三峡库区蓄水前后夏季小时降水变化特征

利用国家气象信息中心小时降水资料,结合三峡库区地形的多样性,分析了库区蓄水前(1992—2002年)和蓄水后(2003—2021年)夏季(6—8月)小时降水时空变化以及不同类型强降水事件(HRE)变化特征。结果表明:蓄水后小时降水的降水量和频次减少,而强度增加;降水变化存在明显的地理分布规律,降水量、频次、强度在库区中北部增加,且多位于长江以北地区;降水量、频次在库区西南部减少,强度在库区中南部和西北部减弱,且多位于31°N以南。蓄水前后小时降水的日变化峰值时间位相的空间差异程度表现为降水强度>降水量>降水频次;蓄水后降水量、频次、强度呈增加趋势的站点增多,且降水量和强度的日变化峰值时间位相在高海拔山区具有位相前移特征。蓄水前后各等级小时降水的降水概率和降水占比变化不明显,其中降水概率在(0.1,0.5)mm等级最大,≥20 mm等级最小;降水占比在(1,5)mm等级最大,(0.1,0.5)mm等级最小,≥20 mm等级约为15%。蓄水后小时降水的日变化特征更加明显,其中≥20 mm等级的小时降水量和频次的双峰结构更为突出,其他等级的小时降水量和频次的峰值时间范围有扩大趋势,而各等级小时降水强度的次日尺度波动更频繁。蓄水前后HRE均是短历时型最多,长历时型最少,且短历时型HRE多开始于下午,中历时型和长历时型HRE多开始于夜间;蓄水后有利于HRE维持,短历时型HRE在中午和下午开始的概率增加,中历时型和长历时型HRE在清晨开始的概率增加。

基于CNN-BiLSTM-Attention的三峡库区滑坡地表位移预测研究

地表位移预测在滑坡监测预警中具有重要意义,建立稳定可靠的滑坡位移预测模型是关键。本文基于卷积神经网络和注意力机制的滑坡位移预测方法,并以三峡库区黄泥巴蹬坎滑坡为例进行了验证。本文综合分析了该滑坡长达8年的降雨量、库水位和地表位移等监测数据,建立了结合卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)、双向长短期记忆(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)网络和注意力机制(attention)的CNN-BiLSTM-Attention深度学习组合预测模型,采用了适应性学习率和正则化技术进行模型训练,提高了模型的泛化能力同时避免过拟合,并与传统LSTM模型进行对比验证。结果表明:相较于传统的机器学习和神经网络方法,该模型在滑坡位移预测精度上取得了显著提升,预测模型拟合优度(R^(2))达0.989,平均绝对百分比误差(MAPE)仅为0.059。

微生物诱导碳酸钙沉积固化三峡库区黏性紫色土试验研究

三峡库区自然灾害频发,微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术是一种具有能耗低、无污染且可持续等优点的土体加固技术。黏性紫色土是三峡库区主要土壤类型,土壤孔隙较小,而MICP对其加固效果尚不明确。设置不同巴氏芽孢杆菌菌液浓度(OD_(600)为0、0.5、1.0、1.5)和胶结液浓度(0、0.5、1.0、1.5、2.0 mol/L)组合,对土壤试样进行MICP固化处理。开展不固结不排水三轴剪切试验,研究各试样的应力-应变关系、弹性模量和抗剪强度指标(黏聚力、内摩擦角),并利用扫描电镜测试分析其微观结构。结果表明:固定菌液浓度或胶结液浓度时,抗剪强度、弹性模量及黏聚力均随胶结液浓度或菌液浓度的增加呈先增后减的变化趋势,最适菌液与胶结液浓度组合为菌液OD_(600)=1.0和胶结液1.5 mol/L。平均内摩擦角随胶结液浓度的增加呈先增后减趋势,而胶结液浓度不变时,在菌液浓度OD_(600)=0.5或1.0时达到最高。固化后试样抗剪强度、弹性模量、黏聚力及内摩擦角最大分别提高62.59%、50.18%、119.50%和10.33%(226.00 kPa、6.44 MPa、48.30 kPa和26.70°)。通过扫描电镜观察发现MICP加固紫色土形成了大量球状碳酸钙晶体和片状碳酸钙晶体,分布于土壤颗粒表面和间隙中起胶结作用并增加土颗粒表面粗糙度,从而提升了土的黏聚力和内摩擦角。MICP可以有效提高紫色土的强度,在菌液浓度为OD_(600)=1.0和胶结液浓度1.5 mol/L组合时加固效果最优。

