探讨太湖历史极端洪水发生年份和水位高程

较之气候水文平均态的缓慢变化,特大洪水引发的灾害对人类社会影响更加显著,而关注极端洪水、认识小概率事件需要更长时间序列。本文通过对太湖钻孔的沉积和磁学参数特征研究,对比太湖文物发掘的历史洪水资料,试图多指标定量重建太湖长序列极端洪水。太湖水则碑对1600~1954A.D.特大洪水记录了15次,通过与现代洪水仪器记录对比和论证,其最低4.03m水位相当于1921~2004A.D.观测太湖的年最高水位80% 百分位。太湖钻孔中的沉积粒度和磁化率特征捕捉了水则碑洪水序列中的85% 的洪水年,同时补充了水则碑洪水漏失的信号。3次能够被历史文献佐证的洪水沉积信号发生在1766A.D.、1875A.D.和1882A.D.,其洪水水位估计在4.0~4.1m,4.1~4.2m 和4.13~4.23m。频谱分析显示了沉积洪水指标与水则碑洪水指标具有3个同步的重现期,分别约在90~102年、60~62年和42~44年。分析历史洪水与PDO一致性的统计关系,获得估计概率为0.17~0.20,肯定了太湖洪水年与PDO存在关联,反映出历史洪水的发生与现代过程相同,受到了太平洋季风环流和夏季降水控制。这些结论为延长洪水时间系列、分析小概率事件、认识极端洪水特征和重现期等提供了重要水文依据。     

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¹³⁷Cs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。     

长江中游荆州―公安段洪水滞流沉积物特征分析

在野外考察的基础上,对长江中游荆州―公安段学堂洲、文村夹和二圣洲三处1998年洪水滞流沉积物地层剖面进行了样品采集和粒度、磁化率特征分析,结果表明:1)洪水滞流沉积物中黏土成分较少,含量波动于3.38%～15.66%之间,主要成分为粉砂和砂;文村夹中、下部砂的含量较高,分别为79.9%和80.32%,其他点组分都以粉砂为主;2)各采样点不同深度层位的粒度概率累积曲线主要呈现两段式,普遍缺乏推移质组分,学堂洲下部和二圣洲中部虽呈现三段式,但推移质的含量非常小;3)洪水滞流沉积物的粒度组成不仅受形成时的水动力条件影响,还受其所处地理位置的影响,主要体现为各采样点下部层位沉积物粒径普遍大于上层,文村夹点各层沉积物粒径大于其他两个采样点;4)三个采样点洪水滞流沉积物磁化率变化范围为67.41～299.59SI,学堂洲和文村夹两处的磁化率远高于二圣洲,各采样点地层剖面下部磁化率均高于上部,同一采样点沉积物磁化率与粒度具有一定的相关性,具体表现为粒径越大,磁化率越高。     

古洪水平流沉积粒度特征

古洪水信息的取得依赖于对其信息的载体－古洪水平流沉积作出准确的识别和判定,其判定的标志之一是粒度分析。根据长江、黄河、海河、淮河古洪水研究的经验,首次建立了一套实验分析判定古洪水平流沉积粒度特征的指标体系,对古洪水研究的推广应用具有较高的实用价值。     

太湖YLL1孔沉积特征揭示的全新世太湖演化史

本文通过对太湖西山岛衙甪里孔(YLL1)沉积物的粒度、总有机碳含量(TOC)、质量磁化率、元素含量及沉积年代等进行测试分析,探讨了全新世以来太湖湖盆的演化历史。根据沉积特征,可将4m深的YLL1孔分为上、中、下三段明显不同的沉积层。中段(153~231cm)沉积物平均粒径为7.65φ,粘土级颗粒含量高达48.78%,对比上段(0~153cm,6.29φ,21.77%)和下段(231~400cm,6.91φ,30.88%)为全孔最细;并且中段粒径随深度变化很小,平均粒径标准偏差为0.13,明显低于上段的0.70和下段的0.38;中段TOC和质量磁化率平均值分别为0.78%和19.41×10^-8m^3/kg,为全孔最高;XRF扫描数据显示元素含量在三段中变化显著:中段Al、K、Fe等元素含量相对上段和下段为最高,而Si含量最低。YYL1孔沉积特征参数显示,近80cm厚的中段泥质层与上下段截然不同,是一段标志性沉积层。该标志层广泛存在于太湖及其周边地区的地层中,并且该层位含有大量的富铁质小球粒结核和菱铁矿结核,AMS14C显示该层位年龄约为7kaB.P.。研究表明,太湖YLL1孔沉积记录了湖盆环境的3个不同阶段:下段对应末次冰期后期11kaB.P.左右的风成硬黄土层沉积,此时太湖尚未完全形成;中段泥质沉积标志层代表太湖第一次大水面形成,时代在7kaB.P.左右;上段对应5kaB.P.左右以来的湖相沉积。     

