基于Budyko假设的三峡库区蓄水前后径流变化归因识别

[目的]径流在气候变化和人类活动的共同影响下发生变化,探索径流时空演变规律及其原因对水库科学调度及水资源的可持续利用具有重要指导意义。[方法]基于三峡库区“腹心”万州段1960-2019年的气象水文数据,首先采用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变分析和小波分析对三峡库区蓄水前后径流的时空演变特征进行分析,最后采用2种Budyko水热耦合平衡方程,定量计算气候变化和人类活动对径流变化的影响率。[结果](1)研究区年径流量呈显著下降趋势(|z|>2.58),2003年(三峡库区蓄水年)出现拐点,随后年内分配更加均匀。(2)与蓄水前相比较,蓄水后气候变化和人类活动对研究区年径流减少的贡献率为27.9%~29.2%和70.8%~72.1%。(3)人类活动主要通过改变土地利用类型和建设水利工程影响流域年径流量,林地、建设用地面积的增加和三峡库区的建设影响研究区水文循环过程使年径流量减少。[结论]研究结果定量描述人类活动对径流变化的影响,对下一阶段三峡库区水资源管理提供理论支撑。

时序InSAR解析消落带区域岸坡地表形变及其水要素影响

消落带区域多发生地质灾害,因此理清库水位、降雨等因素在消落带区域地表形变中的作用对于地质灾害预警及防治具有重要意义。为此,采用短基线集差分干涉测量技术对三峡库区奉节段2018年7月—2020年7月的63景Sentinel-1A升轨影像进行地表形变反演,结合地面监测点进行对比界定,通过形变量-库水位-月降雨量的时间序列图进行水要素分析。获得结论如下:①库水位变化和降雨是造成地表形变的重要因素,库水位变化对坡体影响主要体现在浮托减重效应和坡体内外的水位差,而降雨会减弱坡体的抗剪强度同时增加坡体自重进一步增加形变;②库水位变化快则地表形变大,库水位变化慢则地表形变小;③降雨与地表形变成正比,极强降雨时降雨完全主导着地表形变;④研究区地表总体稳定,但消落带邻近区域发现2个形变异常区域:异常区域年形变速率超过30 mm/a,区域内最高形变速率可达89 mm/a。结论具有较强的理论和实用价值,可为消落带区域地质灾害精准防治提供科学支撑。

三峡库区巫峡段消落带碳酸盐岩强度弱化研究

三峡库区175m蓄水以来,巫峡段碳酸盐类岩溶岸坡在周期性水位变动下岩体劣化强烈,新生或加速形成了大量地质灾害。为探讨在周期性水位变动下碳酸盐岩类岸坡的强度弱化规律,文章从岩石(体)物理结构、化学性质、力学性质等方面开展研究,通过在巫峡最具代表性的6处库岸段开展原位岩体回弹强度测试、原位点荷载试验以及室内干湿循环试验、岩石矿物成分分析、岩石表观裂隙扫描等试验,获取水位变动条件下碳酸盐类岩石(体)的强度弱化数据。原位岩体回弹强度测试结果表明,原位岩体单一年度的强度弱化率为0.3%~25.9%,岩体强度弱化主要沿结构面产生;室内干湿循环试验结果表明,在50次干湿循环后,岩石强度弱化率为16.4%~23.9%,变形模量弱化率为17.1%~24.9%;岩石矿物成分分析结果表明,在100次循环后,CaO的溶失量为0.5%~5.6%;岩石表观裂隙扫描结果表明,岩块表面裂纹发育位置发生了水蚀痕迹加重、溶孔变大、裂纹延伸等变形现象。基于干湿循环试验数据,建立岩石强度弱化函数,推导出各点位上的指数函数弱化计算模型。该计算模型可用来预测岩石强度、变形模量与水位循环次数间的数值关系。最后以曲子滩危岩“溃屈”式破坏计算为例,探讨了岩体强度弱化后的灾变效应。研究提出的工作方法和通过试验所得到的数据可为三峡库区岸坡劣化带的防治提供数据和技术支撑。

