华南地区水库消落带侵蚀状况与生态治理初探——以高州水库为例

华南地区水库众多,消落带开阔,广泛分布有易侵蚀性红壤,在水库波浪和台风暴雨作用下,土壤侵蚀严重。以高州水库为例,波浪侵蚀使凸坡植被土壤全部流失,立坡侵蚀使凹坡不断缩陷甚至发生崩岗,径流又进一步侵蚀裸露坡面和周边沟谷。结果,消落带水土资源环境恶劣,植被凋亡,生态功能尽失。为此,提出“桩-土-植被一体化”梯度治理方案：采用轻小群排桩护岸,截排水沟组织排水,阻隔波浪和径流侵蚀;抽取库尾淤泥回填桩后坡面形成梯级平台;种植和抚育适应周期性浸晒两栖乡土植物。方案具有适应地形、施工便捷、维护简易、清库扩容、护岸固土、改善生态和美化环境等经济实用高效的综合治理效果,预期可以在华南地区其它水库推广应用。     

桂林市青狮潭水库消落带土壤侵蚀及其生态修复

水库消落带是因调度等原因而形成的特殊区域,库水位周期性变化,波浪对库区边坡不断冲刷,土壤侵蚀十分严重.以桂林市青狮潭水库为背景,研究消落带的土壤侵蚀问题,提出:植被重建和恢复是最好的治理措施;建立一套合理的生态评价指标体系;对修复前后的消落带植被进行长期监测、对比和判断,对其成果进行有效、合理的评价,为水库消落带的生态修复提供参考.     

桂林市青狮潭水库消落带生态脆弱性及其影响因子

水库消落带是因水库调度等原因而形成的特殊区域,不仅具有水生生态系统,而且还具有陆生生态系统,是水陆之间的交错带.因水位的周期性变化,消落带原有植被死亡,坡面裸露,生态系统比较脆弱.根据青狮潭水库消落带现状,通过分析得出生态脆弱性响应指标,运用层次分析法(AHP)对响应指标进行运算排序,得出影响消落带脆弱性的主要因子是种群复杂度和植被覆盖率问题,消落带生态修复应以恢复其生物多样性和植物修复为主.     

澜沧江糯扎渡水库消落带土壤侵蚀特征研究

澜沧江干流梯级水电开发形成大面积的水库消落带,该区土壤侵蚀极其严重,对水库安全运行构成严重威胁.文章利用ArcGIS空间分析功能,结合遥感影像判识、野外调查及侵蚀针技术等,查明澜沧江流域规模最大的糯扎渡水库消落带空间分布特征和土壤侵蚀过程的关键驱动因子.结果表明:(1)糯扎渡水库消落带总面积129.95 km~2,其中干流57.29 km~2、支流72.66 km~2;消落带面积随高程的降低逐渐减小;不同坡度消落带面积分布不均,15°～25°坡度上分布最广,大于35°的急陡边坡分布最少.(2)糯扎渡水库消落带土壤侵蚀营力多样,最常见的侵蚀形式为涌浪侵蚀和崩塌,涌浪侵蚀是消落带特有的水力侵蚀形式.(3)糯扎渡水库消落带土壤侵蚀异常强烈. 2016—2018年干流消落带平均土壤侵蚀速率38.50 mm/a,而库湾平均土壤侵蚀速率17.00 mm/a,干流消落带土壤侵蚀速率是库湾的2.30倍.(4)消落带坡度、植被和土壤水分变化对土壤侵蚀的影响显著.坡度与消落带年均侵蚀深度呈现显著的线性相关;植被可以减缓消落带土壤侵蚀;随着土壤含水率的增加,土壤抗剪强度随之降低,土壤侵蚀加剧.     

