渭河渭南段高漫滩沉积记录的洪水研究

本文根据渭河渭南段两个典型高漫滩沉积剖面中和2005年洪水沉积中376个样品的粒度分析,并结合历史文献资料研究了高漫滩沉积层代表的洪水变化。结果表明,渭河高漫滩洪水沉积以粉砂和极细砂为主,分层明显,分辨率高,能够指示洪水频次、洪水位高度和洪水动力。两个剖面厚度为约5.3m,均可分为19个层位,指示至少发生了19次较大规模的洪水。粒度分析确定的19个洪水阶段与历史文献记录的大洪水阶段基本一致。粒度参数Md、Mz、σ、Sk、Kg在剖面各层差异明显,也指示了各阶段洪水的差异。其中WN1剖面中第15、14、10、3、12、4、13、6、8、2阶段洪水发生时高漫滩上的洪水深度大于2005年渭南渭河高漫滩上1.6m的洪水深度,当时河床之上的洪水深度大于8.1m,其余洪水阶段发生时河床之上的洪水深度接近或略小于8.1m,是当时发生了大洪水或中等规模洪水的显示。根据渭河流域近代大洪水发生年的降水条件确定,WN1、WN2剖面多数阶段洪水的发生是当年降水量的显著增加造成的。

泾河泾阳段高河漫滩沉积与洪水事件

根据泾阳泾河高漫滩JYa沉积剖面的野外观察,128个样品的粒度、元素与化合物含量实验分析,以及历史文献对该区洪水的记载,研究了泾阳泾河高漫滩剖面沉积特征与洪水变化。结果表明,泾阳泾河高河漫滩沉积物发育良好,以粗粉砂、极细砂为主,各组分在整个剖面上变化明显,分辨率高,能够清晰地指示各次的洪水以及降水量的变化。JYa剖面分为18个沉积阶段,指示了18次大小不同的洪水和18个降水较多的年份。JYa剖面18个洪水沉积阶段的规模由大到小的变化顺序为:第14层>12层>13层>8层>5层>1层>2层>4层>9层>3层>7层>6层>11层>10层>18层>15层>16层>17层。JYa剖面最上部第1层形成时的河床洪水深度约为4.56m,流量为4010m3/s。第14、12、13、8、5层形成时的河床洪水深度大于4.56m,流量大于4010m3/s。其余各层形成时的河床洪水深度应等于或小于4.56m,流量等于或小于4010m3/s。第14层推断为1841年的特大洪水沉积层,代表了高河漫滩沉积过程中洪水动力与洪水规模最大一次特大洪水事件,当时张家山水文站洪峰流量为18700m3/s。沉积物粒度细,元素Mn、Cu和化合物Al2O3、Fe2O3、K2O含量高,元素Ba含量低,指示沉积时洪水强度小,洪水位低,降雨量少。沉积物粒度粗,元素Mn、Cu和化合物Al2O3、Fe2O3、K2O含量低,元素Ba含量高,指示沉积时洪水强度大,洪水位高,降雨量多。在这18次洪水中,同一次洪水沉积层内形成了两个以上薄层的元素和化合物含量、粒度成分的微小变化,指示多数期次的洪水发生时期可能有两个以上洪峰出现。泾阳泾河高漫滩第14、12、13、8、5、1层洪水沉积反映了泾河全流域性的年降水增加或较大范围年降水量增加,且年降水量至少达到800多毫米。

