以确保“一泓清水永续北上” 引领南水北调中线水源区水土保持高质量发展

丹江口库区及上游是南水北调中线水源区(以下简称“水源区”),其水土保持高质量发展是保障“一泓清水永续北上”的重要支撑。文章针对水源区水土流失现状和特点,总结了丹江口库区及上游水土保持重点防治工程(以下简称“丹治”工程)实施以来的水土保持成效,分析了水土保持面临的新形势和新要求,梳理了水土保持存在的短板和不足,研究提出了引领丹江口库区及上游水土保持高质量发展的对策举措,为各级政府加强南水北调中线水源区水土保持治理管理提供参考。

水利水电库区漂浮污物智能化综合治理技术进展

开展水利水电库区漂浮污物智能化综合治理技术研究和应用是至关重要。笔者团队经过多年的研究攻关,探索出了一套“估漂—拦漂—清漂—用漂”一体化智能化综合治理技术。研究结合水文、气象大数据信息及库区环境状况,对水面漂浮污物的来量提前进行预判;分析了行业内拦漂技术的痛点和难点,研发了适应水流速度大、水位变幅高、防翻转、防沉没的拦漂系统,实现了不同工况下水面漂浮污物的高效拦截;采用多传感系统与人工智能相融合的新一代信息技术,攻克了水面漂浮污物强识别、防误判的关键技术,研制了水面漂浮污物智能识别、自动打捞的高效清污机器人系列产品;开发了将漂浮污物快速制成有机肥、生物质燃料的资源化利用设备,解决了水面漂浮污物上岸后无害化处理的难题。相关研究突破了水面漂浮污物智能化治理的多项关键技术,从漂浮污物来量估计、高效拦截、智能打捞、无害化处理及循环利用多个方向全面开展研究工作,构建了水面漂浮污物一体化的综合解决方案,为水利水电工程的安全运行起到了积极作用。

岩溶库区不同植被类型土壤碳、氮及其组分特征-以贵阳市花溪水库为例

在贵阳市花溪水库附近选择3种植被类型(草地、灌丛、竹林)作为研究对象,探究3种植被类型下不同土层中土壤碳、氮含量及其不同活性组分的特征。结果表明:植被对碳、氮及其组分(除铵态氮外)影响显著,随植被类型变化(草地→灌丛→竹林)有机碳及其各活性组分含量逐渐增加,A层>B层;竹林中有机碳含量为36.16 g·kg^(-1)、29.68 g·kg^(-1),明显高于草地中的20.48 g·kg^(-1)、18.24 g·kg^(-1);草地中微生物碳含量仅占竹林的54%及49%,水溶性碳在有机碳中的比例最小(0.04%~0.11%),其次是微生物量碳;微生物量氮所占比例最少,仅占全氮中的0.02%~0.20%,随植被变化(草地→灌丛→竹林)微生物量氮含量逐渐增加,硝态氮含量逐渐降低,铵态氮的含量远高于硝态氮的含量,微生物量氮与碱解氮的含量随土层加深含量降低,全氮含量增加。土壤的C/N在8.49~21.52之间,在A层中表现为草地<灌丛<竹林,A层>B层。因此,植被类型对岩溶地区的土壤质量及附近水域均会产生影响,在岩溶水源涵养区,竹林及灌丛更有利于保持水土及附近水域的水质,草地不适合作为岩溶地区生态修复的植被类型。

“双碳”背景下的库区滨江空间绿色发展路径研究——以重庆小南海水利枢纽库区为例

为促进经济社会绿色转型、实现可持续发展,以及应对城市愈发频繁的极端天气,文章深入分析了长江流域小南海水利枢纽库区(以下简称库区)建设中的一系列问题,提出了相应的库区滨江空间格局优化策略和库区绿色产业发展路径。在“双碳”背景下,研究结果可以为充分发挥水利工程建设带来的多元效益提供思路与参考。

