漢江上游鄖縣段北宋時(shí)期古洪水事件研究
發(fā)布時(shí)間：2021-01-06 10:32
古洪水水文學(xué)研究是全球變化研究領(lǐng)域的前沿科學(xué)。通過(guò)對(duì)近年來(lái)古洪水成果的整理發(fā)現(xiàn),漢江上游鄖縣段4個(gè)沉積剖面——晏家棚（YJP）、尚家河（SJH）、歸仙河口（GXHK）和彌陀寺（MTS）均記錄有北宋時(shí)期（960～1 127 CE）的古洪水事件。通過(guò)對(duì)4個(gè)沉積剖面所在河段的研究,根據(jù)實(shí)測(cè)的河槽斷面數(shù)據(jù)、水文參數(shù)以及設(shè)計(jì)推求的古洪水流量過(guò)程,采用HEC-RAS模型模擬了北宋古洪水的演進(jìn)過(guò)程及古洪水水面線。此外,采用2010年"7·18"洪水進(jìn)行了模型的可靠性驗(yàn)證。結(jié)果表明:與調(diào)查的古洪水水位相比,4個(gè)沉積剖面處的模擬水位誤差介于-0.31%～0.34%之間,說(shuō)明這4個(gè)沉積剖面極有可能記錄一次古洪水事件;洪峰在研究河段內(nèi)演進(jìn)歷時(shí)約1.15 h且削減不足1%,這符合研究河段的洪水傳播特性。該研究對(duì)于認(rèn)識(shí)漢江上游特大洪水的演進(jìn)規(guī)律具有重要的科學(xué)意義,為流域的洪水設(shè)計(jì)、洪水預(yù)測(cè)及防洪減災(zāi)提供一定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與科學(xué)支撐。
【文章來(lái)源】：干旱區(qū)地理. 2020,43(04)北大核心
【文章頁(yè)數(shù)】：10 頁(yè)
【部分圖文】：
漢江上游北宋時(shí)期4個(gè)古洪水沉積剖面的地層年代對(duì)比
準(zhǔn)確的掌握河道洪水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)于流域內(nèi)的洪水預(yù)報(bào)、防洪減災(zāi)以及洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)具有重要的實(shí)踐意義。在國(guó)外，古洪水水文學(xué)研究已廣泛應(yīng)用于洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和洪水設(shè)計(jì)[35-36]。洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是對(duì)未來(lái)可能發(fā)生的同等量級(jí)的洪水事件進(jìn)行模擬并預(yù)報(bào)，以此作為制定洪災(zāi)對(duì)策和減少洪災(zāi)損失的重要依據(jù)。BENITO等[35-36]在歐洲委員會(huì)基金項(xiàng)目（SPHERE）的資助下研究了一套基于水力學(xué)模型并聯(lián)合古洪水和歷史洪水?dāng)?shù)據(jù)的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，可視化的淹沒(méi)范圍及淹沒(méi)水深為流域特大洪水的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)（USACE)[37]也指出在做出水文、水利決定時(shí)應(yīng)適當(dāng)應(yīng)用古洪水信息，而且可以采用一維/二維水力模型（HEC-RAS、MIKE系列模型等）對(duì)古洪水進(jìn)行水位/流量推算，或根據(jù)實(shí)測(cè)洪水過(guò)程線設(shè)計(jì)洪水過(guò)程，對(duì)古洪水進(jìn)行演進(jìn)模擬研究，以便將模擬結(jié)果應(yīng)用于洪水預(yù)測(cè)和洪水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中。ALHO等[28]采用二維水力模型對(duì)米蘇拉（Missoula）特大洪水進(jìn)行了演進(jìn)模擬研究，并分析了在3種假設(shè)流量過(guò)程模式下的淹沒(méi)水深及流速分布情景。這些研究都為古洪水的演進(jìn)模擬研究提供了科學(xué)依據(jù)。圖5 基于HEC-RAS模型模擬的4個(gè)剖面處的古洪水水位過(guò)程線與流量過(guò)程線