通南高沙土区河道岸坡生态治理模式研究

针对通南高沙土区河道水土流失及其硬质化治理引起的生态环境问题,提出从生态修复的角度对河道岸坡采取生态治理的思路.针对硬质化岸坡的生态修复,提出了包括植被岸坡覆盖技术、种植池式垂直绿化驳岸修复技术、景观净污型混凝土组合砌块护岸、活枝捆生态挡土墙垂直驳岸技术、坡面打洞及回填技术等多种方案;针对自然河道岸坡的生态整治,提出了包括植物护岸、木桩植被复合护岸、石笼净水复合护岸、生态袋护岸、植物工程复合护岸等多种方案;并对各种方案的特点、优缺点及其适用类型进行了对比分析,为通南高沙土区河道的生态治理技术选择提供参考依据.     

水库消落带植被混凝土抗侵蚀性能研究

基材的抗侵蚀性能是生态护坡成功的关键因素之一.通过设计的实验装置对3组不同边坡进行了侵蚀实验,探讨了植被混凝土的抗侵蚀机理,比较了3种边坡的抗侵蚀性能.实验表明:植被混凝土生态防护边坡具有良好的抗侵蚀性能,在同等条件下无植被防护土质边坡的坡面侵蚀速率比有植被防护土质边坡的坡面侵蚀速率高出两个数量级.     

植被混凝土边坡抗冲刷模型对比试验研究

植被混凝土是岩质边坡生态防护的主要技术手段.针对目前植被混凝土边坡抗冲刷性能研究不足,本文通过自主设计的边坡坡面冲刷试验车及人工降雨装置,进行包括1∶0.75、1∶1和1∶1.25等3个不同边坡坡度,1.9、2.4和2.9 L/min等3个不同降雨强度,素土边坡和植被混凝土边坡等2种不同边坡防护形式在内的共计18组室内人工降雨冲刷模拟试验,每组试验降雨历时60 min,每10 min记录一次泥沙侵蚀数据.对比分析了植被混凝土边坡在雨水冲刷作用下坡面的侵蚀过程,统计了不同试验条件下的泥沙侵蚀量,同时基于能量法进行了理论推导与计算,针对植被混凝土边坡提出等效糙率概念对公式进行了修正.试验结果表明:植被混凝土边坡泥沙侵蚀量远小于素土边坡,说明其在施工初期就能具备良好的抗冲刷性能;植被混凝土边坡坡面侵蚀主要为层状面蚀,存在局部的细沟侵蚀,素土边坡坡面侵蚀呈现出明显的沟蚀;素土边坡和植被混凝土边坡的泥沙侵蚀量与降雨强度和坡度均呈正相关关系,试验过程中,没有出现临界坡度并分析了原因;基于能量法的理论计算能较好适应素土边坡,植被混凝土边坡泥沙侵蚀量的计算在通过提出等效粗率的方法后,理论值与试验值较为接近,但存在一定误差,如何合理减小误差及探讨其中的理论联系还需要进一步的深入研究.     

三峡库区消落带植被修复与蚕桑生态经济发展模式

三峡库区消落带是库区陆域与水库之间生态过渡与缓冲带,是我国最大的人工湿地。三峡库区大面积消落带及其敏感的生态环境问题,对水库的正常运行、水环境质量和库区群众的生产生活都产生了重要影响,已经成为当地政府和国家关注的重大环境问题。通过对三峡库区消落带内桑树耐反季节水淹特性的观察分析,论证了在库区发展蚕桑生态经济的可行性、发展潜力以及发展模式,为库区消落带植被修复、环境整治和农村经济发展的决策和实践提供参考。     

金沙江下游梯级水库消落带空间分布特征

金沙江下游干流乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝4大梯级电站建成蓄水运行，在库区形成大面积水库消落带(Water Level Fluctuating Zone,WLFZ)，明确该消落带空间分布特征对库区生态环境保护和水库安全运行具有重要意义.以金沙江下游4个梯级水库消落带为研究对象，基于12.5 m的AlosDEM数据，利用ArcGIS软件的水文和空间分析功能，结合野外详查，对4个库区不同县域、高程、坡度和干支流的消落带总面积进行综合分析.结果表明：(1)四大梯级水库消落带总表面积231.02 km²，投影面积为202.88 km²，其中干流表面积142.12 km²，支流表面积88.90 km²；白鹤滩、溪洛渡、乌东德和向家坝4个库区消落带表面积分别为96.62、65.60、56.29 km²和12.51 km²；(2)消落带的分布共涉及云南省和四川省7个州(市)、22个县(区)，其中巧家县消落带面积占比最大；(3)在海拔梯度上，乌东德水库消落带表面积呈现随...     

