（环境科学专业论文）西安高陵近120年来渭河水环境演变研究.pdf

5 高陵渭河近代河漫滩剖面粒度组分的变化及其与渭河1 4 0 0 1 1 0 0 年间河 流冲积层粒度特征的对比表明，渭河近1 2 0 年来洪水深度小，洪水水位低。这主 要是由气候变化等多方面的原因造成的。早期，气候湿润，降水较多，河流水量 丰富，沉积物粒度粗。但是由于流域森林的减少，气候变干，降水减少，河流水 位浅，流速慢，沉积物粒度变细。另外，后来水渠、水库和农灌引水量增多，也 是渭河水量减少的一个原因。 6 对比总有机碳含量、汞含量与粒度分析结果指出：细粒沉积层中有机碳和 汞的含量多，而粗粒沉积层中总有机碳和汞的含量少。说明河漫滩沉积物中总有 机碳和重金属汞的含量主要受颗粒大小的影响。故渭河河漫滩沉积物有机碳含量 高一般指示湿润程度偏低的气候特征，其低值则反映了较为湿润的气候特征。 7 渭河河漫滩沉积中的c a c o 。应当主要来自原来沉积物( 如黄土等) 中的碎 屑c a c o 。，由于黄土中的碎屑方解石主要集中在相对较粗的细砂、粗粉砂颗粒范围 内，而渭河河漫滩较粗粒沉积层中粗粉砂、细砂含量比细粒沉积层多，这就造成 了粗粒沉积层中c a c o 。含量高。因此，渭河河漫滩沉积层中c a c o 。含量高般指示 湿润程度高的气候，含量低指示湿润程度偏低的气候。 8 重金属汞在河漫滩沉积物中的分布从下到上具有由少变多的趋势，显示近 些年的人为活动对渭河已经造成了一定的影响，河水中的污染发生时间相当晚。 关键词：渭河河漫滩河流沉积物水环境气候变化粒度特征总有机 碳重金属汞 i l t h ew a t e re n v i r o n m e n t c h a n g e o fw e i h er i v e r i ng a o l i n g c o u n t y o fx i a na r e a d u r i n g l a s t1 2 0 a c a ix i a o - w e l a b s t r a c ta st h el a r g e s tb r a n c ho fy e l l o wr i v e r , w e i h er i v e ri sa l s ot h el o n g e s t r i v e ri ng u a n z h o n g p l a i n m a n ys t u d i e sh a v ef o c u s e d o nw a t e re n v i r o n m e n to fw e t h e r i v e r , m o s to fw h i c h v i e w e do np h y s i o g n o m yf r o ml a r g ea r e aa n dt h ec h a n n e lc h a n g e o fw e i h er i v e r d u r i n gh i s t o r y i t i ss e l d o mt or e v e a lt h e c h a n g e l a wo fw a t e r e n v i r o n m e n t d u r i n gh i s t o r yt h r o u g h v i e w e df r o m f l o o d p l a i nd e p o s i t s w ec o l l e c t e dt h r e ep r o f i l e si nt h es o u t hf l o o d p l a i nn e a rt h er i v e r b e da n da n a l y z e d t h es a m p l e sb yg r a d i n ga n a l y s i s ，t o t a lo r g a n i cc a r b o na n a l y s i s ，c a c 0 3c o n t e n ta n a l y s i s a n dh e a v ym e t a l sa g a n a l y s i s w et r yt od i s c u s st h ec h a n g el a w o fw e r er i v e r d u r i n g l a s t1 2 0 aa n dg i v et h ed e v e l o p i n gt r e n do fw a t e re n v i r o n m e n t w eu s e df i e l ds u r v e y , l a b o r a t o r ya n a l y s i sa n d h i s t o r i c a ld o c u m e n t st os t