黄河流域某古洪水滞流沉积物研究(2)
时间：2017-06-20 来源：湖泊科学 作者：石彬楠,黄春长,庞奖励 本文字数：14437字
2.2 研究方法。
黄河壶口至龙门段为典型的基岩峡谷河槽，规整的河道便于获取水文参数。 选取研究地点所在峡谷河槽形态完整的河槽断面，使用 Contour-XLR1-LC5279 型激光测距仪和高精度 GPS 测量断面形态，并对古洪水SWD 层厚度进行精确测量，结果结合 1 ∶ 10000 大比例尺地形图校正。 河道糙率系数值依据《天然河道糙率表》进行选取。
采用“古洪水 SWD 厚度与含沙量法”恢复古洪水洪峰水位[6-9]. 古洪水洪峰流量推求采用 HEC-RAS（ Hydrology Engineering Center-River Analysis System） 模型对 XHQ 河段进行一维恒定流河道水力推演，从而模拟计算该河段全新世古洪水洪峰流量[10-12]. 该模块采用水面曲线推流法，其计算原理基于一维恒定总流能量方程：
式中，Y1、Y2分别为断面水深，Z1、Z2分别为断面主河道高程，v1、v2分别为断面平均流速，α1、α2分别为流速系数，g 为重力加速度，he 为水头损失。
HEC-RAS 模型是一个完整的软件系统，可在多目标环境中交互使用[10]. 首先在 ArcGIS 中数字化 XHQ河段地形图，得到 TIN（ 不规则三角网） ; 在 ArcGIS 耦合的 HEC-GeoRAS 模块下概化所需几何资料（ 河岸线、河流中心线、断面线等） ,并将数据导入 HEC-RAS 模型下进行模拟。 在 HEC-RAS 软件中，根据实地调查和量测结果对断面进行修正，并确定各水文参数。 模拟计算中，与古洪水滞流沉积物洪峰水位最为贴合的水面线（ 既最佳水面线） ,其对应的流量值与水位值即为古洪水洪峰流量值与洪峰水位值。
将野外采集的沉积样品经前处理后进行室内磁化率、粒度成分分析，以及古洪水 SWD 的鉴别。 磁化率采用英国 Bartington 公司生产的 MS-2 型磁化率仪来测定。 粒度分析则采用美国 Beckman coulter 公司生产的LS 13320 / ULM 2 型激光粒度仪进行测定。 野外考察期间，清理剖面表层 10 cm 已曝光部分，采用不锈钢管垂直于 XHQ 剖面在 SWD4、SWD3、SWD2、SWD1 顶部和下伏沙层顶部采得 OSL 测年样品。 实验室内剥离钢管两侧 2~3 cm 见光样，用于测定 U、Th、K 以及含水量，确定样品的年剂量 （ U、Th、K 含量在中国原子能研究院采用中子活化法测定） ; 将管中剩余部分分别用 10%盐酸和 30%过氧化氢溶液进行溶蚀，除去样品中碳酸盐类和有机质，并将样液反复洗涤至中性； 将湿筛法分离出的 90~125 μm 的样品在 37℃恒温条件下烘干。对文中所用实验样品在室温条件下用 35%氢氟酸溶蚀 40 min,再加入 10%盐酸去除氟化物沉淀，最后用清水洗至中性，得到纯净石英颗粒[13-15]. 对于石英颗粒的纯度用红外光辐照（ IR） 检测，并制备样片测量等效剂量值（ De） . 释光样品 De 的测定采用丹麦 Ris 公司生产的 TL/OSL-DA-20 全自动释光测年仪，运用单片再生剂量法（ single-aliquot regenerative-dose protocol,SAR） 测定[13]（ 表 1） .
3 结果。
3.1 沉积学分析。
粒度分析是作为 SWD 鉴别中的重要手段。 4 层 SWD 粒度成分以粉砂为主，其中粗粉砂 （ 16~63 μm） 比重最大，细粉砂（ 2~16 μm） 含量稍次之（ 图 2） . 全新世古土壤颗粒以中细粉砂为主，砂粒含量很少； 而河床相沙层颗粒则以细砂为主，粘粒和粉砂含量较少。 河床相沙层峰态较窄，古土壤峰态属中等，该组 SWD 峰态很窄，属于典型的河流沉积物频率曲线形态。 古洪水 SWD 沉积物主峰粒径处于 0.06~0.07 mm 区间，古土壤主峰粒径区间为 0.015~0.030 mm,河床相沙层主峰粒径区间则为 0.35~0.40 mm. 该组古洪水 SWD 频率曲线主峰窄而高，分选较好，呈极正偏特征。 古洪水 SWD 与古土壤以及河床相沙层相比有着明显的不同。
黄河晋陕峡谷 XHQ 剖面古洪水滞流沉积物的低频磁化率处于 32.5×10-8~ 35.2×10-8m3/ kg 之间； 古土壤磁化率最高，为 159.8×10-8m3/ kg; 河床相沙层磁化率最低，为 25.8×10-8m3/ kg. 该组古洪水 SWD 烧失量在 0.53%~0.71%之间变化，波动较小，而古土壤的烧失量相对较高。 SWD 中碳酸钙含量的平均值为 6.06%,河床相沙层含量最低，为 3.7%（ 表 2） .