西安北郊草店村河漫滩沉积与洪水变化

根据野外考察、粒度分析及历史文献资料,研究了西安北郊草店村剖面在距今900~660 a形成的渭河漫滩沉积和洪水变化。结果表明,在距今900~660 a形成的草店村剖面洪水沉积分层明显,能够指示洪水事件和洪水深度。草店村剖面洪水沉积厚度为5.25 m,可划分为26个沉积层,指示了26次规模不同的洪水事件。洪水沉积厚度和粒度成分显示,草店村剖面的26个洪水事件发生时河漫滩上的洪水深度均大于2.2m;剖面下部第17~第26层沉积时漫滩上的洪水深度为4.0~7.0 m,河床水深为6.2~8.5 m;中部第8~第16层沉积时漫滩上的洪水深度为3.0~5.0 m,河床水深为6.6~9.0 m左右;上部第1~第7层沉积时漫滩上的洪水深度为2.2~3.0 m,河床水深为7.2~8.6 m。草店村剖面中部和下部的洪水沉积以中砂和细砂为主,剖面上部以粉砂和极细砂为主,指示的洪水规模比距今120 a来西安渭河洪水显著大。草店村剖面中的第12、16~26层代表的是特大洪水事件。西安北郊渭河在距今900~660 a发生的大洪水主要是由当年降水量的明显增加引起的。

河漫滩沉积体系对洪水事件的指示——以修河为例

河漫滩是洪水漫溢过自然堤而在河流两岸水流流速降低的地貌环境下所塑造的河流地貌单元,是洪水过程所形成的独特沉积体系,蕴含着大量的河流水文信息,但由于河流侧向摆动、河漫滩沉积速度较快等原因,造成河漫滩沉积环境变化较快,河漫滩沉积体系长期以来没有得到足够的重视。以鄱阳湖修河下游永修三角乡修河右岸的近现代河漫滩沉积序列为例,基于^(137)Cs比活度测试和事件性沉积建立时间标尺,依据粒度组份等指标,结合气象和水文观测数据,探究了器测以来河漫滩沉积体系对洪水事件的记录及记录特点。研究结果表明:较大洪水期间水动力不稳定、粒度较粗、分选差(或者好)、粒度跨度宽;该剖面揭示了1953年来16次较大洪水年份的14次,检出率高;平均粒径(μm)和SS(分选系数×粒径跨度)等指标对洪水事件的检出最好。这样揭示出来的洪水,可称为异常洪水,有别于基于滞水沉积所反演的极端洪水事件。研究在一定程度上能拓宽古洪水的研究内容与研究内涵。

西安周至渭河漫滩沉积特征与洪水变化

揭示近120年来渭河周至段洪水发生特点与规律以及洪水产生原因。采用了野外考察、区域地貌对比法和激光粒度仪分析法。周至渭河ZZ1漫滩沉积剖面为近120年来形成的,剖面中的洪水沉积厚度为2.2 m,可以分为14层。该剖面中的河漫滩洪水沉积物粒径较下游明显大,以粗砂和中砂为主,仅在顶部30 cm厚度范围内以粉砂与粘粒成分为主。剖面中的粗砂含量一般在50%~65%之间,中砂含量一般在15%~30%之间。周至渭河河漫滩洪水沉积物粒径比下游显著大,指示该剖面沉积物形成时洪水动力强。该区渭河近120年来至少发生了14个洪水事件,这14个洪水事件漫滩洪水深度和洪水规模由大到小的变化顺序依次为第9次洪水>第5次洪水>第6次洪水>第4次洪水>第7次洪水>第3次洪水>第14次洪水>第8次洪水>第1次洪水>第10次洪水>第11次洪水>第13次洪水>第12次洪水>第2次洪水。西安周至ZZ1剖面洪水沉积指示的洪水事件主要是当时夏季风活动增强和年水量增加到了800~900 mm造成的。