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。     

山东丹河2018年洪水沉积特征、物源分析及水文过程重建

通过研究现代洪水沉积特征,可重建洪水水文过程,识别泥沙侵蚀源区,既可为防洪水利工程设计提供依据,也可为古洪水层判识建立参考.2018年8月中旬,山东省北部弥河、 丹河流域受双台风影响发生洪涝灾害.通过对洪水淹没区进行考察,在下游洪水沉积物保存完好的地点获取21.0 cm长岩芯DH1,并进行粒度、 烧失量、 磁化率和孢粉...     

长江三峡库区中坝遗址地层洪水沉积粒度特征及其沉积环境

通过对三峡库区中坝遗址1981年洪水沉积和疑似古洪水沉积的粒度对比分析，发现它们的平均粒径、分选系数、偏度、峰度和众值粒径都在同一值域范围内；频率分布曲线相似，呈单峰态；概率累积曲线都呈明显的三段式。从而推断出中坝遗址的文化间隙层为古洪水沉积。在考古断代和AMS14C测年基础上，对洪水沉积环境研究发现，中坝遗址洪水沉积大多发生在我国的暖期，但周朝和宋代的洪水沉积发生在我国冷期，这与我国气候小循环和当地独特的地貌特征有关。清代以后，沉积物平均粒径明显变大，表明当地植被已经退化；沉积物平均粒径和峰度变化幅度大，说明人类活动使当地生态系统变得脆弱，气候多变。     

高能洪水沉积研究综述

第四纪巨型堰塞湖溃决产生的高能洪水是地球及其他星球上已知规模最大的陆地淡水事件.越来越多的研究证明高能洪水事件具有普遍性,广泛发育于欧亚大陆、北美洲和南美洲等地区.研究者发现不同地区高能洪水事件的沉积特征具有一定的共性,但其典型沉积序列却依然缺失.本文首先回顾了全球已报道高能洪水案例并介绍了高能洪水的定义,总结了高能洪...     

太湖14000年以来古环境演变的湖泊记录

本文根据东西太湖短柱岩芯的沉积物的物理、化学、生物指标的综合分析,讨论了该区距今14ka来的古气候变化过程,结果表明14.3-13.3kaBP,太湖水位低,环境指标甚至表现为暴露特征,反映了气候干旱:13.3-12.4kaBP,为偏暖湿的过渡阶段;该孔柱270-280cm (11.5kaBP左右)各类指标均明显反映冷干特征,可能是YoungerDrays事件的记录,与我国东部其它地区有可比性;约10.9-10kaBP,这一时期是整个研究时段内一个较显著的温暖期。表现为还原沉积环境和水位相对较深;约10-7.2kaBP为冷暖交替的过渡带;7.2-5.737kaBP为暖湿气候;5.05kaBP多项分析指标发生突变,反映物源发生显著变化,可能存在沉积间断;表层沉积物则呈现现代环境的特征,西太湖藻类生长茂盛,偏氧化的沉积环境。目前湖泊生产力较高,富营养化程度高,表现为藻型湖泊特征;东太湖有机质来源以东太湖中生长较为茂盛的维管水生植物为主,目前湖泊生产力较低,富营养化程度低,表现为典型的草型湖泊特征。      

太湖大浦湖区近百年来湖泊记录的环境信息

通过对太湖TJ-2钻孔的137Cs、粒度、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)及化学元素等多指标综合分析,探讨了太湖大浦湖区近百年来的环境演变特征。研究结果表明,20世纪50年代以前,沉积物中大部分金属元素如Al、Mn、Cu、Cr、Ni、Zn与粘土含量具很好的相关性,相关系数在0.74～0.82之间。此阶段湖泊生产力不高,水环境较好,沉积物以较低的营养元素含量为特征。50—90年代,是太湖向现代湖泊环境转化的显著时期,湖区生产力大幅提高,人为活动对湖泊系统严重干扰,湖区迅速达到富营养化。在沉积物中表现为Fe/Mn值下降,有机碳、总氮、总磷与重金属元素急剧上升,且重金属元素变化明显不同于沉积物粒度及Al元素变化曲线。90年代以后,湖区一直持续着富营养化状态,富营养趋势渐缓,沉积物中粘土含量上升、营养元素稍降及重金属指标变化不明显的趋势很好地体现了这一特征。TJ-2钻孔显示的环境信息与湖泊实际环境监测结果基本一致。     