u d yt h et h r e ep r o f i l e s t h ec h a r a c t e ro f g r a i ns i z e ，p a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o na n d t h ec h a n g eo f g r a i np a r a m e t e r h a v eb e e ns t u d i e d b yg r a d i n ga n a l y s i s t h ec h a n g eo ft o c ，c a c 0 3c o n t e n ta n dh g c o n t e n th a sa l s ob e e n d e t e r m i n e d b a s e do ns t u d y , t h ew a t e re n v i r o n m e n tc h a n g el a wh a sb e e nd i s c u s s e d t h e m a i nc o n c l u s i o n sa r ef o l l o w i n g ： 1 t h em a t e r i a l so b t a i n e df r o mt w o p r o f i l e si nw e i b ef l o o d p l a i ni ng a o l i n g x i a l l s h o wt h a tt h es e d i m e n td e v e l o p e dw e l la n dg r a i ns i z ec h a n g e d g r e a t l y , w h i c hi n d i c a t e d t h ef l o o dc h a n g eo fw e i h er i v e r c l e a r l y t h ec h a n g e o fg r a i ns i z ew a s m a i n l yc a u s e db y t h ef l u v i a lp o w e r , w h i c hw a sr e l a t e dw i t ht h ec l i m a t e c h a n g ei nw e i h er i v e r w a t e r s h e d s s ot h ec h a n g eo fg r a i ns i z ew o u l di n d i c a t et h ec l i m a t ec h a n g ei n d i r e c t l y t h ec o a r s e r s e d i m e n t a r yl a y e r sr e f l e c tt h es t r o n gf l u v i a lp o w e ra n dt h ew a r m - w e tc l i m a t e ；o nt h e c o n t r a r y , t h e f i n e rs e d i m e n t a r yl a y e r sr e f l e c tt h ew e a kf l u v i a lp o w e ra n dt h el o w e r w a r m w e tc l i m a t e t h ec l i m a t eo ft h ep e r i o d sd u r i n gt h es e d i m e n t a r yl a y e r sw a sd r y , d u r i n gw h i c hn oh e a v yf l o o d so c c u r r e d s ow e c a nr e b u i l dh y d r o l o h i c a la n dc l i m a t e e n v i r o n m e n ta c c o r d i n gt ot h ef l o o ds e d i m e n t a r y l a y e r s 2 t h ef i r s tl a y e rw a st h el a t e s tf l o o ds e d i m e n t ，i e t h es e d i m e n to ft h eh e a v yf l o o d i n2 0 0 3 t h eo t h e r1 5l a y e r sb e l o wi tw e r es e d i m e n to fh i s t o r i cf l o o d i ti s1 8 8 1t h a ti s t h el a t e s tr