三峡库区乡村发展主体获得感现状及提升路径——基于重庆巫溪长红村的个案

让人民有较多的获得感、幸福感是党和国家新时期治国理政的伟大方略。近年来,在乡村振兴战略推动下,三峡库区经济社会取得较快发展,人民生活发生了重大变化。他们的获得感如何?文章选取库区的重庆巫溪县长红村为研究对象,通过获得感问卷调查和会见座谈形式获取第一手资料,分析该村三类主体获得感的差异性,探寻导致这种差异的内外因素,并提出提升不同主体获得感的实施路径:增强个体发展能力,激发获得感提升的内生动能;壮大集体经济实力,夯实获得感提升的经济基础;优化乡村治理模式,确立获得感提升的组织体制机制;持续推进落实乡村振兴各项政策,营造获得感提升的宽松环境。

基于InVEST模型和PLUS模型的三峡库区(重庆段)碳储量时空变化及预测

分析三峡库区(重庆段)近10 a的土地利用类型及碳储量的空间格局,并模拟未来10 a不同情景下土地变化趋势、预测碳储量变化,有利于促进区域土地利用格局的优化、合理生态政策的制定。利用InVEST模型,选取13个驱动因子,分析三峡库区(重庆段)在2010—2020年及不同发展情景下2030年的土地利用变化趋势,并结合PLUS模型评估其碳储量状况。结果表明:①2010—2020年三峡库区(重庆段)土地利用变化主要表现为耕地、草地和湿地向林地、建设用地及水域的快速转移;2010年、2020年碳储量分别为426.89×10^(6)、425.51×10^(6) t,呈下降趋势,总量减少了1.38×10^(6) t;②碳储量分布具有空间分异性,总体表现为西低东高、南低北高、库首>库尾,碳储量空间变化与地类变化具有较高的一致性;土地利用空间格局演变的贡献度最高的驱动因素是社会经济因子,其中人口、GDP最为突出;③到2030年,自然发展情景和城镇发展情景下碳储量分别减少了0.76×10^(6)、8.98×10^(6) t,生态保护情景下增加了3.72×10^(6) t。高碳密度的地类向低碳密度地类转移是导致碳储量减少的主要原因,因此,未来应形成平衡、协调、低碳的土地利用空间格局,规划城市增长边界,重点保障巫山山系、大巴山系、武陵山系等林草高碳储量区,推行尾库区复林复草,保障库区碳汇功能。

三峡库区碳酸岩岸坡消落带岩体劣化特性

岸坡消落带是库水位升降形成的干湿交替作用区域。与岸坡其他地段相比,岸坡消落带水岩作用强烈,不断改造库岸的形貌特征,影响岸坡的整体或局部稳定性。消落带岩体劣化研究在劣化特征、劣化分类,以及劣化评价方法、指标研究方面存在不足。本文以三峡库区秭归和巴东干(支)流碳酸岩岸坡消落带岩体为研究对象,采取调(勘)查与试验、“比拟法”等综合分析方法,对碳酸岩消落区岩体劣化特征、过程及机制进行了系统研究,得到以下结论。(1)基于岸坡消落区岩体劣化的宏观效应,可划分为4种劣化类型;库水和地下水联动作用影响消落区岩体劣化的范围,沿深度方向呈现逐渐减弱的趋势,根据岩体劣化程度,可划分为3个区。(2)岩体各类结构面劣化最为严重,尤其是裂隙结构面,控制着岩体劣化的主要特征和类型。(3)库水作用方式和水的溶蚀性强弱影响岩体劣化的进展和演化发展模式。(4)根据库水与岸坡地下水联动程度,结合工程应用,提出了碳酸岩岸坡消落带岩体劣化的评价指标和评价方法。研究成果对消落带岩体劣化评价及岸坡稳定性演化评价具有一定的参考意义。