小流域水土流失治理优先度的评价与应用

中国水土流失防治任务仍然繁重,有计划分批次实施水土流失治理是现阶段条件下的必然选择,优先治理小流域识别是其首要解决的一项基础工作,然而目前相关成果较为缺乏,难以支撑小流域水土流失治理智能决策和精准施策。在当前大力推进智慧水土保持背景下,积极探索优先治理小流域识别方法非常迫切,对于科学、合理、高效促进水土流失治理工作具有重要意义。该研究立足于小流域自然禀赋条件,以中国水土流失重点区域——三峡库区秭归县为例,坚持科学性和可操作性相结合原则,以水土流失“减量和降级”双重目标和治理效益最大化需求为导向,综合水土流失面积和土壤侵蚀强度两个维度,提出小流域水土流失治理优先度定义及定量评价方法,为识别优先治理小流域提供科学依据和技术支撑。结果显示,秭归县2021年现状水土保持率为69.12%,远期(2050年)水土保持率为81.74%,总体提升12.62个百分点。秭归县2021年全域土壤侵蚀模数现状为758.50 t/(km^(2)·a),最小可能土壤侵蚀模数为408.71 t/(km^(2)·a),总体下降比例达46%。秭归县大部分区域均具有较大的水土保持率提升潜力和土壤侵蚀控制度,可完全治理和可降级的水土流失地块分布较为广泛,尤其在县域中西部的小流域存在较大的水土流失面积消减和土壤侵蚀强度降级空间。秭归县各小流域水土流失治理优先度的空间分布总体呈现中部高,东部和南部相对较低的分布格局,全县治理优先度大于0.6的小流域占总全县小流域的11.76%。通过典型县应用,该研究提出的小流域治理优先度涵盖了水土流失面积和土壤侵蚀强度两个维度,能更为全面满足小流域水土流失“减量和降级”双重目标和和治理效益最大化需求,直观反映了水土流失面积消减空间和土壤侵蚀强度降级空间的目标和相对大小,对支撑小流域治理决策更加准确、科学,治理优先度评价方法不仅可行,且易操作。

丹江口库区不同降雨类型下典型植被措施的水土保持效应

为了进一步研究丹江口库区不同降雨类型下植被措施控制土壤侵蚀的效果,以丹江口库区典型生态修复小流域为研究对象,采用坡面径流小区观测法,基于长期野外原位监测的降雨和径流泥沙数据,以裸地为对照,研究不同降雨类型下典型植被恢复措施[柏树林(Cupressus funebris,CF)、枇杷林(Eriobotrya japonica,EJ)和紫花苜蓿草地(Medicago sativa,MS)]对坡面产流产沙和土壤侵蚀的影响,分析植被措施的水土保持效应对降雨类型的响应特征。结果表明:(1)中历时、中雨量、小雨强降雨(雨型Ⅲ)是研究区常见的降雨类型,短历时、小雨量、大雨强降雨(雨型Ⅰ)和长历时、大雨量、中雨强降雨(雨型Ⅱ)发生的频率相对较低,但雨型Ⅰ所导致的土壤侵蚀最为严重,占总侵蚀量的46.79%以上,降雨量和最大30 min雨强(I 30)是控制该区域土壤侵蚀的关键降雨因子。(2)植被措施均具有显著的水土保持效应,减流减沙效益依次为紫花苜蓿草地>柏树林>枇杷林。相比于裸地,紫花苜蓿草地径流系数减少54.07%,含沙量减少50.80%,土壤侵蚀量减少65.47%,而枇杷林的径流系数、含沙量和土壤侵蚀量仅分别减少30.60%,36.21%,45.42%。植被措施在雨型Ⅲ下的水土保持效应最优,以紫花苜蓿草地效果最好,土壤侵蚀的减少量可达87.98%,而在雨型Ⅰ条件下稍差,其中柏树林的效果相对较好,侵蚀减少量为65.25%;植被措施的减流效益随着降雨量的增加逐渐降低,减沙效益则随着I 30的增加而降低。当I 30<41 mm/h,紫花苜蓿草地的减沙效果较佳;当68.8 mm/h>I 30>41 mm/h,柏树林的减沙效果相对较好,但低于41.55%。研究结果对于丹江口库区水土保持及资源可持续利用具有重要指导意义。

大藤峡水利枢纽库区水资源保护规划布局与策略研究

针对大藤峡水利枢纽工程建成后库区水资源保护的要求,通过调查研究库区环境特征和生态环境功能定位,分析了水资源保护面临的水质污染风险和富营养化趋势等水环境水生态方面的挑战,给出了落实库区水生态保护措施、适时开展跟踪监测和后评价以及划定库区水生态空间全面融入国土空间管控体系等对策。遵循节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力的治水方针提出了水资源保护规划控制指标体系,根据统筹山水林田湖草系统治理应基于流域层面,强化流域综合整治,促进生态系统修复的思路,提出了“一带一圈”水资源保护规划总体布局,并提出了以峡谷水质保护和敏感目标水生态保护为主的“一带”保护策略和以面源控制、生态调度和流域监控管理为主的“一圈”保护策略。