e c o r do fw e i h er i v e rn o r t hm o v i n g s ot h es e d i m e n to fs ca n dl b p r o f i l e si n g a o l i n gf l o o d p l a i ns h o u l dr e f l e c tt h ew e i h e r i v e r c h a n g ed u r i n g l a s t1 2 0 a 3 t h em o s tt h i c k n e s so fs c p r o f i l ei s3 9 m b a s e do na n a l y s i st h ef i n e s tl a y e ro n t h et o pp r o f i l eb e l o wt h es e d i m e n to ff l o o di n2 0 0 3 ，i tr e f l e c t st h ef l o o dd e e pi sn ol e s s m t h a n3 9 m 4 a tv e r t i c a ld i r e c t i o no fs ca n dl b p r o f i l e s ，g r a i ns i z ed i s t r i b u t i o n a lc o a r s ea n d f i n e r h y t h m sv a r yw i t hd e e ps e q u e n c e b yt h ea n a l y s i so fg r a i ns i z e a c c u m u l a t i v e c e n t i g r a d ec o n t e n t ，g r a i ns i z ec o m p o s i t i o na n dp a r a m e t e r sp e r f o r m e d o ns a m p l e si ns c a n dl b ，t h eg r a i ns i z e i n 1 , 3 ，5 ，7 ，9 ，1 1 ，1 3 ，1 5l a y e r s a r ef i n e ra n dt h eg r a i ns i z ei n 2 ，4 ，6 ，8 ，1 0 ，1 2 ，1 4l a y e r sa r ec o a r s e r i ti n d i c a t e dt h ef l o o d sd u r i n gt h e2 ，4 , 6 ，8 ，1 0 ，1 2 ，1 4 l a y e r sw e r e h e a v i e rt h a nt h ef l o o d sd u r i n gt h e1 ，3 , 5 ，7 ，9 ，1 1 ，1 3 ，1 5l a y e r s 5 t h ec o m p a r i s o no ft h em o d e mc o m p o n e n tp a r t i c l e sw i t ht h a to ft h eh i s t o r i c f l o o d p l a i no fw e i h er i v e ri n d i c a t e st h a tt h ef l o o dd e e pa n dt h ef l o o da l t i t u d eg e t t i n g l o w e r i tc a u s e d b y m u l t if a c t o r ss u c ha sc l i m a t ec h a n g e t h ec o a r s es e d i m e n tr e f l e c tt h e w e t c l i m a t e ，p l e n t yp r e c i p i t a t i o n a n da b u n d a n tf l o w q u a n t i t y a th i s t o r i c p e r i o d g r a d u a l l y t h ef o r e s tg e t t i n gl e s sa n dl e s s ，t h ec l i m a t eg e t t i n gd r i e ra n dd r i e r , t h er a i n f a l l g e t t i n g l e s sa n dl e s s ，t h er i v e ra l t i t u d e c h a n g e dl o w e ra n df l o wv e l o c i t yg o t i n t o s l o w n e s s i