追溯越南北部白鹅湖70年的沉积环境变化

《CATENA》：Tracing 70 years of sediment regime shifts in Ba be lake, northern Vietnam

【字体：大中小】 时间：2026年09月05日 来源：CATENA 6.6

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　　 •主要历史洪水事件验证了210Pb/137Cs编年框架。•洪水层可区分底质搬运与悬浮沉积物事件。•沉积过程已从缓冲型转变为以侵蚀和细粒物为主的模式。•水文气候与土地利用共同调控沉积物连通性。引言湖泊和水库中的泥沙淤积是一个普遍的环境问题，因为它降低了蓄水能力、缩短了水库寿命，

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主要历史洪水事件验证了²¹⁰Pb/¹³⁷Cs编年框架。
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洪水层可区分底质搬运与悬浮沉积物事件。
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沉积过程已从缓冲型转变为以侵蚀和细粒物为主的模式。
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水文气候与土地利用共同调控沉积物连通性。

引言

湖泊和水库中的泥沙淤积是一个普遍的环境问题，因为它降低了蓄水能力、缩短了水库寿命，并改变了水生生态系统（Dutta, 2016; Gonzalez et al., 2023）。沉积作用反映了流域系统对水文气候变率、地貌特征、土地利用变化和人类活动的综合响应（Schiefer et al., 2013; Green and Coco, 2014; Schleiss et al., 2016; Borrelli et al., 2017; Yan et al., 2024）。因此，理解这些驱动因素如何调控沉积物从源区向沉积盆地的输送过程，对于评估景观动态变化和支持可持续流域管理至关重要。

湖泊沉积物为环境变化提供了有价值的档案记录，因为它们整合了流域过程和水文气候变率随时间积累的信号（Cuven et al., 2011; Miller et al., 2014; Wang et al., 2020）。粒度、地球化学组成和沉积物积累速率的变化可以记录流域内侵蚀模式的转变、沉积物输运路径以及人为干扰（Brown, 2011; Burnett et al., 2011）。保存在定年沉积岩芯中的地球化学指标已被广泛用于重建环境变化，包括湖泊生态系统中有机质来源、营养盐输入和水质的变化。例如，近期对青藏高原东南部高山湖泊的研究表明，分子和元素地球化学指标能够有效追踪历史营养状态、有机质来源和大气营养盐沉积的变化，从而为理解气候强迫与人为影响对湖泊生态系统相互作用的机理提供重要见解（Zhang et al., 2023, Zhang et al., 2024）。

特别是，湖泊沉积物中保存的离散碎屑层可反映高能水文事件，这些事件将粗颗粒物质从上流域搬运至湖盆。此类洪水相关沉积物已被广泛用于重建过去水文极值事件的频率和强度（Schillereff et al., 2014）。高分辨率沉积物记录结合放射性核素编年框架，尤其适用于重建年代际尺度的环境变化，并将沉积物信号与有记录的水文气象事件联系起来（Sanchez-Cabeza and Ruiz-Fernández, 2012; Koutsodendris et al., 2023）。

在热带和季风主导地区，沉积物输送受到强降水事件的强烈影响，这些事件产生快速径流和间歇性沉积物输运。这些地区通常以陡峭地形、动态水文连通性和强烈的事件驱动沉积物通量为特征（Lo et al., 2022）。季风区的湖泊对水文变率和外部强迫同样高度敏感，水位和蓄水量对季节性入湖径流动力学迅速响应（Pham-Duc et al., 2023）。喀斯特地貌尤其敏感，因为薄层土壤、断裂基岩和复杂的地面-地下排水网络使得即使是短暂的暴雨也能触发快速的沉积物活化与搬运（Dai et al., 2017; Zhang et al., 2025）。近期的研究表明，受季风影响的流域湖泊沉积物档案能够有效捕捉水文气候变率和人为景观扰动（Chen et al., 2020; Yan et al., 2024）。在越南北部及邻近地区，基于湖泊沉积物档案的古环境重建为理解过去季风变率和区域环境变化提供了重要见解（Stevens et al., 2018; Nguy?n-V?n et al., 2023）。

越南北部的茶婆湖（Ba Be Lake）是研究这些过程的理想天然实验室。该湖位于受东亚夏季风影响的陡峭热带喀斯特流域内，接受来自多条支流的沉积物输入，这些支流流经山区地形。茶婆湖是越南最大的天然山地湖泊，构成茶婆国家公园的核心水文特征，该公园为国际重要湿地（拉姆萨尔湿地）。周边流域在过去数十年中经历了渐进式环境变迁，包括森林砍伐、农业扩张、旅游开发和小型采矿活动（Zingerli et al., 2002）。同时，该地区频繁经历与季风对流和热带气旋相关的极端降雨事件，可引发严重洪水和增强沉积物搬运。当地观测到的水体透明度下降和渐进性湖岸填淤现象表明，湖泊内的沉积作用可能在近数十年中有所加剧。