黄土陡坡细沟侵蚀及其产沙特征的实验研究

通过冲刷实验研究了黄土坡面径流侵蚀产沙特征,分析了坡面细沟侵蚀产沙率与径流切应力、径流流量和坡度,径流最大含沙量与单位径流动能、径流流量和坡度之间的关系,并提出了坡面细沟侵蚀率估算公式.     

基于137Cs示踪法的小流域系统坡长要素坡面侵蚀机制

基于137Cs示踪法研究了小流域不同坡度、坡而植被类型下的系统坡长侵蚀作用规律.结果表明:在系统坡长尺度上坡而侵蚀强度存在峰值,且该峰值的位置位于系统坡长的中、下游.系统坡长侵蚀作用过程呈溅蚀一片蚀一近坡纹沟发育一细沟发育一切沟、冲沟侵蚀排泄一坡而侵蚀稳定(至基准面)的动态演化过程.各过程对应的坡面分布区域,上段坡而以溅蚀、片蚀为主,中上段以纹沟侵蚀为主,中下段以细沟侵蚀为主并发生侵蚀泥沙径流经由切沟、冲沟排泄现象,下段以溅蚀为主并辅以一定的下泄面蚀.在系统坡长要素侵蚀作用过程中,坡度仅对峰值出现位置起控制作用,而对坡长侵蚀作用规律无影响.地表植被对坡长侵蚀作用干扰较强,主要是通过对地表径流的拦蓄作用实现的.     

小湾水库消落带空间分布特征

明确消落带空间分布是研究消落带生态环境变化的重要基础,同时也对小湾水库消落带的治理与生态恢复有重要指导意义.作者以小湾库区干流澜沧江和支流黑惠江消落带为研究对象,基于高分一号和Google Earth影像数据,利用Arc GIS空间分析功能,对库区不同高程、县域、坡度和坡向的消落带面积进行了统计和分析.结果表明:小湾库区消落带总面积为87.03 km2,其中干流面积为48.46 km2,支流面积为38.57 km2.小湾库区消落带共涉及云南省三个地州(市),消落带面积分别为大理州32.84 km2,临沧市26.65 km2,保山市27.54 km2,其主要分布在临沧的凤庆、保山的昌宁、大理的永平和巍山四县.在海拔梯度上,消落带面积主要分布在海拔1 190~1 200、1 210~1 220、1 230~1 240 m 3个高程范围内,其面积均超过18 km2,三者之和占总面积比例超过60%.小湾水库消落带主要分布在坡度小于35°区域,其中15°的平缓坡消落带面积最大,达到26.12 km2,占总面积的30%左右,且其主要分布在干流,支流平缓坡消落带面积较小.15°~35°之间的斜坡、陡坡分布的消落带面积超过了总面积的一半,为43.79 km2.整个小湾库区,平坡消落带的面积最大,其次为东北、西南坡向,分别占总面积的13.39%和13.20%.     

红枫湖水库消落带植物物种组成及群落物种多样性研究

通过对红枫湖土质缓坡消落带、岩质岸坡消落带和河口型消落带植物群落进行调查,分析其草本植物群落物种组成、结构特征以及群落多样性.结果表明:共统计105种草本植物,隶属42科92属,菊科和禾本科居多,物种数随着海拔的增大呈现先增大后减少的趋势;土质缓坡消落带、岩质岸坡消落带群落物种多样性指数随高程变化呈一定的时空异质性,河口型消落带群落物种多样性指数沿入湖口至河流上段差异性不显著.消落带植物物种组成和群落多样性的变化来自于高程梯度造成的水淹强度及不同消落带微生境的差异,可见,消落带植物群落分布受海拔、地形的共同影响.     

