Información paleohidrológica y paleoclima
Con base en los datos de sedimentación y retención de la superficie de erosión y del lecho del río (Tabla 2-1), así como la forma geométrica, la estructura y las características estructurales del antiguo cinturón de arena del río, se Se concluyó que 25000 a(b. p.) Desde entonces, ha habido alrededor de 4 períodos de paleoinundación en la llanura del norte de China, cada uno de los cuales fue 1. Además, la frecuencia de inundaciones en 1,5 ~ 1,0, 3,5 ~ 3,0, 5,5 ~ 5,0, 13,0 ~ 12,0, 17,0 ~ 15,0 Ka (B.P.) es menor, con un promedio de 65438 debido a 11,0 ~ 7,5 ka (b.p.), 3,0 ka. (p.b.), la frecuencia de las inundaciones es relativamente baja, con un promedio de 1 vez/580a, y la variabilidad del flujo es grande, que es una inundación de baja frecuencia que ocurre una vez en un siglo 7,5 ~ 3,0 ka (p.b.) La frecuencia de las inundaciones es alta, con un promedio de 1 vez/240a, pero la variabilidad del flujo es pequeña y se trata de una inundación general de alta frecuencia a escala de un siglo (Shi Yafeng et al., 1.996). Estas inundaciones jugaron un papel fundamental en la formación de aguas subterráneas en la llanura del norte de China.
Tabla 2-1 Características del paleocanal e información paleohidrológica en la llanura del norte de China
(Según Chen Wu 1991)
2. Paleoclima y entorno paleohidrológico.
p>
p>
El clima antes del 11.0 Ka (A.P.) era frío y seco, la vegetación era de pastizales-bosques (Chen Wu, 1992) y las estribaciones estaban habitadas por mamíferos herbívoros y resistentes al frío, como como rinocerontes y elefantes Nama. A medida que el nivel del mar baja, los niveles de base de erosión disminuyen, las pendientes del suelo aumentan y los caudales de los ríos son pequeños pero muy variables. Ésta es la naturaleza de inundación de las cascadas. La meteorización mecánica es intensa y la erosión del suelo es severa. El río se erosionó e incidió principalmente al principio, formando valles incisos y cuartas superficies de erosión. Luego se acumularon rápidamente, formando un abanico aluvial de grava de piedemonte y un cinturón de paleocanales arenosos en el área de la llanura.
Tabla 2-2 Información de reconstrucción de paleofundaciones en la llanura del norte de China
(Según Chen Wu, 1991, 1992)
Holoceno temprano (11,0 ~ 7,5 Ka (b.p .)) El clima cambia de frío y seco a cálido y húmedo, y la vegetación, los animales, el terreno, los ríos, los sedimentos y los niveles del mar tienen características de transición. Aunque al inicio, debido al aumento del volumen de agua de los ríos, el nivel del mar dejó de subir (Shi Yafeng et al., 1996), se formó un valle de erosión en el sector aluvial, y una superficie de erosión en la llanura aluvial y área de la llanura costera (tercera superficie de erosión), erosionando casi por completo el material similar al loess en la llanura aluvial y la llanura costera, pero después de todo, debido a la baja intensidad de la erosión, las propiedades de acumulación del río durante el período de transición no han cambiado fundamentalmente. La marga y la arcilla se acumulan en depresiones de abanicos y depresiones de ríos.
