生态压力指数,对沱江流域各市水资源受压迫程度分析。分析结果如下:①沱江流域内水资源生态状况日益改善,至2021年流域内各市水资源生态均处于盈余状态,水资源压力指数均>1,表明流域内各市水资源处于安全状态;②流域内农业水资源生态足迹是总水资源生态足迹主要贡献者;③流域内各市水资源安全状况各异,其中内江市水资源生态压力最大,泸州市水资源丰富有更多合理开发利用的空间。

沱江流域雨季降水特性指标分析

利用沱江流域17个气象台站降水资料,通过计算沱江流域58年雨季平均降水量、降水量变异系数和降水距平百分率等,分析了降水的年际变化特征,并利用ArcGIS10.7中的普通克里金法对沱江流域的平均降水量和干旱频次进行了空间分析。结果表明,沱江流域降水量存在年际波动变化,各站点的变异系数在0.19~0.26之间,年际变化较大。沱江流域近58年期间均出现了不同程度的干旱,干旱的发生次数呈上涨趋势,发生干旱的频次由北向南递减。由此可以为沱江流域干旱事件发生的监测、评估、预警提供科学依据,有利于合理利用水资源,实现区域可持续发展。

沱江流域雨季极端降水时空演变特征

为应对我国极端降水事件频发的现状,加强沱江流域极端降水的应灾防灾能力,采用百分中位法确定沱江流域雨季各气象站点的极端降水阈值,并在此基础上选取了极端降水总量、极端降水频次和极端降水强度等极端降水指标,运用普通克里金法、线性倾向估计法、 Mann-Kendall突变检验和Morlet小波分析等方法研究极端降水的时空演变特征。结果表明:在空间上,极端降水阈值表现出由西向东逐渐增加的趋势,频次由西向东逐渐减少,总量和强度均表现出由西北向东南逐渐减少的趋势;在时间上,沱江流域雨季极端降水总体呈减少趋势;1984年极端降水总量和强度发生突变,而后,极端降水呈显著下降趋势。

从人地关系视野与文化空间修复视角探究内江“沱江船工号子”的保护与传承

“沱江船工号子”是四川省的非物质文化遗产,是当地重要的传统音乐,具有深厚的文化内涵和历史渊源。内江地区的“沱江船工号子”受劳动方式、自然地貌、方言等因素的影响,极具地方特色。然而,截至目前,对内江“沱江船工号子”的传承与保护缺乏重视,没有意识到其“文化事象”需根生于“文化空间”之中,这导致内江“沱江船工号子”的传承与保护面临“碎片化”的困境。基于整体保护与活态传承非物质文化遗产的原则,本文从人地关系视野的角度出发,结合文化空间修复的理念,更好地传承和保护内江“沱江号子”。

扬子西南缘滇中成冰系南沱组沉积特征及其上红层归属讨论

扬子克拉通滇中地区新元古界南沱组与陡山沱组之间过渡段“红层”不同学者认识尚有分歧。以扬子克拉通西南缘昆明晋宁鲁纳村剖面和飞大田剖面为主,对其成冰系南沱组开展了详细的地层学、沉积学研究。南沱组砾岩段及其上覆红层泥岩段具擦痕、坠石、韵律性纹层等典型冰川沉积特征,据此划分出4个沉积亚相,即冰下滞积亚相、冰缘河道亚相、冰前三角洲前缘亚相和滨岸亚相,反映了冰期演化的不同阶段。红层段顶部最年轻碎屑锆石年龄为636 Ma,表明南沱组上段紫红色粉细砂岩顶部沉积时限可能晚于636 Ma。区域地层对比发现,平面上,滇中地区南沱组砾岩段和泥岩段分布稳定;垂向上,自下而上为冰川冰下堆积砾岩,向上过渡为冰缘河道砾岩,再向上为冰前三角洲前缘泥岩和滨岸细砂岩,表现为冰川逐渐融化并逐步海侵的规律。研究认为南沱组应当二分:下段杂砾岩段,上段紫红色泥岩段,即南沱组—陡山沱组界限置于红层段顶部。论文深化了对扬子西南缘成冰纪沉积古地理的理解,为完善四川盆地周缘成冰纪—埃迪卡拉纪等时地层格架和四川盆地及周缘深层油气勘探提供了沉积学新资料。