黄土坡面水蚀动力与侵蚀产沙临界关系试验研究

坡面水蚀动力与侵蚀产沙关系是水蚀预报的关键问题之一.本文通过光滑水槽试验和模拟冲刷试验,对坡面水流动力学特性(径流流速、剪切力以及能耗)及其与侵蚀产沙关系进行了系统研究.结果表明,坡面薄层水流呈滚波流特征,坡面流流速沿程变化呈波动趋势,随流量和坡度的增加而增大;坡面单宽径流剪切力、单宽径流能耗和坡面径流单宽输沙率随流量的增加而增加,随坡度呈抛物线趋势变化,说明坡面土壤侵蚀过程存在临界坡度,在本试验条件下,临界坡度位于21—24°之间.坡面单宽径流输沙率和单宽径流剪切力、单宽径流能耗之间均存在良好的线性关系.     

三峡水库干流典型消落带泥沙沉积过程

 选择三峡水库中游干流典型消落带断面,现场调查泥沙沉积速率随高程分布,探讨三峡水库特定水位调节模式和长江上游泥沙输移的季节性特征对消落带泥沙沉积的影响。结果表明,消落带泥沙净沉积主要发生在145~168 m 高程,2010年累积净沉积厚度为1.1~39.9 cm,随高程增加逐渐减小,145~155 m 平均泥沙沉积厚度为14.9 cm,155~168 m 平均泥沙沉积厚度为2.6 cm;2013年累积净沉积厚度为3~80 cm,表明三峡水库干流消落带泥沙沉积过程迅速。泥沙粒径随高程增加逐渐变粗,体现在砂粒体积分数和中值粒径逐渐增大。消落带下部沉积泥沙颗粒组成与干流悬移质泥沙接近,而消落带上部沉积泥沙明显粗于干流悬浮泥沙。消落带泥沙沉积速率与水库水位调节密切相关,雨季水库低水位运行,长江悬移质输沙量的增加导致了消落带下部大量泥沙沉积;旱季水库高水位运行,长江悬移质输沙量减少导致消落带上部泥沙沉积速率降低,消落带河岸侵蚀对沉积泥沙贡献逐渐增大。消落带淹水时间随高程增加而缩短,长时间淹没有利于消落带下部泥沙沉积。综合推断,三峡水库干流消落带下部泥沙主要来源于雨季河流悬移质泥沙的沉积,而消落带上部沉积泥沙主要来自旱季消落带河岸侵蚀产沙。     

降雨入渗-地表径流下延安卸荷黄土边坡侵蚀演化特征

明确卸荷黄土边坡降雨侵蚀规律对地质灾害防治和流域生态治理具有重要意义。以延安卸荷黄土边坡降雨侵蚀灾害为研究背景,利用自行开发的降雨入渗-地表径流黄土边坡试验平台,研究降雨强度、降雨历时对卸荷黄土边坡入渗量、径流量、土壤流失量以及坡体含水率的影响,揭示降雨作用下卸荷黄土边坡侵蚀演化规律。研究结果表明：1）降雨初期坡面雨水以入渗为主,入渗量约为地表径流量的2～8倍;随着降雨历时增加,地表径流量呈增加趋势,雨水入渗量呈减少趋势;短历时强降雨条件下地表径流量小于入渗量,而持续强降雨条件下地表径流量大于入渗量。2）坡面侵蚀产沙量与降雨强度呈正相关关系,持续强降雨条件下的土壤流失量约为短历时强降雨的10.81倍。3）地表土体含水率随降雨次数增加呈现快速增长到缓慢增长再到平稳状态的发展过程,随降雨强度降低呈减小趋势;相同雨强下,持续强降雨下的地表土体含水率较短历时强降雨增长了9.62%;坡面中、底部浅层土体含水率增长速率高于坡面顶部。4）持续强降雨下边坡侵蚀灾变演化过程为雨水入渗→浅表层土体增湿→坡面密集溅蚀坑→地表径流→浅、细、短的侵蚀沟槽→深、宽、长的侵蚀沟槽→坡体浅层滑塌,坡面侵蚀破坏范围表现...     