7,5 ~ 3,0 Ka (pb) A mediados del Holoceno, el clima era cálido y húmedo, con una exuberante vegetación dominada por bosques y pastizales mixtos de coníferas y latifoliadas, y animales subtropicales como alces y las ostras reemplazaron a los animales de zonas frías y templadas. A medida que aumenta el nivel del mar, la pendiente del suelo se hace más pequeña. La cantidad de agua en el río aumenta y el caudal se mantiene estable. Al principio, la superficie de erosión (segunda superficie de erosión) en el fondo del canal del río estuvo dominada por la erosión del fondo, pero pronto estuvo dominada por la erosión lateral, formando un río ligeramente curvado y una gran cantidad de lagos en forma de meandro. A excepción de los abanicos aluviales del piedemonte y los antiguos canales fluviales de la meseta arenosa, toda la llanura está depositada por facies fluviales y lacustres, con aumento de limo y materia orgánica. La arena fina que contenía limo y turba formó la segunda fase del antiguo cauce del río y el antiguo delta hacia el mar. Durante 7,5 ~ 3,0 ka (p.b.), hubo un breve proceso de enfriamiento, por lo que la variabilidad del flujo del río aumentó, la erosión se intensificó y la capa de arena era rica, con una gran cantidad de raíces de pasto y hojas mezcladas, de modo que tuvo No ha tenido tiempo de descomponerse formando una capa. La turba queda enterrada por la arena. Después del período frío, vuelve rápidamente a su estado original. Todos los mejillones que vivieron en los rápidos del Pleistoceno tardío y del Holoceno temprano murieron porque no pudieron adaptarse al ambiente de aguas tranquilas. Los pueblos neolíticos comenzaron a prosperar en los abanicos aluviales del Piamonte y en las antiguas tierras altas de los ríos.
Desde el año 3.0 ka, el clima se ha vuelto más frío y seco. Actualmente se encuentra en una etapa fresca y seca (Chen Wu, 1992), con una vegetación forestal que tiende a disminuir y los humanos se multiplican en gran número. Los cultivos han reemplazado a la vegetación natural y los animales de zonas templadas cálidas han reemplazado a los animales subtropicales (Chen Wu, 1992). A medida que desciende el nivel del mar, el nivel base de erosión disminuye y la capacidad de corte profundo del río se vuelve activa nuevamente, formando la primera terraza en el valle del abanico aluvial y la primera superficie de erosión en la llanura aluvial y la llanura costera. La erosión mecánica es intensa, la erosión del suelo es grave y los ríos transportan una gran cantidad de sedimentos. Por lo tanto, hay llanuras aluviales en los valles de los abanicos aluviales, abanicos aluviales debajo del borde frontal de los abanicos aluviales y paleocanales de primer nivel en las llanuras aluviales. la desembocadura del río.
Así, entramos en el territorio geográfico actual.
Tres. Características de evolución y distribución de las masas de agua
El proceso de evolución espaciotemporal del área de la masa de agua de Baiyangdian es un microcosmos de las leyes de evolución paleohidrológica de la llanura del norte de China. Su expansión y contracción durante más de 10.000 años refleja los cambios alternos de clima seco, húmedo, frío y cálido, y deja su huella en la historia geológica (estratos). No es difícil vislumbrar la evolución pasada de las aguas subterráneas. la llanura del norte de China desde el Holoceno.
