长江上游地区水土流失影响因子特征与综合分区

长江上游地区系指宜昌以上至源头的流域区,总面积100.5万平方公里,占长江流域总面积55.6%,总人口1.4亿,占长江流域总人口34%.长江上游干流总长度为4529公里,占长江干流总长度72%,它流经青海、西藏、四川、云南、贵州以及甘肃,陕西和湖北等8个省区. 本地区地跨我国大陆一、二级阶梯,境内地质构造复杂,地势变化明显,山丘地貌类型     

长江下游近代洪水事件重建的新证据

全新世古洪水事件的重建是当前全球变化研究的一个热点. 通过长江下游一个稳定江心洲上沉积剖面的粒度和有机元素组成分析, 清晰地揭示出主要粒度参数、概率累积曲线和C-M图可以指示洪水事件沉积, 而沉积有机质的TOC/TN因为反映大洪水期间, 长江流域强烈的地表冲刷将大量降解不完全的碎屑有机质带入下游, 也成为洪水事件的较好示踪标志. 根据²¹⁰Pb堆积速率, 研究剖面的粒度及TOC/TN比值清晰地记录了长江干流1850~1954年期间的若干次特大洪水事件, 与历史文献和水文监测资料吻合. 然而自20世纪60年代以来, 长江流域人类活动显著增强, 尤其是大量水坝兴建, 将大量粗颗粒泥沙和沉积有机质蓄积在水库中, 而显著改变长江下游干流的悬浮沉积物粒度和有机质组成, 因而难以可靠地指示近50年来的洪水事件.     

澜沧江干流水电开发的下游泥沙响应

澜沧江梯级开发对下游河道泥沙过程的跨境生态效应,是该国际河流跨境水资源开发及其环境效应研究中的关键问题之一．文中利用澜沧江和下湄公河上下游两个紧邻的干流水文控制站允景洪水文站和清盛水文站1987-2003年实测泥沙序列,进行含沙量月序列过程线对比以及年序列相关回归分析、因果关系检验研究．结果表明:同位于大坝下游的两站虽均受已建水库调节流量的影响,但两站的来沙响应趋势不一致,年序列线性回归拟合程度不高;时间序列Granger因果关系分析也表明了,两站泥沙除了上游的允景洪最大悬移质泥沙含量变化是下游清盛最大悬移质泥沙含量变化的原因以外,年平均、年月平均最小泥沙过程无明显因果关系．这些方面的发现,对进一步研究澜沧江电站建设对下游泥沙变化以及跨境影响的科学评价提供了新的证据．     

渤海湾西北湾顶泥沙运动特征及模拟

渤海湾西北湾顶处于粉沙质到淤泥质海岸过渡地带,泥沙运动复杂.根据三角架定点观测和水文测验资料,分析了不同水文条件下的含沙量变化特征,探讨了风浪掀沙模拟的关键处理方法.研究表明,研究海域泥沙运动与风浪关系密切,在小风天气下含沙量很小,六七级风以上天气条件下,且持续作用时,含沙量持续增大,较小风天气增幅达3～6倍左右;含沙量明显变化的临界波高约为0.5 m.从研究海域观测的底部边界层水流结构、剪切力等角度进行了波浪掀沙的水动力机制分析.基于泥沙扩散方程,提出了风浪条件下泥沙模拟的处理方法,包括含沙量层化效应、制约沉速、动床阻力、参考浓度等.与实测资料比较表明,提出的计算方法基本可模拟风浪过程引起的含沙量变化.该研究不仅为类似海域提供基本数据,而且给出了模拟计算关键问题的处理方法,具有重要的理论和实践意义.     

