基于HEC-RAS模型的无定河万年尺度洪水水文学研究

对无定河流域进行深入调查研究,在其下游SJGT河段发现夹有古洪水滞流沉积物的全新世剖面。古洪水SWD厚度30 cm,含有微薄平行层理,且直接覆盖在东汉文化层之上。古洪水SWD粒度以粉沙为主且分选良好,磁化率低,具有与2012年洪水SWD相似的沉积学特征,是全新世大洪水地质学记录。对东汉文化层OSL测年显示,古洪水发生在1 900~1 700 a B.P.。运用HEC-RAS模型法恢复其流量为15 460 m3/s。同时用相同方法和水文参数模拟了2012年洪水洪峰流量,与水文站实测值误差为1.0%,说明参数选择与洪峰流量恢复合理准确。将古洪水水文数据加入实测洪水与历史洪水序列中,建立万年尺度洪水洪峰流量与频率关系,将百年一遇、千年一遇洪水由外延转变为内插,提高了洪水频率分析的精度。研究结果对无定河流域水利工程、交通工程等设计洪水提供了重要水文资料。     

汉江上游黄坪村段东汉时期古洪水水文学研究

对汉江上游郧县黄坪村剖面的沉积学特征及所在河段地貌进行了研究。发现剖面中夹有典型古洪水沉积物,其记录了发生于1 900~1 700 a B.P的古洪水事件。根据水文学和沉积学原理,利用尖灭点法和SWD厚度与含沙量关系法恢复的古洪水行洪水位高程分别为15495和15685 m,用比降法恢复的古洪水洪峰流量为65 320和74 442 m3/s。根据2011年汉江洪水洪峰痕迹高程用相同方法反推洪水流量,用Baker提出的河流流域面积与洪水洪峰流量关系进行了验证,证实所恢复的古洪水洪峰流量是合理的     

汉江上游郧县前坊段全新世古洪水水文学研究

对汉江上游郧县段全新世古洪水滞流沉积层进行了沉积学和水文学研究。结果表明,该沉积物是古洪水悬移质泥沙在高水位滞流环境中堆积形成的,与黄土和古土壤显著不同。通过OSL测年和文化层的考古学断代,表明它所记录的特大古洪水事件发生在东汉时代（200 A.D.）。根据沉积学和水文学原理恢复古洪水水位高程,计算得到古洪水洪峰流量为65 830 m3/s;利用2011年汉江上游洪水洪痕记录的洪峰水位高程反演其洪峰流量,推算结果与实测数据误差仅09%,证明研究获得的古洪水水文数据合理可靠,从而为汉江上游的水利工程建设及流域内的防洪减灾提供了基础数据     

长江上游流域大洪水天气分型特征分析

通过对1981~2012年24例长江上游流域大洪水过程进行普查,发现影响长江上游大洪水强降水过程的天气系统主要为:巴湖槽东移型、贝湖槽稳定型和东北冷槽型。采用统计、诊断及合成分析方法,对3种不同天气类型的大尺度环流背景、主要影响系统及致洪降水发生机理进行研究,并总结其特点及差异。结果表明:3种类型大洪水的洪水特征及降水特征各不相同,大尺度环流背景及天气系统也有所差异。副高及500hPa中高纬环流形势异常是导致强降水发生的直接因素,西南涡、冷暖式切变线及冷空气在不同的类型洪水降水中作用各不相同,异常气旋性环流场、水汽输送方向及水汽通量辐合区与强降水的位置密切相关。     

HEC RAS模型在汉江上游郧县尚家河段全新世古洪水流量重建中的应用

以汉江上游郧县尚家河段含有4期全新世古洪水事件的沉积剖面为例,采用HEC RAS模型计算出这4期最大古洪水最大洪峰流量为45 550~61 750 m3/s,与比降法重建的古洪水洪峰流量结果相比,误差为158%~309%。同时,采用相同水文参数和模型,计算了剖面附近的2010年7月18日洪痕洪峰流量,与实测流量相比,误差为491%,说明重建古洪水洪峰流量时水文参数选择与洪峰流量计算结果是合理的,同时也表明利用HEC RAS模型在重建古洪水流量中简捷,可操作性强,其研究结果为古洪水水文学研究提供一种新的方法     