CMIP6对三峡库区万州段降水和气温的模拟能力评估

为了准确预估三峡库区未来的水文气象变化趋势,为库区水资源的合理分配提供科学依据,借助12种CMIP6全球气候模式数据和多模式集合MME,采用平均值分析法、Mann-Kendall突变检验法、泰勒图分析法和TS评分法,分别从季节月平均气温和降水、突变年份和综合模拟能力评估全球气候模式在万州段的适应性。结果表明:①在降水模拟结果方面,三峡工程蓄水前模式ACCESS-CM2的模拟效果较好,蓄水后MME对降水的模拟效果较好;②在气温模拟结果方面,三峡工程蓄水前MME的模拟效果较好,蓄水后模式ACCESS-CM2的模拟效果较好;③综合来看,模式ACCESS-CM2对蓄水前后气温和降水的模拟效果最好。

三峡水库蓄水前后浮游植物调查及水环境初步分析

比较了三峡水库蓄水前后湖北库区干流江段及其主要支流的藻类生态特征及水质状况,结果显示,蓄水前(2002年12月至2003年6月)和蓄水后(2003年6月至2004年5月)三峡湖北库区江段藻类的群落结构和细胞密度存在明显差异。蓄水前共鉴定藻类7门66属79种,硅藻、绿藻、蓝藻分别占34.6%,38.5%和10.3%,其余藻类合计16.6%。蓄水后,藻类的总种类数增至151种,硅藻、绿藻、蓝藻所占比例依次为23.8%,55.0%和9.9%,其余藻类合计11.3%。藻类的细胞密度,蓄水前,干流平均272.6×104ind/L,支流1042×104ind/L;蓄水后,干流和支流的平均细胞密度分别高达384.8×104ind/L和2006.7×104ind/L,较蓄水前增加41.2%和92.6%,数据说明,三峡成库过程对湖北库区水生态系统中的藻类群落结构产生了影响,尤以对支流中的影响更为明显。作者通过分析蓄水后库区水质下降的原因及其负面影响,提出了相应的防治措施与建议。

三峡库区(重庆段)土壤硒分布特征及影响因素

重庆是我国缺硒(Se)的重点区域,多目标地球化学调查采用现代分析测试手段进行土壤Se元素的分布及富集的研究,对特色农业资源的开发利用具有重要意义。以每4 km2 1个表层和每16 km2 1个深层土壤数据对三峡库区重庆段土壤Se分布特征及其影响因素进行了分析探讨。结果表明:三峡库区(重庆段)表层土壤Se含量在0.006~5.79 mg/kg之间,平均值为0.16 mg/kg,以缺Se或潜在缺Se为主,其分布面积达到73.19%,足Se面积为25.77%,富Se或Se中毒区域仅为0.16%;深层土壤Se含量在0.03~0.62 mg/kg之间,平均值为0.12 mg/kg,缺Se面积占到67.36%,潜在缺Se面积也占到20.68%。不同类型间以黄壤表层土壤Se含量最高,其次是石灰土,且与水稻土和紫色土存在着显著性差异。不同土地利用方式间以林地与建筑用地表层土壤中Se含量相对较高,但各土地利用方式间不存在显著性差异。表层土壤Se含量相对于深层土壤表现出明显的富集特征,富集面积达到76.97%,但以弱富集区域为主,占到总面积的56.93%。土壤有机质、总氮含量与表层土壤Se含量存在较好相关性;与主要重金属以及S的相关性分析表明,其存在着较强的伴生关系,以Cd的伴生关系最为密切。表层土壤Se含量随着海拔和坡度的增加而增加,随着pH的增加而减少。此外,Fe、Al也是影响表层土壤Se含量的重要因素。