黄河沿岸风成沙入黄沙量估算

黄河是我国第二条大河。近年研究表明,黄河携带的泥沙造成危害的部分主要是粗沙。我们的研究表明,黄河沿岸(沙坡头—河曲段,以下称黄河风沙段沿岸)风成沙入黄,以及流经风沙区的几条主要支流(无定河、窟野河、皇甫川、浑河等)风沙输入再被流水搬运入黄,是黄河泥沙中粗沙来源的重要组成部分。     

金沙江河谷地貌勘查

金沙江全长2,918公里,約为长江全长的二分之一,流域面积約有50万平方公里。金沙江流量丰沛而稳定,河床比降大,蘊藏着极为丰富的水力資源,据有关部門不完全的統計,单是幹流蘊藏的动能就达8000万瓩以上。中上游有茂密的原始森林,流域內的地下資源也十分丰富,尤其是中下游沿江两岸,地貭勘探証明已經有許多重要的鉄、銅、鎳、煤等矿藏。因此开发和綜合利用金沙江的水利資源便日趋重要。为了配合长江流域規則工作的进行,在1958年8—12月间中国科学院地理研究所与长江流域规則办公室协同組織了金沙江調查队,对金沙江中下游巨甸至宜賓段沿干流河谷进行了踏勘。这一次調查,由于     

鄱阳湖的过去、现在和将来

鄱阳湖位于江西省的北部,长江干流的南侧,为我国目前最大的淡水湖.研究鄱阳湖过去几千年中发展变化的过程以及现状,可以预测它未来发展变化的趋势,从而为鄱阳湖进一步的经济开发与有关工程设计提供科学依据.一、鄱阳湖的现状现在的鄱阳湖,平面形态呈歪把葫芦状,四周有一些支汊伸入基岩山丘、网纹状红粘土和红粘土台地     

长江流域600年来古洪水:水下三角洲沉积与历史记录对比

对长江水下三角洲YD0901孔进行粒度分析和高分辨率元素扫描,选取Zr/Rb值作为长江洪水指标,以此建立的600年来长江流域洪水记录与历史文献记录对比良好.Zr主要赋存于含Zr的粗粒矿物,Rb主要分散在细粒矿物中.洪水期,长江径流量增大,携带大量粗粒入海,沉积在水下三角洲的粗粒组分相对于细粒组分明显增多,Zr/Rb值增大.因此,Zr/Rb峰值段对应洪水沉积,峰值越高,沉积物粒度越粗,跳跃组分越多.尤其是1870年左右Zr/Rb值表现为600年以来最高值,符合1870年长江中上游"极值大洪水事件".进一步对Zr/Rb值进行频谱分析,佐证了长江洪水与ENSO可能存在某种关联.该研究为恢复长江流域全新世以来更长时期尺度的高分辨率古洪水记录提供了新方法和新材料.     

纵向岭谷区不同水电梯级开发情景胁迫下的区域生态系统变化

以纵向岭谷区澜沧江流域和红河流域为研究对象,在对比分析澜沧江和红河流域生态环境现状的前提下,结合澜沧江、元江-红河干流的水电梯级开发规划,构建了水电梯级开发胁迫下的生态脆弱度评价指标体系,设置了8种不同的水电梯级开发情景,模拟和预测不同开发情景下引起的区域生态系统变化,在计算过程中考虑了生态系统功能的突变特征.分析中没有考虑水电梯级开发带来的发电、航运等经济效益,只是从生态保护的层面进行考虑.结果表明,干流规划的梯级电站联合运营后,澜沧江流域的生态脆弱度将由现状的0.34变为0.90~0.91,红河流域的生态脆弱度将由现状的0.43变为0.86~0.89,并且两个流域的生态系统均可能发生突变,导致不可逆转的后果.为了保证生态环境遭到最小的破坏,澜沧江上游适合进行高响应水平下的间隔开发,开发后流域的生态脆弱度为0.56~0.62;元江-红河干流如果在响应实施水平不能够保证的情况下,也建议间隔开发,高响应水平下间隔开发后生态脆弱度为0.42~0.43.一方面,为水电梯级开发引起的生态系统变化理论和方法研究提供参考,另一方面,旨在能够提醒相关部门在水电梯级开发过程中注意对生态环境的保护和加强开发后的生态恢复力度,并对纵向岭谷区其他流域的水电开发进行预警.     