鄂西宜昌地区寒武系水井沱组页岩储层地应力特征及成因

以四川盆地宜昌地区水井沱组页岩储层为对象,采用钻井实测、岩心测试分析及测井解释等技术,获取多井点现今地应力信息,研究地应力特征,探讨应力差异分布成因。结果表明:宜昌地区水井沱组现今最大水平主应力方向总体为NEE向,东、西部靠近边界断裂的区域呈多向性;现今地应力的离散性较强,平面上呈中部高、东西部低的主体分布特征,纵向上随深度增加而增大;埋藏深度是导致地应力纵向上分布差异的主要因素,三个主应力随埋深呈线性增加,主体区域的应力关系表现为水平最大主应力>垂向主应力>水平最小主应力,属于走滑断层应力状态;不同岩性层间的水平应力及方向变化,由灰岩、粉砂岩到页岩,应力总体上呈减小趋势;边界断裂的影响是地应力平面上分布差异的主要成因,造成地应力降低及最大水平主应力趋于平行断层走向的偏转,地应力降低与偏转幅度主要受断裂距离控制。该结果可为宜昌地区水井沱组页岩气藏后续勘探部署及压裂施工方案设计提供依据。

川东北地区陡山沱组页岩地球化学特征与古环境分析

下震旦统陡山沱组页岩是四川盆地震旦系成藏的主要烃源岩,是近年来海相古老地层天然气勘探的重点层位。根据川东北城口地区白包溪、柿坪两个剖面的46件样品的有机地球化学(总有机碳、岩石热解、干酪根碳同位素)和元素地球化学(主微量元素、稀土元素)特征,分析了陡二段和陡四段烃源岩的地球化学特征与沉积环境的变化情况。结果表明,该地区陡山沱组页岩有机质丰度高,总有机碳(TOC)含量在0.19%~20.38%(均值4.76%),有机质类型为Ⅰ型干酪根,成熟度已达到过成熟;黑色页岩较高的δEu异常值与异常富集V、Mn、Mo、Ba和U微量元素,揭示了该时期强烈的热液作用;稀土元素配分模式与氧化还原指标识别出川东北地区陡二段沉积时期水体在缺氧-贫氧-硫化的水体条件下反复波动,陡四段水体环境则由贫氧演变为缺氧-硫化环境,总体盆地环境水体连通性较强,沉积速率较高,上升流携带热液来源的营养元素造成了生产力的繁盛,促进了有机质页岩的形成。

四川盆地城口地区下寒武统水井沱组有机质富集控制因素

【目的】四川盆地下寒武统水井沱组黑色页岩是四川盆地重要的烃源岩和页岩气勘探层位,但目前对该黑色页岩有机质富集机理还存在不同的看法。【方法】通过对川东北城口地区下寒武统水井沱组下部黑色页岩的沉积相与沉积微相分析、环境成因草莓状黄铁矿形态与粒径变化规律研究,结合黑色页岩总有机碳含量、主量元素、微量元素等地球化学数据分析,重建了四川盆地东北部水井沱组沉积期古地理、古环境演化模式,探讨了有机质富集主控因素与形成机制。【结果】水井沱组黑色页岩可以划分出与深水陆棚—斜坡环境有关的五个沉积微相。生产力指标Ba_(XS)、P/Ti及陆源碎屑输入指标Ti、Al表明,水井沱组黑色页岩沉积环境处于较低的古生产力水平,陆源碎屑输入较稳定且与TOC没有明显相关性。因此,古海洋初级生产力及陆源碎屑输入不是水井沱组黑色页岩有机质富集的主控因素。氧化还原敏感元素指标U/Th、U_(EF)、Mo_(EF)及草莓状黄铁矿研究表明,有机质含量与古水体氧化还原指标呈明显正相关,指示下寒武统水井坨组有机质富集主要受到水体氧化还原条件变化的控制。【结论】基于底水氧化还原条件变化规律、沉积相及沉积充填演化序列等认识,认为寒武纪第二阶—第三阶(529~514 Ma)时期,水井沱组黑色页岩有机质富集受大规模海侵事件导致的底水氧化还原条件波动控制,并提出了有机质富集模式。

