山东丹河2018年洪水沉积特征、物源分析及水文过程重建

摘要

通过研究现代洪水沉积特征,可重建洪水水文过程,识别泥沙侵蚀源区,既可为防洪水利工程设计提供依据,也可为古洪水层判识建立参考。2018年8月中旬,山东省北部弥河、丹河流域受双台风影响发生洪涝灾害。通过对洪水淹没区进行考察,在下游洪水沉积物保存完好的地点获取21.0 cm长岩芯DH1,并进行粒度、烧失量、磁化率和孢粉分析,结果显示:钻孔岩芯11.5~21.0 cm段为现代土壤层,上部为洪水堆积物,其中0~9.0 cm段是典型洪水粉砂层,粒度较粗,以中—粗粉砂为主,平均砂含量达到14.7%;9.0~11.5 cm段为洪水前期细粒沉积层。根据粒度敏感组分含量变化特征,可将此次洪水过程划分为两个阶段:洪水前期,水动力较弱,在自然条件和人为活动两方面因素共同作用下,滞流现象严重,沉积黏土层;洪水后期,流速显著加快,出现典型洪水粉砂沉积。碳酸盐、有机质含量及孢粉丰度均与粒度负相关,表明弱水动力环境有利于其沉降并富集。土壤表层孢粉组合可较好指示研究区植被分布情况,洪水粉砂层孢粉组合则更能反映流域内植被的整体状况,揭示河流洪水搬运孢粉的能力大于风力;洪水黏土层孢粉组合与研究区内植被分布状况的吻合度较高,明显有别于洪水粉砂层孢粉组合特征,推测洪水前期水位上涨的主因是降水和本地地表径流汇入,因此泥沙和孢粉主要来自研究区内,后期上游客水涌入,带来更多山地植被孢粉信息。研究表明DH1钻孔孢粉组合特征对于传播过程和水动力大小具有良好响应,同时具备识别泥沙侵蚀源区的潜力。磁化率值主要反映成壤强度的大小,在洪水黏土层和粉砂层均表现为稳定的低值,且显著低于接触土壤层,因此可作为判识(古)洪水沉积的有效指标,但其区域普适性有待进一步探讨。