官厅和密云水库水域面积变化及影响因素比较研究

以首都水源涵养功能区内的官厅水库和密云水库为研究对象,评估了两个水库1980年以来的水域面积变化,分析了降水量、植被覆盖度和人为用水量三项因素的影响。利用1980—2022年长时序遥感影像提取了水库水域面积,计算了植被覆盖度,使用Pearson相关分析探讨了影响因素相关关系。研究表明:(1)自2013年以来,两个水库水域面积均持续增加至历史高位,表明水源涵养成效显著。(2)近40 a来,两个水库的水域面积变化过程同步性明显,均表现为上升期-高位保持期-下降期-地物维持期-恢复期5个阶段。(3)水库上游张家口段流域年降水量与水库面积之间没有表现出相关性;与解译影像同期的6—7月降水量与水库面积之间也没有表现出相关性。(4)官厅水库上游张家口段的植被覆盖度整体呈现上升态势,2000年是一个变异点。密云水库上游张家口段的植被覆盖度持续稳定在0.7水平上。相关分析表明,植被覆盖度与水库水域面积之间没有相关性。(5)永定河流域张家口段人为用水量从2000年来整体上逐年减少0.2×10^(8)m^(3),与官厅水库水域面积呈显著负相关,有效增加了水库入库水量。(6)2019年以来流域水库集中输水和引黄补水,对官厅水库水域面积和沿河地区生态补水影响较大,建议对张家口水源涵养成效从地表径流入库量、地下水回升量、生态补水量等方面进行综合评估。

土壤流失量测算导则在水土保持监测中的应用——以甘肃省某点状调蓄水池工程为例

科学技术的不断发展对生产建设项目水土保持监测技术服务工作提出了更高的要求,生产建设项目水土保持监测时段不完整、监测资料缺失已成为新时代水土保持验收核查不通过的主要因素之一。文章以甘肃省某点状调蓄水池工程为例,利用《生产建设项目土壤流失量测算导则》(SL 773—2018)测算项目部分建设期土壤流失量,充分了解项目建设期水土流失状况,进一步补充和完善了项目水土保持监测资料,使项目水土保持监测工作趋于完善,为后续项目水土保持监测工作提供了参考。

安吉“两山”水利主题公园建设助力“两山”理念生态价值转换研究

在“两山”理念提出后,水利风景区依然面临着“绿水青山”难换“金山银山”的问题。安吉赋石水库公园以“两山”理念为依托,在安吉天赋旅游水利风景区的基础上,通过水科普展示区、水科普体验区、水科普教育区、水科普治理示范区、水美经济区建设,依次从探水、乐水、知水、识水、惠水五个方面探索水利主题公园建设发展路径,以期打造“以绿为基、以水为依、以石为承、以山为脉”为特色,集“两山生态文明建设、赋石水利文化传承、新时代村镇经济活化”于一体的安吉两山水利主题公园。

在线调节水库对大型水利枢纽灌溉渠道输水的优化作用浅析

本文通过分析夹岩大型水利枢纽工程灌区在线调节水库的作用及选择原则,选择附廓水库、文家桥水库作为在线调节水库,并对在线调节水库的调节能力进行了定量分析,对有无在线调节水库的输水线路方案进行了经济比选。通过分析发现,在线调节水库参与在线调节运行,可有效减少渠道设计流量,相应可直接减少输水渠道工程规模,节省了相应投资,是经济合理的,对保障供水安全和优化工程投资都有着不小的作用。

三峡库区生态系统服务功能重要性评价

在RS与GIS技术支持下,选择研究区比较重要的生物多样性保护、土壤保持、水源涵养和营养物质保持四个生态系统服务功能,建立生态系统服务功能重要性评价模型与方法,对三峡库区重庆段生态系统服务功能进行综合研究,定量揭示了研究区生态系统服务功能重要性程度及其空间分布规律。结果表明:(1)生物多样性保护高度重要以上地区的面积比达到了15%以上;极重要地区主要呈斑块状分布在东北部、中部和东南部。(2)土壤保持极重要区占据绝对优势地位,面积比为68.80%;土壤保持极重要区主要分布在万州及其东北部地区。(3)水源涵养一般重要区面积最大,其次为极重要地区;极重要区沿江河呈带状分布,高度重要区主要分布在极重要区两侧沿江河呈环带状分布。(4)营养物质保持一般重要区面积最大;其次是极重要区;极重要区基本呈条带形分布在植被覆盖较好的山脉及江河两侧。(5)生态系统服务功能极重要和高度重要区的面积占到了研究区总面积的近50%;极重要区基本沿主要江河两侧第一层分水岭和西部平行岭谷区的山脊呈条带形分布;高度重要区基本分布在极重要区两侧层环带形分布,少部分零散分布。

