水库蓄水土质岸坡拉剪断裂破坏机制研究

基于土体结构特征从土体宏微观变化、岸坡变形、掏空等方面解释了水库蓄水期间土体浸泡软化机制。采用断裂力学方法推导求证了土质岸坡浸泡软化拉剪断裂破坏机制,并将土质岸坡浸泡软化拉剪断裂破坏进一步分为基座软化拉剪破坏模式和基座掏空拉剪破坏模式,给出了两种破坏模式的地貌演绎过程。通过建立两种破坏模式的物理模型和力学模型,从断裂力学角度推导出了潜在坍塌体裂缝尖端应力强度因子表达式。算例分析表明,土质岸坡破坏表现为显著的浸泡拉剪断裂破坏模式,并讨论了潜在坍塌体长度、高度、裂缝角度以及裂缝垂直长度对应力强度因子的影响。土体断裂韧度较小,导致岸坡坍塌体规模不大,土质岸坡的浸泡软化整体滑移破坏往往是滞后的,通常岸坡先局部软化,基座变形后发生塌岸破坏,后续上覆岸坡失去支撑发生整体式滑移。
     

三峡库区库首森林生态系统植物叶片碳氮磷化学计量特征研究

【目的】森林是三峡库区重要的生态屏障,研究该地区森林生态系统化学计量特征可深入了解生态系统的养分循环、限制作用以及稳定机制。【方法】通过对三峡库区库首森林生态系统的7个站点进行典型取样,研究了包括乔木、灌木和草本30种植物的107个样品叶片中碳(C)、氮(N)和磷(P)的化学计量学特征。【结果】三峡库区库首森林生态系统植物叶片中有机碳(OC)、全氮(TN)和全磷(TP)的含量变化范围分别为352.0～506.3、8.3～48.6和0.5～2.5 mg/g,平均值为450.2、18.6和1.2 mg/g; 叶片C/N、C/P和N/P的变化范围为7.6～56.5、158.8～799.3和7.3～40.2,平均值为28.6、450.4和16.9。不同生活型植物叶片的养分组成存在显著差异,乔木叶片的有机碳含量要明显高于灌木和草本,而草本植物的叶片全氮和全磷的含量要明显高于乔木和灌木; 落叶乔木叶片的全氮、全磷含量及N/P的值要明显高于常绿乔木,但有机碳含量及C/N和C/P的值则相反。不同生活型植物有机碳与全氮(磷)含量的相互关系也存在差异,草本植物叶片有机碳与全氮(磷)含量存在极显著负相关,乔木叶片有机碳与全氮含量呈显著的负相关,但与全磷含量不相关,灌木叶片有机碳与全氮(磷)含量不相关; 不同生活型植物叶片全氮和全磷含量均存在极显著正相关。【结论】三峡库区库首森林生态系统植物叶片有机碳含量处于中等水平,而全氮和全磷含量相对较低,磷缺乏是限制该区植被生产力的关键元素。     

长江三峡库区中坝遗址地层古洪水沉积判别研究

利用“将今论古”法则对中坝遗址疑似古洪水层和该遗址现代洪水沉积物的AMS14C测年、粒度、重砂矿物成分形态、锆石微形态、Rb/Sr、磁化率、TOC等地球化学指标相似性比较研究发现, 该遗址除上部存在1981年现代洪水沉积物外, 还具有清代、宋代中期、战国早期(400~350BC)、西周时期(920~900BC)、夏代(2070~1600BC)和新石器时代(3000~2300BC)6期古洪水沉积物. 其判定证据主要是古代洪水层和1981年现代洪水层都具有以下相似性特征: (1) 概率累积曲线主要为3段或4段式; (2) 悬移质组分粒度分布范围多在3~10Æ ; (3) 沉积物分选性较好, 且以悬移质为主(>50%). (4) 组成的重砂矿物种类和数量及形态基本相同. (5) 扫描电子显微镜观察发现, 它们在锆石形态上多为半浑圆状, 有些已由四方双锥形被磨至近浑圆状, 表明均具有被流水长途搬运后留下的磨圆特征. (6) Rb/Sr值(0.55~0.66)均高于文化层的0.03~0.26. (7) 磁化率值(133.73~433.05)均远低于各文化层的959.25~2442.44. (8) TOC含量(0.14%~0.33%)都远远低于文化层的1.13%~2.95%含量. 研究表明, 用上述“将今论古”比较手段来确定遗址古洪水层的真实属性是完全可行的.     

