（环境科学专业论文）渭南近120年来渭河洪水变化研究.pdf

4 沉积剖面中的c a c 0 3 主要来自河流搬运的碎屑c a c 0 3 。c a c 0 3 含量高反映 了洪水沉积物粒度粗，指示形成该沉积时洪水搬运动力强，洪水规模大，降雨量 偏多的气候：含量低通常反映洪水沉积物粒度细，指示形成该沉积时洪水搬运动 力弱，洪水规模偏小，降雨量相对偏低的气候。对w n l 剖面c a c 0 3 进行测定后发 现，剖面第1 5 、1 9 、7 、9 、1 4 、1 8 、1 3 、1 7 、1 0 、8 、6 层c a c 0 3 含量较1 、5 、 2 、1 2 、4 、1 6 、3 、1 l 层c a c 0 3 含量小，在消除了沉积厚度引起的地形增高对 c a c 0 3 含量的影响之后，可确定第1 、4 层洪水沉积水动力强，指示为特大洪水， 第7 、1 9 层洪水沉积时洪水搬运动力弱，指示为大洪水。 5 在渭河河漫滩相沉积物中，磁化率敏感地指示了降水与水动力变化。在降 水较多和洪水动力较强的条件下，形成了磁化率高、粒度较粗的沉积层，指示较 高的洪水位；反之，在降水较少和洪水动力较弱的条件下，形成磁化率较低、粒 度较细的沉积层，指示较低的洪水位。w n l 、w n 2 剖面磁化率在整个剖面上变化 明显，具有高低变化节律，反映了渭河洪水形成时期洪水位不同，指示了洪水发 生时期气候的冷暖变化。 6 渭河洪水沉积中有机碳含量较低常常与降水增多和降水量集中造成的洪水 动力变化有关，河流洪水沉积中有机碳含量较高常常与降水减少和降水量分配均 匀有关。渭南w n 2 剖面有机炭各层含量为：1 8 层 2 层 1 9 层 1 3 层 5 层 9 层 1 2 层 4 层 6 层 3 层 7 层 1 层2 8 层 1 0 层 1 6 层 1 7 层 1 4 层 1 1 层 1 5 层。有机炭指示的洪水规模较大的有1 5 层、1 4 层、1 7 层、1 6 层、1 0 层、 8 层、6 层，与粒度指示的洪水规模具有较好的一致性。 7 从公元1 7 l o 年到1 7 3 5 年间和公元1 7 9 0 年到1 7 9 9 年间渭南地区无水涝灾 害发生，指示该阶段降水较少。在公元1 7 3 6 年到1 7 8 9 年间和公元1 8 3 9 年到】9 3 3 年间有较多洪水记录，指示该阶段降水较多，其中1 9 3 1 年发生一次全地区范围内 的特大洪水。 8 渭南地区公元1 7 0 0 1 9 4 9 年的洪涝灾害序列的周期，通过9 5 检验的有1 2 8 年、8 5 5 年、5 8 5 年周期等；通过8 0 检验的有1 8 2 5 年、1 4 3 5 年周期等。其中 5 8 5 年周期可以对应于e n s o 的2 7 年周期，说明该地区洪涝灾害的发生与低纬 海洋大气活动之间存在某种关联。 关键词：渭南渭河河漫滩c a c 0 3 磁化率有机炭沉积物 粒度特征气候变化 f l o o dc h a n g er e s e a r c ho fw e i h er i v e r i nw e in a ni nr e c e n t1 2 0y e a r s y uy a o c h u a n g a b s t r a c t ：m a n yr e s e a r c h e sh a v eb e e nc o n d u c t e do nr i v e r w a ys h i f to f w e i h er i v e ri nh i s t o r i c a lp e r i o di nc h i n a ，a n ds o m ep r o g r e s sh a sb e e nm a d ei n r e s e a r c ho fw a t e rl e v e lc h a n g e so fw r e i h er i v e r h o w e v e r , t h e r ea r cl e s sr e s e a r c h e s a b o u tf l o o di n t e n s i t yv a r i a b i l i t ya n de v o l v e m e n to fw a t e re n v i r o n m e n ti nh i s t o r i c a l p e r i o da th o m ea n da b r o a ds of a r s oi ti sv e r yi m p o r t a n t i ns c i e n c ea n dr e a l i t yt o f o r e c a s tt h et r e n do fw a t e re n v i r o n m e n t a ld e v e l o p m e n ta n dg o v e r np o l l u t i o no f w e r er i v e rf o rr e v e a l i n gt h er u l e so fw a t e re n v i r o n m e n te v o l v e m e n to fw e i h e r i v