汉江上游旬阳段古洪水水文学研究 - 陕西师范大学学报

第 1 期 王 龙 升 等 : 汉 江 上 游 旬 阳 段 古 洪 水 水 文 学 研 究 89日 本 、 澳 大 利 亚 等 国 家 已 经 在 古 洪 水 研 究 方 面 取 得[37]了 显 著 成 果 ; 国 内 也 有 学 者 对 黄 河 、 长 江 、 淮 河 、海 河 等 河 段 进 行 了 古 洪 水 研 究 , 并 取 得 了 相 应 的 古洪 水 水 文 学 资 料 . 杨 达 源 等 曾 经 对 黄 河 小 浪 底 段 进行 了 古 洪 水 水 文 学 研 究 , 提 出 利 用 古 洪 水 滞 流 沉 积[89]尖 灭 点 高 程 来 推 求 古 洪 水 的 洪 峰 水 位 , 詹 道 江 和谢 悦 波 等 也 曾 经 对 长 江 等 河 流 某 些 河 段 进 行 过 古 洪水 水 文 学 的 调 查 研 究 . 黄 春 长 等 系 统 地 对 泾 河 、 洛河 、 渭 河 以 及 黄 河 晋 陕 峡 谷 某 些 主 要 河 段 , 开 展 了 古洪 水 沉 积 学 和 古 洪 水 水 文 学 的 研 究 , 并 且 系 统 地 总结 了 全 新 世 古 洪 水 滞 流 沉 积 物 的 基 本 鉴 别 特征 [1023] . 本 文 在 汉 江 干 流 旬 阳 县 高 店 铺 - 构 元 乡 河段 考 察 的 基 础 上 , 就 沿 河 谷 全 新 世 古 洪 水 滞 流 沉 积物 进 行 沉 积 学 和 古 洪 水 水 文 学 研 究 .1 研 究 河 段 概 况汉 江 是 长 江 的 最 大 支 流 , 发 源 于 陕 西 省 宁 强 县潘 冢 山 , 干 流 河 道 全 长 1577km, 流 域 面 积 15.9 万km 2 , 平 均 海 拔 2000m 左 右 , 天 然 落 差 1964m. 全流 域 多 年 平 均 降 水 量 873mm, 多 年 平 均 径 流 量 517亿 m 3 , 年 平 均 含 沙 量 2.5kg/m 3 , 年 输 沙 量 1.3 亿 t.流 域 处 于 北 亚 热 带 的 北 部 , 气 候 温 和 , 雨 量 充 沛 , 森林 覆 盖 面 积 高 达 62%. 汉 江 丹 江 口 以 上 为 上 游 , 长约 925km, 流 域 面 积 9.52 万 km 2 , 自 西 向 东 穿 行 于秦 岭 、 大 巴 山 之 间 , 河 谷 深 切 入 基 岩 层 之 中 , 平 均 比降 为 0.6‰, 河 道 蜿 蜒 曲 折 , 河 谷 盆 地 与 峡 谷 交 替 出现 , 是 国 家 南 水 北 调 中 线 工 程 的 水 源 区 ( 图 1). 丹 江口 至 钟 祥 为 中 游 , 长 约 270km, 平 均 比 降 0.19‰,图 1汉 江 上 游 流 域 水 系 图犉 犻 犵 .1 犛 犽 犲 狋 犮 犺 犿 犪 狆 狅 犳 狋 犺 犲 狊 狋 狉 犲 犪 犿 狊 狔 狊 狋 犲 犿 犻 狀 狋 犺 犲 狌 狆 狆 犲 狉 狉 犲 犪 犮 犺 犲 狊 狅 犳 狋 犺 犲 犎 犪 狀 犼 犻 犪 狀 犵 犚 犻 狏 犲 狉流 域 面 积 4.68 万 km 2 , 河 流 流 向 转 变 为 自 西 北 向 东南 . 钟 祥 以 下 为 下 游 , 长 约 382 km, 平 均 比 降0.09‰, 流 域 面 积 1.7 万 km 2 .汉 江 上 游 干 流 安 康 水 文 站 以 上 长 度 为 528km,控 制 流 域 面 积 3.57 万 km 2 , 多 年 平 均 流 量 568.78m 3 /s、 年 平 均 径 流 总 量 179.37 亿 m 3 ,1935 年 开 始有 水 文 资 料 ( 其 中 1939—1942 年 、1949 年 中 断 ), 实测 最 大 洪 峰 流 量 31000m 3 /s(1983 年 7 月 31 日 ),最 小 为 1800m 3 /s(1941 年 ) [24] . 历 史 调 查 最 大 洪 水洪 峰 流 量 大 约 40000 m 3 /s( 明 神 宗 万 历 十 一 年 , 公元 1583 年 ). 