长江洪水后的思考

今年6～8月份,长江流域发生了仅次于1954年的全流域大洪水.本次特大洪水高危水位持续达两个多月,对长江中、下游造成的压力大大超过了1954年.除了长时间大面积暴雨和干支流洪水遭遇等自然因素的影响外,人类对自然无节制的索取,从而遭到大自然的惩罚是更为重要的原因.诸如:气候异常、森林植被遭破坏,分洪区经济开发,湖泊围垦等多项人为活动都是导致今年特大灾害的因素.大灾以后要反思,只有决策科学化、民主化,走经济与社会、环境协调的可持续发展道路才能有美好的未来.     

河流悬浮物Sr-Nd同位素随深度的分异:以长江大通站为例

分析了长江干流大通水文站丰水季节不同水深(表层、中层和底层)悬浮物的Sr-Nd同位素组成,结合悬浮物粒度组成,探讨河流水动力分选和物源比例变化对悬浮物Sr-Nd同位素体系的影响.结果表明,长江大通站悬浮物87Sr/86Sr比值从表层到底层逐渐减小,变化范围从0.730332到0.720857.悬浮物εNd(0)值变化范围为–14.75~–10.09,表现为表层悬浮物较底层具有更负的εNd(0)值.洪水季节,中层样品的同位素组成大致上可以代表该时期河流搬运整体悬浮物同位素组成.研究初步认为,导致河流同位素值分层的原因,可能是由于不同物源的物质对不同层位的悬浮物贡献比例不同,至少在长江流域,来自上游的物质对底层悬浮物的贡献比例大于表层.用Sr-Nd同位素示踪河流沉积物物源是一个被学术界普遍认可的有效方法,在地质研究中被广泛应用.但本研究表明,Sr-Nd同位素在搬运过程中可能会产生一定程度的分异,在应用时应该严格控制采样位置和粒级的选择.     

桂东北苗儿山-越城岭南西部岩体和矿床同位素年龄及华南印支期成矿分析

桂东北苗儿山-越城岭岩体是南岭成矿带西段出露面积最大的复式岩体,出露面积超过3000km2,由早期岩基及晚期小岩体组成.早期岩基主要为中粒斑状黑云母花岗岩,晚期岩体主要为白云母花岗斑岩及白云母二长花岗岩.岩基内外接触带发育一系列W-Sn-Mo-Pb-Zn-Cu矿床,形成矿集区.本文分析了苗儿山-越城岭南西部早期岩基、产于岩基中云头界晚期赋矿岩体及云头界W-Mo矿床同位素年龄.苗儿山-越城岭岩基锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄:228.7±4.1Ma,MSWD=2.49,可能发育一期锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄为243.0±5.8Ma,MSWD=2.62的岩浆活动.云头界晚期赋矿岩体锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄216.8±4.9Ma,MSWD=1.44;云头界W-Mo矿床辉钼矿Re-Os等时线年龄216.8±7.5Ma,MSWD=11.3.苗儿山-越城岭南西部岩基、晚期赋矿岩体及矿床同位素年龄表明南西部岩基、晚期岩体及相关矿床都是印支期形成的,苗儿山-越城岭岩基内外接触带矿床主要和晚期岩浆活动有关;实验获得的同位素年龄及前人华南印支期花岗岩及矿床同位素年龄表明,华南不但经历了燕山期大规模岩浆成矿事件,也经历了印支期成岩成矿事件,有很好的找矿前景,今后应注意华南印支期矿床的找矿工作.     