e r , t h ec l i m a t ec h a n g e si nw e r e b a s i na n dw a t e rq u “t yd e t e r i o r a t i n gf r o mf l o o d c o n v e yp o w e ra n df l o o ds e d i m e n t s b a s e do nt h e d e t a i l e di n v e s t i g a t i o n , 3 7 6s a m p l e s o ff l o o ds e d i m e n t so fw n la n dw n 2 p r o f i l e si nh i 业f l o o d p l a i no fw e in a na n d t h o s ei n2 0 0 5 h a v eb e e nc o l l e c t e d , a n dt h eg r a i nc o m p o s i t i o n 、m a g n e t i c s u s c e p t i b i l i t y 、c a l c i u mc a r b o n a t ea n dt o co f s a m p l e sh a v eb e e nd e t e r m i n e d b a s e d o na n a l y z i n ge x p e r i m e n t a ld a t u ma n dc o m b i n i n gh i s t o r i cl i t e r a t u r ef r o m1 7 0 0a d t o1 9 4 9a d ，s o m ec o n c l u s i o n sh a v eb e e ns u m m a r i z e da sf o l l o w s ： 1 t h ef l o o ds e d i m e n tl a y e r sa r eo b v i o u so fw e i h er i v e ri nw e in a ni nr e c e n t a b o u t1 2 0y e a r s ，w h i c hc a l lr e f l e c tc l e a r l yf l o o do c c u n e n c ea n ds h o r t - t e r m p r e c i p i t a t i o n ，a n dh a v eh i g l ld i f f e r e n t i a t i o nr a t e ，a n di sag o o dt a r g e ti n d i c a t i n gt h e c h a n g eo ff l o o da n dp r e c i p i t a t i o n t h eg r a i nc o m p o s i t i o nr e f l e c t s t h ec h a n g eo f f l o o dc o n v e yp o w e ri ns e d i m e n tp e r i o d ，a n dt h i c k e rg r a i n si n d i c a t es t r o n g e rc o n v e y p o w e r a n dt h i n n e rg r a i n si n d i c a t ew e a k e rc o n v e yp o w e r 2 w n la n dw n 2p r o f i l e sa r er e s p e c t i v e l y5 2 8 ma n d5 4 mw i d e b o t ha r e m o d e r ns e d i m e n tl a y e r s ，d i v i d e di n t o1 9s e d i m e n tp h a s e sa n di n d i c a t e1 9d i f f e r e n t f l o o ds e d i m e n t s t h eg r a i nc o m p o s i t i o no ff l o o ds e d i m e n t si nh i g hf i o o d p l a i no f 、e i h er i v e ri n2 0 0 5h a sf i n e l yi n s t r u c t e dt h ef l o o dl e v e lo nh i g hf l o o d p l a i ni nt h e s a n l ey e a t 3 t h eg r a i nc o m p o s i t i o no f w n l 、w n 2 p r o f i l e sh a so b v i o u sc h a n g er u l ef r o m a b o v et ob o t t o m c o m p a r e dt h e2 n d ，1 s t ，3 r d 、4 t h ，6 t h 、8 