三峡库区水环境现状与对策建议

三峡工程自2003年蓄水发电以来,已经初步显现了防洪、发电和航运等综合效益。长期监测结果表明,三峡库区水污染物排放量稳中有升,库区江段水环境质量基本稳定,总体水质保持在III类水质标准,部分主要城市江段岸边出现污染带,支流部分水域出现“水华”现象。针对未来三峡水库存在水环境风险,建议从技术、管理、投资等方面进一步加强污染源的综合治理,研究并实施环境友好的水库调度措施,正确处理三峡工程运行与水环境保护的关系。     

不同水位调度情况下滑坡的变形分析

为研究三峡库区水位反复升降情况下对沿岸涉水边坡的影响,以卡子湾滑坡为例,通过FLCA 3D软件模拟不同工况下水位调度对滑坡变形的影响。结果表明：在库水反复升降过程中,前缘涉水段位移变化较大,最大位移发生在库水处于低水位期;剪应力在静水位阶段变化较小,在水位变化时剪应力随着库水下降而增大,随着库水上升而减小;随着库水位周期性变动,滑坡前部张拉作用由滑坡前缘局部向整个前缘部分扩展;滑坡在库水快速下降阶段,日位移变化量达到最大,但仍未形成连续、贯通的剪应变增量带,说明滑坡在当前调度过程中仍处于相对稳定状态;在对中前部监测点分析发现,滑坡中前部地表位移主要发生在库水位调度下降期,所以在降水期应对沿岸滑坡重点监测。     

三峡库区巴东组泥灰岩顺层缓倾高边坡变形破坏模式研究

三峡库区广泛分布的巴东组泥灰岩工程性质较差,分布在此地层中的泥灰岩高边坡稳定性引人关注.结合泥灰岩的工程地质特性,建立了巴东组泥灰岩顺层缓倾岩体工程地质模型.并以此为基础,根据岩性组合特征与结构面特征,分析了其变形破坏模式主要为滑移或者滑移压致拉裂模式.最后,基于UDEC对巴东白岩沟高边坡进行了变形演化过程数值模拟,结果显示白岩沟高边坡变形破坏经过了2阶段:坡脚开挖使切坡产生了蠕变,而降雨使得边坡稳定性态发生突变,发生滑移破坏,这给此类型高边坡的治理一个启示,做好边坡地表防水、地表与地下排水,对边坡十分重要.     

三峡库区腹地耕地细碎化空间特征研究——以奉节县为例

以奉节县的27个乡镇为研究区，借助ArcGIS，openGeoDa空间统计分析软件等软件，选取7个能表征耕地细碎化的景观指数，结合主成分分析方法和空间自相关分析法，综合测算耕地细碎化和耕地分布的空间自相关程度，分析了三峡库区腹地奉节县27个乡镇2012年耕地细碎化特征。结果表明：1) 耕地细碎化综合指标反映北部乡镇耕地细碎化程度要比南部乡镇低，最严重的是庙湾，其次是尖角、五马、九树、吐祥等乡镇，而耕地分布最为集中的是康坪、三江；2) 耕地细碎化度在研究区既局部集聚显著，表现出空间正相关，同时局部离散显著，又具有较强的空间负相关；3) 研究区耕地细碎化度表现出较为明显的空间分异格局，呈高-高关联型有青龙、五马、杨坪、新治等4个乡镇，是局部高值集聚类型；高-低关联型是安坪，属局部高值离散类型；低-低关联型有三江、黄井2个乡镇，属局部低值集聚类型。研究结果对转变三峡库区腹地耕地利用方式、优化耕地利用结构、提高耕地利用效率从而促进当地农业生产、确保农业产出及保障库区粮食安全具有重要意义。
     

