漢江上游鄖縣段北宋時期古洪水事件研究
發(fā)布時間：2021-01-06 10:32
古洪水水文學研究是全球變化研究領域的前沿科學。通過對近年來古洪水成果的整理發(fā)現(xiàn),漢江上游鄖縣段4個沉積剖面——晏家棚（YJP）、尚家河（SJH）、歸仙河口（GXHK）和彌陀寺（MTS）均記錄有北宋時期（960～1 127 CE）的古洪水事件。通過對4個沉積剖面所在河段的研究,根據(jù)實測的河槽斷面數(shù)據(jù)、水文參數(shù)以及設計推求的古洪水流量過程,采用HEC-RAS模型模擬了北宋古洪水的演進過程及古洪水水面線。此外,采用2010年"7·18"洪水進行了模型的可靠性驗證。結(jié)果表明:與調(diào)查的古洪水水位相比,4個沉積剖面處的模擬水位誤差介于-0.31%～0.34%之間,說明這4個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)演進歷時約1.15 h且削減不足1%,這符合研究河段的洪水傳播特性。該研究對于認識漢江上游特大洪水的演進規(guī)律具有重要的科學意義,為流域的洪水設計、洪水預測及防洪減災提供一定的基礎數(shù)據(jù)與科學支撐。
【文章來源】：干旱區(qū)地理. 2020,43(04)北大核心
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
漢江上游北宋時期4個古洪水沉積剖面的地層年代對比
準確的掌握河道洪水的運動規(guī)律，對于流域內(nèi)的洪水預報、防洪減災以及洪災風險評價具有重要的實踐意義。在國外，古洪水水文學研究已廣泛應用于洪災風險評估和洪水設計[35-36]。洪災風險評估是對未來可能發(fā)生的同等量級的洪水事件進行模擬并預報，以此作為制定洪災對策和減少洪災損失的重要依據(jù)。BENITO等[35-36]在歐洲委員會基金項目（SPHERE）的資助下研究了一套基于水力學模型并聯(lián)合古洪水和歷史洪水數(shù)據(jù)的洪災風險評價方法，可視化的淹沒范圍及淹沒水深為流域特大洪水的洪災風險預警提供了基礎數(shù)據(jù)。美國陸軍工程兵團（USACE)[37]也指出在做出水文、水利決定時應適當應用古洪水信息，而且可以采用一維/二維水力模型（HEC-RAS、MIKE系列模型等）對古洪水進行水位/流量推算，或根據(jù)實測洪水過程線設計洪水過程，對古洪水進行演進模擬研究，以便將模擬結(jié)果應用于洪水預測和洪水風險評價中。ALHO等[28]采用二維水力模型對米蘇拉（Missoula）特大洪水進行了演進模擬研究，并分析了在3種假設流量過程模式下的淹沒水深及流速分布情景。這些研究都為古洪水的演進模擬研究提供了科學依據(jù)。圖5 基于HEC-RAS模型模擬的4個剖面處的古洪水水位過程線與流量過程線
由于實測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，其洪水水面線的計算和洪水運動規(guī)律的研究也較少涉及。本文通過實地考察及地層對比研究，確定了4個沉積剖面中記錄的北宋古洪水事件。根據(jù)實測的地形數(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HEC-RAS模型的多次試算與誤差校核，當模擬洪峰水位與實地調(diào)查的古洪水洪峰水位達到最佳吻合時，洪峰流量的模擬值為57 500 m3·s-1[33-34]；該值介于4個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。與實地調(diào)查的古洪水洪峰水位相對比，模擬誤差介于-0.31%～0.34%之間�；谙嗤牡匦螖�(shù)據(jù)及水文參數(shù)，采用白河水文站2010年“7·18”洪水的實測流量過程線對HEC-RAS模型進行了可靠性驗證。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）的水動力環(huán)境，在抬高了河流水位的同時沉積了部分泥沙，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】：
期刊論文
[1]無定河下游全新世古洪水研究[J]. 李曉剛,黃春長,龐獎勵. 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]. 張國宏,張冬峰,趙永強,田國珍,安煒. 干旱區(qū)地理. 2020(02)
[3]近60 a來內(nèi)蒙古極端降水時空變化及其影響[J]. 馬愛華,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研究[J]. 王兆奪,黃春長,查小春,龐獎勵,周亞利,李曉剛. 干旱區(qū)地理. 2018(02)
[5]漢江上游北宋時期洪水事件的沉積記錄和文獻記錄對比[J]. 靳俊芳,殷淑燕,王學佳. 山地學報. 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期古洪水研究[J]. 鄭樹偉,龐獎勵,黃春長,周亞利,查小春,卞鴻雁. 自然災害學報. 2015(03)