t h 、1 0 t h ，1 2 t h ，1 4 t h a n d1 5 t hl a y e ro f w n lp r o f i l e ，t h eg r a i ns i z eo f t h e5 t h 、7 t h 、9 t h 、l l t h 、1 6 t h 、 i i i 1 7 t h 、1 8 t ha n d1 9 t hl a y e ri ss m a l l e r , s i z ec l a s s i f i c a t i o ni sc o m p a r a t i v e l yw o r s e ， s l a n t i n gd e g r e ei ss m a l l e r , a n dp e a ks t a t ev a l u ei sl o w e r , w h i c hi n d i c a t e st h ef l o o d c o n v e yp o w e ro f t h e5 t h 、7 t h 、9 t h 、1 1 t h 、1 6 t h 、1 7 t h 、1 8 t h a n d1 9 t hl a y e ri sw e a k e r t h a nt h a to f t h e2 n d 、1 s t 、3 r d 、4 t h 、6 t h 、8 t h 、l o t h 、1 2 t h 、1 4 t ha n d1 5 t hl a y e r s u f f i c i e n t l ye l i m i n a t i n gt h ee f f e c to fl a n d f o r mh e i g h t e n e db ys e d i m e n to ng r a i n c o m p o s i t i o n , t h e o r d e ro f d e p t ha n ds c a l eo f f l o o d so f n 1p r o f i l ef r o mb i gt os m a l l i s1 5 t h , 1 4 t h , 1 0 t h ，3 r d ，1 2 t h ，4 t h ，1 3 m ，6 t h ，8 t h ，2 n d ，1 s t ，7 t l l ，l l t h , 5 t h ，1 6 t h ，9 t h ， 1 8 t h ，1 7 t ha n d1 9 t h a m o n ga l lf l o o ds t a g e s ，t h ef l o o d so f t h e1 5 t h 、1 4 t h 、1 0 t h 、1 3 t h 、 3 r d 、6 t ha n d8 t ha r ee x t r a o r d i n a r y , a n df l o o dl e v e l so nh i g hf l o o d ；i l a i nr r eh i g h e r t h a n1 5 6m t h ef l o o d so f t h ell t h 、7 t h 、2 n d 、5 t ha r eb i g 。a n df l o o dl e v e l so nh i g h f l o o d l a i l a i na r el o w e rt h a nt h a to fw e i h er i v e ri n2 0 0 5 t h es c a l e so f1 9f l o o d so f w n 2s e c t i o na l s oh a v ea l t e r n a t i v ec h a n g e 4 c a c 0 3i ns e c t i o n sm a i n l yc o m e sf r o mc h i p p i n go f f i v e rt r a n s p o r t a t i o n t h e 1 1 i g hc o n t e n to fc a c 0 3r e f l e c t st h a tt h eg r a n u l a r i t yo ff l o o ds e d i m e n t si sr u d e ，t h e h y d r o d y n a m i cf o r c ei ss t r o n g , f l o o ds c a l ei sb i ga n dp r e 圮i p i t a t i o ni sm u c h w h i l et h e l o wc o n t e n to fc a c 0 3r e f l e c t st h a tt h eg r a n u l a r i t yo ft h ef l o o ds e d i m e n t si st h i n ，t h e h y d r o d y n a m i cf o r c ei sw e a k , f l o o ds c a l ei ss m a l la n dp r e c i p i t a t i o ni s l i t t l e t h