tm a d et h ef i n e rs e d i m e n t t h ei n c r e a s e da q u e d u c t s ，p o o l sa n di r r i g a t i o n c a u s e dt h ew a t e r q u a n t i t y o fw e i h er i v e r d e c r e a s i n g 6 c o m p a r i n g t h ec o n t e n to f t o c ，h g w i t hg r a i n c o m p o s i t i o n ，w e c a l lf i n dt h a tt h e c o n t e n ti nf i n el a y e r si sh i g h e rt h a nt h a ti nc o a r s e l a y e r s i ti n d i c a t e st h a tt h e c o n t e n to f t o ca n dh gw e r em a i n l ya f f e c t e db yg r a i ns i z e s ot h eh i g h e rc o n t e n to ft o c r e f l e c t s t h ew e a k e rh u m i dc l i m a t e ，w h i l et h el o w e rc o n t e n to ft o cr e f l e c t st h es t r o n g e rh u m i d c l i m a t e 7 c a c 0 3i nt h ef l o o d p l a i ns e d i m e n tm a i n l yc a n l ef r o me l a s t i cc a c 0 3 i no r i i g i n a l s e d i m e n t ( e g l o e s s ) t h e e l a s t i cc a l c i t ei nl o e s s m a i n l yg a t h e r e di n t h ec o a r s e r g r a i n i n gs a n d c o a r s es i l t t h ec o n t e n to fc o a r s es i l ta n d g r a i n i n gs a n d i nt h es e d i m e n t a r y l a y e r sw a s m o r et h a nf i n eg r a i n l a y e r si nw e i h e r i v e r f l o o d p l a i n s ot h eh i g h e r c o n t e n t o fc a c 0 3i nw e i h er i v e rs e d i m e n t a r yl a y e r sr e f l e c t st h es t r o n g e rh u m i dc l i m a t e ，w h i l e t h el o w e rc o n t e n to fc a c 0 3 l a y e r s r e f l e c t st h ew e a k e r h u m i d c l i m a t e 8 t h ec o n t e n to fh gi np r o f i l e sd i s t r i b u t e df r o mm u c ht ol i t t l ew i t hd e p t hf r o mt o p t ob o t t o m ，w h i c hi n d i c a t e st h a th u m a na c t i v i t i e sa f f e c t e dw e i h er i v e rt os o m e d e g r e e t h e p o l l u t i o n o fw e i h er i v e ro c c u r r e di nl a t e s ty e a r s k e yw o r d s ： w e i h er i v e r f l o o d p l a i n r i v e rs e d i m e n tw a t e re n v i r o n m e n t c l i m a t ec h a n g e g r a i n s i z ec h a r a c t e r i s t i c st o t a lo r g a n i cc a r b o n h i 曲m e t a lh g i v 学位论文独创性声明 y 7 2 8 8 2 j 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表 或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作 了明确说明并表示谢意。 