气候变化与人类活动驱动下的元江-红河流域泥沙变化

以元江蛮耗水文站1960~2000年泥沙变化为线索,结合与其相关的区域气候变化和社会经济统计资料,采用同步资料对比、传统相关分析、线性回归拟合与Granger因果关系检验等方法,深入探究了元江-红河40年来的泥沙变化及其驱动因素.主要结论:(1)元江蛮耗水文站1960s以来,断面年悬移质泥沙含量及其输沙量逐年递增,总的趋势是1960s和1970s较为平稳、1980s剧增、1990s下降,其中1960s,1970s,1980s和1990s不同时段内的泥沙含量与悬移质输沙量分别为1.87,2.49,3.12和3.63kg/m3以及28.7×106,40.3×106,44.1×106和60.3×106t/a;(2)相关分析与Granger因果检验证明,1960s与1990s的区域气候变化是河道泥沙变化的主要原因,而1970s与1980s流域内的人类活动对河道泥沙变化的解释意义明显于气候变化;(3)对比研究时段内的泥沙与流域内的森林覆盖率变化趋势,发现流域森林覆盖率和含沙量呈反比的关系,结合流域社会经济发展历程,进一步证实了各年代流域泥沙变化与区域气候变化和人类活动的影响密切相关.     

湖泊沉积记录的区域风沙特征及湖泊演化历史:以陕西红碱淖湖泊为例

沙漠区湖泊沉积岩芯是记录历史时期风沙发生频率和强度的良好载体. 通过沉积岩芯中粒度、磁化率、有机碳以及Rb/Sr等物理、化学指标分析, 对陕西红碱淖地区近80年以来风沙特征及其演化历史进行了探讨. 结果表明, 红碱淖湖泊于1928年开始成湖, 成湖初期流域风沙发育, 其中1936, 1939和1941年有3次强风暴气候, 沉积物中记录了3次显著的粗颗粒沉降事件. 1952~1960年为该湖泊快速扩张期, 由于入湖水量增加, 地表径流搬运入湖的物质也明显增多. 1960年以后湖区风沙发生的频率和强度明显下降, 沉积物粒度频率曲线也由双峰变为单峰. 流域生态研究表明, 近40年来湖区植树造林和地表水土涵养生物工程措施有效遏止了风沙的发生.     

巴丹吉林沙漠诺尔图湖泊水化学特征与补给来源

选取巴丹吉林沙漠最大、最深的湖泊诺尔图作为研究对象,通过分析湖水和地下水八大离子、总溶解固体含量、稳定同位素18O和2H组成,地下水放射性同位素氚浓度,研究了诺尔图水平和垂直方向上湖水理化参数及同位素特征.结果表明,诺尔图湖水理化性质年际和季节变化明显大于附近地下水的变化,水平和垂直方向上湖水混合较均匀,不同深度湖水的水化学型一致,均为Na-Cl-CO3-(SO4).诺尔图湖水、地下水同位素沿着低于全球大气降水线斜率的当地蒸发线展布,较低的斜率表明研究区强烈的蒸发环境特征.湖水同位素大多位于蒸发线的右上角,地下水同位素大多位于蒸发线的左下角,结合湖水及地下水水位变化趋势,表征湖泊的主要补给来源为地下水.诺尔图钙华泉水(地下水)的年龄约为75~80 a,说明湖泊水初始补给源可能为次现代~1952年之间补给的混合或年代更老,有待进一步研究.     

华夏植物群的起源、演化和绝灭

对华夏植物群的起源,演化和绝灭的一些相关问题进行了评述和论证。近期的研究成果表明,华夏植物群是在早石炭世全球一致性的拟鳞木植物群基础上分化和发展起来的,在晚石炭世早期即已形成了一个独立的植物群－华夏植物群。华夏植物群的起源中心位于华北板块,根据不同时期华夏植物群的演替特征,这一植物群可分为７个演化阶段。华夏植物群总的演化是从晚石炭世早期至晚二叠世早期,华夏型的特征分子逐渐增加,晚二叠世晚期开始衰减     