由于實(shí)測(cè)洪水記錄中特大稀遇洪水事件在短期內(nèi)發(fā)生的概率較小，因此，其洪水水面線的計(jì)算和洪水運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究也較少涉及。本文通過(guò)實(shí)地考察及地層對(duì)比研究，確定了4個(gè)沉積剖面中記錄的北宋古洪水事件。根據(jù)實(shí)測(cè)的地形數(shù)據(jù)及水文參數(shù)，基于HEC-RAS模型的恒定流模塊（Steady flow）反演了古洪水的水面線（圖4），并可視化顯示了古洪水的水深和流速（圖5）。通過(guò)HEC-RAS模型的多次試算與誤差校核，當(dāng)模擬洪峰水位與實(shí)地調(diào)查的古洪水洪峰水位達(dá)到最佳吻合時(shí)，洪峰流量的模擬值為57 500 m3·s-1[33-34]；該值介于4個(gè)沉積剖面洪峰流量的重建值之間[10-13]。由表1和圖4可知，4個(gè)沉積剖面處的模擬水位分別為：YJP剖面，178.10 m;SJH剖面，176.86 m;GXHK剖面，170.55m;MTS剖面，169.18 m。與實(shí)地調(diào)查的古洪水洪峰水位相對(duì)比，模擬誤差介于-0.31%～0.34%之間。基于相同的地形數(shù)據(jù)及水文參數(shù)，采用白河水文站2010年“7·18”洪水的實(shí)測(cè)流量過(guò)程線對(duì)HEC-RAS模型進(jìn)行了可靠性驗(yàn)證。由圖4可知，2010年洪水的洪峰模擬水位與研究河段內(nèi)實(shí)地調(diào)查的9處洪痕所指示的洪峰水位較好吻合，其模擬水位誤差介于0.12～0.71 m之間，相對(duì)誤差在-0.18%～0.32%之間。此外，2010年“7·18”洪水水面線除在研究河段下游MST剖面附近略有雍水現(xiàn)象之外，其水面線與北宋古洪水水面線基本平行。經(jīng)實(shí)地考察得知，MTS剖面處的雍水現(xiàn)象主要受丹江口大壩的影響。丹江口大壩的修建及加高在一定程度上減弱了其上游河段（MTS剖面附近河段）的水動(dòng)力環(huán)境，在抬高了河流水位的同時(shí)沉積了部分泥沙，以致研究河段下游出現(xiàn)雍水現(xiàn)象。經(jīng)驗(yàn)證，本文基于HEC-RAS模型模擬的鄖縣段北宋古洪水水面線是科學(xué)合理的；所選取的河槽斷面數(shù)據(jù)和水文參數(shù)較為可靠。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]無(wú)定河下游全新世古洪水研究[J]. 李曉剛,黃春長(zhǎng),龐獎(jiǎng)勵(lì). 干旱區(qū)地理. 2020(02)
[2]氣候變暖背景下山西區(qū)域地表干濕狀況變化[J]. 張國(guó)宏,張冬峰,趙永強(qiáng),田國(guó)珍,安煒. 干旱區(qū)地理. 2020(02)
[3]近60 a來(lái)內(nèi)蒙古極端降水時(shí)空變化及其影響[J]. 馬愛(ài)華,岳大鵬,趙景波,胡倩. 干旱區(qū)研究. 2020(01)
[4]淮河上游盧莊段全新世古洪水水文恢復(fù)研究[J]. 王兆奪,黃春長(zhǎng),查小春,龐獎(jiǎng)勵(lì),周亞利,李曉剛. 干旱區(qū)地理. 2018(02)
[5]漢江上游北宋時(shí)期洪水事件的沉積記錄和文獻(xiàn)記錄對(duì)比[J]. 靳俊芳,殷淑燕,王學(xué)佳. 山地學(xué)報(bào). 2016(03)
[6]Major elements in the Holocene loess-paleosol sequence in the upper reaches of the Weihe River valley,China[J]. WAN Honglian,HUANG Chunchang,PANG Jiangli. Journal of Arid Land. 2016(02)
[7]湖北彌陀寺漢江段北宋時(shí)期古洪水研究[J]. 鄭樹(shù)偉,龐獎(jiǎng)勵(lì),黃春長(zhǎng),周亞利,查小春,卞鴻雁. 自然災(zāi)害學(xué)報(bào). 2015(03)