武汉市东湖沉积物的磁性特征与重金属含量之间的关系

对武汉市东湖主湖区的郭郑湖和塘林湖114个沉积物样品的磁化率与代表性样品的频率磁化率系数、磁滞回线参量和重金属元素进行系统分析, 综合区域环境背景, 探讨应用岩石磁性方法技术评价大型城市内陆湖泊沉积物污染程度的可行性及其效果.结果表明, 在主成分中, 郭郑湖沉积物没有一个主成分占绝对优势, 仅有少数重金属元素含量与磁化率相关, 磁化率χ与重金属富集强度的相关性较差; 而塘林湖沉积物有一个“工业源”的主成份占绝对优势, Fe (全铁)、Co、V、Mn、Ti、Ba、Cr、Ni、Cu等元素与饱和等温剩磁SIRM、χ关系密切(相关系数大于0.87).郭郑湖与塘林湖的沉积物的饱和等温剩磁与重金属富集强度的相关程度高于磁化率, 因此, 可以用其(SIRM) 作为环境污染程度的指示参量.      

中国北方部分地区黄土、沙漠沙、湖泊、河流细粒沉积物粒度多组分分布特征研究

通过对我国北方部分地区的黄土、沙漠沙、湖泊、河流细粒沉积物的粒度多组分分布特征系统研究后总结了其粒度分布特征及组分间差异,并提出了风成、水成沉积物成因类型的判别依据。认为:1)细粒沉积物粒度一般由多个组分叠加构成,表现为多组分粒度分布特征。2)黄土粉尘粒径以<70 μm的悬浮颗粒为主,粒度由粗、中、细三个组分构成。粗粒组分含量最高,其中值粒径与源区距离呈负相关,中粒组分百分含量与源区距离呈正相关。3)沙漠沙粒度由一个极其明显的粗粒跳跃组分构成,中值粒径一般位于100~300 μm,分选性极好。4)湖泊沉积物粒度分布最多可有6个组分(中值粒径:<1 μm,2~10 μm,10~70 μm,70~150 μm,150~700 μm,>700 μm),前4个组分属悬浮组分,⑤为跳跃组分,⑥为滚动组分,分选性差。5)河流沉积物粒度分布曲线较复杂,其分布特征蕴含了水动力强弱信息。6)沙漠沙→黄土与河流沙→湖泊沉积物其优势组分的粒径均逐渐变细,但水成相对应组分比风成组分粒径要粗.     

Lacustrine Record of 1954 Flood Event on Begnas and Rupa Lake,Central Nepal

In recent decades, there have been discussions and predictions regarding the impact of climate on floods, due to its socioeconomic and environmental consequences. For accurate prediction of future flood events and their impacts, it is crucial to have an improved understanding on past flood events. Lacustrine sediments have been used as a natural archive to study the past flood events. Here, we study the impact of 1954 flood event on the lacustrine environment of Bengas and Rupa Lake in central Nepal based on X-ray fluorescence spectrometry (XRF) element analysis, magnetic susceptibility (MS), total organic carbon (TOC) and the biomarker molecular compositions. Results showed that 1954 flood event had significant impacts on the two lakes in terms of detrital input, organic matter deposition and aquatic production. Before the flood event, both two studied lakes had relatively lower catchment erosion rate, lower organic matter deposition and aquatic production. During the flood event, catchment erosion and aquatic production increased in both lakes due to mass transport deposits and the increased nutrition loading attributed to flood event. Following the flood event, Begnas Lake showed the sharp increase in organic matter deposition, whereas in the Rupa Lake organic matter deposition showed minor changes. The difference in organic matter deposition in lakes during flooding event is likely due to detrital material brought and deposited by the flood activity. Overall our results suggest that lacustrine sediments are sensitive to the extreme event and would be an ideal archive for the reconstruction of flood events.     