三维植被网加筋草皮坡面土壤侵蚀试验研究

为研究植草型生态护坡的抗坡面侵蚀性能,对比设置三维植被网加筋材料前后草皮护坡的植被防护效果,探讨加筋材料提高草皮抗侵蚀性能的作用机理,在实验室内进行了草皮护坡坡面冲刷模型试验.试验结果表明:当坡面流流速大于2 m/s时,天然草皮的侵蚀模数较之裸露边坡平均减小了90%以上,草皮防护作用随流速的增大而减弱;设置三维土工网垫后,加筋草皮的侵蚀模数较之纯草皮减小了50%以上,防护优势随着流速的增大愈加显著;天然草皮能有效地控制坡面侵蚀,设置三维植被网加筋材料可以大大提高草皮的防护效果,其作用机理表现在边坡土体加筋作用、覆盖防护作用、增强草皮侧向连续性3个方面.     

坡度因子对济南市坡面土壤侵蚀特征的影响

为了研究坡度因子对径流小区土壤侵蚀特征的影响,认识济南南部山区坡面侵蚀的过程,充分利用济南市水文局水土保持监测实验站径流小区2014、2015年的实测数据,系统分析了坡度因子对坡面产流、产沙量的影响。结果表明:随着坡度的增大,坡面产流、产沙量逐渐增大,在坡度为20~25°时达到最大值,之后小幅减小,且整体上呈现增大的趋势;在不同雨强条件下,最大30 min雨强I_(30)40 mm/h比I_(30)≥40 mm/h的产流量、产沙量小;随着坡面植被覆盖度的增加,土壤抗蚀性提高,坡面产流量、产沙量减小;通过土壤流失方程模拟不同坡度坡面的产沙量与径流小区实际测得数据总体上差距较小,说明该模型及其参数适用于济南南部山区。     

三峡水库消落带湿地生态友好型利用探讨 (三峡地区资源环境生态研究)

三峡水库蓄水后形成的消落带湿地,其生态环境既是严峻考验,同时也是生态机遇。消落带冬季蓄水淹没期间,生长季节积累下来的有机物质在水下厌氧分解,成为二次污染源。大面积消落带植被在出露的生长季节所蓄积的碳及营养物质是非常宝贵的资源,如果能加以妥善利用,就可化害为利。针对三峡库区消落带湿地现状及存在的问题,必须着眼于消落带湿地的生态友好型利用,立足消落带湿地向增加碳汇、生物生产、环境净化等多功能生态经济效益转变的需求,探索消落带湿地资源生态友好型利用的多种模式,包括湿地基塘工程、林泽工程、植物浮床工程、消落带湿地农业产业功能耦合关键技术、消落带湿地生态保育和生态修复技术等。     

三峡库区松软堆积型消落带植被恢复引种可行性分析

面对生态问题日益严重的三峡库区消落带,目前最为可行的治理措施是植被恢复结合工程的方法,而植被恢复的首要问题是目标植物的筛选.然而面对突如其来的反季节性涨落周期和极大水位落差(30m)的消落带,当地植物难以在短时间内适应这种变化了的生境,目前三峡库区消落带成了次生裸地.针对三峡库区松软堆积型消落带特点,查阅大量国内外关于耐淹植物的生活型谱及其适应机理等研究成果,初步筛选出4种目标植物Barringtonia acutangula,Nyssa aquaticaL.,Franxinus pennsylvanicaMarsh,Salix humboldtiana,并按照每种植物的形态、分布、原生境特点(包括光温水土)、生长发育等详细分析了这些植物对库区松软堆积型消落带的适应性以及引种的可行性,以期为库区植被恢复实践中目标植物的选择提供科学依据.