咸阳渭河高漫滩沉积洪水变化研究

根据咸阳高漫滩XY剖面中116个样品的粒度分析,结合历史文献记载的年代资料得出,渭河约120年来形成的高漫滩洪水沉积分层明显,对洪水的变化反映清楚,分辨率高,能够作为很好地指示洪水变化的指标。XY剖面最上层为2003年大洪水沉积,最上层之下的其它15层为古代洪水发生时期形成的沉积层,整个剖面记录了16次规模较大的洪水。XY剖面随深度变化具有明显的粗细变化节律,其中第1、3、5、7、9、11、13、15层粒度组成较第2、4、6、8、10、12、14、16层细。在充分考虑了因洪水沉积逐步叠加引起的地形增高对粒度成分的影响之后,可以确定这16个阶段洪水深度和规模由大到小的变化顺序为:第12阶段>第15阶段>第6阶段>第9阶段>第16阶段>第1阶段>第5阶段>第14阶段>第7阶段>第11阶段>第3阶段>第13阶段>第8阶段>第10阶段>第4阶段>第2阶段。其中第12、15、6、9、16、1阶段的洪水规模较第5、14、7、11、3、13、8、10、4、2阶段洪水规模更大。根据2003年河漫滩上的洪水沉积层粒度成分和洪水深度为2.2m左右确定,所研究的剖面中第6、9、12、15、16、1层形成时的河漫滩上的洪水深度大于2.2m,第5、14、7、11、3、13、8、10、4、2层形成时的洪水深度小于2.2m。通过与现代大洪水发生时期年降水量的对比可知,这些大洪水发生的主要是渭河流域一些地区当年降水量显著增加造成的。在这16个洪水阶段之间没有洪水发生的阶段是降水量正常或偏少的阶段。

河漫滩沉积与环境研究进展

河漫滩沉积是河流洪水漫滩时形成的沉积,是流域环境研究的重要载体。近年来,与河漫滩沉积相关的环境研究涉及流域环境演变、古洪水、环境考古以及流域环境污染和流域环境背景等领域。回顾了20世纪80年代以来河漫滩沉积与环境研究的主要进展,着重从河漫滩沉积的多样性和沉积特征、河漫滩沉积多环境指标的意义、河漫滩沉积在古洪水和流域环境污染研究中的应用进行了综述和分析,认为河漫滩沉积具有多样性和复杂性,河漫滩沉积在古洪水研究和流域环境污染方面取得了大量研究成果,今后应加强河漫滩沉积与气候变化、河漫滩沉积特征与物质来源的研究,我国河流众多,区域差异明显,河漫滩沉积与环境具有引人关注的研究前景。

渭河高陵段河漫滩沉积物指示的洪水演变

根据渭河高陵河漫滩沉积物野外调查和110个样品的颗粒分析,并结合历史文献资料,研究了高陵渭河近120 a来洪水深度、洪水规模、洪水变化与气候的关系。根据分析得出:高陵渭河近120 a来河漫滩沉积保存厚度约为4.0 m,颗粒成分主要为粗粉砂、极细砂和细砂,其中粗粉砂平均值为31.79%,极细砂平均值为23.55%,细砂平均值为19.63%。剖面中胶粒、粘粒、细粉砂、中砂、粗砂值都较小,但各层含量亦有明显的不同,具有粗细变化的节律;剖面包括16个沉积层,代表16个沉积阶段,指示16次明显的大洪水过程,其中第6、9、12、15、16、1为特大洪水,第5、14、7、11、3、13、8、10、4、2层为大洪水阶段,这些洪水阶段反映了沉积时期气候及其降水量的较大变化。

汉江下游武汉段河漫滩沉积物吸附磷的特征

研究了汉江下游武汉段河漫滩7个沉积物的吸附特征及温度和扰动强度对磷吸附等温线的影响,用改进的Langmuir模型和Freundlish模型对实验吸附数据进行拟合,可得到最大吸附容量(Qmax)、原有吸附可交换态磷(NAP)、临界磷平衡浓度(EPC0)和固-液分配系数(Kp)的值.结果表明,改进的Langmuir模型更适用于描述汉江河漫滩沉积物的吸附特征,其物理意义更明确;Kp与Qmax呈较好的线性关系;沉积物吸附和解吸磷能力与温度变化一致;沉积物在等温吸附磷过程中,固体浓度效应在强扰动强度(200 r/min)时最强,弱扰动强度(150 r/min)时次之,中扰动强度(100 r/min)时最弱.

