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题目:汉江上游安康东段与郧县五峰段全新世古洪水水文学研究

关键词:汉江上游;古洪水;万年尺度;全新世;滞流沉积物

  摘要


本文通过沿汉江上游河谷深入的考察,在多个河段发现了典型的古洪水滞流沉积物剖面,选取安康东段和郧县五峰段进行重点研究。通过采集样品、实验分析,确定他们是古洪水在高水位滞流环境当中的悬移质沉积物。根据地层对比、OSL测年和相关文化层年代,确定它们分别记录了发生在BL+AL于YD时间转折阶段(12500 a B.P.)的古洪水事件,北宋后期和东汉的洪水事件。利用比降法模型计算出古洪水滞流沉积所指示的洪峰流量。同时应用相同计算方法对现代洪水洪痕或滞流沉积物的断面进行验证计算,证明古洪水水文学计算方法及相关参数的选取是合理的。并获得以下结论:
   (1)通过对2个剖面的野外特征分析表明,古洪水滞流沉积物,细沙质粉沙质地,具有波状或者倾斜状层理,结构较紧实,颜色与上下层皆不同,在野外易于识别。室内实验分析表明,安康东段LSC剖面中的古洪水滞流沉积物以粗砂或者细沙为主,细粉沙和粘土含量很低。在沉积学分类上将确定为粉沙质细沙和细沙质粉沙,粒度分布集中,分选较好,磁化率值较低,与2010年现代洪水滞流沉积物相同。郧县五峰段LJZ剖面中的古洪水滞流沉积物以粗粉沙和沙为主,细粉沙和粘土含量很低。其在沉积学分类上确定为粉沙质沙土。其粒度分布集中,分选较好,磁化率值较高。这说明两个剖面的沉积物都具有典型古洪水滞流沉积物的特征。
(2)根据地层对比、OSL测年和相关文化层年代,确定LSC剖面记录了发生在BL+AL与YD事件转折阶段(12500 a B.P.)的古洪水事件和发生在1000-900 a B.P.(1000-1100AD),即北宋后期的洪水事件;LJZ剖面记录了发生在公元150-350(即1800-1600 a B.P.)时期的古洪水事件。这3期古洪水都发生在气候转折期,此时气候异常波动不稳定,容易发生洪水灾害。
 (3)利用比降法模型分别计算出各个剖面洪水滞流沉积物所指示的洪峰流量,其中汉江上游LSC剖面古洪水滞流沉积物所代表的全新世特大洪水洪峰流量在35970-47400m3/s之间,LJZ所代表的洪水洪峰流量为58450m3/s。
(4)为验证利用比降法计算古洪水滞流沉积物所指示古洪水洪峰流量的可靠性,本文采用同样的方法和参数,分别计算了2剖面附近保留的现代洪水洪痕所代表的洪峰流量,与2010年实测洪水流量相吻合,误差不超过5%,证明古洪水水文学计算方法及相关参数的选取是合理的。同时本文计算所得洪水洪峰流量值也符合全球众多河流流域面积—洪峰流量关系,因此认为本文古洪水洪峰流量的恢复计算合理可信。
(5)有了古洪水水文学研究成果,并结合汉江安康水文站和白河水文站历史洪水和实测洪水数据,进一步分析万年尺度洪峰流量与频率关系。采用“含有特大值的不完整序列频率分析”方法[19,48],作出汉江上游安康段和郧县段万年尺度洪峰流量与频率关系。这就使得汉江上游百年一遇,千年一遇、万年一遇洪水洪峰流量的推求,由外延法转变为内插法,大大提高了洪水频率分析的可靠性,从而能够获得比较准确的基础性数据。这就从根本上保证了汉江上游各类水利枢纽、交通和防洪工程的洪水设计更加可靠。