e e x p e r i m e n t a lr e s u l to fc a c 0 3c o n t e n to fw n ls e c t i o ni ss h o w nt h a tt h ec o n t e n to f c a c 0 3i nt h e1 5 t h 、1 9 t h 、7 t h 、9 t h 、1 4 t h 、1 8 t h 、1 3 t h 、1 7 t h 、1 0 t h 、8 t ha n d6 t h i a y e r si ss m a l l e rt h a n 也a ti nt h ei s t 、5 t h 、2 n d 、1 2 t h 、4 t h 、1 6 t h 、3 r da n dl l t hl a y e r s e l i m i n a t i n gt h ee f f e c to fl a n d f o r mh e i g h t e n e db ys e d i m e n to nc a c 0 3c o n t e n t ，t h e h y d r o d y n a m i cf o r c eo ft h e1 s ta n d4 t hf l o o d sa r es t r o n ga n dt h e ya r ec a t a s t r o p h i c f l o o d ，w h i l et h eh y d r o d y n a m i cf o r c eo ft h e7 t ha n d1 9 t hf l o o d sa r ew e a ka n dt h e y a r cb i gf l o o d 5 m a g n e t i cs u s c e p t i b i l i t yo f s a m p l e si nt h ef l o o d f i l a i no f w e i h e r i v e ri n d i c a t e s c h a n g eo fp r e c i p i t a t i o na n dw a t e rp o w e rs e n s i t i v e l y t h ed e p o s i tl a y e r o ft h i c k g r a n u l a r i t y a n d h i g hm a g n e t i cs u s c e p t i b i l i t yf o r m e d i nc o n d i t i o no fm o r e p r e c i p i t a t i o na n ds t r o n g e rw a t e rp o w e r i n d i c a t e sh i g h 盯f l o o dl e v e l o t h e r w i s e , t h e d e p o s i tl a y e ro f t h i ng r a n u l a r i t ya n dl o wm a g n e t i cs u s c e p t i b i l i t yf o r m e di nc o n d i t i o n o f1 e s sp r e c i p i t a t i o na n dw e a k e rw a t e rp o w e ri n d i c a t e sl o w e rf l o o d1 e v e l t h e c h a n g eo fm a g n e t i cs u s c e p t i b i l i t y o fw n la n dw n 2p r o f i l e si so b v i o u sa n d r h y t h m i c a l ，w h i c hr e f l e c t st h ed i f f e r e n tf l o o dl e v e l sa n dc l i m a t ec h a n g e 6 l o wo r g a n i cc a r b o nc o n t e n to ff o o ds e d i m e n t so fw e i h er i v e ri so f t e n i v r e l e v a n tt oc h a n g eo ff l o o dp o w e rc a u s e db yt h ei n c r e a s i n ga n dc o n c e n 仃a t i n g p r e c i t i t a t i o n , a n dh i 曲o r g a n i cc a r b o nc o n t e n ti so f t e nr e l e v a n tt ot h ed e c r e a s i n ga n d e v e np r e c i p i t a t i o n t h eo r d e ro fo r g a n i cc a r b o nc o n t e n to fw n 2p r o f i l ef r o mb i