适用于三峡水库中陡土坡消落区等高种植的土工结构模型

[目的]探讨在当前三峡库区面临的严峻生态环境下,采取何种适合的生态治理技术以解决库区生态环境安全问题,为三峡库区生态环境修复提供一定的参考依据。[方法]通过生态治理模型整体框架结构,提高中、陡土坡生态系统地表基底稳定性;通过等高种植平面绿化技术、土工格室垂直绿化技术,提高消落区植被覆盖率和土壤肥力;通过不同高层区段消落区适宜植物"乔—灌—草—藤(177~170 m)、"灌—草—藤"(170~160m)、"草—藤"配置(160~145m),对消落区的生物多样性、植被覆盖率及景观层次起提高作用。[结果]通过模型设计,将传统混凝土护坡技术与现代生态护坡技术相结合、等高种植平面绿化技术与土工格室垂直绿化技术相结合,实现了生物措施与工程措施的高度统一、系统稳定性与开放性的高度统一、植被覆盖率与景观层次的高度统一。[结论]该土工结构模型的应用对三峡水库中陡土坡消落区生态治理具有一定的参考价值和现实的应用前景。     

三峡库区消落带两个重要高程段边坡的生态修复模式

以三峡库区185m观景平台上游消落带生态治理试点为例,阐述了库区消落带两个重要高程段(夏季防洪水位145～152m和冬季蓄水位170～177m)内岸坡遭涌浪侵蚀破坏的现状,并对涌浪的成因及其对消落带岸坡的侵蚀机理进行了分析。研究表明,涌浪是造成库区消落带土壤侵蚀的主导因素;传统硬性加固措施应与生态河岸带构建技术有机结合。根据消落带坡度差异,分别提出了几种可行的生态修复措施,初步构建了一套针对库区消落带两个重要高程段内边坡的生态修复模式。     

西南干旱河谷区水库消落带柳树造林效果评价

适宜耐淹抗旱植物的遴选是消落带植被恢复的关键。为探讨柳树在西南干旱河谷区消落带植被恢复中的可行性和实际效果,以凉山州大桥水库消落带柳树栽植试验区为研究对象,通过栽植当年和经历1个消落带淹水—出露过程的柳树林地每木调查,定量评价了柳树栽植的成活率和保存率,并对比分析了不同下垫面下的柳树树高、胸径、冠幅等生长表现。同时,利用简易水土流失观测样方对土壤基质保育措施的水土保持效应进行了观测分析。结果表明:(1)柳树能较好地适应大桥水库消落带环境,当年成活率达到98%,第2年保存率为96%。(2)大桥水库消落带不同土壤条件的柳树生长表现为棕壤黄棕壤红壤。(3)柳树生长表现随着淹水深度的增加而降低,大桥水库消落带淹水深度低于5m的区域柳树生长表现最好。(4)石坎筑台较适宜大于15°的陡坡区造林使用,可有效防止柳树栽植穴土壤基质的流失和破坏,减蚀效益达到75%。     

水淹胁迫下三峡库区野生狗牙根根系酶活性变化

三峡库区消落带治理的重点方向是筛选消落带适生植物,故研究已筛选的适生植物狗牙根在水淹生境下抗胁迫相关酶活性变化对于消落带的生态治理具有重要意义。以三峡库区自然消落带野生狗牙根（XC）和非消落带野生狗牙根（FC）为研究对象,采用野外采样和对比分析等手段研究了三峡库区自然消落带野生狗牙根（XC）在不同水淹深度的抗胁迫酶活性变化。结果显示:①随着水淹深度增加,XC组狗牙根根系MDA含量均呈递增趋势,表明狗牙根在深淹胁迫下胁迫程度逐渐加剧。② XC组狗牙根根系乙醇脱氢酶（ADH）、谷胱甘肽还原酶（GR）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）的酶活性和游离脯氨酸含量较对照均有增加;ADH、POD和SOD酶活性最高值出现在水淹深度为8 m,而GR酶活性的最高值出现在水淹深度为4 m。③水淹期间,XC组狗牙根根系淀粉含量基本和对照同水平,可溶性糖含量较对照有所降低,表明水淹期间狗牙根处于低代谢和高储能状态。从水淹胁迫下抗胁迫酶活性变化角度解释了筛选到的野生狗牙根是三峡水库消落带植被恢复的适生物种。     