Los estratos del Holoceno en el área de Baiyangdian están claramente divididos en tres secciones, que reflejan respectivamente que el Holoceno temprano estuvo dominado por la sedimentación fluvial de escorrentía intensa de lluvia, y la etapa media del Holoceno estuvo dominada por aguas subterráneas poco profundas. -Lagos de captación superficial, pantanos o sedimentos de humedales. En el período posterior predominó la sedimentación fluvial variable. Esta característica es consistente con el proceso de cambio climático de frío-cálido-húmedo-cálido-frío. Durante el Holoceno, el área del lago y la profundidad del agua de Baiyangdian continuaron cambiando debido al flujo de muchos ríos hacia o a través de la depresión de Baiyangdian y la migración de los ríos. A finales del Pleistoceno, llegó la Edad de Hielo Yumu en todo el mundo, y la zona monzónica natural en el este de China se desplazó hacia el sur hasta 4 latitudes (Shi Yafeng et al., 1996). . Por lo tanto, en condiciones de clima árido y frío, el lago Baiyangdian básicamente se secó, lo que fue el período de sequía más severo causado por factores naturales en la llanura del norte de China durante este estudio. A principios del Holoceno, las masas de aire frío en el norte de China disminuyeron y las masas de aire húmedo del sureste a menudo entraron en el norte de China, lo que provocó un aumento de las temperaturas y de las precipitaciones. Según la investigación de Zhang Lansheng, la temperatura media anual durante el período de glaciación del Pleistoceno tardío en el este de China fue de 4 a 11 grados centígrados más baja que hoy, y la precipitación anual en la llanura del norte de China y las zonas montañosas del norte de Hebei fue un 30% menor que la actual. en los tiempos modernos. La precipitación media anual durante muchos años es sólo de 100 a 200 mm, es decir, de 300 a 500 mm menos que ahora (Zhang Lansheng, 1980). Shi Yafeng y otros restauraron la antigua altura de la línea de nieve del Pleistoceno tardío en el este de China y creían que la temperatura promedio anual durante el período pico desde el norte de China hasta el curso inferior del río Yangtze durante el último período glacial fue 8°C más baja que hoy, y la precipitación anual fue del 30% del nivel actual, es decir, de 100 a 200 mm, que ahora es de 100 a 200 mm menos (Shi Yafeng et al., 1989).
A finales del Holoceno, el clima se calentó, comenzaron las lluvias, el mar de Bohai comenzó a subir gradualmente y la escorrentía superficial comenzó a aumentar. Las inundaciones suelen producirse después de fuertes lluvias. Los lagos que alguna vez estuvieron secos vuelven a surgir primero en sus puntos más bajos, y los niveles de los lagos en la superficie varían ampliamente. El área del lago es ligeramente más grande que el Baiyangdian actual y se extiende hacia el sur hasta la parte norte del área de Suning-Hejian, y la parte este está conectada con la antigua depresión de Wen'an que surgió al mismo tiempo (Wang Huichang, 1988)
Durante el Holoceno medio, se produjo una intrusión marina en la parte oriental de la llanura de Hebei. El aumento del nivel del mar ralentizó la pendiente del terreno y acortó el caudal del río. Una gran cantidad de escorrentía terrestre quedó detenida en las zonas bajas. , especialmente el aumento de la base erosionada, lo que hace que los ríos cambien de erosión a acumulación, desarrollo serpenteante y drenaje deficiente, las tierras bajas se acumulan en lagos. Al mismo tiempo, el clima atlántico era cálido, húmedo y lluvioso, con abundante producción de agua superficial y afluencias de ríos, lo que amplió el área del lago Baiyangdian que reapareció a principios y finales del Holoceno en mayor extensión desde el Holoceno. Comienza en Yongqing en el este, pasa por Xiongxian y el norte de Bazhou en el suroeste, llega a Rongcheng en el oeste y luego gira hacia el sur. Pasa por Baoding East y Qingyuan y pasa por la parte oriental de Gyeonggi y Dingzhou, luego gira hacia el este hacia Anguo y Boye, llega a Suning y Hejian y está conectado con las aguas de Wen'anwa en el este. Durante este período, la temperatura media anual en Beijing era de 2 a 4°C más alta que ahora, y las características del bosque eran similares a las de las colinas bajas del sur del río Yangtze (Chen, 1979). a 1,9; la temperatura media anual cerca de Nangong era de 2 a 3 ° C más alta que ahora, y el coeficiente de humedad era de 1,25 a 1,9 es 1,6 ~ 2,3, lo que equivale al ambiente húmedo de la península de Leizhou y la isla sur de Hainan (Bai). Runguang, 1986). En ese momento, la temperatura promedio en octubre en la llanura de Hebei 65438+ era de 2 a 3 ℃ más alta que ahora, la temperatura promedio en julio era aproximadamente la misma que ahora y la precipitación promedio anual era de 100 a 300 mm más alta que ahora. La temperatura promedio en la llanura de Lubei de junio a octubre de 5438 fue 2 ° C más alta que ahora, la temperatura promedio en julio fue la misma que ahora y la precipitación promedio anual fue entre 100 y 200 mm más alta que ahora. Durante el Holoceno medio, el agua subterránea en la llanura del norte de China se recargó total y continuamente, y fue el principal período de recarga de agua subterránea en la llanura del norte de China desde el Holoceno.
