三峡水库消落带湿地碳排放生态调控的科学思考 (三峡地区资源环境生态研究)

消落带是流域景观内生物地球化学过程最为活跃的区域,是碳排放研究和控制的热点区域。三峡水库消落带在夏季出露期间正是植物生长旺季,植物通过光合作用吸收CO2发挥碳汇功能,同时湿地本身的生物地球化学过程要排放CH4。更重要的是,在冬季蓄水淹没期间,其生长季节积累下来的有机物质在水下厌氧分解,将排放CH4、CO2和N2O。消落带湿地碳动态的最明显特征就是随着水位的季节性变动,碳吸收和碳排放表现出明显的节律性变化,其碳排放具有明显的多源性。大面积消落带植被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。消落带湿地碳排放生态调控必须遵循控源、增汇和可持续综合利用原则,探索多尺度、多角度和多源定量分析碳源、碳汇的评价指标体系,碳排放的控源-减源-增汇关键技术集成模式及生态友好型利用综合模式,具有重要科学价值和应用前景。     

黄前库区森林土壤蓄水能力研究

对黄前库区森林主要类型刺槐林和油松林土壤涵蓄降水作用的研究结果表明：森林土壤的渗透性能以刺槐林地最好，阳坡油松林次之，阴坡油松林最差；森林土壤恢复持水，即连续涵蓄降水的能力较强，2h恢复的持水量可相当于20．5～33．2mm的降水；3种森林类型的地表径流量和土壤侵蚀量均表现为阳坡油松林最大，阴坡油松林次之，阳坡刺槐林最小；降雨量越大，地下径流出现的时间越早，高峰期出现的时间越晚；同样降雨量情况下，3种森林类型地下径流和高峰期出现时间均表现为阴坡油松林最晚，阳坡刺槐林次之，阳坡油松林最早。     

不同森林类型的土壤持水能力及其环境效应研究

以森林类型梯度镶嵌分布格局的研究为基础，以泰山龙潭积水区的森林土壤为研究对象，对不同森林类型下的土壤进行调查测试分析，结合水、DEM数据分析了区内不同林型地土壤的蓄水能力和水源涵养功能。结果表明该区森林土壤连续涵蓄降水的能力较强，但不同森林类型条件下土壤蓄水能力差异明显，以刺槐林地最好、山顶灌丛最差。区内以成熟林为主，森林植被保护较好，土壤水分特性较佳，能有效减少区域地表径流，增加地下径流量，改善集水区内的水分分配，提高水分的可利用性，对下游环境和水资源的综合利用起到积极的作用。     

云和县森林生态系统水源涵养功能评估

云和县是浙江省的重要生态功能区,具有十分重要的水源涵养功能.以浙江省云和县2007年森林资源二类调查数据为基础,结合文献参数数据,运用综合蓄水能力法,估算云和县林冠层、枯落物层和土壤层3个不同作用层的水源涵养量,并对不同森林类型、林龄、立地条件下森林涵养水源功能以及空间分布进行对比分析.结果表明:1)2007年云和县森林生态系统总涵养水源量为7584.49×104 m3,其中94.18％来源于土壤层蓄水,4.19％来源于林冠截留降水,枯落物层枯落物层持水量占1.63％;2)各森林类型总涵养水源量大小依次为阔叶林＞松木林＞杉林＞经济林＞竹林＞灌木林,单位面积涵养水源量平均为908.49 t/hm2,大小依次为阔叶林＞竹林＞杉林＞松木林＞经济林＞灌木林;3)水源涵养林不同年龄组的贡献率为幼龄林(43.60％)＞中龄林(26.91％)＞近成熟林(22.27％)＞成熟林(6.93％)＞过熟林(0.29％);4)云和县森林生态系统的综合水源涵养能力呈现四周高、中间低的空间分布特征,与海拔的分布特点一致.     

王征1汪昆平1方芳1付川2郭劲松1

2010年4月在三峡库区重庆段长江干流及部分支流的14个消落带采样点采集消落带土样,对有机质、全氮和全磷进行了测定,并对土壤的化学计量学特征进行了分析.结果表明,淹水过后消落带土壤有机质均值大于对照土壤.消落带植被覆盖状况对消落带土壤有机质和全氮含量变化影响较大,淹水前植被覆盖度高的消落带在落干初期土壤有机质和全氮含量高于对照土壤,而植被覆盖低的消落带土壤有机质和全氮低于对照土壤.消落带土壤全磷含量与植被覆盖度、土地利用类型均没有明显的关系.与对照土壤相比,消落带土壤 C:N、C:P 较大,N:P 较小,消落带土样有机质和全氮含量呈现良好的线性拟合关系,表明两者有相同的来源     

库岸滑坡破坏模式识别方法研究———以三峡水库青石滑坡为例

青石滑坡是三峡水库岸坡消落带典型的崩坡积层滑坡,基于现场调查和工程勘察分析了三峡水库蓄水运行期间青石滑坡的变形与破坏特征;将滑动面位于175m水位以上的部分假定为弹性介质,位于145~175m之间的部分假定为应变软化介质,提出了两种介质材料的本构模型;通过对滑坡滑动面弹性应变能、滑坡重力势能和地下水渗透势能的计算,采用突变理论建立了滑坡破坏模式判别指标,据此可将滑坡破坏模式分为缓动型和剧动型两类。计算结果表明,青石滑坡在水库运行期间的破坏模式属于缓动型,与实情相符。研究成果对于探索三峡水库岸坡滑坡灾害的形成机制及其减灾具有积极意义。
     

