汉江与嘉陵江源区黄土的风化成土强度及其在土壤系统分类中的归属

以汉江源区(李家河村)和嘉陵江源区(杨家山村)黄土剖面为研究对象,对其粒度、元素组成、团聚体等进行分析与对比,探究两地土壤成土强度与系统分类归属.结果表明两江源区的土壤风化成土特征级类明显不同:(1)两地土壤团聚体主要分布在0.25～1 mm范围内,但汉江源区(LJH)土壤上部的大团聚体含量R0.25值(83.73％)、平均重量直径MWD值(2.17)和几何平均直径GMD值(1.11)均大于嘉陵江源区(YJS)的土壤(其R0.25值为69.81％,MWD和GMD值分别为1.06、0.47),团聚体稳定性更强,而剖面中下部则相反,土体稳定性弱于后者;(2)嘉陵江源区土壤的风化程度仅达到低等向中等强度过渡阶段,与其相比,汉江源区土壤的钾钠比值和残积指数较高、硅铝铁率和淋溶系数较低,钙、钠等易溶元素风化淋失更强,产生的富铝黏土矿物更多,达到中等风化强度,故后者风化成土强度远大于前者;(3)在土壤系统分类中,汉江源区黄土母质发育的土壤可归为斑纹简育湿润淋溶土,嘉陵江源区土壤可归为普通钙积干润淋溶土.     

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。     

古代黄河中游的环境变化和灾害——对都城迁移发展的影响

都城的选址、建设和迁移发展必须以环境资源为基础。我国古代的国家都城在黄河中游反复迁移，以至最后东迁南迁。在这个过程中，环境变迁和灾害一直是重要的驱动因素之一。通过统计分析历史时期洪涝和干旱灾害，以及气候水文变化资料，结合古都所在地的环境资源条件分析讨论，揭示了黄河中游环境变化和灾害对都城迁移发展的影响。都城在长安与洛阳之间的反复迁移，以及后来的东移开封，和南移到长江下游平原，环境的变迁是重要的驱动力之一。     

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，记录了一次特大洪水事件，用地层对比法和OSL方法确定其发生时间为4 950~5 450 a B.P.。用古洪水SWD尖灭点法确定古洪水行洪水位高程为169 m，采用比降法恢复其洪峰流量为60 577 m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     

淮河上游全新世黄土-土壤剖面重金属元素分布与环境变化

在野外考察研究的基础上利用X-射线荧光光谱仪测定了河南禹州全新世YPC黄土-土壤剖面Zn、Cu、Co、Ni、Nb、Pb、V、Cr、Mn、Ti重金属元素的含量及其变化,研究表明在黄土堆积期,重金属元素的含量都很低,变化幅度也很小,可作为衡量古土壤层成壤改造的背景值.在全新世古土壤和现代表土中这些元素含量却大大增加,说明在温暖湿润的时期,成壤改造使易溶易迁移元素的淋失导致重金属元素的相对富集.而Pb含量从8cm深度处向上急剧增加,增幅达60%,这是大气污染物沉降积累的客观记录.     

关中东部缓坡地面全新世土壤侵蚀与沉积发展演变规律研究

对华县古洪积扇全新世黄土一土壤剖面的磁化率、粒度进行分析研究，揭示了全新世以来缓坡地面面状流水侵蚀和沉积的发生规律。研究结果表明，晚更新世末期，由于黄土土质疏松，植被薄弱，在即将进入全新世时有自然侵蚀沉积发生；在全新世4000aB．P.之前，洪积扇特殊的环境生态条件造成土壤堆积时期土壤水分缺乏，成壤较弱，面状流水侵蚀与沉积活动不明显。自夏商时代以来，农业耕垦活动影响古洪积扇地表，促进了坡面流水侵蚀堆积过程，发生了面状流水侵蚀；从3100aB．P.开始气候干旱，人类活动强烈地影响着当地的生态环境，加速了面状流水侵蚀沉积；隋唐以来人类活动引起的加速侵蚀沉积则更进一步增强，这个过程反映土壤侵蚀呈现阶段性加速的趋势。由此可见，土壤侵蚀的加速是与人类的活动相伴随，随着人类活动强度的增强，土壤侵蚀在自然侵蚀的基础上，呈现加速趋势。     

汉江上游晚冰期以来古洪水事件发生的气候背景分析

古洪水事件是地表水文系统对极端性气候突变的响应。通过收集和整理汉江上游古洪水水文学研究成果，发现汉江上游T1阶地前沿的黄土-古土壤沉积剖面中记录了晚冰期以来10期古洪水事件，分别发生在12 600~12 400、11 500~11 400、 9 000~8 500、8 500~8 400、7 500~7 000、5 500~5 000、4 200~4 000、3 200~2 800、1 900~1 700和1 000~900 a BP。与国内外气候变化研究的成果对比分析，表明汉江上游发生的这10期古洪水发生时期，正好对应末次冰期晚冰期以来全球气候突变或转折期，说明汉江上游古洪水事件是对气候突变的响应。此研究结果对深入了解我国半湿润地区河流水文系统与气候变化的相互作用具有重要意义。     

关中盆地地-气系统灾变的节律性及耦合关系

依据丰富而系统的历史资料，建立了关中盆地历史地震与旱涝灾害两个数据库，分析了近2000a来地-气系统环境灾变的节律性及耦合关系。结果发现：(1)地震活动具有一定的节律性，并先后经历了3个平静期和3个活跃期，平静期与活跃期呈交替出现，具有3～4个世纪的周期；(2)较为严重的干旱、洪涝灾害亦具有一定的周期性，先后经历了2个洪涝期和3个干旱期，其较长尺度的转换周期亦为3～4个世纪；(3)在世纪尺度上，地震活动与旱涝灾害具有某种耦合关系，表现为在地震活动的活跃期，旱涝灾害呈多发性，而在地震活动的平静期，旱涝灾害较为稀少；(4)以较大级别的地震群发为节点，地气系统环境灾变的耦合关系具有先旱→后震→再涝的演替特征。基于上述事实，提出了一个地-气系统环境灾变的概念模型，对地震与旱涝灾害的耦合关系给出了确定性解释。为关中盆地世纪尺度的环境灾变群发性预测提供了新的依据。     

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。     

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.