黑龙江省老莱河流域河漫滩沉积泥沙来源研究

泥沙来源的判别对揭示流域土壤侵蚀规律和开展土壤侵蚀防治具有重要意义。选取松花江三级支流的老莱河流域为研究区,采集河漫滩沉积泥沙剖面样品,通过指纹识别法计算了沉积泥沙来源的贡献率。研究结果表明:平均37.86%的泥沙来自耕地,31.41%来源于非耕地,30.74%来源于侵蚀沟。黏粒和粉粒含量与侵蚀沟的贡献率影响呈正相关,与非耕地呈负相关,与耕地的贡献率无统计相关性。研究结果与小流域研究结果存在一定差异,特别是非耕地贡献率相对较高。主要原因为非耕地草地土壤侵蚀严重;指纹识别因子受采样区土地利用影响较大;泥沙来源组间差异较差。

泾河泾阳段高河漫滩沉积元素与化合物指示的洪水事件

根据泾阳泾河高漫滩沉积剖面中128个样品的元素、化合物含量与粒度分析,研究了泾阳泾河高漫滩剖面沉积特征与洪水变化。结果表明,元素Mn,Ni,Cu,Zn,Ga,Pb,Ba,Rb,V和化合物Al2O3,Fe2O3,K2O含量在剖面各层中变化明显,分辨率高,能够清晰地指示洪水以及降水量的变化。JYa剖面分为18个沉积层,指示了18次大小不同的洪水和18个降水较多的年份。沉积物粒度细,元素Mn,Ni,Cu,Zn,Ga,Pb,Rb,V和化合物Al2O3,Fe2O3,K2O含量高,元素Ba含量低,指示沉积时洪水强度小,洪水水位低,降雨量少。沉积物粒度粗,元素Mn,Ni,Cu,Zn,Ga,Pb,Rb,V和化合物Al2O3,Fe2O3,K2O含量低;元素Ba含量高,指示沉积时洪水强度大,洪水水位高,降雨量多。在这18次洪水事件中,在同一次洪水沉积层内形成了两个以上薄层的元素和化合物含量、粒度成分的微小变化,指示多数期次的洪水发生时期常有两个以上洪峰出现。泾阳泾河高漫滩第14,12,13,8,5,1层洪水沉积反映了泾河泾阳段全流域性的年降水量增加,且年降水量至少达到约800mm。

湘江衡阳段河漫滩沉积物粒度特征与历史洪水事件

[目的]分析河漫滩沉积记录的历史时期洪水信息,揭示极端洪水事件和洪水发生规律,为防洪减灾提供指导。[方法]根据湘江河漫滩沉积剖面91个样品的粒度分析,结合AMS ~(14)C精确测年,分析湘江衡阳段河漫滩剖面粒度特征与洪水事件。[结果](1)河漫滩沉积物粒度组成以粗粉砂、粗砂、极细砂为主。粒度参数显示,剖面洪水沉积动力较强,分选系数极好,宽型峰态居多。(2)吉祥剖面5个阶段洪水规模大小顺序依次为:B阶段>D阶段>A阶段>C阶段>E阶段。此外,剖面B阶段34~40,44~46 cm区间和D阶段中130~134 cm区间粗砂的含量异常的增高,粗粉砂和细粉砂含量极少,中值粒径值为最低值范围,洪水沉积动力异常强大,为衡阳特大洪水事件发生时期。(3)沉积剖面中值粒径值与平均粒径值、粗粉砂+细粉砂的含量成显著正相关;粗砂含量与平均粒径值、中值粒径值、粗粉砂+细粉砂含量成显著负相关性。[结论] 6 390 aBP以来,衡阳洪水规模整体上呈现增大增多的趋势,沉积阶段A和阶段B均为洪水多发时期;粗砂含量、平均粒径值、中值粒径值、粗粉砂+细粉砂含量4个指标能很好地用来识别洪水事件。

衡阳地区河流阶地第四纪红土与河漫滩沉积物粒度特征对比

湘江河流阶地上第四纪红土分布广泛,本文对衡阳高兴红土剖面(GX)和吉祥河漫滩剖面(JX)样品粒度分析与对比结果表明:(1)衡阳河流阶地红土以粉砂组分为主,次为砂砾组分,粘粒组分含量最少;河漫滩沉积物以砂砾组分为主,其次粉砂组分,粘粒组分含量很少。(2)红土10μm~50μm粒组平均含量32.74%,远低于北方黄土和下蜀土等典型风成沉积物,样点散落范围较为集中,河漫滩沉积物样点相对分散,空间分布位置上有重合区域。红土既不是风力沉积物,也不完全属于流水沉积物。为搬运动力弱于河漫滩沉积的流水作用下沉积,并经历强烈化学风化作用改造而成。