作者签名： 学位论文使用授权声明 本人完全了解陕西师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留 学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学 位论文用予非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有权将学 位论文的内容编入有关数据库进行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。 保密的学位论文在解密后适用本规定。 学位论文作者签名： 日期：巡l 垒 1 前言 1 1 水问题及水环境研究 当今世界正面临人口、资源、环境三大问题，水属于资源又和其他两个问题 有密切关系，因此水资源的开发、利用和保护已为世界各国高度重视。随着人口 的增长，经济的发展，以及人类物质文化生活水平的提高，人类社会对水的需求 日益增长，特别是目前世界上不少国家和地区，已经不同程度地发生了水资源危 机以后，水资源日益成为不亚于能源和粮食不足的一个严重问题，并已成为当今 世界各国经济发展的重要制约因素。为了实现水资源的可持续发展，近年来，国 际上越来越多的研究机构和研究人员“5 1 投入至8 对水问题的研究中。 当前，国际上水的研究动向，主要是全球尺度的研究，黄秉维等“1 ( 1 9 9 7 ) 归 纳为以下几个方面：在自然界和人类活动下的水循环；全球和大尺度水文要素的 空间分布与时间序列的分析；探讨这些区域的水文要素变动的一般成因与统计规 律；弄清径流变化的同步与非同步性地带；地球水文情势的古地理重建；地球水 资源超长期( 千年和上百年) 预测及其对地球外壳发生过程演进的影响；研究自 然水的相互关系和建立大区域水文情势控制管理的科学基础。 1 9 8 5 年国际科联( i c s u ) 及其环境问题科学委员会提出了气候影响评价，开 始了气候对水文影响的研究。1 9 8 6 年国际科联开始建立国际地圈生物圈计划 ( i g b p ) ，其中包括水文循环的生物圈方面( b a h c ) 。1 9 9 7 年世界气象组织( w m 0 ) 提出了水资源对未来与现在气候变化的敏感性，1 9 8 7 年美国出版了气候变化与 气候变率对水资源影响一书，1 9 9 0 年后世界气候研究计划( w c r p ) 开展全球能 量与水循环试验计划( g e w e x ) ，着重从气候的角度研究水循环，关心大尺度的变 化，而水文循环的生物圈方面则更多地从生态学角度进行研究。2 0 0 1 年i g b p 、w c r p ( 世界气候研究计划) 、i h d p ( 全球环境变化的人类方面国际计划) 和d i v e r s i t a s ( 国际生物多样性计划) 四大科学计划联合召开全球变化开放型科学大会，总结 了目前对自然和人类活动弓 起的地球环境变化及其影响的最新科学认识，讨论并 提出了关于全球变化科学未来的发展方向问题，制定了水资源、粮食和碳循环三 大交叉科学计划“。 环境是人类赖以生存的基础，环境的好坏，不但关系到当代人的生存，还会 影响以后个较长时期。在影响环境的诸因素中，水与人的关系最为密切，因此， 在对水问题进行研究的过程中，就不可避免地涉及到了水环境问题的研究。水环 境从广义的角度理解，是自然环境中水的形态、水的质量和水的分布状况。纵观 近几十年的研究历史，水生态与水环境学科呈现以下发展趋势：理论上，注重多 学科交叉发展；方法上，采用多种水环境要素整合分析；层次上，向宏观与微观 两极发展；技术上，多种技术有机集成、高新技术得到应用；研究基础，越来越 依赖于长期连续观测资料的积累与分析“”。 1 2 河流水环境研究综述 河流生态系统属于地球湿地生态系统。许多河流都与人类文明发展有着密切 的联系，与人类生存休戚相关。因此，研究河流中所发生的各种水文现象的基本 规律、河流集水面积上的产流与汇流过程、河流资源的利用以及人类活动与河流 生态系统之间的和谐共存问题的河流水文学成为水文学中重要的、最先得到发展 的分支学科之一o “。1 9 世纪以前，人们对河流水文现象的认识是感性的、局部的、 描述性的。1 9 世纪牛顿力学体系的建立与不断完善，为河流水文学的发展奠定了 理论基础。2 0 世纪，由于生产力的推动和科学技术的全面进步，河流水文学得到 了蓬勃发展，形成了自身的学科体系。