基于HEC-RAS模型的汉江上游旬阳西段超长尺度古水文演化重建

通过对汉江上游河谷开展广泛细致的野外考察,在汉江上游旬阳西段全新世黄土-土壤剖面发现四层典型的古洪水滞流沉积物。对于系统采集的样品,进行粒度成分、磁化率分析,从沉积学角度证明了它们是典型的古洪水滞流沉积物。这些古洪水滞流沉积层夹在全新世风成黄土-土壤地层序列中,其每一层古洪水滞流沉积物记录了一期古洪水事件。根据OSL测年数据,并结合考古年代学和典型剖面地层对比,确定了这四期古洪水事件分别发生在8 500~8 400 a B.P.、4 200~4 000 a B.P.、3 200~2 800 a B.P.和1 800~1 700 a B.P.。利用古洪水SWD尖灭点高程法,恢复了这四期古洪水洪峰水位,介于233.0~239.2 m之间;进而基于HEC-RAS模型重建了四期古洪水洪峰流量,介于26 500~46 800 m3/s之间。将古洪水研究成果加入后,得到了远超过实测洪水和历史洪水重现期的稀遇洪水的水文信息,延长了汉江上游安康-旬阳段流域洪水的数据序列至万年尺度,使洪峰流量-频率曲线的稀遇洪水部分有了点据控制,百年和千年一遇的洪水洪峰流量的计算由外延变为内插,提高了设计洪水的精度。并且通过古洪水水文计算得到,该河段万年一遇洪水洪峰流量为46 900 m~3/s,千年一遇洪水洪峰流量为37 800 m3/s,百年一遇洪水洪峰流量为28 900 m~3/s。这对于汉江上游水利工程、防洪工程和城镇建设的洪水设计提供了十分重要基础数据。     

ENSO事件对汉江上游暴雨洪水影响的研究

对汉江上游1951～2010年降水量、洪水与ENSO事件进行χ2检验和对照分析。结果表明:在El Nino事件年,汉江上游年降水量显著减少;与非La Nina年相比,La Nina年降水量略有增多,但没有达到显著变化水平;汉江上游洪水与ENSO事件关系密切：在上一年年底或本年年初有较强El Nino,且当年为El Nino向La Nina转换的年份,发生洪水的概率最大,相关性超过极显著水平,且洪峰大,成灾重,可能会发生最大流量20 000 m3/s以上的大洪水甚至超过30 000 m3/s(安康站)的特大洪水;在非El Nino也非La Nina事件发生的年份,大洪水的发生概率较低;发生El Nino事件或La Nina事件的当年,发生大洪水的频次也不高,相对于El Nino事件年,La Nina事件年,尤其是连续发生La Nina事件的年份,发生洪水的概率略大。这些结果对于指导汉江上游农业生产、水资源开发和防洪减灾具有重要的意义     

淮河上游全新世古洪水沉积学特征及古洪水事件气候背景

通过详细的野外调查,在淮河上游的毛集河口发现了夹有一套淮河古洪水滞流沉积物层的黄土-古土壤剖面。对剖面进行详细观察、分层和取样,并对样品做粒度和化学元素分析,通过OSL测年进行控制点断代,进一步对该流域洪水事件与全球厄尔尼诺现象进行对比。结果认为：自8500a以来,在淮干上游至少发生了6次特大洪水,与厄尔尼诺现象有明显的响应关系。通过对沉积物不同粒级的组分含量对比,认为SWD在粗粒级范围为优势组分,而黄土古土壤在细粒级范围为优势组分,据此可以有效地对古洪水沉积物层加以识别。地球化学分析表明,剖面不同沉积单元上化学元素呈现出鲜明差异,表现为在SWD中SiO2和Th明显贫化,Fe2O3、CaO、MgO、P、V、Sr、Nb富集,Al2O3、Na2O、K2O、Cr、Zn、Rb在剖面各地层单元中没有表现出明显的区别,通过地球化学元素的富集或贫化特征亦可以很好地识别古洪水滞流沉积物层。通过对古洪水沉积物的识别得到了全新世以来淮河上游特大洪水信息,也一定程度上能够从沉积学角度佐证在该流域特大洪水的发生与全球厄尔尼诺现象密切相关。     

