基于文献证据与地貌特征的高精度古洪水沉积库识别方法研究——以印度Cauvery三角洲为例

针对古洪水沉积库定位困难的问题，研究人员通过整合历史文献、卫星遥感和GIS空间分析技术，在印度Cauvery三角洲识别出17类河流地貌形态，并筛选出7类与古洪水事件空间耦合的洪水地貌标志体（FGL），为古洪水年代学研究提供了精准靶区。该研究建立的"文献-地貌"空间关联方法体系，对全球河流古洪水重建具有范式意义。

　　

在人类文明发展史上，洪水既是孕育文明的摇篮，也是毁灭城市的梦魇。从印度河流域的摩亨佐-达罗到Cauvery河畔的Talakad古城，无数辉煌的古代文明都湮没在洪水沉积层中。如何从这些沉积记录中解读古洪水事件，成为当前地球系统科学和古水文学交叉领域的重要命题。然而，河流改道和人类活动严重破坏了沉积记录的完整性，使得古洪水沉积库的精准定位成为国际难题。

针对这一挑战，研究人员在印度Cauvery三角洲展开了一项创新性研究。通过整合多学科方法，团队建立了"四步法"研究框架：首先系统整理公元9世纪至现代的历史洪水文献和石刻铭文；继而利用Sentinel-2和Landsat-7卫星数据，通过假彩色合成(FCC)、标准化植被指数(NDVI)等图像处理技术识别17类河流地貌；随后运用GIS空间分析将历史记录与地貌特征进行空间关联；最终筛选出7类洪水地貌标志体(Flood Geomorphic Landforms, FGL)。研究区域选择具有典型性的Cauvery三角洲——这是泰米尔纳德邦东海岸最大的沉积体系，在全新世中期(8000-6000年前)就经历过大规模洪水事件。

关键技术方法包括：1) 基于历史文献和石刻铭文建立洪水事件编年史；2) 采用半自动分类插件(SCP)对卫星影像进行辐射校正和几何校正；3) 运用非监督分类(USC)和缨帽变换(TCT)提取地貌特征；4) 结合SRTM DEM生成三维地形剖面验证自然堤坝等微地貌；5) 通过空间叠加分析确定FGL与历史洪水记录的耦合关系。

研究结果揭示：

1. 洪水地貌标志体识别：通过多源数据融合，确认水体和点坝(占42.21%)是主要FGL，其次为古洪泛平原(16.93%)，自然堤坝(3.38%)和古河道(2.7%)等。在Tiruchirappalli等洪水频发区，7类FGL与历史记录空间匹配度达89%。

2. 辫状坝特征：Jeeyapuram地区473m长的稳定辫状坝与公元944年等5次历史洪水记录吻合，植被定年表明其可能形成于更早的极端洪水事件。

3. 河道坝沉积：Veeramangudi的1.59km长坝体在1970-2022年卫星影像中持续存在，与公元1257年等3次大洪水时空对应。

4. 古河道重建：NDVI处理识别出12条古河道，其中Palam Cauvery古河道宽度达400m，与考古发现的Poompuhar古港口城位置重叠。

5. 牛轭湖沉积：Thirumangacheri地区3.14km长的牛轭湖与1300年前的Kudamurutiar古河道相连，湖相沉积可能记录了多次洪水事件。

6. 水体沉积序列：Veeranam湖22km²
   的湖盆沉积显示50-800年间4个洪水活跃期，湖岸露头可见20cm厚的韵律层。

这项研究创新性地提出了"文献-地貌"双证据古洪水研究方法，解决了沉积库定位的瓶颈问题。其科学价值体现在：1) 建立FGL分类体系，将古洪水研究从定性描述推向定量空间分析；2) 揭示Cauvery三角洲8000年来的洪水周期性，为预测未来洪水风险提供基线数据；3) 开发的多源数据融合方法可推广至全球大河三角洲研究。研究结果发表在《Quaternary Science Advances》，为理解人类世河流系统演变提供了新的方法论工具。

值得注意的是，该方法仍存在DEM分辨率限制等不足。未来结合LiDAR和沉积物地球化学分析，有望进一步揭示洪水沉积的物源特征和动力过程。这项跨学科研究不仅推动了古水文学发展，也为文化遗产保护和洪水风险管理提供了科学依据。