A finales del Holoceno tardío, debido a la transformación del clima atlántico cálido, húmedo y lluvioso de mediados del Holoceno en una dirección cálida, fría y seca, los niveles del mar descendieron y las precipitaciones disminuyeron. , la escorrentía superficial anual disminuyó significativamente y la evaporación de la tierra El coeficiente aumentó del 69% al 85% en la etapa inicial al 84% al 96%, e incluso lagos como Baiyangdian se volvieron menos profundos, incluso se desintegraron, se redujeron o se secaron parcialmente.
En los últimos 1.000 años, el área de Baiyangdian ha experimentado 990 ~ 1170, 1260 ~ 1430, 1500 ~ 1890 y 1620. La temperatura media anual es 0,2~0,7℃ más baja que la actual (Chen Wu, 1992), y ha experimentado 1180~1250, 1440~1900~. Entre ellos 960~1099 d.C., 1165~1214, 1269~1368, 1386~1439, 1760~1810, 1881~1913 y 1949.
En los últimos 100 años, las condiciones hidrológicas no han mejorado. Debido a la destrucción de la vegetación natural en las montañas Taihang aguas arriba y al aumento del contenido de sedimentos en los ríos, la altura promedio de sedimentación del lago Mapeng y del lago Zaozuo en Baiyangdian en los últimos 40 años ha sido de 0,4 m. En comparación con 1924 en 1966, la capacidad de almacenamiento de Baiyangdian disminuyó en aproximadamente 225 millones de m3. A finales de la década de 1960, la cantidad de agua que fluía hacia Baiyangdian disminuyó drásticamente y el nivel del agua en el área del lago era bajo e inestable. Especialmente desde los años 80, la zona del lago se ha secado durante seis años consecutivos. Antes de la década de 1950, cuando la precipitación media anual en la cuenca era inferior a 250 mm, algunas partes de Baiyangdian se secaron al año siguiente, pero el agua seguía entrando al lago durante todo el año. En las décadas de 1960 y 1970, cuando la precipitación media anual en la cuenca era inferior a 350 milímetros, el lago Baiyangdian se secó parcialmente al año siguiente, pero el volumen anual de agua aún no ha llegado a cero. En la década de 1980, a excepción de los años húmedos, Baiyangdian estaba parcialmente seco en los años normales y secos, y estaba seco todo el año, con un volumen de agua nulo durante todo el año. Desde Qianlong hasta vísperas de la fundación de la Nueva China, básicamente no hubo un desarrollo importante de los recursos hídricos de Baiyangdian. Después de la fundación de la República Popular China, los cambios en el sistema de agua de Baiyangdian han pasado generalmente por dos etapas: de 1958 a 1963, el objetivo principal fue el almacenamiento de agua, y después de 1964 se construyeron varios embalses en zonas montañosas; Se ampliaron grandes embalses en los tramos superiores y se construyeron compuertas y alcantarillas en los tramos medio e inferior para renovar las tierras bajas, excavar y ampliar el canal del río, ampliar la desembocadura del lago Baiyangdian y el flujo único hacia el mar, y reducir. el cauce del río para solucionar el problema de drenaje.