Carbon and nitrogen isotope records in sediments of Lake Taihu, China, and their paleoenvironmental significance

Lake sediments can provide important historical information on records of paleoenvironments and paleoclimates and their changes.This study deals with the sedimentary history of the westem Taihu Lake based on seven geochemical indices measured in an 89-cm long sediment core. The core, corresponding to a time period from 6870 a B.P. to the present, was analyzed for δ^13Corg, δ^15N, TOC, TN, TP, C/N ratio and radiocarbon dates. Comparison of these multiple geochemical tracers helps to improve interpretations of the paleoenvironmental changes. All of the geochemical proxies used in the study change regularly, and show four major time scales that suggest different environments. During 6870-6532 a B.P., the values of all parameters slightly varied. δ^13Corg values increased in a wave pattern from -25.9‰ to -20.7‰. Similarly, δ^15N values increased from 1.6‰ to 4.5‰. TOC, TN and TP concentrations remained around 0.8%, 0.1%-3.2% and 0.5%, respectively. C/N ratios varied from 20.6 to 6.6. At 6370 a B.P., the sediment record profile showed dramatic variations in all parameters. δ^13Corg and δ^15N values dropped to -26.9‰ and 1.3‰, respectively.     

新疆乌伦古湖沉积物粒度特征揭示的环境信息

在放射性同位素210Pb、137Cs定年的基础上,通过对沉积物粒度参数的分析,探讨了近200年来乌伦古湖沉积物粒度敏感组分特征及其环境意义。研究表明,乌伦古湖WL孔沉积物以黏土和细粉砂为主,但在1970 AD前后,粒度参数发生了突变,其中>16 μm组分所占含量迅速升高,在约1830~1842 AD及1910 AD前后这两个时期,沉积物的粒度参数也有较显著的变化。对沉积物粒度频率分布曲线的分析表明,在对应时期内,沉积物的搬运介质或搬运动力发生了变化。基于此,首先通过粒径-标准偏差方法提取了粒度中的敏感组分C2（7~25 μm）,进而通过粒度敏感组分与器测气象数据的相关性分析,明确了组分C2含量的环境指示意义。结果表明,组分C2含量的大小与研究区冬、春季温度和冬季降水量大小有关,反映了积雪融水入湖的强度。在约1830~1842 AD、1910 AD前后,组分C2含量偏高,反映入湖水量较大、湖泊水位较高。而20世纪60年代到70年代,沉积物粒度参数的显著变化与流域人类活动的影响有关。     

水库泄洪方式对白洋淀入淀洪水及防洪的影响分析

以海河流域大清河南支为研究对象,基于2016年设计洪水修订成果,计算了100年一遇标准洪水,白洋淀上游5座大型水库在分级控泄调度、峰后敞泄调度、联合调度3种调度方式下,入白洋淀的洪水过程线,以此为基础,计算了各种水库调度方式对白洋淀蓄滞洪区防洪的影响。     

太湖沉积物和湖岸土壤的污染元素特征及环境变化效应

太湖沉积物和湖岸土壤具有相似的物质组成，具有相同的物源，通过补给区的径流，营养元素和重金属元素随着土壤迁入湖泊，由于沉积物和土壤物化条件的不同，它们的营养元素和重金属含量有差异。土壤中氮，磷的总量和有效态均比沉积物中高，表明有一部分营养物质进入了水体；营养元素高的沉积物均靠近城镇，其原因为居民生活污水排放，土壤和沉积物中多数重金属元素尚未超过自然背景值，只有沉积物中Cd和Pb，土壤中的Cu,Cd和Hg超过，但沉积物中重金属元素大多比土壤中高，特别在北部沿岸沉积物中，重金属元素含量大大超过平均值，这种不正常的高值是由人类不合理的废水，废物敢排放引起。     

太湖沉积物重金属及营养盐污染研究

通过太湖MS沉积岩芯元素地球化学指标的分析,对太湖沉积物污染历史进行了系统的讨论。根据化学元素的聚类分析结果、变化趋势,并与太湖流域经济发展进程对比,认为太湖沉积物铅、锌、锰、镍污染开始于20世纪70年代末期,砷、汞污染分别开始于30年代和40年代,随着底泥重金属污染程度的加重,沉积物表层磁化率明显升高;总磷自40年代以来含量不断增加,总氮、总有机碳含量增加开始于70年代末期,表明湖泊富营养化程度不断加重。太湖沉积物重金属及营养盐污染历史与该区经济发展阶段相吻合。     

武汉东湖现代沉积物磁组构特征及意义

采自武汉东湖现代沉积物的0．86m长的样品被用于研究湖泊现代沉积物的磁性各向异性，研究发现，东湖的现代沉积可划分为3个阶段，不同阶段的沉积特征与磁学性质反映了不同的沉积环境物源差异，通过分析样品沉积特征，磁化率K值特征并结合磁性矿物在各层面间的差别，从而分析得出磁化率K值可作为地层划分的有效辅助手段，磁铁矿广泛存在于所有砂质及泥质沉积物中，是引起东湖现代沉积物磁化率变化的主导性物质。