基于服务簇的沱江流域生态系统服务权衡/协同关系演变

明确流域生态系统服务簇的时空格局以及簇内生态系统服务动态权衡/协同关系对管理和维持流域生态系统结构与功能的稳定性和可持续性有重要意义。基于InVEST模型、土壤流失方程等方法估算2010、2015、2020年3期沱江流域生态系统服务,并使用K-means聚类识别生态系统服务簇,以服务簇视角衡量服务簇内部主要生态系统服务间动态权衡/协同关系,讨论权衡/协同关系及服务簇的时空变化规律,针对不同簇模式提出相应的分区管控建议。结果表明:(1)2010—2020年沱江流域各生态系统服务空间格局稳定,生态系统服务变化各异。生境质量、产水、固碳服务总量上升,粮食生产、水土保持服务总量下降。固碳、水土保持以及生境质量服务高值区表现为在北部及中北部集中分布,产水服务量由南向北减小,粮食生产服务高值区主要集中于流域中北部和南部耕地区,文化娱乐服务高值区呈现出显著的城市及城市间网络状连接趋势。(2)根据聚类结果将流域划分为5种生态系统服务簇,各簇存在时空异质性。粮食生产簇占比为72.9%,以粮食生产、产水服务为主;生态保育簇占比为15.2%,以生境质量、固碳服务为主;文化娱乐簇占比为6.9%,以文化娱乐服务为主;多功能耦合簇占比为4.4%,以生境质量、固碳、水土保持服务为主;水土保持簇占比为0.5%,以水土保持服务为主。(3)宏观而言,沱江流域整体权衡关系多于协同关系,服务簇内部各服务协同关系多于权衡关系,应因地制宜采取管控措施。不同生态系统服务簇内部各服务权衡/协同关系存在相似与差异性,不同服务簇内各相同服务组合的权衡/协同关系强弱不同,服务簇内部各服务协同关系多于权衡关系,流域整体权衡关系多于协同关系。研究成果可为沱江流域区域未来生态系统管理与优化、生态文明建设及可持续性发展提供科学依据。

四川盆地及周缘震旦系陡山沱组烃源岩生烃潜力

震旦系陡山沱组作为四川盆地一套重要的烃源岩,目前研究程度还较低。虽然已知对震旦系灯影组成藏具有一定的贡献,但暂未针对性地开展生烃潜力评价研究。为此,结合多位学者的研究成果,在系统分析四川盆地及周缘地区陡山沱组烃源岩发育特征及分布的基础上,开展了陡山沱组烃源岩干酪根历史时期生油量、排油量、生气量等评价计算,并初步分析了四川盆地范围内陡山沱组烃源岩来源的天然气资源量。研究结果表明:①四川盆地内陡山沱组烃源岩总体不发育,但存在盆地西北缘、东北缘和南缘等3个烃源岩发育区;②计算四川盆地及周缘地区陡山沱组烃源岩干酪根历史时期的生油量、排油量、生气量分别为5021×10^(8)t、4519×10^(8)t、161×10^(12)m^(3),盆地外围的干酪根生油气量是盆地内的3倍;其中盆内以川西地区生油气量最大,盆缘以东南部地区生油气量最大;③四川盆地范围内上震旦统陡山沱组烃源岩来源的天然气资源量1.09×10^(12)m^(3),以原油裂解气为主,其中川西地区天然气资源量最大,其次为川东和川南地区。

沱江流域典型监测断面水质状况分析及治理措施

为分析沱江流域的水质污染情况及后续治理,收集流域内11个监测断面的水样,测定总氮、总磷、氨氮等典型水质指标。采样点水体氨氮污染程度不高,但总氮浓度及3#上层TP浓度超过地表水Ⅴ类标准限值,水体富营养化程度较严重,污染较严重。12#硫酸盐浓度较大,其水体接纳的污染物相对较高。11#取样点水体COD污染最为严重,不同采样点DOM浓度差异明显。2#、3#Fe和Mn含量均高,污染较严重。多处采样点水体污染较严重,应加强沱江流域水环境治理能力,控制水体污染。结果可为沱江污染治理提供依据。