不同植被恢复模式下三峡库区万州段消落带土壤养分及其空间分布特征

消落带植被状况与水位消涨是影响土壤养分及其分布的重要因子。本文以三峡库区万州段消落带为研究地点,通过对人工和自然恢复样地沿海拔梯度对土壤进行取样和分析,揭示了不同恢复模式下消落带土壤养分及其空间分布特征。研究结果表明,植被恢复模式对土壤养分有显著影响,人工恢复样地消落带主要土壤养分含量总体高于自然恢复样地,显示人工恢复能有效促进土壤养分在植物群落中的积累;在库区反季节水位消涨的作用下,人工恢复地消落带土壤养分沿海拔梯度呈先增加后减少的空间分布格局,土壤养分含量在消落带中部(海拔165 m)达到最高值,而自然恢复地土壤有机质和全氮的空间分布则随海拔梯度增加而增加,以消落带上部(海拔175 m)的值最高。土壤养分的空间分布格局源自于不同海拔梯度的消落带受水位消涨扰动程度以及植被恢复状况的差异,植被恢复模式对土壤养分的空间分布仍有一定影响。今后应在消落带上部进一步引种适宜的乔灌木物种,不断提高消落带植被对土壤养分的固持能力。     

根系吸水的最小能量模型的实验验证与评价

三峡水库是我国特大型水利枢纽工程.三峡工程建成后,随水库运行将在厍区两岸形成垂直落差30 m的消落带,面积达300 km2.结合三峡库区消落带的气候、坡度、水深、地貌等区域基本特征,以遥感数据为基础,以GIS技术为手段,对三峡库区消落带土地资源进行分析研究,划分出消落带土地资源的6种类型,即硬岩型消落带、软岩型消落带、松软堆积型消落带、库尾松软堆积型消落带、湖盆松软堆积型消落带、岛屿松软堆积型消落带,并给出了不同类型消落带的可持续土地资源利用模式.     

长江三峡库区消落带中山杉耐淹试验

于2014年3月,通过对长江三峡库区消落带中山杉的保存率与生长状况进行调查,研究中山杉的耐淹性。结果表明:1)中山杉在163~174 m高程范围内的平均保存率为98.1%,消落带坡度对水淹后中山杉的保存率具有显著影响,消落带原土地利用类型对其保存率影响不显著;2)中山杉在各高程上的平均树高均超过3.5 m,平均胸径均超过4 cm,水淹深度对中山杉的高生长没有显著影响,对其胸径生长有显著影响;3)消落带坡度对中山杉树高和胸径生长存在显著影响,但消落带原土地利用类型对其树高和胸径生长没有显著影响。中山杉极强的耐淹性为生物治理长江三峡库区消落带奠定了基础。     

适宜重庆主城段消落带绿化植物的选择

调查分析了重庆主城段消落带植物群落特点及其物种组成,提出消落带绿化植物种类的选择原则,并对适宜消落带绿化植物的生物学习性和生态学特性进行了介绍。     

基于VOR模型的三峡库区消落带2010-2020年生态系统健康评价

健康的生态系统可保障人类社会的可持续发展,三峡库区作为我国重点生态环境保护区域,其生态系统健康状况是判断库区可持续发展的重要指标。为综合诊断全面蓄水后三峡库区消落带的生态系统健康状况,研究以景观生态学理论和遥感影像数据为基础,从生态系统活力、组织力和恢复力3个方面构建VOR模型,定量评价消落带10年间的生态系统健康状况。结果表明:(1)VOR模型可适用于三峡库区消落带生态系统健康评价,具有快速、高效等特点;(2)10年间研究区生态系统健康水平总体保持良好状态,其中改善型健康特征总面积占比最大,为44.47%,消落带健康状况呈现逐年稳定并改善趋势;(3)空间分布上,健康水平数量结构呈“凸”形分布态势,库腹消落带生态系统健康状况好于库首和库尾;(4)库首消落带生态系统活力值偏低,低值面积占库首消落带面积比超过60%,需要重视。综上,通过评价消落带的生态系统健康状况,可为三峡库区消落带生态系统保护与修复提供参考和决策支持。     