湘江衡阳段河漫滩沉积物粒度特征及其环境意义

目前对有关河漫滩沉积与洪水事件的研究比较多,而对于河漫滩沉积与气候变化的关系研究鲜有报道.湘江衡阳段河漫滩沉积物蕴含着丰富的环境信息,对其进行粒度特征研究,有助于揭示其沉积时期的气候变化,结果表明:(1)河漫滩沉积物粒度组成以砂粒和粉砂粒为主,粘粒含量较少.湘江衡阳段沉积物6390年来河漫滩沉积分层明显,对干旱、湿润环境变化记载清晰,能够很好的指示气候变化情况.(2)粒度参数显示,沉积物搬运平均动能较大,粒度分选性极好,负偏为主,峰态较宽.(3)衡阳地区6390 aBP以来的降水总体上呈递增的变化趋势,剖面沉积时期先后经历了5个阶段:干旱期、湿润期、干旱期、强湿润期和湿润期,曾经出现过两次极端干旱事件.

赣江河漫滩沉积物的粒度分形特征及其对洪水的指示

基于赣江河漫滩相沉积序列的415个样品,利用分形理论分析了沉积物的粒度分形特征,并对比了平均粒径等传统粒度指标重建的洪水事件序列。研究结果表明,无标度区范围相关系数R2的平均值由0.75提升至0.82,沉积物分维值D的平均值为2.34,说明沉积物粒度分布的分形特征较好。分维值D与传统粒度指标中的平均粒径、偏态、粘土含量存在显著正相关关系,与砂和粗粉砂含量存在显著负相关。在洪水期,沉积物的粒度偏大,砂的含量较多,分维值D偏小,非洪水期正好相反。在辨识出的18个洪水年份中,分维值D可辨识出15个洪水年份,达到了83.3%,这表明了粒度的分维值D在基于河漫滩沉积序列的古洪水重建中有一定的应用潜力。

长江镇扬河段不同时期河漫滩沉积物磁化率及其环境污染指示意义

为探讨河漫滩沉积物磁化率对环境污染的指示,采用重力浅钻法采集了长江下游镇江-扬州河段3个100 cm的河漫滩沉积岩芯,对岩芯沉积物进行质量磁化率和微量元素的测定。研究发现:老河漫滩沉积柱SY7的磁化率在12.11×10-8~30.60×10^-8 m^3/kg之间,平均值为20.79×10^-8 m^3/kg;现代河漫滩沉积柱SY5和Z2的磁化率明显较高,是老的江心洲河漫滩沉积物磁化率的5~6倍,SY5的平均值最高,为123.20×10^-8 m^3/kg。通过对研究区河漫滩沉积物重金属元素污染与长江流域水系沉积物背景值的对比研究发现,Cu、Ni、Cr的污染比较严重,新生成河漫滩明显比老河漫滩污染严重。简便、快速测定的磁化率分析可以作为河漫滩沉积物重金属污染诊断的重要手段之一。

大兴安岭的形成与演化历史：来自河漫滩沉积物地球化学及其碎屑锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成的证据