红果参在三峡库区的引种表现及栽培管理要点

为丰富三峡库区果品品种和优化农业产业结构,筛选适应三峡库区山地生态气候和土壤的小型水果种类,对引进的红果参在三峡库区进行试种,从物候期、农艺性状、产量、抗性、果品品质等方面进行观察、试验和综合评价,并提出了红果参的栽培管理要点。结果表明,红果参能稳定生长和持续挂果,果品清香口感好,适宜在三峡库区作为新型特色水果推广种植。

乡村振兴背景下重庆三峡库区经济高质量发展水平分析

推动国家经济高质量发展是当前和今后我国发展的根本要求,推动区域经济高质量发展是实现国家经济高质量发展的应有之义。本文选取重庆三峡库区2007—2020年的面板数据,构建了经济高质量发展指数,并运用熵权TOPSIS法测算各区县的经济高质量发展水平,发现重庆三峡库区经济高质量发展水平处于上升趋势,但目前整体水平较低,内部发展不协调,渝北区的经济高质量发展水平领先于库区其他区县,且领先幅度越来越大。结合乡村振兴战略,本文为促进重庆三峡库区经济高质量发展提出了以下建议:(1)抢抓政策机遇,培育农旅产业,并向下游延伸,以产促收,提高当地居民和政府收入,实现产业发展-收入增加-投入高效-产业发展的循环发展模式;(2)加快实现城乡融合发展,从体制机制出发,打破限制城乡要素自由流动的壁垒,培育和引进人才,加大对农村公共产品的投入力度,努力实现城乡公共服务均等化,以供参考。

基于VIC模型的三峡库区流域小时尺度实时洪水预报

VIC模型在流域面积大于3 000 km^(2)的大型流域日或月尺度洪水模拟中表现出良好的适用性,而在大型流域小时尺度实时洪水预报过程中的适用性尚未得到验证。以三峡库区大型流域为例,通过建立小时尺度VIC分布式洪水预报模型,构建三峡库区流域实时滚动洪水预报方案,将VIC分布式洪水预报模型实地化部署并应用于2022及2023年三峡库区实时洪水预报。结果表明:VIC模型应用于2014—2021年三峡库区各子流域历史洪水模拟,率定期和验证期的洪量、洪峰平均合格率均在80%以上,确定性系数均值在0.70以上,构建的VIC分布式洪水预报模型在三峡库区及其子流域洪水模拟中表现出良好的适用性;在2022及2023年三峡库区4场典型洪水的实时洪水预报中,径流深和洪峰的平均相对误差达到16.3%和5.0%,重点产流区产流量平均相对误差为7.8%,能够准确把握库区重点产流区的洪量及来水过程,因此VIC模型在大型流域小时尺度实时洪水预报中具有较大的应用潜力。

三峡库区山区乡村功能多元化与坡耕地演变的耦合关系

探究快速城市化、工业化背景下,山区乡村功能多元化与坡耕地演变的耦合关系,对山区耕地保护和乡村可持续发展具有重要意义。从人地关系视角,构建了山区乡村功能多元化与坡耕地演变耦合关系测度模型,并以三峡库区奉节县为例,采用乡村功能评价、耦合协调度模型等方法,揭示其耦合关系及其驱动机制。结果表明:(1)奉节县各乡村功能均呈现发展的趋势,其中社会保障功能的发展最为明显,乡村功能综合指数呈现南北部增加、中部减少的特征,且南部增加幅度大于北部;(2)奉节县坡耕地占比呈现下降趋势,缓坡耕地减少最少,急陡坡耕地减少最多,呈现南部减少幅度小、北部减少幅度大的特征;(3)乡村功能多元化与缓坡耕地演变的耦合协调度呈下降的趋势,与陡坡耕地和急陡坡耕地的耦合协调度呈先降后升的趋势,其耦合响应类型可以归纳为可持续型、转型型、一致型和衰退型4种类型;(4)乡村功能多元化与坡耕地演变耦合变化主要受到自然、社会经济、政策等要素驱动,今后应当从发展生态农业、推行环境治理等方面来提高乡村功能发展与坡耕地利用之间的协调性。研究方法和研究结果可为其他山区坡耕地资源的优化利用、生态保护以及乡村可持续发展提供借鉴价值。