展望2 1 世纪，随着科学技术必将出现的更 深刻的革命，作为一门综合性较强的学科，河流水文学必将有更好的发展前景。 河流生态和水环境研究，是河流水文学的一个重要研究领域。河流水能给人 类带来巨大的利益，但又能给人类带来巨大的祸患。自古以来，中国就是一个洪 涝灾害频繁而严重的国家。洪灾不仅带来巨大的人员伤亡和经济损失，而且还对 人类赖以生存的环境造成极大破坏。暴雨洪水引起水土流失，不仅使土地贫脊， 还导致河流淤积，水环境污染，疾病蔓延和有毒物质扩散，严重危及人类生存和 健康“”1 。因此，在中国社会发展的各个历史阶段中，都有中国人民改造水环境、 兴利除害的记载。时至今日，整治江河，兴修水利，仍然是中国社会发展和经济 建设的重要方面。目前对河流水环境的研究，主要集中在产汇流理论、流域定量 地貌、河流洪水、河流泥沙、河流热状况与冰情、河流资源利用、河流水质与河 流生态环境等河流水文学等几个方面，其中与本研究关联较大的有： ( 1 ) 河流洪水 河流洪水是最重要的河流水文现象之一，也是导致洪涝灾害的自然因素。国 外研究的主要内容是洪水事件和历史时期植被破坏对河流泥沙及洪水的影响“”。 2 0 世纪在河流洪水运动及变化规律的研究方面的主要进展是：基于1 9 世纪提出的 描述明渠缓变不稳定流运动的s t v e n a n t 方程组，证明驱使河道洪水波运动的各 项作用力的对比决定了洪水波运动的特征“：对运动波、扩散波和动力波的特征 从物理上作了深入的讨论，对惯性波的特征也作了初步的讨论；提出了水文学和 水力学两类主要的洪水演算途径，并发现了它们之间的相互联系o “2 ：所建立的 众多的水文学洪水演算方法和水力学洪水演算方法在实践中均行之有效；认识到 河流洪水的长期变化既有确定性一面，也有不确定性面：对引起河流洪水长期 2 变化的气候因子、地球物理因子和宇宙物理因子作了一定的揭示；对河流洪水长 期变化所表现出的不确定性特征作了多方探索。2 l 世纪，人们应当对复杂条件下 的洪水运动规律作深入的揭示，并提出精度较高的分析计算方法，研究特大洪水 的发生规律并准确地进行预测。 ( 2 ) 河流泥沙及河床演变 近代河流泥沙理论及河床演变理论始于1 9 世纪末。并于2 0 世纪得到蓬勃发 展，其主要进展是衄。2 “：在河流输沙机理方面，基于流体力学和水力学理论，通过 物理模型试验和对天然河流的泥沙测验，揭示了泥沙颗粒在河水中沉降与悬浮的 规律及影响因素，分析了河流泥沙颗粒的作用力及定量方法，提出了适用于不同 水流、泥沙条件的泥沙沉降速度公式、泥沙起动流速公式、河流输沙率公式等。 在河床演变理论方面揭示了天然河流的河相关系，提出了造床流量概念，对河型 进行了分类，并探讨了它们之间的相互转换条件。泥沙运动理论与计算机技术相 结合，促进了河流泥沙数学模型的大力发展，目前已在解决工程泥沙问题和河床 演变预测中得到比较成功的应用。在2 0 世纪河流泥沙和河床演变研究取得丰硕成 果的基础上，2 1 世纪将要着重研究的主要问题是：挟沙水流紊动结构及输沙机理； 大水深条件下泥沙起动、扬动及泥沙与床面的交换规律；非均匀、非恒定输沙规 律；粘性泥沙的物理化学特性及沉降规律；泥沙物理模型相似理论及试验技术； 三维河流泥沙数学模型的完善与应用；不同类型河道的河床演变规律；平原河道 崩岸机理及防治技术等。 ( 3 ) 河流水质及生态环境 河流水流挟带污染物质的运动，既包含物理过程，也包含化学过程、物理化学 过程、生物过程、生物化学过程等。这要比河流水流单纯挟带泥沙的运动复杂得多。 自2 0 世纪2 0 年代世界上第一个水质模型诞生以来，由于环境问题日益受到人们的 关注，人们对河流水流挟带污染物质的运动机理的研究有了长足的进步0 5 “，不仅 揭示了水流中污染物的对流、扩散、弥散、沉降、悬浮、吸附等机理，而且揭示 了流水中污染物质的脾解、转化等机理，并在此基础上建立了许多水质模型。”。 2 1 世纪，河流水流挟带污染物质的运动机理，必将得到更深入、更精确的揭示， 现有的水质模型必将不断完善，计算精度必将得到进一步提高。随着新的水污染 问题的出现，新的水质模型必将不断涌现出来。 1 3 河流水环境演变研究及本课题的选题、研究思路 河流作为一种重要的生态系统，其生态系统的健康越来越受到国际上的广泛 重视。尽管生态学家至今尚未就河流生态系统健康的内涵达成共识，但是国外众 多评价方法已经开始通过河漫滩上的沉积物的分析来反映河流水环境的演变，并 3 且在实际中得到运用。目前国际上的研究前沿包括河道萎缩形成和演变机理、河 流生态健康评价指标体系、河流生态健康评价的尺度效应等。在国内，河流生态 系统健康方面的研究还刚刚起步，代表性研究国家重点基础研究发展规划项 目“黄河流域水资源演化规律与可再生性维持机理”探索了黄河水资源可更新和 可再生性维持阃题，为更系统深入地开展黄河健康生命研究奠定了基础陋“。 