通过对发源于大兴安岭的主要河流河漫滩沉积物地球化学与从其分离出的锆石U-Pb年龄与Hf同位素组成的系统研究,揭示河漫滩沉积物的稀土和微量元素与大陆上地壳组成基本一致。不同地段的河漫滩沉积物微量成矿元素含量存在明显的差别,可能反映了不同地段不同元素成矿的差异。大兴安岭最南部的西拉木伦河无论是从SiO2含量还是Nd同位素组成上,均反映有华北板块北缘物质的明显贡献;最北部的南翁河从Nd同位素组成上表明有西伯利亚板块南缘前寒武纪微陆块物质的贡献。大兴安岭河漫滩沉积物全样Nd亏损地幔模式年龄平均值与锆石Hf同位素亏损地幔模式年龄基本一致,分别为1.03Ga、1.01Ga。锆石U-Pb年龄最大值为2473Ma,对应的Hf亏损地幔模式年龄为3.75Ga,证明大兴安岭中古陆块基底是更老的陆块(3.75Ga)在古元古代的壳内岩浆作用过程中形成的,中元古代开始古陆块从母陆块分离,可能是古亚洲洋打开的前奏。中新元古代—早古生代末是从亏损地幔增生到大兴安岭区域地壳事件的最强烈阶段,形成古亚洲洋的洋壳与底侵于古陆块中的超镁铁质-镁铁质岩类。晚古生代是古亚洲洋洋壳消减俯冲的主要阶段,至晚二叠世大洋消失殆尽进入到陆内造山阶段。中生代受古太平洋构造域的影响,以底侵于古陆块中的幔源物质为主发生部分熔融,同时也有少量基底物质卷入到此期岩浆作用中,形成占现今该区出露地壳近80%的印支-燕山期火山-侵入岩,但此时基本为一个没有亏损地幔来源的物质直接参与的岩浆作用过程。

长江中游河漫滩沉积序列对洪水事件的指示——以荆州扬子江剖面为例

作为全球变化研究的热点之一,古洪水研究对区域防洪减灾有着重要的意义。基于长江中游荆江河段8.30 m高时间分辨率的河漫滩沉积记录,通过137Cs比活度和植物残体14C建立剖面年代框架,分析沉积物的粒度特征指示的沉积环境,并结合历史资料和水文数据,探讨了各个指标对洪水事件的指示。结果表明:(1)河漫滩沉积中存在4类粒度频数曲线,表示了弱而稳定的平流沉积到强且不稳定的(似)河床相沉积环境,分别指示了一般洪水、大洪水和特大洪水事件;(2)平均粒径、分选、粒度频数分维值等13个粒度指标特征表明,平均粒径、砂、(粗粉砂+砂)/(细粉砂+黏土)、中值粒径和粒度频数分维值这5个指标对环境响应敏感,较好地区别了各类洪水事件,它们检出了扬子江剖面记录的1788年来45个洪水年份,与历史文献和水文数据中的洪水年份吻合度在90%以上;(3)这5个指标对洪水年份的检出率分别是82.61%、89.12%、80.43%、71.74%和76.09%。研究结果可为河漫滩沉积序列在高分辨率洪水事件重建中的研究提供参考,也将进一步拓展古洪水的研究内容和内涵。

长江漫滩沉积软土地基处理施工灾变机制

长江漫滩沉积软土为第四系以来新近河流漫滩相沉积物,成分以粉质黏土、粉细砂、细砂为主,表现为高压缩性、低强度、易触变,在长江漫滩相软土地基上兴建高速公路、高速铁路等基础设施,需要对软土地基进行加固处理。地基处理施工引起长江漫滩相软土产生类似于液化的“触变”现象,导致软土地基产生灾变破坏。本文依托南沿江高速铁路软土地基处理工程,对水泥搅拌桩施工引起的长江漫滩相软土地基灾变现象进行总结,软土地基灾变现象主要为搅拌桩顶下沉、搅拌桩钻芯孔内喷水冒浆、地基开裂破坏和地基沉降大且速度快,沉降不收敛。针对长江漫滩相软土地基处理的水泥搅拌桩施工,通过现场监测软土的土压力、超孔隙水压力和深层水平位移,评价搅拌桩施工对软土的影响程度,提出长江漫滩相软土地基灾变的判据,分析软土物理力学性质的变异特性。

长江漫滩沉积特征与地震效应的工程研究

基于多年大量的长江漫滩勘察实际资料,结合地势、地貌和沉积特征,从空间分布、物理力学性质等方面,系统研究总结了岩土工程地质特性,分析了场地地震效应,并从场地建筑持力层的选择、地基的处理和基础类型的确定、基坑开挖与支护等方面进行了工程对策分析讨论,以促进城市规划和建设中地质环境的充分合理开发利用。