黄河壶口至龙门段为典型的基岩峡谷河槽，规整的河道便于获取水文参数。 选取研究地点所在峡谷河槽形态完整的河槽断面，使用 Contour-XLR1-LC5279 型激光测距仪和高精度 GPS 测量断面形态，并对古洪水SWD 层厚度进行精确测量，结果结合 1 ∶ 10000 大比例尺地形图校正。 河道糙率系数值依据《天然河道糙率表》进行选取。
采用“古洪水 SWD 厚度与含沙量法”恢复古洪水洪峰水位[6-9]. 古洪水洪峰流量推求采用 HEC-RAS（ Hydrology Engineering Center-River Analysis System） 模型对 XHQ 河段进行一维恒定流河道水力推演，从而模拟计算该河段全新世古洪水洪峰流量[10-12]. 该模块采用水面曲线推流法，其计算原理基于一维恒定总流能量方程：
HEC-RAS 模型是一个完整的软件系统，可在多目标环境中交互使用[10]. 首先在 ArcGIS 中数字化 XHQ河段地形图，得到 TIN（ 不规则三角网） ; 在 ArcGIS 耦合的 HEC-GeoRAS 模块下概化所需几何资料（ 河岸线、河流中心线、断面线等） ,并将数据导入 HEC-RAS 模型下进行模拟。 在 HEC-RAS 软件中，根据实地调查和量测结果对断面进行修正，并确定各水文参数。 模拟计算中，与古洪水滞流沉积物洪峰水位最为贴合的水面线（ 既最佳水面线） ,其对应的流量值与水位值即为古洪水洪峰流量值与洪峰水位值。
将野外采集的沉积样品经前处理后进行室内磁化率、粒度成分分析，以及古洪水 SWD 的鉴别。 磁化率采用英国 Bartington 公司生产的 MS-2 型磁化率仪来测定。 粒度分析则采用美国 Beckman coulter 公司生产的LS 13320 / ULM 2 型激光粒度仪进行测定。 野外考察期间，清理剖面表层 10 cm 已曝光部分，采用不锈钢管垂直于 XHQ 剖面在 SWD4、SWD3、SWD2、SWD1 顶部和下伏沙层顶部采得 OSL 测年样品。 实验室内剥离钢管两侧 2~3 cm 见光样，用于测定 U、Th、K 以及含水量，确定样品的年剂量 （ U、Th、K 含量在中国原子能研究院采用中子活化法测定） ; 将管中剩余部分分别用 10%盐酸和 30%过氧化氢溶液进行溶蚀，除去样品中碳酸盐类和有机质，并将样液反复洗涤至中性； 将湿筛法分离出的 90~125 μm 的样品在 37℃恒温条件下烘干。对文中所用实验样品在室温条件下用 35%氢氟酸溶蚀 40 min,再加入 10%盐酸去除氟化物沉淀，最后用清水洗至中性，得到纯净石英颗粒[13-15]. 对于石英颗粒的纯度用红外光辐照（ IR） 检测，并制备样片测量等效剂量值（ De） . 释光样品 De 的测定采用丹麦 Ris 公司生产的 TL/OSL-DA-20 全自动释光测年仪，运用单片再生剂量法（ single-aliquot regenerative-dose protocol,SAR） 测定[13]（ 表 1） .
3.1 沉积学分析。
粒度分析是作为 SWD 鉴别中的重要手段。 4 层 SWD 粒度成分以粉砂为主，其中粗粉砂 （ 16~63 μm） 比重最大，细粉砂（ 2~16 μm） 含量稍次之（ 图 2） . 全新世古土壤颗粒以中细粉砂为主，砂粒含量很少； 而河床相沙层颗粒则以细砂为主，粘粒和粉砂含量较少。 河床相沙层峰态较窄，古土壤峰态属中等，该组 SWD 峰态很窄，属于典型的河流沉积物频率曲线形态。 古洪水 SWD 沉积物主峰粒径处于 0.06~0.07 mm 区间，古土壤主峰粒径区间为 0.015~0.030 mm,河床相沙层主峰粒径区间则为 0.35~0.40 mm. 该组古洪水 SWD 频率曲线主峰窄而高，分选较好，呈极正偏特征。 古洪水 SWD 与古土壤以及河床相沙层相比有着明显的不同。
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