姚江流域现代特大洪水沉积物粒度及磁性参数特征.doc

姚江流域现代特大洪水沉积物粒度及磁性参数特征 　　摘要：2013年10月受“菲特”台风的影响，浙江余姚境内的姚江流域发生了特大洪水。通过系统采集不同河段高、低河漫滩及泛滥平原的沉积物样品，开展粒度分析和磁性测量，探讨了该地区特大洪水事件在沉积物粒度及磁性参数方面的表征特征。研究表明，沉积物粒度组成以粉沙为主（平均58.72%），黏土次之（23.27%），沙最少（18.01%），主体成分为黏土-沙质粉沙；从低河漫滩、高河漫滩到泛滥平原，沉积物粒度具有变细趋势，但差别不大；频率曲线表现为较宽的单峰，略显正偏；概率累积曲线较为平缓且均为两段式。入城段与城区干流段沉积物中磁性参数χ、SIRM呈现高度的相关性，表明磁性矿物主要由亚铁磁性矿物组成，较高的χARM表明沉积物中含有较多的稳定单畴亚铁磁性矿物。区域横向对比结果表明，余姚洪水沉积物在粒度结构上可与同时期形成的嘉兴地区的洪水沉积物作比较，也与良渚古城附近、杭州平原广泛发育的“黄粉土”相近，而与杭州湾高潮滩沉积物明显不同 关键词：姚江；洪水沉积物；粒度；磁性参数；表征特征 中图分类号：P331.1；P512.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8洪涝灾害是中国严重的自然灾害之一，通过洪水沉积学标志研究建立古洪水演化序列是洪水预报的重要内容[1-4]。山区河流或河流峡谷段古洪水沉积学标志的研究已经较为成熟[5]，但泛滥平原区古洪水沉积标志尚未建立[6]；洪水沉积物是研究古洪水发生规模、频率和规律的基本材料，通过现代洪水沉积研究建立洪水沉积学标志是揭示古洪水信息的基础[7，8] 粒度是表征沉积物特征最重要的沉积学指标之一，粒度分析能很好地指示沉积物的物质来源、搬运介质、动力沉积环境及其变化等[9-12]。沉积物磁性特征主要反映了沉积物中磁性矿物的含量、类型、晶粒特征等，这些都是在沉积物分选、搬运和沉积过程中形成的[13，14] 本研究通过对姚江洪水沉积物的粒度分析及磁性测量，同时开展与区域内不同沉积环境形成的细颗粒沉积物进行对比，探讨姚江流域现代特大洪水的沉积学特征，并为宁绍平原古洪水的研究提供参考 1 姚江流域和洪水概况 姚江为甬江一级支流，位于浙江省东部[15]，源于四明山。其水系为复合状水系，干流右侧的山区性河流呈梳状分布，由西南向东北注入干流；左侧为平原河网，多由西北向东南注入干流，呈扇状分布。姚江入余姚城区除干流外，分出两条汊流，南汊为兰墅江，北汊为候青江，出城后又汇合，经蜀山闸、姚江大闸，在宁波市三江口汇入甬江。流域总面积3 008 km2，干流长106 km；属亚热带季风气候，四季分明；全流域年平均降水量约为1 500 mm，年平均径流量为1.56×109 m3 姚江平原（面积2 041 km2，吴淞高程3～7 m[16]）是中国历史上洪涝灾害最频繁的地区之一[17，18]。2013年10月5日至8日，受台风“菲特”影响，姚江流域普降大到暴雨，全市过程雨量达561 mm，暴雨中心张公岭站过程雨量达到819 mm，导致姚江水位迅速上涨直至溢出河道向两岸泛滥。至10月8日，最高洪水位达5.33 m，超过警戒水位1.56 m，超过历史最高水位0.53 m，并一直持续到15日16：00时才回落到3.77 m的警戒线，整个退水时间持续6.75 d。据卫星影像及历史资料[19]判断，最高洪水位时洪泛面积超过855 km2，余姚市区不同程度受淹，为余姚历史上“百年一遇”[20] 2 材料与方法 2.1 野外采样 洪水退去后，及时对姚江流域（平原段）进行了实地考察，选择代表性地点系统采集沉积物样品。设断面27个（图1），其中编号YYM01-YYM23位于干流段（分为入城段、城区段和出城段），编号YYS24-YYS26在兰墅江，编号YYN27在候青江。每个断面力求采集到低河漫滩（L）、高河漫滩（H）和泛滥平原（P）3组样品。河漫滩样品采于河道内，泛滥平原样品则采于驳岸、市区、农田和树叶等，共采样品68个（部分点位的样品缺失）。沉积物（淤泥）为浅灰色，厚度10～40 cm不等，剖面上具有微细层理，失水干燥后普遍出现泥裂，黏土含量较高 2.2 试验测试分析 所有样品于常温（63 μm的为沙。泛滥平原、高河漫滩、低河漫滩粒度组分含量有所不同（表1）：泛滥平原粉沙含量介于47.80%～66.50%之间，平均为60.08%；黏土含量在20.40%～28.50%之间，平均为23.91%；沙含量介于7.90%～23.70%之间，平均为15.36%；高河漫滩粉沙含量介于45.60%～66.60%之间，平均为58.23%；黏土含量在18.60%～25.00%之间，平均为22.04%；沙含量介于8.50%～29.40%之间，平均为18.95%；低河漫