三峡库区汉丰湖水华期水体富营养化研究

汉丰湖是三峡库区的“库中库”,同时也是我国西部地区最大的城市人工湖,近年来时有水华暴发。通过在汉丰湖流域蓝藻水华暴发期选择10个采样点进行水环境质量监测,结合对该地区的实地调研情况,分析了该区域水污染的主要成因。结果表明,研究区的总磷、氨氮、总氮、化学需氧量、五日生化需氧量、高锰酸盐指数等各污染物指标均较高,且时空分布差异较大,南河汇入区水质明显劣于其他区域。根据富营养化评价结果,研究区的富营养化指数自西向东逐渐下降,氮、磷是导致水体出现富营养化的重要因素。

直辖前后三峡库区(重庆)工业企业变迁的历史经验及其对现代化新重庆建设的启示

直辖前后,三峡库区(重庆)各级政府,经济管理部门和搬迁企业认真落实国务院关于企业迁建必须丈力调整结构实施关停并转的要求,抓住搬迁的历史性机遇,充分利用国家给予的优惠扶持政策,采取有力措施,大力调整搬迁工矿企业结构,实施破产或关闭,重构库区新的工业生产力体系,促进库区经济发展和移民安置工作的落实。在三峡库区淹没企业迁建工作中,重庆市坚持正确处理经济发展与结构调整的关系,把加快发展作为结构调整的最终目的,把结构调整作为加快发展的有效手段,在实践中探索总结出了淹没企业与企业组织机构调整、产品结构调整、加速技术改造、开展对口支援和发展地方资源优势相结合,使工业企业在结构调整中强筋壮骨,取得了显著成效。

重庆三峡库区城乡融合发展与共同富裕面临的主要问题及对策

城乡融合是城乡协调发展的重要阶段,共同富裕是中国特色社会主义建设的本质要求。阐述了重庆三峡库区城乡融合发展与共同富裕面临的主要问题,从规划引领、产业突破、人口流动、激活要素、人—地—业融合、创新共同富裕手段、加大投入、科技支撑、示范先行及长效机制等九个方面提出了促进重庆三峡库区城乡融合高质量发展与衔接实现共同富裕的路径措施。

三峡库区三门洞滑坡复活机理及韧性变形研究

三峡库区蓄水诱发大量库岸古滑坡复活变形,引入“韧性变形”概念可很好地解释古滑坡在相似影响因素下的差异性变形响应情况。以三峡库区三门洞滑坡为例,通过现场地质调查及17 a的监测数据,分析古滑坡复活过程中的变形特征及“韧性变形”机制。结果表明:①三峡库区三门洞滑坡为平缓堆积层古滑坡,自三峡水库蓄水后复活变形,前、中、后部变形主要为塌岸、拉张裂缝或坍滑和拉张剪切裂缝;②在库水位下降期间,滑坡的变形对库水位的快速下降响应敏感,库水在低水位运行和上升期间,滑坡变形主要诱发因素是降雨,尤其是连续性强降雨,可引发滑坡持续性变形;③滑坡发生“韧性变形”时,滑体内部经历一次密实过程,使得土体的密度增大,内聚力增强,提高了土体的抗剪能力,在一段时间内拥有抵抗下次变形的力量。研究成果可为三峡库区滑坡监测预警工作提供参考。

