● 摘要
古洪水水文学通过对沿河谷全新世古洪水滞流沉积物（Slackwater deposite, SWD）和水位指示物（Paleostage Indicators, PSIs）的研究，深入挖掘其中的水文信息，得到古洪水事件的洪峰水位和发生年代，再通过多种方法恢复其洪峰流量，并将此结果加入到实测洪水资料和调查所得的历史洪水资料中，从而有效地延长了特大洪水的考证期。这样，一改过去的频率曲线外延为内插，极大地提高了洪水序列的延展精度，使曲线稀遇部分的确定不再“天灯高挂”。而且，古洪水水文学方法所研究是自然界中实际发生过的特大洪水的地质学记录，证据确凿，十分可靠。另外，古洪水研究不仅仅为提供洪水事件本身的水文数据信息，同时结合全新世环境变迁的研究成果，注重探索洪水事件发生的气候背景和发生机制，对于认识河流洪水发生的规律具有更深刻的科学意义。
本文以黄河晋陕峡谷大宁段、渭河宝鸡峡段、泾河中游彬县段、汉江上游郧县五峰段等4个研究地点为例，通过鉴定这些地点的古洪水SWD，并对其进行断代，确定了全新世时期四期特大古洪水事件，着重于使用多种方法对其洪峰水位和洪水流量进行恢复计算，对比在不同河流地貌、河槽形态下，以及洪水水位指示物不同特征的情况下，为选用不同方法重建古洪水水文信息提供参考。同时，根据对全新世河流古洪水发生的时间性规律，进一步解释了利用古洪水资料提高设计洪水计算精度的合法性。获得结论如下：
（1）沉积学研究确认了黄河晋陕峡谷段、渭河宝鸡峡段、泾河中游和汉江上游基岩峡谷段若干地点由古洪水SWD记录的全新世特大古洪水事件。这些地点包括黄河PDG地点、渭河宝鸡峡段GCZ地点、泾河中游CJC地点、汉江上游WFD地点等。在这些研究地点的8个剖面中均发现十分典型的古洪水滞流沉积物，它们是全新世特大洪水在高水位滞流环境下的悬移质沉积物。其分别记录了全新世时期发生在黄河晋陕峡谷、渭河上游、泾河中游和汉江上游的特大古洪水事件。
（2）年代学研究确定了这些特大古洪水事件的发生时间。根据每个地点的的实际情况，在系统地调查了研究地点的地层序列、文化层及其遗物，以及古洪水SWD沉积学特征的基础上，多种方法结合，彼此相互印证，确定了各期古洪水事件可靠的发生年代。与全球环境变迁研究成果对比，发现各期古洪水事件发生在全球性的气候突变、转折或恶化阶段，这些时段气候不稳定，降水变率大，造成特大洪水事件等极端气候现象发生。这是黄河中游和汉江上游气候水文系统对于全球气候变化响应的结果。
（3）使用多种水文学恢复方法，计算出这些特大古洪水事件的洪峰水位和洪峰流量。结合研究地点实际，分别在8个研究剖面使用古洪水滞流沉积物顶面高程法、尖灭点高程法和厚度与含沙量关系法中两种或三种，进行了古洪水水位恢复。在此基础上，选用恰当的一种或几种洪峰流量计算方法，即比降—面积法、回水曲线法和临界水深法进行流量恢复并对计算结果进行深入地分析论证，最终得出科学可靠的古洪水洪峰流量值。
（4）分析比较了多种古洪水水文学恢复的方法，为这些方法的合理选用提供了参考。比降—面积法、回水曲线法和临界水深法基于相似的水力学理论，但每种方法所需参数和解决途径不同，故在古洪水研究中角色各异。对于前两种方法，在实际运用时，可以采用在野外实地考察中首先采用前者进行初步计算，然后，在全面完整地获取了研究地点河道几何形态等数据的基础上，利用ArcGIS耦合HEC-RAS模型计算古洪水洪峰流量；临界水深法计算古洪水洪峰流量可以完全避免选取河槽糙率系数人为干扰的问题。但在实际使用时，需要注意临界流断面的选择判断，并在选定的临界流断面附近，另选若干辅助断面，采用相同计算步骤推算流量，以提高结果的可靠性。
（5）将恢复的全新世古洪水洪峰流量加入到相应河段历史洪水和现代实测洪水数据序列，计算出了黄河吴堡水文站、渭河林家村水文站、泾河景村水文站、汉江白河水文站四个水文站万年尺度洪水洪峰流量－频率关系曲线和大洪水发生的重现期，使得洪峰流量—频率曲线的稀遇洪水部分有了点据控制，千年一遇的洪水频率由外延变为内插，提高了洪水频率分析的精度。对于黄河晋陕峡谷、渭河中游、泾河中游和汉江上游水利工程、防洪工程、交通工程和居民城镇建设的洪水设计提供了重要的基础数据。
（6）介绍了由统计方法进行设计洪水计算的发展历史，充分肯定将古洪水资料加入到实测洪水和历史调查洪水系列进行洪水频率分析的方法；简述了有关水文频率分析法的争论，从洪水现象的必然性和偶然性辩证统一的角度，结合古洪水研究与全新世环境变迁理论的最新成果，即万年尺度河流特大洪水事件的发生机制，为将古洪水资料应用于设计洪水计算的合法性提供新的解释；同时，为河流古洪水研究的发展的方向作了判断，加强古洪水事件的物理成因和数理统计分析相结合，从而真正认识（特）大洪水发生的规模、时空分布以及与全球气候变化关系等规律。