三峡水库防洪调度运行对洞庭湖区防洪减灾的贡献

位于长江中游的洞庭湖区为中国洪涝灾害频发地区之一。2010年的洪水是长江1998年大水后,也是三峡水库蓄水运用以来所遇到的首次较大洪水,在5次洪水过程中,三峡水库实施了5次防洪调度,较大程度地减轻了长江中下游地区的洪水压力。长江中游荆江既是连接三峡水库和长江中下游河道的纽带,又是沟通洞庭湖的水流通道。基于三峡水库出库流量与荆江三口、洞庭湖城陵矶的水文对应关系,以实测水情、灾情资料为依据,运用对比分析方法,揭示2010年汛期三峡水库防洪调度对减轻洞庭湖区的洪水压力及减少洪涝灾害损失的贡献率。结果表明：6~8月份三口入湖洪量减少约24261×108 m3,湖口城陵矶洪水位降低082 m;湖区减少洪涝灾害直接经济损失约19983×108元,间接经济损失约0638×108元     

汉江上游郧县段全新世特大洪水事件光释光测年研究

通过对汉江上游的野外考察,在湖北郧县段河谷发现了含有典型的古洪水滞流沉积物的全新世风成黄土土壤剖面。对该剖面采集样品,进行了沉积学分析,并且应用光释光技术中的单片再生剂量法（SAR）测定获得其OSL年龄,结合地层对比和文化层考古学断代,确定由古洪水滞流沉积层记录的特大洪水事件发生在距今1 800～1 700 a之间,对应于我国历史上的东汉至魏晋时期（A.D. 200～300）。通过与汉江上游地区、国内和世界各地的多种指标气候变化记录的对比分析,揭示出特大洪水事件发生在东汉至南北朝时期的气候恶化期。由于气候状态不稳定,降水变率大,致使严重地干旱和特大洪水皆有发生。该成果对我们深刻理解区域水文系统对于全球变化的响应规律具有重要意义     

汉江辽瓦店全新世黄土-古土壤序列风化过程及古洪水事件记录

对汉江上游谷地包含古洪水滞流沉积层的辽瓦店(LWD)全新世黄土-古土壤剖面的常量元素含量、粘粒含量、磁化率和Rb/Sr比值等指标进行了对比分析。结果发现:在LWD剖面的风化成壤过程中,元素Na、Mg和Al表现为较强烈的迁移淋失,虽然元素K、Fe和Ca有一定程度的迁移淋失,但比较微弱,呈现NaMgAlKFeCaSi的迁移序列;磁化率、Rb/Sr、CIA值、钾纳比(K2O/N2O)和淋溶系数的分布随地层的变化而同步变化。上述变化指示古土壤S0形成时期,气候温暖湿润,成壤作用强烈,马兰黄土L1堆积时期气候寒冷干旱,风化成壤作用最弱,黄土L0堆积时期气候有所好转,风化成壤作用强于马兰黄土堆积时期,但弱于古土壤形成时期。古土壤S0形成的全新世中期可能出现过一次较为暖湿的次级环境变化,在剖面中上部夹有一层古洪水滞流沉积层(SWD),呈灰白色(10YR6/1),为十分均匀的细粉砂,与上下相邻地层呈突变接触关系且界线清晰,向垂直河岸方向快速尖灭,是一次剧烈的气候突变事件的产物。     

溇水上游古堰塞湖的发现及其水电工程意义

对溇水上游河湾岩溶渗漏研究中,在湘鄂交界的溇水河谷,发现了大型古滑坡体和堰塞湖沉积粘土层并对其进行了研究。对古滑坡体和堰塞湖作了简要介绍,对一些主要问题进行初步讨论和分析。古滑坡体约2000×104 m3,进入河道长度大于 1000 m;湖相沉积层厚度大于48 m,最大出露高程2841 m,根据14C测试,古堰塞湖形成于 10760±130~16880±250 a BP。通过分析认为堰塞湖水位大于285 m,堰塞湖沉积粘土层中出露的高硫酸盐地下水与当时沉积环境和粘土层本身无直接联系,沿河两岸粘土层产状变化可能与再次滑坡有关联;该研究成果对当前水电工程建设和研究溇水河流发育史、现代江河灾难性地质灾害的形成演化具有一定参考价值     

渝东峡江区全新世环境考古与环境变迁研究现状

渝东峡江区全新世环境考古与环境变迁研究,目前的成果主要涉及部分遗址点的古环境复原、个别次流域环境变迁研究及初步建立的古洪水发生序列,在研究思路、方法和手段上仍需考虑区域特殊性并重视：①反映人地关系互动的环境考古研究,包括人类生存环境的生态条件、环境质量及人类对环境的影响能力方面;②遗址“次生堆积”的环境影响因素研究和“事件层”多成因分析;③遗址地层与自然地层的对比研究、区域环境考古及其比较研究;④区域古环境变化序列与全球变化区域响应研究;⑤确保获取高分辨率、满足多指标综合要求的沉积物样品。     