本 文 所 研 究 高 店 铺 - 构 元 乡 河 段 , 在 安康 水 文 站 下 游 约 50km 处 .2 研 究 剖 面 特 征 与 研 究 方 法2.1 研 究 剖 面 与 地 层通 过 对 汉 江 上 游 的 实 地 考 察 , 在 多 个 河 段 发 现含 有 全 新 世 古 洪 水 滞 流 沉 积 层 的 全 新 世 黄 土 、 土 壤和 坡 积 物 剖 面 . 本 文 选 择 高 店 铺 - 构 元 乡 (GDP-GYX) 河 段 进 行 重 点 研 究 ( 图 1), 该 沉 积 剖 面 位 于 汉江 右 岸 , 顶 部 高 于 平 水 位 30m. 结 合 土 壤 学 、 沉 积 学和 地 层 学 方 法 , 对 该 剖 面 进 行 了 划 分 :(1)0~70cm,现 代 表 土 层 (TS);(2)70~150cm, 浊 黄 橙 色 细 砂 质

92 陕 西 师 范 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) 第 40 卷采 用 比 降 法 计 算 洪 峰 流 量 , 糙 率 系 数 狀 值 的 确定 是 关 键 . 研 究 河 段 为 基 岩 河 床 , 河 底 与 河 漫 滩 有 卵石 , 两 岸 基 岩 崖 壁 陡 峭 , 长 有 树 木 和 灌 木 丛 , 河 槽 形状 较 规 整 , 水 流 湍 急 , 水 声 较 大 . 另 外 , 该 河 段 为 峡 谷地 带 , 无 宽 阔 河 漫 滩 , 当 特 大 洪 水 发 生 时 , 洪 水 直 接淹 没 全 部 河 槽 与 两 岸 基 岩 . 根 据 国 家 水 利 水 电 工 程[37]河 道 糙 率 有 关 标 准 , 确 定 该 河 段 糙 率 狀 取值 0.035.根 据 比 降 法 的 计 算 公 式 及 其 在 研 究 河 段 确 定 的相 关 水 文 参 数 , 结 合 全 新 世 两 期 古 洪 水 的 水 位 和 行洪 断 面 面 积 等 , 从 而 推 算 出 相 应 的 古 洪 水 洪 峰 流 量( 表 2). 汉 江 上 游 高 店 铺 - 构 元 乡 河 段 全 新 世 时 期特 大 洪 水 洪 峰 流 量 介 于 43290~49130m 3 /s 之 间 .根 据 在 同 一 河 段 调 查 得 到 的 2010 年 大 洪 水 洪痕 水 位 , 采 用 同 样 的 方 法 和 参 数 , 推 算 出 其 洪 峰 流 量为 22620m 3 /s, 与 实 测 洪 峰 流 量 误 差 为 4.26%. 这表 明 对 于 古 洪 水 水 文 恢 复 计 算 的 结 果 是 可 靠 的 .结 合 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 . 本 文 采 用 不 完 整 序 列[9]频 率 分 析 方 法 , 作 出 汉 江 上 游 高 店 铺 - 构 元 乡 河段 万 年 尺 度 洪 峰 流 量 与 频 率 关 系 ( 图 4). 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 , 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 各 类 水利 枢 纽 工 程 的 洪 水 设 计 更 加 可 靠 .5 结 论对 于 汉 江 上 游 进 行 了 广 泛 的 野 外 考 察 研 究 , 在旬 阳 县 高 店 铺 - 构 元 乡 河 段 发 现 全 新 世 沉 积 剖 面 ,其 中 含 有 两 层 古 洪 水 滞 流 沉 积 层 , 分 别 形 成 在 全 新世 早 期 和 全 新 世 晚 期 之 初 . 通 过 沉 积 学 分 析 , 表 明 它们 是 最 典 型 的 古 洪 水 滞 流 沉 积 物 , 以 粉 沙 、 细 沙 为主 , 黏 粒 成 分 含 量 很 低 . 其 粒 度 分 布 集 中 , 分 选 较 好 ,磁 化 率 值 很 低 .