基于土地利用的三峡库区(重庆段)生态系统服务价值时空变化

基于土地利用数据,采用Costanza的生态系统服务价值计算方法,结合中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表,对1986—2010年三峡库区(重庆段)生态系统服务价值的时空变化进行研究。结果表明:近25年来,研究区生态系统服务价值呈先降后增的V字型趋势,1986年为953亿元,1995年下降至948亿元,2000年持续下降至943亿元,2010年大幅增加至整个研究时段的最高值968亿元,其中林地是研究区内生态服务价值最高的土地利用类型。生态系统服务价值的空间格局大致以巫溪至江津一线为界,呈现东南高、西北低的特征。研究时段内区域生态系统服务价值重心随时间总体上向东南迁移。空间自相关分析结果显示,1986—2010年间研究区生态系统服务价值的空间分布具有一定的集聚性。敏感性分析说明生态系统服务价值对所采用的价值系数缺乏弹性,研究结果具有可信性。通过生态系统服务价值与社会经济指标之间的回归分析,发现生态系统服务价值与GDP、人口密度、城镇化率具有极显著的线性负相关关系,而与农林牧渔业GDP呈极显著的线性正相关。在库区未来生态环境管理中,应更多地考虑生态系统服务功能,合理规划土地利用,尤其是应多保护天然林地、草地和水体等生态服务价值系数高的用地类型,发展高效绿色生态产业,控制城市无序扩张,实现库区社会经济与自然生态相协调的可持续性发展。

三峡库区(重庆段)生态系统健康评价

生态系统的健康和相对稳定是人类赖以生存与发展的必要条件.分析了三峡库区（重庆段）生态系统的健康状况,使用3S技术获取基础地理数据,构建基于压力-状态-响应模式的三级指标体系模型,并以AHP法结合专家咨询法选取人口密度、地质灾害易发度等10项指标,进行综合得分计算并分级.结果表明：①在生态环境调查的基础上,应用GIS空间分析方法进行生态系统健康评价具有可操作性和结果的可靠性;②三峡库区（重庆段）生态系统健康质量表现出2-4级生态系统占主体（82.6%）的特点,生态质量一般,人类社会经济活动对生态系统的健康状况造成较大影响;③生态系统健康质量水平分布表现出明显的区域差异,从行政范围来看,彭水县、巫山县较好,巫溪县、武隆县等次之,云阳市、万州区等则较差.结合系统聚类分析方法分析三峡库区（重庆段）生态系统健康状况空间分异的成因;并从宏观尺度上提出了对该地区人为活动的不良生态后果予以积极预防和有效调控的综合对策.

三峡库区就地后靠移民心理健康及社会支持、应付方式研究

目的:研究移民与非移民心理健康以及与社会支持、应付方式之间关系。方法:运用症状自评量表(Symptom checklist90,SCL-90)、应付方式问卷(Coping scheme questionnaire,CSQ)、社会支持评定量表(Social support rating scale,SSRS)对随机抽取的401名移民和199名非移民进行调查。结果:1.移民的心理健康状况较非移民差;移民组自责分明显高于非移民组,差异具有显著性(P<0.05);移民组社会支持总分及主观支持分低于非移民组,差异具有显著性(P<0.05);移民组主观支持分低于于非移民组。2.消极应对方式越强,发生心理不适的可能性就越大。相反,积极应对方式越强,发生心理不适的可能性就越小;同时,移民获得的社会支持越多心理健康水平越高。结论:三峡移民心理健康存在一定问题,值得关注。加强对移民的后期扶持工作和进行积极系统的心理干预,对维护移民的身心健康具有十分重要的意义。

泥沙沉降对水库富营养化指标的影响

为监测成库后三峡库区重庆段富营养化的状况,通过泥沙沉降对水质影响静态模拟试验,研究了长江原水的泥沙沉降对水体中Chla、SD、TP、TN、浊度等指标的影响.结果表明,三峡成库后泥沙更易沉降,引起水体浊度降低、SD增大,这可能利于藻类的生长,导致Chla的质量浓度增加,同时,泥沙沉降也使水体的TN/TP增大,对富营养化的发生有抑制作用.