Cuatro. Proceso de cambio hidrológico de ríos superficiales
El río Hutuo es un río importante en el sector aluvial piedemonte del área de estudio y tiene cierta representatividad. A principios del Holoceno, la relación ancho-profundidad del río Hutuo era 63,6, la curvatura era 1,14, la relación longitudinal del lecho del río cayó a 0,99‰, el caudal medio anual era 24,1m3/s, el caudal medio anual de inundación era 1.968,7 m3/s, el caudal medio anual de inundación La relación con el caudal medio anual es de hasta 80 veces (la relación de pendiente vertical del lecho del río en Chenwu Juzhong se redujo en un 0,4 ‰, y es un río ligeramente curvado con un caudal medio flujo anual de 46,1 m3/s y un flujo de inundación promedio anual de 1100 m3/s. Estación Hidrológica Zhongshan del Río Hutuo 1919 ~ Las observaciones en 1978 muestran que el flujo promedio de varios años es de 29,3 m3/s y el flujo de inundación promedio de varios años es de 364,7 m3/s en comparación con el Holoceno temprano, el caudal promedio anual es 5,2 m3/s más y la descarga promedio anual de inundaciones es 5 veces menor que el caudal promedio anual en el Holoceno medio y. 3 veces menor que el caudal medio anual. Esto muestra que a principios del Holoceno, el caudal del río era muy variable, el clima era cambiante y la alternancia entre seco y húmedo era evidente. Era una inundación con subidas y bajadas repentinas. Propicio para la recarga de aguas subterráneas A mediados del Holoceno, la relación entre el caudal medio anual y el caudal medio anual era más de 20 veces. La variabilidad del caudal de los ríos disminuyó, el clima se mantuvo estable y la naturaleza de las inundaciones se debilitó. , lo que favoreció la penetración del agua superficial en el subsuelo y la formación de agua subterránea.
El río Amarillo, el Qinghe (ahora río Weihe) y el río Zhanghe atraviesan la parte central de la llanura del norte de China. La curvatura del área sobre Zaoqiang es de 1,24 ~ 1,27, y la curvatura del área debajo de Zaoqiang es de 1,38 ~ 1,42. El flujo anual promedio es de 4000 ~ 6000 m3 /año. A mediados del Holoceno, la curvatura del canal del río. sobre el río Qinghe era de 1,40 ~ 1,45, y la curvatura del canal del río debajo del río Qinghe era de 3000 ~ 3500 m3/s. El caudal de inundación anual promedio era de 20000 ~ 25000 m3/s. La curvatura del canal del río a finales del Holoceno era de 1,40. ~ 1,50, el caudal medio anual es de 300 ~ 750 m3/s y el caudal medio anual de inundación es de 4500 ~ 9000 m3/s (Tabla 2-3).
En la actualidad, el caudal medio anual de la estación hidrológica de Gaocun en el río Amarillo es de 1490 m3/s, y el volumen medio anual de descarga de inundaciones es de 3730 m3/s; el caudal medio anual de la estación Yuecheng en el río Zhanghe es de 58 m3; /s, y el volumen promedio anual de descarga de inundaciones es de 147 m3/s; el río Weihe declaró que el volumen promedio anual de descarga de inundaciones de la estación Gouwan es de 147 m3/s y el promedio de varios años. La descarga de inundación es de 120 m3/s. El caudal promedio anual de los tres ríos anteriores es de 1601 m3/s, y el caudal de inundación promedio anual es de 8137 m3/s. Se puede ver que el caudal anual promedio en el Holoceno tardío es mayor que el actual. es de 2 a 5 veces menor, y el caudal medio anual de las inundaciones es equivalente al actual. A mediados del Holoceno, el caudal medio anual era el doble que ahora, y la descarga media anual de las inundaciones era tres veces mayor que ahora. A principios del Holoceno, el caudal anual medio era entre 2 y 3 veces menor que el actual, y la descarga media anual de las inundaciones era entre 4 y 6 veces mayor que la actual. Se afirma además que la variabilidad del río del Holoceno mañana por la mañana es de naturaleza de inundación y que el flujo del río del Holoceno medio es relativamente estable.
Tabla 2-3 Características de la evolución paleohidrológica del río Amarillo y el río Qinghe en la llanura del norte de China
(Según Chen Wu 1991)