新型城镇化与水资源利用效率脱钩关系研究——以三峡库区重庆段典型县域为例

鉴于新型城镇化发展对水资源利用效率提出了更高的要求，为此基于2010—2019年三峡库区重庆段15个县域的面板数据，运用熵值法和超效率SBM模型分别测算研究区新型城镇化水平和水资源利用效率，并借助Tapio脱钩模型探究二者的脱钩关系。研究结果表明：1) 2010—2019年研究区新型城镇化水平总体上升，新型城镇化水平综合指数由2010年的0.209上升至2019年的0.516。重庆中心城区及周边有关县域的新型城镇化水平综合指数较高，多年平均值在0.4以上；三峡库区重庆段腹地县域新型城镇化水平综合指数多年平均值较低，但年平均增速较快，并逐步缩小与重庆中心城区及周边有关县域该项指标的差距。2) 研究区水资源利用效率总体呈“下降—明显上升—小幅回落”的趋势，各县域水资源利用效率时空差异明显，水资源利用效率的变化与地区经济发展水平存在弱相关关系。3) 新型城镇化与水资源利用效率脱钩关系由2010—2013年的强脱钩类型主导演变为2013—2016年和2016—2019年的弱脱钩类型主导，总体发展趋势良好；同时受水资源利用效率的不稳定性影响，脱钩关系逐渐复杂化。研究结果提示未来仍需重点关注研究区水资源利用效率提升问题，应结合研究区实际，针对不同县域出现的问题采取相应措施以推动新型城镇化与水资源利用效率的协调发展。     

三峡山地不同林型冠层截留特征及再分配过程研究

森林冠层对降雨的截留和再分配是生态水文学的重要研究内容.截留过程因降雨特征、森林类型及立地环境存在差异.以三峡库区山地的暖性针叶林、落叶阔叶林和针阔叶混交林三种林型为研究对象，对比了2018年植物生长季(4—11月)56场降雨的再分配特征及影响因素.结果表明：1) 降雨在三种林型的再分配特征具有明显差异.暖性针叶林的透流量、树干径流量、林冠截留量分别占同期林外降雨的62.0%、7.2%、30.8%；落叶阔叶林分别占77.9%、3.5%、18.6%；针阔混交林分别占73.3%、2.7%、24%. 2) 再分配参数与降雨量的相关分析显示，三种林型下树干茎流量、透流量均与降雨量呈线性正相关关系，冠层截留量与降雨量呈幂函数关系. 3) 场次降雨特征也会影响再分配，大雨和暴雨时三种林型内降水再分配的动态过程存在明显差异.三种林型的降雨再分配过程因受降雨量、降雨强度等降雨特征和林冠结构的影响而产生差异.针阔叶混交林在强降雨条件下能够更有效地减缓降雨对地表土壤的强烈冲击，减少水土流失.     

三峡库区植被覆盖时空变化特征及归因分析

采用趋势分析探讨了三峡库区植被NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)时空变化格局及与海拔的关系；通过Mann-Kendall检验对NDVI变化的突变点进行了识别；通过相关分析明确了区域NDVI与气候、人文因素间的关联性和驱动分区.结果表明：(1)2000～2019年区域NDVI均值呈波动上升趋势，空间分布异质性明显，且随海拔上升呈先增加后略微降低的趋势；(2)2000～2008年NDVI增加趋势较明显，2009年以后放缓；(3)以气候为主要影响因素的区域仅占研究区面积的8.9%,人类活动是区域NDVI变化的重要因素.其中，退耕还林等生态工程具有正向作用，城镇化对经济发展起着负向作用，亟需采取相应措施以实现区域经济-生态系统良性互动.