[8]漢江上游晏家棚段全新世古洪水研究[J]. 吉琳,龐獎(jiǎng)勵(lì),黃春長(zhǎng),查小春,周亞利,劉濤,王蕾彬. 地球科學(xué)進(jìn)展. 2015(04)
[9]漢江上游鄖西段歸仙河口剖面全新世古洪水事件研究[J]. 毛沛妮,龐獎(jiǎng)勵(lì),黃春長(zhǎng),周亞利,查小春,鄭樹(shù)偉,周亮. 水土保持學(xué)報(bào). 2014(02)
[10]漢江上游鄖縣尚家河段全新世古洪水水文學(xué)研究[J]. 劉建芳,查小春,黃春長(zhǎng),龐獎(jiǎng)勵(lì),周亞利,張玉柱,盧越. 水土保持學(xué)報(bào). 2013(02)
碩士論文
[1]漢江上游北宋時(shí)期特大歷史洪水考證研究[D]. 劉嘉慧.陜西師范大學(xué) 2017
本文編號(hào)：2960412
【文章來(lái)源】：干旱區(qū)地理. 2020,43(04)北大核心
【文章頁(yè)數(shù)】：10 頁(yè)
【部分圖文】：
漢江上游北宋時(shí)期4個(gè)古洪水沉積剖面的地層年代對(duì)比
準(zhǔn)確的掌握河道洪水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)于流域內(nèi)的洪水預(yù)報(bào)、防洪減災(zāi)以及洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)具有重要的實(shí)踐意義。在國(guó)外，古洪水水文學(xué)研究已廣泛應(yīng)用于洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和洪水設(shè)計(jì)[35-36]。洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是對(duì)未來(lái)可能發(fā)生的同等量級(jí)的洪水事件進(jìn)行模擬并預(yù)報(bào)，以此作為制定洪災(zāi)對(duì)策和減少洪災(zāi)損失的重要依據(jù)。BENITO等[35-36]在歐洲委員會(huì)基金項(xiàng)目（SPHERE）的資助下研究了一套基于水力學(xué)模型并聯(lián)合古洪水和歷史洪水?dāng)?shù)據(jù)的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，可視化的淹沒(méi)范圍及淹沒(méi)水深為流域特大洪水的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)（USACE)[37]也指出在做出水文、水利決定時(shí)應(yīng)適當(dāng)應(yīng)用古洪水信息，而且可以采用一維/二維水力模型（HEC-RAS、MIKE系列模型等）對(duì)古洪水進(jìn)行水位/流量推算，或根據(jù)實(shí)測(cè)洪水過(guò)程線設(shè)計(jì)洪水過(guò)程，對(duì)古洪水進(jìn)行演進(jìn)模擬研究，以便將模擬結(jié)果應(yīng)用于洪水預(yù)測(cè)和洪水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中。ALHO等[28]采用二維水力模型對(duì)米蘇拉（Missoula）特大洪水進(jìn)行了演進(jìn)模擬研究，并分析了在3種假設(shè)流量過(guò)程模式下的淹沒(méi)水深及流速分布情景。這些研究都為古洪水的演進(jìn)模擬研究提供了科學(xué)依據(jù)。圖5 基于HEC-RAS模型模擬的4個(gè)剖面處的古洪水水位過(guò)程線與流量過(guò)程線
由于實(shí)測(cè)洪水記錄中特大稀遇洪水事件在短期內(nèi)發(fā)生的概率較小，因此，其洪水水面線的計(jì)算和洪水運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究也較少涉及。本文通過(guò)實(shí)地考察及地層對(duì)比研究，確定了4個(gè)沉積剖面中記錄的北宋古洪水事件。根據(jù)實(shí)測(cè)的地形數(shù)據(jù)及水文參數(shù)，基于HEC-RAS模型的恒定流模塊（Steady flow）反演了古洪水的水面線（圖4），并可視化顯示了古洪水的水深和流速（圖5）。