渭河发源于甘肃省渭源县鸟鼠山，由西向东入黄河，是黄河第一大支流。渭 河全长8 1 8 k m ，流经陕西5 0 2 k m ，横贯富饶的关中平原，沿岸有宝鸡、咸阳、西安、 渭南等重要城市和杨凌农业示范区，流域面积3 3 8 万i ( i i l 2 ，养育着三秦2 1 5 1 万人 口。渭河曾给两岸人民带来稼穑之利、风物之美和生活之采，但随着社会工业化 的提高，渭河流域工业蓬勃发展，渭河近年来水环境不断恶化，突出表现在：渭 河下游水量日趋减少；渭河水质污染日益严重；泥沙大量淤积，洪水灾害频繁； 地下水位上升、内涝危害加剧。这严重影响着渭河流域的经济发展和沿岸人民群 众的生存环境。因此，对渭河水环境演变进行研究，探究历史时期渭河流域气候 的变迁和渭河水环境恶化规律，为预测渭河水环境的发展趋势和治理渭河提供决 策依据，具有重要的现实意义。通过大量的文献检索，发现前人对渭河流域全新 世气候、土壤等方面的变化及历史时期河道变迁作了许多研究，并取得了很多研 究成果o 3 “。但研究大多集中在对河流冲积形态或较大范围的区域地貌的研究中， 除赵景波等“”人曾对西安高陵距今1 4 0 0 1 1 0 0 年间渭河洪水演变进行过研究外， 通过河漫滩沉积物分析，对渭河水环境特别是1 2 0 年来的演变规律的研究还未见 报道，因此本研究又具有重要的理论意义。本文根据野外考察和室内颗粒组成分 析、总有机碳和碳酸钙含量测定、重金属分析及历史文献资料，探讨西安高陵渭 河近1 2 0 年来的水环境演变规律，据此恢复近1 2 0 年来水环境的变化，推论渭河 的演变过程，以期有利于对渭河水环境的发展趋势作出预测。 4 2 研究地区概况和剖面选择 2 1 区域地理概况 2 1 1 地理位置与地质地貌 高陵县( 3 4 。2 5 7 3 4 63 5 n ，1 0 8 。5 77 1 0 9 。1 0 7 e ) 位于陕西省关中 平原腹地，泾、渭河两岸，西安市辖域东北部。境内地势平坦，自西北微向东南 倾斜，海拔3 5 7 4 1 4 米，相对高差5 6 5 米。县境面积较小，地形简单，以川平地 为主，土质优良，淤土类占5 9 9 9 ，娄土类占2 1 7 5 。泾、渭二水自西向东流经 县境南部，于马家湾乡泾渭堡村东北交汇，将全境切割为泾渭河北、渭河南和泾 渭夹角3 个自然区。泾渭河北川平地，占总面积的7 6 7 ，主要为淤，熟土层厚， 生产性能好，适种范围极广。泾渭河北岸和泾渭夹角的塬平地，占总面积的1 4 ， 主要为娄土，上部为人工覆盖层，下部为自然褐土，上松下实，保水保肥，宜于 多种农作物生长。渭河南高漫滩地，占总面积的3 7 ，主要为潮土，土壤疏松、 性暖，地下水位高，适于经济作物。其余为河流水域面积，约占总面积的5 6 。 2 1 2 河流特征 渭河西安段位于北纬3 3 。4 2 3 4 。4 4 5 ，东经1 0 7 。4 0 1 0 9 6 4 9 之 间关中平原中部，东西长约4 0 k m ，南有沣河、皂河、灞河注入，北有泾河相汇。 所处地貌单元为关中平原，南与秦岭山前洪积扇及黄土台塬相邻，北与渭河台塬 相接，平均海拔3 6 0 4 5 0 m ，南北宽5 0 8 0 k m 。本段渭河河道比较顺直，其流向 基本上与北东向的构造断裂线致，河床比降小，水流缓慢，河道宽浅，多心滩 和边滩。桔水期河宽3 0 0 5 0 0 m ，洪水期河宽5 0 0 1 0 0 0 r n ，洪枯相差很大、暴涨 暴落含砂量高。由于河谷开阔，游荡性比较明显，但因受到东、南部郦山隆起和 秦岭北坡新构造运动抬升作用的控制，表现北蚀侧移的变化规律。平原主要包括 渭河及其较大支流形成的河流阶地、河漫滩等。渭河河漫滩，沿渭河两侧呈断续 分布，在f 涵潼区及高陵县境内宽0 5 2 k m ，西安北郊至咸阳宽2 6 k m ，高出河床 l 3 孤，一般潍面较平坦，自西向东有连续分布的小陡坎，高差o 。5 2 k m ，陡坎南 北地表物质有所不同，反映了不同的发育阶段，故又可分为高河漫滩和低河漫潍。 低河漫滩高出河床0 5 1 5 m ，滩唇稍高，滩面微向后缘倾斜，表层为细粉沙夹薄 层亚黏土。高河漫滩较宽，高出河床1 5 2 k m ，后缘稍低洼，表层为亚粘土、亚 沙土夹薄层沙。高、低河漫滩中下部组成物质以沙、沙砾为主夹薄层不稳定的亚 沙土、亚粘土。河漫滩冲积物形成时代均为全新世上部冲积层。 2 1 3 气象与气候 渭河高陵段地处中纬度内陆地区，属暖温带温暖半湿润大陆性季风气候。北 5 部年均温1 3 c ，秦岭山区海拔2 0 0 0 米处可低至6 。c ，平原地区年均降水量6 0 0 m m 左右，秦岭山区可达1 0 0 0 m m 。冬季干冷，季平均气温0 4 0 9 ；降水量1 7 o 2 6 4 m e ，占年降水量的3 4 4 1 。