利 用 这 些 古 洪 水 滞 流 沉 积 层 尖 灭 点 高 程 确 定 了该 断 面 最 低 洪 峰 水 位 , 结 合 野 外 测 量 和 观 察 获 得 的相 关 水 文 参 数 , 利 用 比 降 法 模 型 推 算 出 全 新 世 古 洪水 的 洪 峰 流 量 介 于 43290~49130m 3 /s 之 间 , 这 是全 新 世 1 万 年 来 所 发 生 的 最 大 洪 水 . 根 据 调 查 确 定的 2010 年 特 大 洪 水 的 洪 痕 水 文 , 采 用 同 样 方 法 和 参数 恢 复 计 算 出 其 洪 峰 流 量 , 与 安 康 水 文 站 实 测 数 据误 差 仅 为 4.26%, 从 而 证 明 古 洪 水 流 量 恢 复 计 算 结果 是 可 靠 的 .结 合 从 沉 积 学 角 度 推 算 出 的 古 洪 水 洪 峰 流 量 数据 , 结 合 历 史 洪 水 调 查 结 果 和 实 测 洪 水 序 列 , 采 用 不完 整 序 列 频 率 计 算 方 法 , 得 到 了 汉 江 上 游 万 年 尺 度洪 峰 流 量 与 频 率 关 系 , 为 汉 江 上 游 水 资 源 与 水 能 源开 发 和 防 洪 减 灾 工 程 设 计 提 供 了 可 靠 的 基 础 性 科 学数 据 , 具 有 十 分 重 要 的 应 用 价 值 和 科 学 意 义 .参 考 文 献 :[1] 谢 悦 波 , 姜 红 涛 . 古 洪 水 研 究 : 挖 掘 河 流 大 洪 水 的 编 年 史[J]. 南 京 大 学 学 报 : 自 然 科 学 版 ,2001,37(3):390395.[2]SridharA.A midlate Holocenefloodrecordfromthealuvialreach ofthe Mahi River,WesternIndia[J].Catena,2007,70:330339.[3]BakerV R.Palaeofloodhydrologyinaglobalcontext[J].Catena,2006,66(1/2):161168.[4] 谢 悦 波 , 费 宇 红 , 沈 起 鹏 . 古 洪 水 平 流 沉 积 与 水 位 [J].地 球 学 报 ,2001,22(4):320323.[5]ThorndycraftV R,BenitoG,Rico M,etal.Alongterm flood discharge record derived from slackwaterflooddepositsofthe Llobregat River,NE Spain[J].JournalofHydrology,2005,313:1631.[6]BakerV R.DesertpaleofloodincentralAustralia[J].图 4 汉 江 上 游 高 店 铺 - 构 元 乡 河 段 万 年尺 度 洪 水 洪 峰 流 量 与 频 率 曲 线 图犉 犻 犵 .4 犉 犾 狅 犱 狆 犲 犪 犽 犱 犻 狊 犮 犺 犪 狉 犵 犲 犳 狉 犲 狇 狌 犲 狀 犮 狔 狉 犲 犾 犪 狋 犻 狅 狀 狊 犺 犻 狆犲 狊 狋 犪 犫 犾 犻 狊 犺 犲 犱 狑 犻 狋 犺 犪 犮 狅 犿 犫 犻 狀 犪 狋 犻 狅 狀 狅 犳 犵 犪 狌 犵 犲 犱 犳 犾 狅 犱 , 犺 犻 狊 狋 狅 狉 犻 犮 犪 犾犳 犾 狅 犱 犪 狀 犱 狆 犪 犾 犪 犲 狅 犳 犾 狅 犱 犱 犪 狋 犪 犻 狀 狋 犺 犲 犌 犇 犘 犌 犢 犡 狉 犲 犪 犮 犺 犻 狀狋 犺 犲 狌 狆 犲 狉 犲 犪 犮 犺 犲 狊 狅 犳 狋 犺 犲 犎 犪 狀 犼 犻 犪 狀 犵 犚 犻 狏 犲 狉Nature,1983,301:502504.[7]JamesC K.Sensitivityofmodernand Holocenefloodstoclimate change[J].Quaternary Science Reviews,2000,19(1/5):439457.[8]YangDayuan,GeYu,XieYuebo,etal.SedimentaryrecordsoflargeHolocenefloodsfromthemiddlereachesoftheYelow River,China[J].Geomorphology,2000,