[8]漢江上游晏家棚段全新世古洪水研究[J]. 吉琳,龐獎勵,黃春長,查小春,周亞利,劉濤,王蕾彬. 地球科學進展. 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,龐獎勵,黃春長,周亞利,查小春,鄭樹偉,周亮. 水土保持學報. 2014(02)
[10]漢江上游鄖縣尚家河段全新世古洪水水文學研究[J]. 劉建芳,查小春,黃春長,龐獎勵,周亞利,張玉柱,盧越. 水土保持學報. 2013(02)
碩士論文
[1]漢江上游北宋時期特大歷史洪水考證研究[D]. 劉嘉慧.陜西師范大學 2017
本文編號：2960412
【文章來源】：干旱區(qū)地理. 2020,43(04)北大核心
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
漢江上游北宋時期4個古洪水沉積剖面的地層年代對比
準確的掌握河道洪水的運動規(guī)律，對于流域內(nèi)的洪水預報、防洪減災以及洪災風險評價具有重要的實踐意義。在國外，古洪水水文學研究已廣泛應用于洪災風險評估和洪水設計[35-36]。洪災風險評估是對未來可能發(fā)生的同等量級的洪水事件進行模擬并預報，以此作為制定洪災對策和減少洪災損失的重要依據(jù)。BENITO等[35-36]在歐洲委員會基金項目（SPHERE）的資助下研究了一套基于水力學模型并聯(lián)合古洪水和歷史洪水數(shù)據(jù)的洪災風險評價方法，可視化的淹沒范圍及淹沒水深為流域特大洪水的洪災風險預警提供了基礎數(shù)據(jù)。美國陸軍工程兵團（USACE)[37]也指出在做出水文、水利決定時應適當應用古洪水信息，而且可以采用一維/二維水力模型（HEC-RAS、MIKE系列模型等）對古洪水進行水位/流量推算，或根據(jù)實測洪水過程線設計洪水過程，對古洪水進行演進模擬研究，以便將模擬結(jié)果應用于洪水預測和洪水風險評價中。ALHO等[28]采用二維水力模型對米蘇拉（Missoula）特大洪水進行了演進模擬研究，并分析了在3種假設流量過程模式下的淹沒水深及流速分布情景。這些研究都為古洪水的演進模擬研究提供了科學依據(jù)。圖5 基于HEC-RAS模型模擬的4個剖面處的古洪水水位過程線與流量過程線
由于實測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，其洪水水面線的計算和洪水運動規(guī)律的研究也較少涉及。本文通過實地考察及地層對比研究，確定了4個沉積剖面中記錄的北宋古洪水事件。根據(jù)實測的地形數(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HEC-RAS模型的多次試算與誤差校核，當模擬洪峰水位與實地調(diào)查的古洪水洪峰水位達到最佳吻合時，洪峰流量的模擬值為57 500 m3·s-1[33-34]；該值介于4個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。與實地調(diào)查的古洪水洪峰水位相對比，模擬誤差介于-0.31%～0.34%之間�；谙嗤牡匦螖�(shù)據(jù)及水文參數(shù)，采用白河水文站2010年“7·18”洪水的實測流量過程線對HEC-RAS模型進行了可靠性驗證。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）的水動力環(huán)境，在抬高了河流水位的同時沉積了部分泥沙，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】：
期刊論文
[1]無定河下游全新世古洪水研究[J]. 李曉剛,黃春長,龐獎勵. 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]. 張國宏,張冬峰,趙永強,田國珍,安煒. 干旱區(qū)地理. 2020(02)
[3]近60 a來內(nèi)蒙古極端降水時空變化及其影響[J]. 馬愛華,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研究[J]. 王兆奪,黃春長,查小春,龐獎勵,周亞利,李曉剛. 干旱區(qū)地理. 2018(02)
[5]漢江上游北宋時期洪水事件的沉積記錄和文獻記錄對比[J]. 靳俊芳,殷淑燕,王學佳. 山地學報. 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期古洪水研究[J]. 鄭樹偉,龐獎勵,黃春長,周亞利,查小春,卞鴻雁. 自然災害學報. 2015(03)
[8]漢江上游晏家棚段全新世古洪水研究[J]. 吉琳,龐獎勵,黃春長,查小春,周亞利,劉濤,王蕾彬. 地球科學進展. 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,龐獎勵,黃春長,周亞利,查小春,鄭樹偉,周亮. 水土保持學報. 2014(02)
[10]漢江上游鄖縣尚家河段全新世古洪水水文學研究[J]. 劉建芳,查小春,黃春長,龐獎勵,周亞利,張玉柱,盧越. 水土保持學報. 2013(02)
碩士論文
[1]漢江上游北宋時期特大歷史洪水考證研究[D]. 劉嘉慧.陜西師范大學 2017
本文編號：2960412
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