gt o s m a l li s1 8 t h ，2 n d ，1 9 t 1 1 ，1 3 t h ，5 t h ，9 t h ，1 2 t h ，4 t h ，6 t h ，3 r d ，7 t h ，1 s t ，8 t h ，1 0 t h ，1 6 t h ， 1 7 t h ，1 4 t h ，l l t ha n d1 5 t hl a y e r n el o wo r g a n i cc a r b o nc o n t e n t so f t h e1 5 t h ，1 4 t h ， 1 7 t h ，1 6 t h , 1 0 t h ，8 t ha n d6 t hl a y e ri n d i c a t et h eb i gf l o o ds c a l e s ，w h i c hi sb a s i c a l l y a c c o r d a n tt ot h er e s u l ti n d i c a t e db yg r a n u l a r i t yc o m p o n e n t 7 h lw dn a na r e at h e r ew a sn of l o o dd i s a s t e ri n1 7 1 睢1 7 3 5a n d1 7 9 ( 卜1 7 9 9 ， w h i c hi n d i c a t e st h ep r e c i l ，i t a t i o nw a sl e s s i nt h e s es t a g e s i n1 7 3 6 1 7 8 9a n d 1 8 3 9 1 9 3 3t h e r ew e r em u c hf l o o d sa n dt h e r ew a saf u l ls e c t i o nf l o o di n1 9 3 1i n e n t i r ew b in a n w h i c hi n d i c a t e st h ep r e c i p i t a t i o nw a sm o r ei nt h e s es t a g e s 8 h lw c in a na r e ai n1 7 0 0 1 9 4 9t h ef l o o dp e r i o d so f1 2 8y e a r s 。8 5 5y e a r s a n d5 8 5y e a r sh a v ep a s s e dt h et e s to f 9 5 。a n dt h a to f1 8 2 5y e a r sa n d1 4 3 5y e a r s h a v ep a s s e dt h et e s to f8 5 t h ep e r i o do f5 8 5y e a r si sa c c o r d a n tt o2 - 7y e a r s p e r i o do fe n s o w h i c hi n d i c a r e st h ef l o o d si nw e in a na r e a a r er e l a t e t o a t m o s p h e r ea c t i v i t ya b o v eo c e m r li nl o w1 a t i t u d e k e yw o r d s ：w e in a nw e i h er i v e rf l o o d p l a i nc a c 0 3 s u s c e p t i b i l i t ys e d i m e n t c l i m a t ec h a n g e o r g a n i cc h a r c o a l g r a n u l a r i t yc h a r a c t e r i s t i c v 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，论文中不包含其他个人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得陕西师范大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：瘟t 叠盘鹭日期；銎1 2 ：! ：址 学位论文使用授权声明 本人同意研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属陕西师范大 学。本人保证毕业离校后，发表本论文或使用本论文成果时署名单位仍为陕西 师范大学。学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其它指定机构送交论文 的电子版和纸质版；有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进 入学校图书馆、院系资料室被查阅；有权将学位论文的内容编入有关数据库进 行检索；有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。 作者签名：銎垫塑固日期；幽! 