1990—2020年三峡库区植被物候时空格局及其演变机制

作为长江上游生态屏障的核心区,三峡库区特殊的地理位置使其在推动长江经济带发展和生态文明建设中肩负着重大使命。三峡库区的生态环境在蓄水前后发生了较大改变,其变化能通过植被物候的变动体现,研究三峡库区植被物候时空演变特征及其驱动力,对于区域生态可持续发展和长江经济带生态文明建设具有重要意义。借助动态阈值法提取物候参数,整合多源遥感物候参数提取结果,分析1990—2020年三峡库区植被物候时空格局;结合Theil-Sen Median趋势分析与Mann-Kendall检验等方法,定量分析三峡库区蓄水前后植被物候时空演变特征;运用地理加权回归分析、Pearson相关性分析以及主成分分析等方法,定量探究三峡库区植被物候时空演变的影响因素。结果表明:(1)近31年来,三峡库区植被的生长季开始时间(Start of Growing Season,SOS)主要出现在60 DOY(Date of Year),生长季结束时间(End of Growing Season,EOS)主要出现在301 DOY,生长季长度(Length of Growing Season,LOS)总体为248 d。在空间上,SOS与EOS均呈现出从库首至库尾逐渐提前的趋势,LOS的空间异质性较小。(2)库区植被物候表现出SOS提前、EOS推迟和LOS延长的特征,SOS提前的平均幅度为0.3 d/a,库首区域最为典型;EOS推迟的平均幅度为0.8 d/a,库尾区域尤为明显;LOS延长的平均幅度为1.7 d/a,库尾区域更加突出。植被物候对库区蓄水的响应表现出一定的滞后性。(3)人为因素与间接人为因素(水位、人口和水域面积等)是影响库区植被物候时空分异的主要因素。

基于不同评价单元的三峡库区滑坡易发性对比——以重庆市云阳县为例

为探究不同评价单元对区域滑坡易发性评估的影响,基于网格单元与斜坡单元对三峡库区典型县域重庆市云阳县开展了滑坡易发性研究。首先选取高程、坡度、曲率等22个评价因子,根据研究区988个历史滑坡数据,通过30 m×30 m的栅格数据提取斜坡单元,并基于网格单元及斜坡单元分别建立22个滑坡影响因子地理空间数据库;然后利用随机森林与贝叶斯优化算法来构建滑坡易发性模型,对研究区滑坡进行易发性评估;最后结合ROC(受试者工作特征)曲线与混淆矩阵结果检验评价单元的易发性模型预测精度。结果表明:易发性评估的结果可划分为低、较低、中、较高、高5个等级;基于网格单元的滑坡易发性模型中,高程、与道路距离、坡度这3个因子对滑坡发生的贡献率大,基于斜坡单元的模型中,I_(NDV)(归一化植被指数)、剖面曲率、平面曲率这3个因子对滑坡发生的贡献率大,并且2个模型的滑坡密度均随着滑坡易发性等级的升高而变大;与网格单元相比,斜坡单元能更好地解释地形间的联系,以斜坡单元(AUC=0.744)为最小评价单元的滑坡易发性模型比网格单元(AUC=0.714)精度更高。

基于地貌差异的景观格局转型研究——以三峡库区奉节县为例

定量探讨影响因子对景观格局的驱动机理,有助于厘清山区景观格局演变过程以及发展方向。基于地貌差异的景观格局转型研究框架,从“全域-典型地貌区”的视角探究1990—2020年三峡库区腹地奉节县不同地貌下景观格局的时空演变规律,归纳其转型模式。利用二元Logistic回归模型探讨不同地貌区影响因子与景观格局的相关性,以阐释其驱动机理。结果表明:①近30年间耕地与草地缩减,林地、果园以及撂荒地增长,景观破碎度增加。其中,河谷丘陵区耕地大幅缩减,果园迅速扩张;低山区耕地缩减速度减缓,耕地撂荒现象明显;中山区林地恢复性增长。河谷丘陵区趋于经济导向性,而低山区与中山区趋于生态导向性。②研究区景观格局表现为传统农业型、农业主导型以及生态主导型Ⅰ向生态经济型、生态主导型Ⅱ以及生态型转变。根据不同地貌景观格局转型特点,归纳总结为“河谷丘陵-生态经济型”、“低山-生态主导型Ⅱ”、“中山-生态型”3种转型模式。③影响因子对研究区景观格局的解释作用具有差异性。从全域来看,农业型与生态型景观格局主要受人为干扰因素的影响,生态经济型景观格局主要受地形因素的影响,自然景观格局主要受水热条件的影响;从不同地貌区来看,地形是影响河谷丘陵区景观格局的主导因素,随着地貌梯度的增加,地形对低山区与中山区景观格局的解释作用减弱,人为干扰对其解释作用增强,山地景观格局受到人为干扰与地形的共同影响。研究结果揭示了基于地貌差异的景观格局演变的独特性规律,对三峡库区生态经济建设以及山区土地资源的合理规划具有重要意义。