五种禾草植物长期淹水后生长恢复情况初步观察

重庆主城区嘉陵江段冬季蓄水长达3个月。2010年10月26日三峡库区正式蓄水至175m,本文观察记述了五种禾本科植物水淹胁迫后的生长性状和恢复情况,旨在积累消落带植物在受胁迫时生长策略选择方面的长期生态学数据,为消落带恢复重建过程中植物筛选、生态保护及合理利用提供科学依据。     

三峡库区土壤侵蚀空间分布特征

结合三峡库区的区位特征和数据获取条件,对RUSLE模型的因子算法进行相应修正,最后基于GIS评估库区土壤侵蚀风险及其空间分布特征。结果表明:1)库区年均土壤侵蚀量为1亿8 359.43万t/a,平均土壤侵蚀模数为31.85 t/(hm2.a),水土流失面积占库区土地总面积的66.97%;2)库区土壤侵蚀强度与高程梯度间无直接线性关系,中度以上侵蚀主要分布在500～1 500 m高程带上,其中极强烈、剧烈侵蚀在500～1 000 m间出现频率最高,这应该与该区域强烈的人类活动有关;3)库区土壤侵蚀强度与坡度呈显著正相关,中度以上侵蚀在15°以上坡度带的发生频率急剧增加,其53.74%的面积比例贡献了89.06%土壤侵蚀量;4)库区土壤侵蚀强度在不同坡向上表现为半阴坡>正阴坡>半阳坡>正阳坡,阴坡的侵蚀量稍大于阳坡,占库区总侵蚀量的56.63%。说明500～1 500 m高程带、>15°坡度带以及阴坡是库区发生土壤侵蚀的主要区域,也是水土流失防治及治理的重点区域。     

陡坡地饲草玉米生物篱的生态效益研究

坡地水土流失对三峡库区生态环境与可持续性发展构成双重压力。生物篱技术是一条有效防治水土流失、提高土地生产潜力的坡地改良利用途径。本研究以饲草玉米为纽带营建坡地生物篱模式,经4a定位试验探讨了其生长状况和水土保持效益。结果表明,饲草玉米生物篱能有效改善陡坡地土壤性状、固持土壤、截持径流、减少养分流失,对减少库区水土流失与面源污染,保持和提高坡地生产力具有重要作用。     

干密度初始含水率坡度对紫色土崩解特性的影响

为研究干密度、初始含水率和坡度对紫色土崩解特征的影响,通过采用自制仪器对27种不同干密度、不同初始含水率和不同坡度的紫色土进行崩解试验,为三峡库区消落带静水侵蚀导致的水土流失现象提供理论依据,分别得到试样的崩解速率与干密度、初始含水率和坡度的曲线关系.结果表明:在相同初始含水率和坡度下,随着干密度的增加,崩解速率随着浸泡时间增加呈现先增加后减小;在相同干密度和坡度下,随着初始含水率的增加,崩解速率是随着浸泡时间的增加呈现先增加后减小;相同含水率且干密度一定下,随着坡度的增加,崩解速率随着浸泡时间的增加呈现先增加而后减小.研究发现试样崩解均是从底部开始崩解,且崩解区域随浸泡时间的增长由底部逐渐延伸到顶部.     

三峡库区土壤可蚀性K值研究

 研究土壤可蚀性K值有助于宏观判断和定量分析三峡库区土壤侵蚀的特点。依据重庆市和湖北省的第2次土壤普查资料,建立三峡库区各土种的理化性质数据库,并通过三次样条插值方法对不同粒径标准的土壤质地进行转换,然后采用几何平均粒径模型修正公式计算出三峡库区各土种的可蚀性K值,经面积加权平均得到三峡库区11类土壤的可蚀性K值,最后在分类分级基础上,探讨土壤可蚀性K值的分布特征。结果表明:三峡库区土壤可蚀性K值变化于0.00720.019 2 t.hm2.h/（MJ.mm.hm2）之间,其中在0.015 00.019 0t.hm2.h/（MJ.mm.hm2）之间的中高可蚀性和高可蚀性土壤面积占库区总面积的74.49%;三峡库区存在很大的土壤侵蚀风险,国外已有的K值经验算式不能直接照搬,而采用几何平均粒径修正模型对三峡库区土壤可蚀性K值进行估算是可行的。     