篁：当 1 前言 1 1 河流水环境研究的现状 水是生命之源，是支撑地球社会经济系统发展不可替代的资源。但是，由于 全球变化、人类活动的负面影响，地球上水循环在发生着变化，许多地区正在发 生严重的水的问题与危机，如洪水、干旱和江河水体污染，而成为限制国家和区 域可持续发展的关键性因子，水科学问题也成为国际地球科学与环境科学等发展 中的一个重要方面【h 0 1 河流是地球表面淡水资源更新较快的蓄水体，是人类赖 一以生存的重要淡水资源，许多河流都与人类文明发展有着密切联系，与人类生存 息息相关，如在北半球的两河流域、尼罗河、黄河、长江流域以及印度河、恒河 锍域相继产生了世界四大文明。因此，研究河流的各种水文现象和发生规律、河 ? 流水资源的有效利用及人类活动对河流生态系统所产生的影响等诸多问题成为水 文学中重要的分支学科之一【l ”。国内外许多学者致力于河流水文学的研究，并且 取得了优秀的研究成果【i 9 1 ，其中对河流水环境的研究，主要集中在河流洪水、 流域定量地貌、河流泥沙、河流热状况与冰情、河流水质、河流生态环境、河床 演变等方面。河流洪水是导致洪涝灾害的自然因素，也是河流最重要的水文现象 之一。大量降水或积雪融水在短时间内汇入河槽，形成较大的径流，可导致洪水 的发生。当暴雨形成时，河流水量猛增，往往超过河网正常宣泄能力，导致洪水 灾害。我国各河流均有洪水灾害的记载，如近代1 9 3 1 、1 9 3 5 、1 9 4 9 、1 9 5 4 、1 9 9 8 年及历史上的1 7 8 8 、1 8 4 8 、1 8 4 9 、1 8 6 0 、1 8 7 0 年发生在长江流域的大洪水或特大 洪水，特别是1 9 9 8 年的长江大洪水、影响范围广、持续时间长，洪涝灾害严重。 全国共有2 9 个省( 自治区、直辖市) 遭受了不同程度的洪涝灾害。据各省统计， 农田受灾面积2 2 2 9 万公顷( 3 3 4 亿亩) ，成灾面积1 3 7 8 万公顷( 2 0 7 亿亩) ，死 亡4 1 5 0 人，倒塌房屋6 8 5 万问，直接经济损失2 5 5 1 亿元。江西、湖南，湖北等 省( 区) 受灾最重。由于洪水灾害威胁着人们的生命和财产安全，加之气候变化 引起的水旱灾害将更加频繁，人口增长使人水争地的局面将难以缓解且可能更为 紧张；又由于我国地处东亚季风区，7 0 以上的山地和自西向东倾斜的地势有利于 洪水的形成与汇集。我国植被覆盖度不足国土面积的1 6 ，再加上严重的水土流 失，使我国洪水问题严重而复杂，这就要求对洪水的特点与规律有深刻的认识， 才能为防洪减灾提供正确、科学的依据。因此，防洪减灾将是国家发展进程中一 项长期而艰巨的任务，水文科技在防灾减灾中有着巨大的作用。多年来，我国对 现代洪水特点与规律己进行了大量的和有深度的研究。需进一步研究的重点问题 是特大洪水的形成条件、特点与规律。这是根据防洪规划的总目标和防洪战略安 排提出来的。防洪战略目标指出，“在发生特大洪水情况下，不致影响国家可持续 发展进程”( 全国防洪规划送审稿) ，所以加强研究洪水的形成和运动规律，进 行抗洪，防洪非常重要。国内外对河流古洪水的研究侧重于洪水事件和历史时期 植被破坏对河流泥沙及洪水的影响等方面【1 3 舢2 6 i 。所取得的认识主要有：基于1 9 世纪提出的描述明渠缓变不稳定流运动的s t v e n a n t 方程组。证明了驱使河道洪水 波运动的各项作用力，对比了洪水波的特征”3 1 对运动波、扩散波和动力波的特征， 从物理上做了深入的探讨，对惯性波的特征也做了初步的讨论；提出了水文学和 水力学两类主要的洪水演算途径，并发现了它们之间的相互联系【2 ”，同时建立了 洪水演变方法等模型，这些方法及模型在实践中证明是可行的。在河流泥沙及河 床演变方面取得的主要认识为：了解到河流泥沙的运动不仅与水力条件、水流结 构有关。而且也与泥沙特性有关，泥沙特性包括颗粒的大小、形状、容重及泥沙 的水力特性：同时在流体力学和水力学的理论基础上，运用物理模型实验揭示了 泥沙颗粒在河水中沉降与悬浮的规律及影响因素，分析了河流泥沙颗粒的作用及 定量方法，提出了适用于不同水流、泥沙条件下的泥沙沉降速度公式，泥沙起动 流速公式 2 8 - 3 2 】等。在河床演变理论方面，揭示了天然河流的河相关系，提出了造 床流量概念，对河流类型进行了分类，同时探讨了他们之间的相互转换条件。在 河流水质方面，了解到河流水质恶化程度随流量的大小而变化。河流的污径比( 径 流量与排入河流的污水的比值，也称为稀释比) 的大小反映河流的水质恶化程度。 一般来说，河流的污径比值越大，表明河流的自净能力就越强，河流受污染的可 能性和水质恶化程度就越小，反之则越重。河流的径流量随时间、季节变化明显。 同时总结了水流中污染物的对流、扩散、弥散、沉降、悬浮、吸附等理论，建立 了许多水质模型 28 1 ，利用计算机模拟来查明污染物在河流中的降解、转化等机理。 纵观近几十年国内外研究历史，对河流水环境及水动力等水文学方面的研究 具有如下特点：理论上，注重多学科交叉发展；方法上，采用多种水环境要素整 体分析；层次上，向宏观与微观两极发展；技术上，多种技术有机结合，高新技 术得到充分应用；研究基础越来越依赖于长期连续观测资料的积累与分析【3 3 】。 