沱江流域水资源综合治理与可持续发展的长效机制研究

沱江流域水资源治理一直是持续关注的话题,此研究主要对沱江流域水资源综合治理和可持续发展的长效机制进行研究。研究过程采用一定的创新方法对其可行性、重难点、主要目标、研究思路和方法等各方面进行探索分析,经过研究对沱江流域资源治理产生了一定的研究价值和实用价值。

冬季沱江(成都段)水体中溶解性有机质(DOM)的组成、分布及来源分析

以冬季沱江流域成都段为研究对象,通过紫外-可见吸收光谱、平行因子模型(EEMs-PARAFAC)及主成分分析(PCA)方法,探讨其水体中溶解性有机质(DOM)的组份特征及来源.结果表明,冬季沱江流域成都段水体中共解析出3种荧光组分,分别为分子量较高的UVA类腐殖质C1、内源类蛋白中的类酪氨酸组分C2和分子量较大的芳香氨基酸腐殖物质组分C3,其中C2主要为外源输入,C2、C3的则是以内源为主的混合型输入,3种组分分别占总荧光强度的22.9%、51.3%和25.8%.通过对比分析水体中DOC、SUVA254和SR,发现研究区整体DOM腐殖化程度和DOM分子量大小依次为下游>中游>上游;利用主成分分析法(PCA)确定研究区水体DOM的来源,其中内源输入贡献率为77.64%,外源输入贡献率为10.13%,累计方差贡献率为87.77%。基于上述分析结果,能从一定程度上反映冬季沱江流域成都段的水质状况。

沱江成都段河流生态健康评估研究

为摸清沱江流域成都段水生态系统健康状况,并探索有效的河流生态健康综合指数评估方法,文章以沱江流域成都段为研究对象,通过调查水文水质、生境、底栖动物、鱼类等环境生物要素,以水生态环境质量综合评价指数(WEQI_(river))法和河流健康指数(RHI)法进行评价对比分析。结果表明:基于水质、生境和底栖动物的WEQIriver综合指数法显示研究对象河流整体呈良好状态;基于岸线自然状况、违规开发利用岸线程度、生态流量满足程度、水质优劣程度、水体自净能力、鱼类保有指数和公众满意度的RHI综合指数法显示研究对象河流整体呈亚健康状态。2种评价结果均表现为干流和上游支流环境状况优于下游支流,部分点位结果差异较大,主要受不同方法侧重点不同影响,WEQI_(river)指数更侧重评价水生态系统的自身状况,RHI指数则更侧重评价人类活动对水生态系统的干扰程度。二者可以相互借鉴,综合用于河流生态系统健康评价。

扬子陆块北缘大洪山地区莲沱组底部凝灰岩锆石U-Pb定年及其地层学意义

扬子陆块北缘莲沱组是华南新元古代的重要地层单元之一,但其沉积时限、区域对比关系、沉积环境与沉积期古地理存在诸多争论。对大洪山地区莲沱组底部的凝灰岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得凝灰岩样品的形成年龄为798.4±4.5 Ma(MSWD=0.40,n=13)。结合前人研究成果,将莲沱组的沉积时限限定为800~714 Ma,区域上可与板溪群及其相当地层中上部、休宁组、澄江组、开建桥组、武当群和随县群进行对比,为“晋宁造山运动”不整合面之上、南华冰期之下的一套裂谷充填产物,代表了裂谷盆地全面打开,沉积范围快速扩大的充填序列,其主体为冲积扇、河流及滨浅海沉积。莲沱沉积时期,扬子陆块北缘形成了一个向北逐渐变深的裂谷盆地,此时大洪山地区的莲沱组为围绕鄂北古隆起分布的冲积扇沉积,向北则变为以随县群为代表的滨浅海—半深海沉积。