三峡库区(重庆段)地表起伏度及其对生态系统服务价值的影响

地表起伏度与生态系统服务价值密切相关。地表起伏度决定或直接影响土地利用类型,造成不同地表起伏度地区生态系统服务价值不同。利用ASTER GDEM V2全球数字高程模型数据,通过窗口分析法获得三峡库区(重庆段)地表起伏度。利用土地利用数据,参照中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表,计算三峡库区(重庆段)生态系统服务价值,定量分析地表起伏度与生态系统服务价值的相关性。结果表明:(1)研究区地貌复杂,地表起伏较大,整体来说东部高于西部,其中地表起伏度最大的是巫溪(1.360 3),最小的是渝中(0.289 0)。(2)研究区人均生态系统服务价值空间分布不均,东部为天然林保护区和水源涵养区,人均生态系统服务价值高。西部为都市重点开发区和城市发展新区,人均生态系统服务价值低。(3)地表起伏度与人均生态系统服务价值呈正相关,对其影响程度由大到小依次为原材料生产、食物生产、气体调节、气候调节、价值总量、水文调节、保持土壤、提供美学景观、维持生物多样性和废物处理。研究表明,加强对位于高地表起伏度区的天然林保护区和水源涵养区的保护是维护和提高库区生态系统服务价值的有效途径。

2000-2011年三峡库区重庆段植被覆盖景观格局变化

基于遥感数据 M ODIS NDVI ，利用像元二分模型定量估算了三峡库区重庆段不同时期（2000－2003年，2004－2007年，2008－2011年）植被覆盖度的变化。将植被覆盖度划分为4个等级：I级（0％～40％）、II级（40％～60％）、III级（60％～80％）、IV级（80％～100％），结合景观生态学理论分析了植被覆盖景观格局随时间的动态变化。结果表明：2000－2011年，III ，IV级所占面积比例之和达到90％以上，是研究区植被覆盖景观的基质。植被覆盖变化的总体趋势为低覆盖度类型向高覆盖度类型转变，整体呈现正向演替的良性发展。近12年来，研究区内植被覆盖景观中各斑块类型在优势度、破碎度、形状、连通性等方面变化差异明显。整体植被覆盖景观格局的镶嵌程度增加，形状趋于复杂，多样性和异质性不断增强，对植被覆盖景观格局起支配作用的优势斑块类型由III级逐渐转变为IV级，各斑块类型在空间上的分布趋向均衡化，结构趋于复杂化，其中III ，IV级特征的变化对植被覆盖景观格局动态起决定性作用。三峡库区植被覆盖景观格局积极变化的主要原因极有可能是近年来由政府主导开展的生态建设和生态恢复。

泥沙沉降对长江水体富营养化相关因素的影响初探

针对三峡库区重庆段蓄水后,泥沙沉降对长江水体富营养化相关因素的影响进行了研究。三峡库区含沙量大,泥沙对水环境的影响不容忽视。为准确预测成库后三峡库区重庆段富营养化的发生,文章通过泥沙沉降对水质影响静态模拟试验,研究了长江原水的泥沙沉降对水体中叶绿素a、透明度、溶解性总磷、溶解性总氮、浊度等指标的影响。结果表明:三峡成库后泥沙更易沉降,引起水体浊度降低、透明度增大,这可能利于藻类的生长,导致叶绿素a的质量浓度增加,同时,泥沙沉降也使水体的溶解性氮磷比增大,对富营养化发生有抑制作用。