1 2 河流水环境研究的意义 河流是人类赖以生存的载体，给人类带来了丰富的水资源，促进了河流沿岸 区域经济的发展，但河流在给人类带来巨大利益的同时也带来了许多灾难。自从 4 0 0 0 多年前的尧舜时代以来，中国就是一个洪涝灾害频繁发生的国家，洪灾造成 了巨大的人员伤亡和经济损失，如2 0 0 3 、2 0 0 5 年渭河洪水，给陕西造成的经济损 2 失分别达数1 0 亿元。同时对人类赖以生存的自然环境也造成了极大破坏，洪水发 生往往引起水土流失，使土壤贫瘠化，同时使河道淤积，河流水质受到污染，使 大量病原微生物蔓延，严重威胁人类健康，制约着经济的发展和人类的繁荣。 渭河是黄河最大的支流，发源于甘肃省渭源县的鸟鼠山，向东流经陇西、武 山、甘谷、天水等县市，于凤阁岭处流入陕西境内，横贯关中平原，在潼关处汇 入黄河。全长8 1 8 k i n ，流域面积1 3 5 万i o n 2 ，在陕西省境内河长5 0 4 k i n ，境内流 域面积为6 2 4 万k m 2 。渭河关中段属中下游河段，河道宽，多沙洲，水流分散， 河道淤积严重。渭河上游甘肃省境内为黄土高原沟壑区，是渭河泥沙的主要源地。 北岸支流既长且大，南岸支流一般短小，两岸支流不对称。北岸黄土高原广阔， 河流稀少，源远流长。河流流经黄土区，暴雨洪水猛烈，河流含沙量大。南岸秦 岭北坡陡峻，河流多而短小，河床比降大，水流急，水量较大，含沙量小。渭河 曾给两岸人民带来众多便利，与整个关中文明密切相关。关中地区是1 3 个王朝建 都之地，尤其以唐玄宗时代为代表，达到了封建社会的鼎盛时期。在渭河流域经 济发展的同时，也造成了严重的污染。历史时期以来。渭河水量变化的特点可以 总结为：平水期水量持续减少，水量变化季节性明显，洪流灾害不断增加。据史 料记载 3 4 - 3 9 1 ，自秦代开始，渭河流域城市已开始向渭河排放污水，到了汉代，长 安城内排污系统己较完善。到了近代，尤其是近1 0 0 年来，随着工业的发展，大 量污水进入渭河，造成严重污染，这对渭河流域的经济发展和沿岸人民的生存环 境带来了很大威胁。因此，对渭河水环境演变进行研究，探讨历史时期渭河流域 气候的变迁和渭河水环境变化规律，对预测渭河水环境的发展趋势和治理渭河具 有重要的现实意义。 国内研究者对西北地区气候变化与现代洪水演交1 3 钳i 】迸行了许多研究，对河 流与构造运动、土壤侵蚀的关系、河流堆积与河道变迁也进行了许多研究 4 2 一引， 对渭河流量的相对变化和作为运输航道变化的原因进行了初步分析【州，并取得了 许多重要认识。但这些研究主要是针对洪水事件和历史时期植被破坏对河流泥沙 及洪水的影响等方面，除赵景波等【4 ”7 】人对西安关中渭河洪水演变等进行了部分 研究之外，尚未见到对渭河历史时期洪水演变研究的成果发表。由于对渭河历史 时期洪水的研究较少，对洪水位、洪水搬运动力和洪水指标的研究则更少。河流 搬运、堆积与河道变迁主要发生在洪水期，所以河流洪水演变的研究具有重要理 论意义。 本研究基于详细的野外调研基础上，在渭南渭河沙王渡和上涨度附近选择沉 积剖面进行采样，并采取了2 0 0 5 年渭南渭河洪水沉积物样品在室内进行了颗粒成 分分析、有机炭、碳酸钙和磁化率等测定，并结合历史文献资料。研究了渭南地 区近1 2 0 年来水环境的演变及洪水搬运动力等问题。 3 2 研究地区自然地理概况、剖面选择与采样 2 1 渭南地区自然地理概况 渭南市位于东经1 0 8 。5 0 1 1 0 0 3 8 和北纬3 4 0 1 3 3 5 0 5 2 之间，地处陕西关中 平原东部，东濒黄河与山西、河南毗邻，西与西安、咸阳相接，南倚秦岭，北靠 桥山，南北长1 8 2 3 公里，东西宽1 4 9 7 公里，位居新亚欧大陆桥的重要地段，是 陕西省和西部地区进入中东部的“东大门”。地势以渭河为轴线，形成南北两山、两 塬和中部平川五大地貌类型区。中部渭河冲积平原是八百里秦川最宽阔的地带。 辖一区( 临渭区) 、两市( 韩城、华阴) 、八县( 华县、潼关、大荔、蒲城、澄城、白水、 合阳、富平) ，2 5 4 个乡镇( 办事处) ，3 2 3 6 个行政村，总人口5 3 1 万人，总面积1 3 万平方公里。 该区农业资源优越，属暖温带半湿润半干旱季风气候，四季分明，光照充足， 雨量适宜。年均气温1 1 3 1 3 6 0 c ，年雨量5 2 9 6 3 8 毫米，年日照2 1 4 4 2 5 0 5 小 时，年无霜期1 9 9 2 5 5 天。水资源总量2 0 0 6 亿立方米，可利用量5 5 5 亿立方米。 适宜的自然生态环境，为不同种类的动植物提供了有利的生长条件，历来是陕西 省最优越的农业生态区。 图i 渭南地区渭河流域采样点位置 4 2 2 渭南m i 、洲2 剖面选择与采样 渭河在渭南地区自西向东流，平水期水深约1 1 7 m ，河宽约l l a n 。在河床南 北两侧有宽广的高漫滩发育，宽约o 5 l k m 。滩面较平坦，高、低河漫滩相差2 5 m 左右，高漫滩高出河床约5 5 m ，高漫滩上多为农田。