夏季炎热，季平均气温2 5 o 2 5 8 ，降水 量2 2 1 0 2 9 4 5 m ，占年降水量的3 4 5 3 9 6 。春季气温回升较慢，且常有冷 空气活动，晚霜冻常对农作物造成危害。春季平均气温1 3 3 1 4 0 ，略高于秋季 季平均气温( 1 3 o 1 3 3 ) 。秋季降水量1 9 4 9 2 5 4 9 m m ，占年降水量的3 3 8 - - 3 5 7 ，常有秋季连阴雨出现。降水和气温年际变化较大，常有旱涝等灾害性天气 发生。冷暖年间，年平均气温相差1 1 1 8 c ，变异系数为3 5 6 6 。降水的 年际变化比气温的年际变化幅度更大，降水量年际间的极差达4 9 5 3 6 4 8 1 m ， 与常年平均值相比高达0 7 7 1 0 6 倍，年降水变异系数为1 9 。4 2 4 6 。由于气 象要素的变化和年际波动，本区常有灾害性天气发生。 2 1 4 河水环境 渭河流经的关中地区，是陕西省国民经济发展的中心。该地区工业集中、人 口密集、农业发达。渭河为关中地区的主要河流，是该地区主要的地表水水源。 由于渭河流域大部分地处黄土高原，表层为第四纪黄土覆盖，地表植被状况较差， 因而水土流失严重。在降雨径流的冲刷作用下，大量泥沙与污染物随地表径流流 入渭河，使得河水泥沙含量高，浊度大，影响水体的使用功能和水生生物的正常 生长。 关中亦是工农业生产中心，工业废水、生活污水、农田地表径流和灌溉退水 中的重金属、农药、化肥及有机物等也成为水体的污染物质。这些物质进入水体 后，一方面污染了水体，造成水体的富营氧化，另一方面，由于一些有害物质不 易被生物降解，在环境中长期存留，通过食物链的作用在人体内积累，影响人体 健康。近年来，随着关中地区经济的快速发展和人口的增长，加之该地区缺乏完 善的排水体系，向渭河中排入的污水量逐年增加，严重污染了渭河的水体，渭河 实际上成了接纳污水的排污河，使水资源供需矛盾更趋紧张，制约了关中地区经 济的发展，同时也带来了一系列环境方面的问题。 2 2 研究剖面的选择和采样 渭河在高陵县内自西向东流，水深约l 1 7 m ，河宽约5 0 0 米。由于受渭河北 移的影响，在其南侧发育了宽广的河漫滩，宽约0 5 1 公里。滩面较平坦，高、 低河漫滩相差约2 m ，高漫滩高出河床约6 m ，其前缘距水面约4 0 m 。上面种植着小 麦、玉米等粮食作物。河水发黑，在河漫滩上能闻到刺激性的臭味，河流污染比 较严重。 我们在渭河南岸距渭河桥西侧2 k m 处的高漫滩上选择一剖面s c 剖面作为 6 研究对象，该剖面高出水面约4 用左右，具有明显的二元结构，上层为河漫滩相沉 积，下层为河床相沉积。高漫滩部分为一天然取土坑陡坎，高出低漫滩约2 m 。在 高漫滩底部的低漫滩上垂直向下挖出一个深2 m 的沙坑，自高漫滩顶部向下至沙坑 底部共约4 m ，从上到下按4 c m 间距采集样品，对厚度较薄的层位适当加大密度， 共采样1 0 5 个。为了便于说明区域的一致性，我们同时选择与此剖面位置所处同 一高度的l b 剖面作为对比，西距s c 剖面大约l k m ，同样在低漫滩上挖出一个深 2 m 的沙坑，从高漫滩顶部向下共3 8 m ，按4 c m 间距采样，也对厚度较薄的层位适 当加大密度，共采样1 0 5 个。另外，还在l b 剖面东侧约5 0 0 m 处的高河漫滩z h 剖 面上，从顶部向下以2 c m 为单位等间距采集2 0 0 3 年洪水沉积样品8 个，此处2 0 0 3 年洪水沉积最厚，约为1 4 c m 。这些样品用封口塑料袋密封，送回实验室，在干净、 阴凉和通风好的实验室内经自然风干后，进行有关环境替代指标的测试分析。 图1 高陵县及采样点位置( 采样点) 2 3 研究剖面的地层及其断代 通过野外观察分析和粒度测定，可得l b 剖面的地层特征与s c 剖面基本一致。 s c 剖面的地层可从上到下依次分为1 6 层，各层特点见表1 ： 7 表1 高陵渭河桥s c 剖面分层与特征 层序各层名称厚度c m岩性特征 黄色粉砂，含少量的的极细砂和粘土，结构松散，质地 l粗粉砂层5 疏松，受流水和生物扰动明显。 粗粉砂和棕黄色粗粉砂和极细砂，含有一定量的粘土、细粉砂和 2 2 2 极细砂层少量的细砂。 黄褐色粘土质粉砂，以粗粉砂含量最高，且具有定的 3粘土质粉砂层1 6 粘土成分，草根较多，质地松散。 4粉砂和砂层1 7黄色粉砂和砂，砂粒较粗，结构紧实。 粘土质砂棕黄色粗粉砂和极细砂粒级为主的砂质沉积物，含有少 51 5 和粉砂层量粘土和细砂，夹有枯枝落叶，土质较为坚硬紧实。 细砂、极细砂 61 6棕黄色粉砂和砂，粘粒含量较少，结构松散。 和粗粉砂层 粘土、砂棕黄色粘土质砂，以粗粉砂和极细砂含量最高，含有一 72 4 质粉砂层定量的粘土和少量的细砂。 细砂、极细砂黄褐色极细砂和粗粉砂，颗粒叫粗，含有一定量的细砂， 82 6 和粗粉砂层粘士含量很少。 9