兰州地区近300年来黄河水环境研究

摘要

前人对我国黄河含沙量空间变异、输沙功能、沉积速率和水沙频率进行了许多研究，对黄河中下游地区现代洪水的研究也较多，但到目前为止，国内外对历史时期河流洪水强弱变化、水环境演变问题研究还较少，更没有对历史时期黄河上游河段洪水进行的研究。本文通过对黄河沉积物的分析，从水动力和水环境方面着手，研究黄河水环境演变的规律，揭示历史时期黄河流域气候变化状况，这对预测黄河水环境的发展趋势及黄河治理具有重要的科学意义和现实意义。我们经过详尽的野外调查，在兰州黄河沿岸的沙井驿、崔家大滩、马家滩上选取了LS、LC、LM三个典型沉积剖面，按2～4cm间隔进行采样，共采集样品220个。然后对这220个样品进行粒度成分、磁化率的测定，对实验结果进行了处理分析，并结合历史文献资料，计算了洪水变化周期，得出了以下结论： (1)黄河兰州段近300年以来洪水沉积分层明显，对洪水的发生和短期降水量变化反映清楚，分辨率高，能够作为较好的指示洪水和降水量变化的指标。黄河河漫滩沉积物的粒度成分反映了沉积时期洪水搬运动力的强弱变化，粒度成分较粗，指示沉积时期洪水搬运动力较强；粒度成分较细，指示沉积时期洪水搬运动力较弱。 (2)LS、LC、LM剖面厚度分别为1.2m、1.56m、1.62m，分别分为10、11、15个沉积阶段，指示了10、11、15次大小不同的洪水沉积。 (3)Ls、LC、LM剖面粒度成分变化随着深度具有明显的粗细变化规律。在充分考虑了沉积厚度引起的地形增高对粒度成分的影响之后，可以确定LS剖面10个阶段洪水深度和规模由大到小的变化顺序依次为第4阶段>1阶段>2阶段>9阶段>8阶段>7阶段>3阶段>5阶段>6阶段>10阶段；LC剖面11个阶段洪水深度和规模由大到小的变化顺序依次为第11阶段>9阶段>10阶段>8阶段>1阶段>6阶段>2阶段>3阶>5阶段>7阶段>4阶段；可以确定LM剖面15个阶段洪水深度和规模由大到小的变化顺序依次为第10阶段>12阶段>11阶段>13阶段>15阶段>14阶段>3阶段>5阶段>7阶段>8阶段>6阶段>1阶段>4阶段>9阶段>2阶段。 (4)LS剖面和LM剖面形成于距今200年左右，LC剖面形成于距今200～300年左右。通过粒度成分和沉积厚度比较，可以推测距今300年～200年时段气候相对湿润，而距今200年以来气候相对干燥。 (5)从公元1655年到1666年间和公元1668年到1727年间兰州地区无水涝灾害发生，表明这两个阶段降水少，气候干旱。在公元1752年到1780年间、公元1801年到1868年间、公元1884年到1909年间和公元1921年到 1948年有较多洪水记录，表明这四个阶段降水较多。 (6)兰州地区公元1644-1949年的洪涝灾害具有周期性，通过95％检验的有102年、76年、25.5年、30.6年和3．3年周期，通过80％检验的有152.9年、61年、11年、8.8年、6.3年、2.8年、2年周期。其中6.3年、3.5年、2.8年、2年周期可以对应于ENSO的2-7年周期，11年周期可对应于太阳黑子活动的周期，说明该地区洪涝灾害的发生与低纬海洋大气活动之间和太阳黑子活动可能存在着某种关联。

目录

文摘

英文文摘

声明

1前言

1.1研究意义

1.2研究现状

1.3研究内容与工作量

2研究地区自然地理概况、剖面选择与采样

2.1兰州地区自然地理概况

2.2兰州地区LS、LC、LM剖面选择与采样

3研究剖面地层划分及年代

3.1沙井驿LS剖面地层特征与年代

3.2崔家大滩LC剖面地层特征与年代

3.3马滩LM剖面地层特征与年代

附表

4研究剖面粒度分析方法与实验步骤

4.1筛析法

4.2激光粒度仪法

4.3结果计算

5粒度结果分析

5.1兰州黄河LS剖面粒度分析结果与粒度分布特征

5.1.1兰州黄河LS剖面粒度组成特征

5.1.2兰州黄河LS剖面各层粒度分布特征

5.1.3兰州黄河LS剖面粒度参数Md、Mz、ó、Sk、Kg变化

5.2兰州黄河LC剖面粒度分析结果与粒度分布特征

5.2.1兰州黄河LC剖面粒度组成特征

5.2.2兰州黄河LC剖面各层粒度分布特征

5.2.3兰州黄河LC剖面粒度参数Md、Mz、ó、Sk、Kg变化

5.3兰州黄河LM剖面粒度分析结果与粒度分布特征

5.3.1兰州黄河LM剖面粒度组成特征

5.3.2兰州黄河LM剖面各层粒度分布特征

5.3.3兰州黄河LM剖面粒度参数Md、Mz、ó、Sk、Kg变化

6黄河河漫滩沉积磁化率变化特征

6.1磁化率测定方法

6.2兰州黄河LS剖面磁化率结果分析

6.3兰州黄河LC剖面磁化率结果分析

6.4兰州黄河LM剖面磁化率结果分析

7历史文献记录的兰州地区1644～1949水涝灾害

7.1兰州地区水涝灾害研究方法及等级分类

7.1.1兰州地区水涝灾害研究方法

7.1.2兰州地区水涝灾害等级分类

7.2兰州地区水涝灾害的时间变化

7.2.1兰州地区水涝灾害的年变化

7.2.2兰州地区水涝灾害的季节变化

7.3兰州地区水涝灾害的空间变化

7.4兰州地区公元1644～1949年洪水灾害周期分析

8讨论

8.1河流沉积对洪水的指示作用

8.2黄河洪水沉积物对洪水流速、深度的指示作用

8.3黄河洪水沉积物指示的降水状况

8.4磁化率指示的黄河兰州段洪水变化及其环境演变

8.5不同剖面对洪水的指示作用

8.6兰州地区公元1644～1949年水规模、频次及周期分析

9结论

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果