基于AHP-PCA熵组合权重模型的三峡库区(重庆段)农业生态环境脆弱性评价

【目的】了解三峡库区蓄水后的农业生态环境状况,为提出有效的农业环境治理和保护措施提供参考。【方法】以三峡库区(重庆段)为研究区域,从气候条件、承载体、农业生产条件和社会经济4个方面建立农业生态环境评价指标体系,在用层次分析法(AHP)和主成分分析法(PCA)分别确定各指标主观权重和客观权重的基础上,以最小信息熵将权重组合为综合权重,在GIS支持下建立评价模型,对库区农业生态环境从结构性脆弱、胁迫性脆弱及综合性脆弱进行量化评价及等级评定。【结果】三峡库区(重庆段)农业生态环境脆弱性表现为(东)北部较高、中部较低、长江两岸较高,且以长江为分界线的长江北部在较高的胁迫性脆弱和结构性脆弱共同作用下较南部明显偏高,区域内70.00%以上的区(县)农业生态环境整体处于中强度等级以上,农业生态环境抗干扰能力不容乐观。三峡库区(重庆段)农业生态环境脆弱性的空间分布整体上与生态环境因子分布一致。【结论】以AHP-PCA熵组权重模型评价农业生态脆弱性具有可行性,可为生态环境脆弱性评价提供一种新的思路与方法。

三峡库区就地后靠移民心理健康与生活事件及人格特征研究

目的研究三峡库区就地后靠移民心理健康水平与生活事件及人格特征的关系。方法运用症状自评量表(SCL-90)、生活事件量表(LES)、艾森克人格问卷(EPQ)对随机抽取的401名移民和199名非移民进行调查。结果(1)移民的心理健康状况较非移民差;(2)EPQ测定P分高的人和N分高的人具有更低的心理健康水平,社会应激与心理健康水平呈负相关。结论移民搬迁这一生活事件对移民心理健康影响明显且与人格特征有关。

三峡库区重庆段土地覆盖和生物多样性功能演化及预测

为研究三峡库区(重庆段)2005—2020年土地覆盖和生物多样性功能演化情况,对景观格局进行动态分析,该文结合重庆市生态保护红线划定成果,综合运用CA-Markov模型和In VEST模型对区域2005-2020年的土地覆盖和生物多样性功能的演化及趋势进行研究,在运用CA-Markov模型对2020年土地覆盖进行模拟预测的基础上,运用In VEST模型进行生物多样性功能的定量计算。结果表明:1)2005—2010年和2010—2015年,各类土地覆盖面积和土地覆盖动态度分别呈现"四增二减"和"三增三减"的状态;2)CA-Markov模型模拟预测时Kappa系数达到0.92,表明模型的普适性较好;3)4期生境退化指数最高值变化为:0.168 1→0.207 1→0.190 9→0.181 2,城区周边和长江、嘉陵江、乌江沿岸区域的生境退化指数高,东北部大巴山区域的生境退化指数较低;4)大巴山、武陵山、四面山等区域的生境质量较好,长江、嘉陵江沿岸生物多样性功能较差,4期生境质量总得分和平均得分分别为34 337 710、36 829 020、36 345 590、35 530 500和0.513 9、0.551 2、0.543 9、0.531 7;5)15年间生物多样性功能出现不断上升的趋势,由大范围的波动转为小区域变化,整个区域的生物多样性功能逐渐趋于稳定。

长江三峡库区不同坡段坡地土壤风化特征

通过野外采样和实验室XRD分析,建立了基于XRD分析图谱的风化指标,研究了三峡库区不同坡段坡地的风化程度。三峡库区草堂河流域不同坡段坡地风化特征有一定的共性,如土壤中的主要特征矿物种类相同,主要有高岭石、云母和蛭石;所有样品中高岭石峰值均不高,甚至个别样品图谱上几乎没有高岭石峰的出现;3种主要的特征粘土矿物中以蛭石峰值最高;表层和底层的粘土矿物总量差异也不大。但是不同坡段土壤的风化程度仍存在一定差异。从顶部的分水岭山脊段到山坡上部直形坡崩塌段、山坡下部直形坡搬运段以及最下部的山坡坡麓洪冲积堆积段这4个坡段,4项风化指标均呈增加的趋势,说明从坡上到坡下土壤的风化程度逐渐加大。