长江三峡新石器生产工具演变所反映的人地关系

探讨了长江三峡地区新石器生产工具的演变所反映的人地关系.研究表明,砍伐类工具数量百分比的波动与邻近地区自然剖面所示的环境演变有良好的关联性,三峡先人以石锛作为主要的木材加工工具,并很可能从新石器早期起就懂得卯榫结构的优势.新石器早期的狩猎方式是投掷,新石器中期该方式被继承并发展了猎获更多的射猎,同时期出现捕鱼工具.中坝遗址西周地层大量网坠和纺轮同时出土不仅揭示了渔网捕捞的事实,大量的鱼骨坑还证实了新型生产工具所带来的的强大生产力.石铲与石锄的数量证明锄耕农业是三峡先民极为重视的生产活动,中堡岛大溪文化时期农业发达得益于地貌、气候和交通位置等条件,新石器晚期农具数量大为下降的原因与夏初的大洪水及部分古聚落的渔猎偏好有关.研究展现了新石器时代三峡先民重视渔猎与农耕,以生产工具为媒介应对自然,并不断创造、改进和综合利用,谋求生存和发展的人地关系.     

化学蚀变指数(CIA)反映长江流域的硅酸盐岩化学风化与季风气候?

大陆化学风化显著影响全球气候变化、地表物质循环和海水化学组成,如何定量地重建古化学风化历史一直是全球变化研究的热点.化学蚀变指数(CIA)被广泛用作衡量大陆硅酸盐岩化学风化程度的定量指标,其指示意义在前人研究中不断深化,但对其具体计算方法和运用局限性缺乏深入探讨.研究长江干支流悬浮物的CIA值在时空上的变化特征,揭示出CIA季节性的变化反映长江流域季节性降雨区迁移导致下游干流悬浮物来源的不同,由此提出CIA实际反映了流域累积的综合化学风化历史,而不是一个可靠的瞬时(季节性)化学风化指标,不能指示短时间尺度的季节性气候变化.通过比较不同计算方法和沉积粒度对CIA的影响,提出在CIA应用过程中应该注意的关键问题.     

长江三峡库区玉溪遗址T0403探方古洪水沉积特征研究

通过对玉溪遗址地层AMS14C测年、粒度、重砂矿物组分与形态、锆石微形态、磁化率、Rb/Sr和Hg等地球化学指标研究发现,7.6kaBP以来,水位在吴淞高程147.024m(a.s.l.)以上的古洪水至少在玉溪遗址T0403探方新石器时代地层中留下了16次沉积记录,判定依据主要是:(1)玉溪遗址古洪水层与该处现代洪水层以及中坝遗址现代洪水层沉积物在粒度概率累积曲线上具有相似的三段式河流相沉积特征;(2)古洪水层与现代洪水层沉积物在重砂矿物组分及形态特征上具有相似性;(3)洪水层磁化率值均很低(分布于40.44～70.10SI之间),而文化层较高(范围在59.59～188.68SI之间);(4)洪水层Hg的含量较低(在290.71～742.51ng/g)之间,文化层偏高,在344.16～10518.17ng/g之间;(5)洪水层的Rb/Sr值高于文化层,第4,5,6,7和8这5个文化层的Rb/Sr值亦较高表明遭受过洪水浸淹的影响.该遗址具有较多洪水层的原因,与其位于一级支流入长江干流交汇处一级阶地处的地貌部位有关.由于下游中坝遗址古洪水沉积亦有与此类似的特征,表明从以上几方面判定遗址古洪水层的存在与否是确实的.     

长江径流量特性及其重要意义的研究

长江的年平均径流量与径流深度分别为9.519 ×10~(11)m~3与526.4mm.其径流量有五个特性:(1)径流量居全国河流之首,占全国总径流量的35.1%,也是流入中国海径流量总量的55.2%.(2)径流量与降水量的关系密切,两者相关系数高达0.99.(3)年际流分配均匀;流量变化幅度在全国不同气候带的大河中属最小.(4)中游的年平均径流量与径流深度均居全流域的首位.但全流域径流分布较为均匀.(5)中下游干流的水面比降与洪水传播速度均大于上游.这些特性,对于长江的洪水成因与预报的研究和水利资源的开发与利用,均具有重要的意义.