兰州与江汉平原有机碳同位素的古气候指示意义对比研究

选择以干冷气候为主的兰州和温暖湿润的江汉平原作为研究区域,结合其他多种指标和研究区的岩性特征,对有机碳同位素δ13Corg的古气候指示意义进行了初步探讨。结果表明,在兰州地区,δ13Corg值波动反映C3/C4植物比例的改变,指示温度变化。δ13Corg值偏正时,表明C4植物含量较大,反映温度较高,而δ13Corg值偏负时,表明气候较冷;江汉平原δ13Corg值主要反映降水信息, δ13Corg值偏负时指示相对暖湿气候,δ13Corg值偏正反映气候偏干。δ13Corg等指标同时还揭示了末次盛冰期以来两地古气候类同特征：即12.0 ka BP之前气候相对偏干;在全新世晚期,气候波动中转暖。不同之处表现为：约在12.0~10.0 ka BP,当兰州气候还很干冷时,江汉平原已进入暖湿的冰后期;而在全新世早中期,当兰州气候转为暖湿时,江汉平原气候则表现为略偏干。     

长江上游流域水位长期变化特征分析

长江上游地区的水能资源对于我国能源发展具有重要意义,研究长江上游水文的周期和突变规律,可以提前预防旱涝灾害给农业带来的损失.利用线性回归方法对长江上游清溪场水文站的水位资料进行插补延长,然后用小波分析方法和Mann-Kendall方法对三峡大坝蓄水前的1890～2002年旱季1～3月份和雨季6～8月份的水位序列的周期性、阶段性和突变特征进行了比较分析.结果 表明:(1)旱季水位在1890～ 1940年偏高,1940～2002年偏低;雨季水位在1965年以后持续偏低.(2)清溪场水文站旱季的水位存在5～8年的年际变化主周期,其中1900～1950年间5～8年的周期变化是显著的;清溪场水文站雨季水位的主周期为35年左右的年代际变化周期,1940～1960年存在8年左右的年际变化显著周期.(3)旱季水位在1933年发生突变,1933年以后水位由高向低转变,1940年以后水位持续偏低;雨季水位在1957年以后水位由高变低,1965年水位下降趋势加大,到1993年雨季水位显著降低,1997年以后雨季水位有升高的趋势.(4)长江上游流域面雨量与清溪场水位变化趋势相一致,明清小冰期东亚夏季风偏弱长江上游气候偏湿润水位整体较高,20世纪30年代、40年代全球气候相对变暖而东亚夏季风偏强,导致雨带偏北,长江上游气候转而偏干水位整体偏低.     

长江口拦门沙河槽季节性冲淤的主控因子探讨

根据长江口南槽 3a中的 2 3次地形实测资料 ,揭示拦门沙航道的季节性冲淤规律及其主要影响因子 ,并利用所获得的经验关系对入海水沙特征年份及洪水、风暴迭加情况下河床的冲淤幅度进行了预报。结果表明 :拦门沙航槽的季节性冲淤变化主要受洪水和风暴控制。在不受风暴干扰的前提下 ,河槽纵向上各点的水深同大通站径流量之间存在负相关关系 ,相关性以径流同落后 1～ 2月的地形之间的关系为最好 ;随着向海距离增大 ,这种“滞后”时间有延长趋势。正常年份径流引起的洪枯季最大冲淤幅度约为 0 .6～ 0 .7m量级 ,特枯水 (沙 )年和特丰水 (沙 )年引起的洪枯季最大冲淤幅度估计分别为 0 .4～ 0 .5m和 0 .9～ 1.0m量级。十年一遇的风暴引起约 0 .4m的淤积。若特丰水 (沙 )年洪水和百年一遇的强台风碰头 ,拦门沙河床的洪枯季冲淤幅度可能达 1.5m左右量级。     