基于CA_Markov模型多情景模拟的三峡库区土地利用变化及其生态环境效应

[目的]探究三峡库区土地利用与生态环境质量时空演变特征,揭示土地利用变化引起的生态环境效应,为研究区土地资源整合和生态环境保护提供依据。[方法]选取2000年、2010年、2020年土地利用遥感监测数据,采用CA_Markov模型分别预测自然变化情景(NCS)和生态保护情景(EPS)下2030年土地利用空间格局,并通过转移矩阵、生态环境质量指数、地统计分析、生态贡献率等方法,对三峡库区长时间序列土地利用变化及生态环境效应进行定量分析。[结果](1) 2000—2020年,三峡库区土地利用类型间转化明显,其中耕地转向建设用地,草地转向林地和耕地,建设用地面积增长量1 321.56 km^(2),增长率达275.02%。(2)模拟结果显示2030年生态保护情景下林地、草地面积比例均高于自然变化情景,而建设用地扩大规模相比自然变化情景显著减少。(3)三峡库区生态环境质量呈现出自西向东逐渐升高的阶梯式分布格局,2000—2030年其生态环境质量略微下降,由2000年的0.547 9降低至2030年的0.533 6。(4) 2000—2030年,降低三峡库区生态环境质量的两大主导因素是林、草地转为耕地,提高其生态环境质量的主要有利因素是耕地转为林地,生态贡献率比重超过70%。[结论]退耕还林还草和城市快速发展使三峡库区同时存在生态改善与生态恶化,但总的来看,研究区生态环境质量表现为改善略小于恶化的态势,建设用地、林地、耕地、草地之间的转化是其主要原因。

三峡库区滑坡工程加固和生态护坡措施研究进展

三峡库区干、支流跨度极广,受地层岩性、岸坡结构、库水波动及强降雨的影响,库区频发以滑坡为主的地质灾害。结合三峡库区滑坡的分布规律,分析了降雨和库水波动两种主要外因作用下不同工程地质类型滑坡的变形响应特征及失稳机理,总结介绍了三峡库区滑坡灾害治理所采用的抗滑桩支护、挡土墙支护、锚杆(索)加固3种主要工程措施的支护原理和设计计算方法,以及生态护坡技术的加固机理及其在三峡库区的研究试验和推广使用。研究认为:目前三峡库区滑坡治理主要以工程措施为主,一般较少考虑滑坡防治的生态效应,今后的研究可针对三峡库区降雨型滑坡特点,更深入地探索库水波动、强降雨等外因作用下生态-结构复合护坡体系的联合加固机理及设计评价方法。

脲酶诱导碳酸钙沉积(EICP)减小三峡库区紫色土分离能力效果

为探究脲酶诱导碳酸钙沉积(enzyme-induced carbonate precipitation,EICP)减小三峡库区紫色土分离能力效果,该研究设置5个EICP浓度(0(CK对照)、0.5、1.0、1.5和2.0 mol/L)和6个养护时间(1、7、15、30、60和120 d),开展模拟冲刷试验分析土壤分离能力,通过表观黏聚力和碳酸钙含量变化阐明EICP作用下紫色土分离能力变化原因,并从微观角度揭示其减蚀机制。结果表明:与CK对照相比,EICP处理显著减小土壤分离能力,随着EICP浓度的增加,紫色土分离能力呈现先减小后增大的变化趋势,在浓度为1.5 mol/L时效果最佳;而随着养护时间的延长,紫色土分离能力呈现先快速减小再缓慢减小的变化规律,CK对照在前30天减小明显,EICP处理下在第7天时减幅明显,减幅占总减幅的85.79%~92.21%。表观黏聚力与碳酸钙含量随EICP浓度的增加先增大后减小,而随养护时间的延长分别呈持续增大和先增大后趋于稳定的变化趋势。EICP作用下紫色土碳酸钙聚集是引起分离能力降低的重要原因,表观黏聚力和碳酸钙含量与紫色土分离能力呈现显著指数函数关系(P<0.01),能够很好解释紫色土分离能力的变化。研究结果表明EICP能够有效减小紫色土分离能力,可为三峡库区水土流失治理提供理论指导。