三峡库区土壤保持重要区生态敏感性空间特征

借助遥感数据和GIS空间分析,选取生境、酸雨、土壤侵蚀和石漠化4种生态环境敏感要素建立空间评估模型,综合分析了受"自然-人工"二元干扰严重的三峡库区土壤保持重要区(重庆段)生态环境敏感性程度及其空间分异特征。结果表明:(1)研究区生境敏感性主要以不敏感和高度敏感为主,高度以上敏感性区域主要分布在巫溪北部大巴山、奉节南部七曜山、石柱方斗山、江津南部西面山和都市区"四山"。(2)酸雨敏感性总体较高,高度敏感性面积和占比分别达到了18 609.85 km^2和40.30%,空间上以武隆-丰都-忠县-开州为界,西部主要以高度敏感性分布为主,东部主要以中度敏感性分布为主,轻度敏感性和不敏感性则主要在江河沿岸呈带状分布。(3)土壤侵蚀敏感性不容乐观,极度敏感性、高度敏感性和中度敏感性面积占比之和超过了80%,尤其是东北部开州、云阳、奉节、万州、巫溪、巫山等区域,土壤侵蚀敏感性均较高。(4)石漠化以不敏感性为主,面积达27 808.57 km^2,占总面积的60.22%,东北部巫溪、开州、巫山和奉节境内局部地区有少量极敏感性分布。(5)研究区生态环境敏感性总体程度较高,中度以上敏感性比例超过了70%,高度以上敏感性比例接近50%,空间上东北部地区和东南部地区生态环境敏感性明显高于其他地区,尤其是巫溪北部大巴山,开州北部雪宝山,奉节南部、石柱南部七曜山,丰都东南部和武隆南部,生态环境敏感性均较高。

三峡重庆库区深部二维构造剖面的建立和分析

从综合地球物理角度出发,结合本区重力和航磁资料再处理成果,依据射线追踪反演建立了三峡重庆库区的深部二维构造剖面,较好地反映了各层速度的横向变化。对剖面所揭示的基底构造特征、地壳结构特征、主要断裂构造特征以及莫霍面的起伏特征进行了分析和研究,获得了对库区主剖面揭示的断裂构造新的认识,为深入研究本区岩石圈动力学特征及其对断裂构造活动的控制和影响提供了基础资料,为三峡重庆库区地震、地质灾害的监测与防治提供了依据。

三峡库区地质灾害防减灾战略关键问题

三峡库区地质灾害防治已成为目前中国地质灾害防治的主战场。论文主要分析三峡库区地质灾害防治工作中面临的主要问题及防、减灾战略实施中的一系列关键问题。先概要介绍了库区地质灾害种类繁多、量大面广、日趋严重的现状;然后从库区人为诱发地质灾害愈演愈烈的状况、地质灾害基础调查工作在广度与深度方面的不足、地质灾害防治资金投入有限等方面对目前该区地质灾害防治面临的主要问题进行了研究;其后重点从库区地质灾害防治总体规划的形成历程与实施、地质灾害的科学管理制度的建立与多体系管理体制的理顺、地质灾害的预测预报研究与成果转化及库区地质灾害全面监测预警体系的建立、治理地质灾害采用的整治与利用相结合的技术措施等方面,深入分析了实施库区地质灾害防、减灾战略的一些关键问题。结论认为,呈日趋严重之势的库区地质灾害,难以在水库最终建成蓄水之前实施全面治理,防、减灾战略的关键是要尽快实施库区地质灾害总体防治规划,并且在总体防治规划的指导下,在科学的地质灾害管理制度及顺畅的管理体制下,开展库区地质灾害预测预报工作及全面实施监测预警。同时实施重点整治与土地利用相结合的治灾技术路线。