尽管具有重要的环境意义，茶婆湖近期的沉积演化及其与流域过程的联系仍缺乏充分约束。以往研究主要聚焦于流域水文建模（St-Onge et al., 2007）、湖泊生态特征（Weide, 2015）或更大尺度的区域环境重建（Stevens et al., 2018）。针对湖盆近期沉积积累和洪水相关事件沉积物的系统研究仍然有限。特别是，极端降雨事件和人为景观扰动在多大程度上影响沉积物从流域源区向湖盆的输送，尚未得到明确记录。

本研究利用从茶婆湖中央湖区获取的256厘米沉积物岩芯，重建了过去约70年的沉积动力。我们将沉积学观测、X射线荧光（XRF）扫描获取的地球化学指标以及基于²¹⁰Pb和¹³⁷Cs的放射性核素定年相结合，建立高分辨率编年框架，并识别沉积物记录中的洪水相关事件层。本研究的目的是：（i）建立茶婆湖近期沉积积累的编年框架；（ii）识别洪水相关事件层并刻画其形成机制；（iii）重建自20世纪中叶以来沉积物输送和流域侵蚀的时间变化；（iv）评估水文气候变率和人为景观扰动对茶婆流域沉积物输送的综合影响。由此获得的高分辨率沉积物档案也为检验20世纪末越南北部有记录的重大历史洪水是否保存于湖泊沉积物记录中提供了机会。因此，本研究将茶婆湖岩芯视为一个"源-汇"档案，其中洪水层、积累速率和地球化学变异记录了沉积物连通性随时间的变化。通过整合沉积学、水文气候和土地利用扰动数据集，本研究进一步评估了气候强迫和流域扰动的变化如何在时间尺度上重组沉积物连通性和沉积过程。

各节摘要

地质、地貌和水文背景

茶婆湖（Ba Be Lake）是越南最大的天然山地湖泊，位于越南北部北卡省（Bac Kan Province）茶婆国家公园内（图1a）。该国家公园始建于1992年，面积约100公里2，涵盖原茶婆县和吉东县的部分地区（东南亚国家联盟（ASEAN），2003）。茶婆湖于2011年被指定为《拉姆萨尔公约》湿地（国际重要湿地）（拉姆萨尔湿地信息系统（RSIS），2011）。

茶婆湖

采样

2023年4月，使用内径为7厘米的定制Livingston/Bolivia式活塞岩芯取样器，从茶婆湖南部、中部和北部子湖区采集了沉积物岩芯（Nguy?n-V?n et al., 2022; Nguy?n-V?n et al., 2023）。钻孔位置基于使用Garmin STRIKER? Plus 4声呐仪进行的水深调查选定，目标为各子湖区的最深点。在南部湖区（水深约16.6米），采集了一根5.5米长的沉积物岩芯。

编年框架与沉积积累速率

总²¹⁰Pb、²¹⁰Pb_ex、²²⁶Ra和¹³⁷Cs活度的垂向分布见图3b、c、f和附表S3。²²⁶Ra浓度在整个岩芯中保持相对稳定，范围为38.1至51.7 Bq kg^?1。相比之下，总²¹⁰Pb从地表的165.8 ± 6.0 Bq kg^?1逐渐下降至基部的53.2 ± 4.7 Bq kg^?1。计算所得²¹⁰Pb_ex剖面表现出随深度总体呈指数下降的趋势（R² = 0.892；图3b）。尽管²¹⁰Pb_ex接近

编年框架的可靠性与局限性

建立稳健的编年框架是解释茶婆湖沉积动力学的根本基础。年代模型主要基于²¹⁰Pb_ex剖面，辅以独立的¹³⁷Cs沉降标记和地层事件层。²¹⁰Pb_ex随深度呈指数下降，表明近数十年沉积物持续积累，为年代建模提供了依据（图3f）。评估了三种²¹⁰Pb定年方法——CRS、CFCS和CIC。CRS和CFCS

结论

本研究利用多指标分析沉积物岩芯，整合岩性地层学、地球化学和放射性核素编年框架，重建了茶婆湖流域近期的沉积动力学。综合²¹⁰Pb和¹³⁷Cs框架为过去约70年提供了稳健的年代模型，使得沉积物记录与有记录的水文气象事件之间的直接比较成为可能。

洪水相关事件层构成了极端水文事件的清晰地层档案。三种类型的

CRediT作者贡献声明

H??ng Nguy?n-V?n：撰写—审阅与编辑，撰写—初稿，可视化，验证，监督，软件，资源，方法论，调查，正式分析，数据管理，概念化。Thuy Thi Duong：撰写—审阅与编辑，撰写—初稿，可视化，验证，监督，资源，项目管理，方法论，调查，经费获取，概念化。D??ng Nguy?n-Thùy：撰写—审阅与编辑，撰写—初稿，

利益冲突声明

作者声明不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。

致谢

本工作由越南VINGROUP创新基金会（VINIF）资助，项目编号VINIF.2022-DA00138。我们衷心感谢同事们在野外工作期间提供的宝贵帮助。我们感谢海德堡大学的Andreas Koutsodendris博士进行XRF扫描并对稿件早期版本提出的有益意见。我们同样感谢越南水利大学的Le Thi Thanh Thuy博士进行的有价值讨论，感谢她分享可利用的气象数据，以及

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