不同植被盖度对三峡库区边坡减蚀的室内模拟降雨研究

为探究气候和植被覆盖度变化对三峡库区消落带库岸边坡的影响,通过开展人工模拟降雨试验,分析不同雨强和植被覆盖度(0,30%,50%,70%,90%)下坡面侵蚀规律及变化特征。结果表明：(1)在不同雨强下,植被边坡侵蚀累计产沙量均随植被覆盖度的增加呈现下降趋势,整体下降演变的趋势可分为迅猛—平缓—稳定3个阶段,三峡库区消落带库岸边坡的临界盖度为50%～70%,维持植被覆盖度在此区间可以有效抑制坡面的泥沙损失。(2)同一植被覆盖度条件下地表径流相对系数与雨强呈正相关。同一雨强条件下地表径流相对系数与植被覆盖度呈负相关,说明坡面植被可以有效地阻滞地表径流,对水土流失具有一定的抑制作用。(3)选用Horton降雨入渗模型分析不同植被覆盖度对降雨入渗速率影响,发现不同植被覆盖下边坡降雨入渗大体分为降雨初期迅速减小,中期减小幅度变缓,后期逐渐趋于稳定3个阶段。植被覆盖度越大,稳定入渗率越高。研究成果可为三峡库区库岸边坡水土流失治理与推动长江生态环境保护修复提供理论参考。     

三峡库区重庆段水土流失动态变化

利用GIS技术,将1995年、2004年的卫星遥感影像进行空间叠加分析,计算三峡库区重庆段各级强度水土流失的马尔科夫转移概率,分析各级强度之间的相互转化关系,并对水土流失遥感数据进行对比分析,揭示10 a期间三峡库区重庆段水土流失的时空变化特点。结果表明：三峡库区重庆段中度侵蚀和强度侵蚀面积之和占库区水土流失总面积的70.84%,年均土壤侵蚀模数高达3 766 t/（km^2.a）,均高于临近的贵州省和湖北省;2004年水土流失面积占库区土地总面积的51.71%,高于全国37%的平均水平,也高于长江流域31.2%的平均水平,更高于与之邻近的四川、贵州和湖北3省;1995—2004年,三峡库区重庆段的水土流失面积减幅高达22%,水土流失强度也有明显下降,其中减幅最大的是中度侵蚀面积,其次是极强度侵蚀和强度侵蚀;三峡库区重庆段侵蚀好转程度与侵蚀强度呈正相关关系。总体来看,三峡库区重庆段的水土流失基本得到了遏制,生态环境正向良性发展的方向演变。     

三峡库区重庆段水蚀荒漠化时空演变特征研究

在人类对物质的需求量大幅度增加的背景下,土地利用的不合理以及植被覆盖率降低等问题,直接导致土地水蚀荒漠化的形成与加剧,土地作为人类的核心生产要素和生态环境的载体,又将直接受到水蚀荒漠化的影响。文章基于RS和GIS技术,综合运用图谱分析、地形梯度分析以及幅度分析方法,分析了2003—2011年间三峡库区重庆段在三峡蓄水工程期间水蚀荒漠化的动态变化规律,研究水蚀荒漠化的时空演变特征。研究表明:目前为止,库区蓄水对三峡库区重庆段水蚀荒漠化现象产生了一定的影响作用,主要表现为库区周围水蚀荒漠化时空演变特征相对显著;2003—2011年间三峡库区重庆段不同程度水蚀荒漠化的空间组成结构、数量变化、平面重心分布以及基于地形特征下的图谱变化类型分布都呈现出明显的差异性;8 a期间三峡库区重庆段水蚀荒漠化现象改善趋势不明显,水蚀荒漠化在轻度水蚀荒漠化区域以及高程为500~1 200 m,坡度为15°～25°的区域呈现出最不稳定的时空变化特征;地形因子与水蚀荒漠化现象存在密切关系。研究可为三峡库区重庆段土地开发整理的区域选择和生态环境的保护提供参考和依据。     

石羊河下游民勤绿洲恢复地下水位生态需水量研究

三峡水库建成后将有高差达30m的库岸消落带。实施植被生态工程是减轻地质灾害、恢复生态、优化环境的有效措施。植被具有减灾功能，并能净化和美化环境。建议在178m以上种植果树，178～170m种植柳树，170m以下种植蔬菜、饲草等一年生的草本植物。