通過(guò)HEC-RAS模型的多次試算與誤差校核，當(dāng)模擬洪峰水位與實(shí)地調(diào)查的古洪水洪峰水位達(dá)到最佳吻合時(shí)，洪峰流量的模擬值為57 500 m3·s-1[33-34]；該值介于4個(gè)沉積剖面洪峰流量的重建值之間[10-13]。由表1和圖4可知，4個(gè)沉積剖面處的模擬水位分別為：YJP剖面，178.10 m;SJH剖面，176.86 m;GXHK剖面，170.55m;MTS剖面，169.18 m。與實(shí)地調(diào)查的古洪水洪峰水位相對(duì)比，模擬誤差介于-0.31%～0.34%之間。基于相同的地形數(shù)據(jù)及水文參數(shù)，采用白河水文站2010年“7·18”洪水的實(shí)測(cè)流量過(guò)程線對(duì)HEC-RAS模型進(jìn)行了可靠性驗(yàn)證。由圖4可知，2010年洪水的洪峰模擬水位與研究河段內(nèi)實(shí)地調(diào)查的9處洪痕所指示的洪峰水位較好吻合，其模擬水位誤差介于0.12～0.71 m之間，相對(duì)誤差在-0.18%～0.32%之間。此外，2010年“7·18”洪水水面線除在研究河段下游MST剖面附近略有雍水現(xiàn)象之外，其水面線與北宋古洪水水面線基本平行。經(jīng)實(shí)地考察得知，MTS剖面處的雍水現(xiàn)象主要受丹江口大壩的影響。丹江口大壩的修建及加高在一定程度上減弱了其上游河段（MTS剖面附近河段）的水動(dòng)力環(huán)境，在抬高了河流水位的同時(shí)沉積了部分泥沙，以致研究河段下游出現(xiàn)雍水現(xiàn)象。經(jīng)驗(yàn)證，本文基于HEC-RAS模型模擬的鄖縣段北宋古洪水水面線是科學(xué)合理的；所選取的河槽斷面數(shù)據(jù)和水文參數(shù)較為可靠。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]無(wú)定河下游全新世古洪水研究[J]. 李曉剛,黃春長(zhǎng),龐獎(jiǎng)勵(lì). 干旱區(qū)地理. 2020(02)
[2]氣候變暖背景下山西區(qū)域地表干濕狀況變化[J]. 張國(guó)宏,張冬峰,趙永強(qiáng),田國(guó)珍,安煒. 干旱區(qū)地理. 2020(02)
[3]近60 a來(lái)內(nèi)蒙古極端降水時(shí)空變化及其影響[J]. 馬愛(ài)華,岳大鵬,趙景波,胡倩. 干旱區(qū)研究. 2020(01)
[4]淮河上游盧莊段全新世古洪水水文恢復(fù)研究[J]. 王兆奪,黃春長(zhǎng),查小春,龐獎(jiǎng)勵(lì),周亞利,李曉剛. 干旱區(qū)地理. 2018(02)
[5]漢江上游北宋時(shí)期洪水事件的沉積記錄和文獻(xiàn)記錄對(duì)比[J]. 靳俊芳,殷淑燕,王學(xué)佳. 山地學(xué)報(bào). 2016(03)
[6]Major elements in the Holocene loess-paleosol sequence in the upper reaches of the Weihe River valley,China[J]. WAN Honglian,HUANG Chunchang,PANG Jiangli. Journal of Arid Land. 2016(02)
[7]湖北彌陀寺漢江段北宋時(shí)期古洪水研究[J]. 鄭樹(shù)偉,龐獎(jiǎng)勵(lì),黃春長(zhǎng),周亞利,查小春,卞鴻雁. 自然災(zāi)害學(xué)報(bào). 2015(03)
[8]漢江上游晏家棚段全新世古洪水研究[J]. 吉琳,龐獎(jiǎng)勵(lì),黃春長(zhǎng),查小春,周亞利,劉濤,王蕾彬. 地球科學(xué)進(jìn)展. 2015(04)
[9]漢江上游鄖西段歸仙河口剖面全新世古洪水事件研究[J]. 毛沛妮,龐獎(jiǎng)勵(lì),黃春長(zhǎng),周亞利,查小春,鄭樹(shù)偉,周亮. 水土保持學(xué)報(bào). 2014(02)
[10]漢江上游鄖縣尚家河段全新世古洪水水文學(xué)研究[J]. 劉建芳,查小春,黃春長(zhǎng),龐獎(jiǎng)勵(lì),周亞利,張玉柱,盧越. 水土保持學(xué)報(bào). 2013(02)
碩士論文
[1]漢江上游北宋時(shí)期特大歷史洪水考證研究[D]. 劉嘉慧.陜西師范大學(xué) 2017
本文編號(hào)：2960412
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