南通地区冰后期泥沙沉积量和环境变化的初步研究

南通地区位于长江三角洲北翼,其冰后期的环境变化以最大海侵时期为界,之前为海侵期,表现为海水入侵,陆地面积减少。之后海面趋于稳定,长江泥沙在河口地区持续沉积的作用下,表现为南通地区的逐渐成陆过程。利用收集的84个分布于南通地区及附近的钻孔剖面资料,将其按不同厚度的沉积相进行整理,结合前人研究成果,根据不同的数据基础运用IDW（Inverse Distance Weighted）插值对南通地区冰后期沉积厚度分布和环境变化过程分别进行了初步研究。结果表明：南通地区古河谷区是冰后期主要的泥沙沉积区,沉积物厚度、体积和重量大于北翼地区,北翼前缘沉积要大于后缘。冰后期古河谷区沉积泥沙4 8922×108 t,北翼地区沉积泥沙1 0453×108 t,二者之比约为47〖DK〗∶10,泥沙沉积强度之比约2〖DK〗∶1。从冰后期海侵初期到最大海侵时期,再到南通成陆的晚期,南通地区水域面积比例先由622%上升到95%,再缩减到331%,陆地面积比例先由378%缩减到5%,而后又上升至669%。尽管钻孔资料可以为南通地区有历史记载之前的时期提供宏观的环境变化框架,但由于钻孔资料在测年数据及沉积相的划分方面分辨率较低,在表现南通地区历史时期的环境变化方面存在不足,需要结合考古、文物等历史资料和土壤分布等自然地理信息进行更为详细的研究     

1644~1911年影响华东沿海的台风发生频率重建

基于清代、民国期间多种历史文献中的风、雨、潮现象和“颶、颱”记载重建了1644~1911年影响今华东浙、沪、苏的台风频率序列 F 清代史料中记载了该区受263次台风影响,年均0.98次。功率谱和小波分析显示18世纪中期至20世纪初,4 a周期表现最为明显. F 与Nino3指数基本对应,反映出入境华东的台风对极端ENSO事件并不敏感,强LaNina年和强ElNino年入境本区的台风频率基本相同。研究时段内,在多年代际尺度上,北半球及中国东部地区的增暖会增加影响华东沿海的台风发生频率     

湖北郧西县庹家湾剖面粒度组成特征及其环境意义

对湖北省郧西县庹家湾(TJW)剖面的地层序列、年代、磁化率及粒度组成进行研究。结果表明:TJW剖面具有表土(MS)→全新世黄土(L0)→古土壤(S0)→过渡层(Lt)→马兰黄土(L1)→黄土与砂互层(T1-al2)→砾石层(T1-al1)的地层序列;在马兰黄土层上部的黏粒含量、黏粒/粉砂值以及磁化率值明显高于典型马兰黄土,而接近古土壤(S0),其成壤作用明显,属于较典型的弱古土壤层(L1-S1和L1-S2),其年龄在27.3~21.6 ka B.P.之间。此现象反映了在汉江上游地区,晚更新世时期的冰期气候并不是持续稳定的,在27.3~21.6 ka B.P.期间存在相对短暂的温暖湿润阶段,这次气候事件可与黄土高原地区进行良好对比。     

长江河口北槽浮泥消长过程的现场观测

2 0 0 0年 8月 2 1～ 2 4日 (小潮汛 )和 9月 3～ 6日 (派比安台风过后 ,寻常潮 )在长江河口北槽下段通海航槽中进行定点观测浮泥潮周期变化过程及影响要素 ,本文对这些现场观测资料进行了描述和综合分析。长江河口北槽浮泥由细颗粒粘粒泥沙组成 ,中值粒径为 7.2 3μm ,小于 4 μm极细颗粒泥沙占 32 .7% ;浮泥的发育和运动存在明显的大小潮和涨落潮周期和风暴潮变化规律 ,实测小潮落憩浮泥厚为 0 .96m ,涨憩为 0 .78m ,涨急为 0 .2 0m左右 ,寻常潮落憩浮泥厚为 0 .73m ,涨憩为0 .5 3m ,涨急为 0 .17m左右。若遇小潮汛大风 ,因水位低 ,流速小 ,风浪对潮滩冲刷强 ,带入河槽泥沙多 ,河槽浮泥发育良好 ,反之 (大潮 )浮泥发育差。可见 ,北槽浮泥形成、发育和消失与泥沙来源、水流速等因素有关 ,若遇盐水楔入侵 ,更有利于浮泥充分发育 ;北槽浮泥容重均较小 (γs <1.2 5t/m3) ,而且活动性较大 ,对适航水深没有明显影响作用