渭河渭南段河水水质较差， 河水发黑发臭，河流污染严重 我们在渭河渭南段沙王渡桥和上涨渡桥之间( 图1 ) 的高漫滩上选择了两个保 存良好、基本未受到人为影响的前面( w n i 、w n 2 剖面) 作为研究对象，这两个 剖面的顶面分别高出水面5 3 m 和5 5 m 左右，具有明显的二元结构，上层为河漫 滩相沉积，下层为河床相沉积。高漫滩高出低漫潍约2 5 m ，两剖面均为天然陡坎， 在高漫滩底部的低漫滩上垂直向下挖出一个深l m 左右的坑，自高漫滩项部向下至 坑底部约5 5 m ，两剖面均完整，分层清楚。剖面选定后，先对其进行地层划分和 剖面描述，在详细观测的基础上，对整个剖面自上向下进行较高密度、系统采样， 对厚度比较小的层位加大采样密度，对厚度比较大的层位减少采样密度，采样间 隔均为2 5 c m ，w n l 剖面共采样1 7 6 个w n 2 剖面共采样1 8 0 个。并采集了2 0 0 5 年渭南渭河洪水沉积物样品，共2 0 个并对所采的每个样品按顺序装入贴有标签 的塑料袋中，封口带回实验室，在通风条件好的实验室经自然风干后，进行有关 环境指标的测试分析。 3 研究剖面地层划分及断代 通过野外调研分析和实验室粒度测定，可知采集的w n l 剖面、w n 2 剖面均 具有清楚的分层，且每层特征有较明显的差异。 3 1 渭南w n l 、w n 2 剖面地层特征 w n l 、w n 2 剖面沉积物均具有二元结构，下层为河床相沉积的砂层，上层为 河漫滩相粉砂物质。下部河床相沉积的粒度一般为粗砂，未见到砂砾石层，这可 能与渭南位于渭河的下游，洪水搬运动力减弱有关；上部沉积物细而松散，厚度 为5 2 8 5 5 0 m ，除河床相沉积的粗砂层外，剖面中河漫滩沉积共分1 9 层，w n i 、 w n 2 剖面各层特征见表l 、2 ，各剖面各层特征将在后面详细讨论。 3 2 渭南渭河2 0 0 5 年洪水沉积物特征 渭南渭河2 0 0 5 年洪水沉积物是高漫滩沉积样品，粒度较细，中粗砂基本缺失。 3 3 断代 据高陵县志、西安市志、西安地理志等历史文献资料记载，自秦汉以来的2 0 0 0 多年的历史时期是渭河高低漫滩与一级阶地的主要形成时期。此后一直北移，在 南侧形成了宽2 5 k m 的河漫滩和一级阶地。明嘉靖二十年( 公元1 5 4 1 年) 高陵 县志“渭水每遇泛涨，弥漫十余里，然皆南徙，虽且崩数年不过一二丈”。这是渭 水自西向东流至此地，所能查到的唯一南徙的记载。又清光绪七年高陵县续志 记载：“然自乾嘉而后，河日北徙，沿岸田庐塌陷不少，咸同数十年间北岸入河者 无虑数十百亩，近犹激荡不已9 5 0 由此可以推断，高陵段渭河高漫滩形成的时 间大约为1 2 0 年左右，渭南w n i 、w n 2 剖面也处在高漫滩的位置，通过地貌对比 大致可以推断，渭南高漫滩w n l 、w n 2 剖面形成的年代大约距今1 2 0 年。关于 w n i 、w l q 2 剖面距今的具体年代有待于更高分辨率的测年技术和更详尽的历史文 献研究。 6 怠 怠怠 水 塔 水 永 怠 水 皤 嘣黾鲜 水 台 nn塔 水塔略塔怠怠 怠念 念 皤栅 暴 蛞 蟋台 塔水台 删 台 略略 邵囊 靼 删加 塔 靼 水 叁 会囊 台塔 廿 加 囊 删 删 删- 加 叁 念 瘩 龛 龛 囊念足咎n加 缸 加nn 台壬 囊 台 最 再n -骝念彝 怠 台 台 念 懿 壬念 囊 ， ， n -霉略黧导爨 聂岔 轻巽豁 台 爨 轻 + hn皿鲥槊冥， ，杂 摆台焉 稻n 斗卅 摇 摆窭 台 最+ h嚣加， 黧金 黧最 ，骝， 最悠 状 - 最 宴堪 采 台套台嫠 廿 垡 ， 企黧 喇 台 坩 台 斗h + h ， 最翼念郛导聂 -黧 廿 丰h嫠 最 彝 最 最 采 轻 ， ， 弈聂 州卅 + h耨 ，采 林晕 噬 辎 念 台撂 爨最 ，斗h+ h最最 最 念 堪州 ， 电缸 ， 器 器 蜒 娶，辣采最釜咎 会 + h 再冀 最 + h台 会 鞯 辎 + h 器 台耀每念聂 婚 器采 爨 ， 黧 最 宴 宴 ， ，最 + h，最-器宴晕晕 擎叁 岔摆 台聂 囊 台 念念 最金嚣 + h稻 彝足 足 足最 斗h宴， 恳 - 墨 安 彝宴 台 宴，最犀墨畲釜 合爨 最 最台 辎 + h 囊 囊器 宴囊台会-丞彝 杂冥 台，聂 犀采 蝴 墨 爨 豁宴宴 蝴 囊彝 囊会 宴会嚣 台黧 韫 - 墨囊霹粤 韫墨 宴 彝貂， 宴据 糕 衄 棚衄 脚墨墨墨 描 -霹 品囊台 霉 ， 韫 韫枢 衄枢 衄面 脚 墨 念墨宴 念 糕 蒜蒜 枢瘿 卸皿衄：枉牲 轻 最 囊 窭 聪 瘿 糕 辗韫牲 越糕 毯 蝴 墨如墨 脚 囊 蜒枉 韫 韫 蟋 博 拭 糕 脚赡脚 糕 韫 聪 般 瘿 衄 鲻 瘿骡 粒 蒜 宴 粲 噬 i 喽噬 ， 秘 堪黧 嗵 念 】隧皿 摇 嚣噬 l 嗵l 咄l 隧噬 台 宴 叁岔台 ， 最台 釜台合叁会 喽耨拯噬 聂最再 聂暴 叁 ，最器最再最聂聂 念 ， 念 黧 嚣 娶 ， 晕警辎螽稻鼙 娶辎 辎娶 爨 宴金念 最 撰 蜱， 会 ， ， 露 聂 ， 骝杂最 娶 ， 金 恳台念念 肇 鞲台念台台台台 台 ， 弱 鞲 ， 台 宴 辎 宴宴宴 ， ，宴宴宴弈杂郛宴 台， 叁 郛 彝 ， 霹囊囊 台 备 彝彝彝窭彝密彝 最念台 蜜 霹 台 杂 宴 窭稻 靼 龛 露 霹 窭骤 爨 籁 牛o 寸寸 疃 一 # 卜口卜卜卜i n n 卜n=口 一 nno o 卜 寸寸寸寸l