三峡水库出库流量变化对洞庭湖定居性鱼类产卵生境的影响

为分析三峡水库消落期不同出库流量与洞庭湖定居性鱼类产卵生境加权可利用面积之间的关系，选取水深和流速作为定居性鱼类产卵生境的关键影响因子，建立生境适宜性曲线，基于物理栖息地模型定量评估鱼类产卵生境适宜性的空间变化特征，并量化鱼类产卵所需的适宜生态流量。结果表明：三峡水库消落期增加出库流量对洞庭湖的水位及流速有一定的提升作用，对东洞庭湖的影响明显，对南洞庭湖和西洞庭湖的影响较小；随着三峡水库出库流量的增加，湖区定居性鱼类产卵生境的加权可利用面积呈现先增大再减小的趋势，不同湖区的加权可利用面积变化趋势及对三峡水库出库流量的响应情况具有显著差异，东洞庭湖定居性鱼类产卵生境的加权可利用面积呈现逐渐上升的趋势，南洞庭湖加权可利用面积总体增长幅度不大，呈现双峰曲线，西洞庭湖加权可利用面积呈现先增大后减小的趋势；定居性鱼类产卵生境的适宜生态流量范围为18 500～24 500 m³/s,最适宜生态流量为22 500 m³/s。     

多源遥感揭示白鹤滩库区五里坡滑坡蓄水期形变演化与复活机制

为揭示水电站蓄水期库岸滑坡形变演变趋势及复活机制，基于白鹤滩库区五里坡滑坡2021年1月—2022年8月共73景Sentinel-1影像，采用SBAS-InSAR技术提取蓄水期二维形变，并使用无人机航测技术对滑坡及次生灾害痕迹进行调查，此外利用GNSS位移实测数据对InSAR形变结果进行对比与补充，综合3种技术结果与库区水位实测数据、地质资料对五里坡滑坡进行精细化分析.结果表明：（1）五里坡滑坡形变与库区蓄水存在强相关性.在蓄水前无明显形变而在蓄水后一个月便发生可见形变，随着水位上涨，坡度方向InSAR形变速率最高达到-153 mm/a，雷达视线方向InSAR最大累积形变量达到121 mm，并表现为由下部形变逐渐带动上部形变的牵引式滑坡特征.结合水位实测数据与GNSS位移监测数据发现滑坡形变与蓄水期水位变化吻合度较高.（2）现场地质调查表明五里坡滑坡为上硬下软的反倾岩质边坡，且坡面岩体风化强烈，下部岩体容易受到库水作用软化发生压缩变形进而导致坡体沿风化层发生牵引式滑动.研究结果可为库岸滑坡蓄水期监测和防治提供科学依据.     

三峡水库岸坡崩坡堆积物力学特性数值试验研究

基于三峡水库崩坡堆积物岸坡变形破坏问题,采用三维离散元软件 PFC3D ,建立了崩坡堆积层土石混合体大型三轴剪切试验模型,并对含石量分别为 0% , 20% , 40% , 60% , 80% 和 100% 以及截面尺寸分别为 60cm×30cm , 65cm×32.5cm , 70cm×35cm , 75cm×37.5cm 和 80cm×40cm 的试样进行剪切破坏模拟。结果表明:土石混合体粘聚力随着含石量的增加而减小,近似呈线性关系。内摩擦角在含石量小于 40% 时,几乎不变;当含石量大于 40% 且小于 60% 时,内摩擦角处于过渡阶段,开始增大,且增大程度越来越快;当含石量大于 60% 时,内摩擦角急剧增加。同一含石量试样的粘聚力随着试样尺寸的增大而逐渐减小,且减小程度在含石量 40% 左右达到最大。随着试样尺寸的增大,含石量为 0%的试样内摩擦角几乎不变;20% , 40% 和 60% 含石量的试样内摩擦角减小; 80% , 100% 含石量的试样内摩擦角增大。崩坡堆积物试样破坏在“低含高围”情况下时出现“剪涨”现象,在“高含低围”情况下出现“剪缩”现象。研究认为 PFC3D 程序可以较好地研究水库崩坡堆积层的力学特性。
     

三峡水库典型库段近岸波高空间变异特征——以忠县段为例

利用RBR Virtuoso D|wave压力式波潮仪原位观测了三峡水库165 m水位时的近岸波高,通过对6测点1 000多组波高实测资料的参数检验和Weibull分布拟合,分析了近岸波高在干支流、左右岸、狭窄或宽阔库面处的空间差异特征,并探讨了库区波高的主要影响因素。结果表明:不同位置和库面展宽的近岸波高有显著差异,长江干流近岸有效波高的均值、极值及发生频率均大于支流,狭窄库面近岸波高均值和极值虽大于宽阔库面,但狭窄库面近岸波高的发生频率要小于宽阔库面;水库近岸波浪的波高频率分布较好地符合Weibull分布,干流岸段的波高主要集中在6 cm以下,占90%以上,支流岸段波高主要集中在2 cm以下,占87%。实测波高日过程曲线的波陡变化与断面通行船只特征具有较好的协同性,通航船只数量和类型差异是三峡水库近岸波高空间变异的主要原因。