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。

丹江口库区主要植被类型水源涵养功能综合评价

以坡耕地作为对照,对丹江口库区栎类阔叶林、马尾松林、松柏混交林、柑桔园、灌木林6个主要植被类型的水源涵养功能采用层次分析法(AHP)进行了定量分析和综合评价。结果表明:不同类型林冠截留率平均为20.64%;林地凋落物持水量平均1.85mm;林地土壤总蓄水量平均879.78t/hm2;地表径流平均为251.9mm;土壤侵蚀量平均为10.40t/hm2。综合评价结果表明栎类阔叶林的水源涵养功能最强,其后依次是松柏混交林、马尾松林、柑桔园、灌木林和坡耕地。

5种主要森林类型涵养水源能力比较研究

从林冠层、凋落物层及土壤层3个生态作用层次对三峡库区莲峡河小流域5种主要森林类型的涵养水源功能进行了定量研究 结果表明: 林内透雨量、树干径流量与降雨量、降雨强度呈二元线性关系; 林冠截留量与降雨量呈幂函数关系 林冠截留率为16 34%~27 43%, 平均为22 15%, 依次为针阔混交林>马尾松林>针叶混交林>柏木林; 凋落物储量为10 52~21 90t·hm-2, 平均为17 61t·hm-2, 依次为针阔混交林>马尾松林>柏木林>针叶混交林>灌木林; 凋落物最大持水量为2 66~4 19mm, 平均为3 48mm, 依次为柏木林>针叶混交林>针阔混交林>马尾松林>灌木林; 土壤层非毛管蓄水量为34 68~ 44 16 mm, 平均为40 35mm,依次为柏木林>针阔混交林>针叶混交林>马尾松林>灌木林; 各种森林生态系统能够截留的降雨量总量为377 6~494 6t·hm-2, 平均为446 56t·hm-2, 柏木林的涵养水源功能最好, 针阔混交林、针叶混交林、马尾松林次之,

不同生态修复措施下水库水源涵养区土壤粒径分布的分形特征

研究了桃林口水库水源涵养区不同生态修复措施下的土壤粒径分布的分形特征及其与土壤容重、有机质含量、孔隙度的相关关系。结果表明：（1）不同生态修复措施下土壤的粒径分布、分形特征不同,其分形维数在2.709 9-2.778 4之间,由大到小顺次为：荒坡封育型〉荒坡造林型〉疏林补植型〉有林地封禁型（人工林）〉缓坡梯田封育型〉有林地封禁型（天然次生林）〉陡坡梯田封禁型。（2）分形维数与不同粒级含量的相关性具有明显差异,分形维数与粘粒成极显著正相关,与3-0.005 mm粒径含量成负相关,与0.005-0.001 mm粒径含量成正相关,与〈0.001 mm粒径含量成极显著正相关。（3）分形维数与土壤容重成显著正相关,与有机质含量成显著负相关,与非毛管孔隙度和总孔隙度成极显著负相关,而与毛管孔隙度的相关性不明显。

三峡库区花岗岩坡耕地不同种植方式下水土流失定位研究

对三峡库区花岗岩坡耕地不同种植方式下水土流失规律的定位研究表明 ,库区雨季主要集中在 5～ 8月 ,降雨量约占全年总降雨量的 6 0 %以上 ;此期间的土壤侵蚀量也占全年总侵蚀量的 6 0 %以上 ,其中 6、7月土壤侵蚀量约占全年的 1/2 .不同种植方式下地面覆盖率差异较大 ,三熟制下或与多年生植物 (牧草、黄花菜 )间作时地面的覆盖率明显大于两熟制 ,夏季作物为花生时雨季的地面覆盖高于夏作为红薯 ,其土壤及养分流失量亦相对较低 .不同种植方式下土壤及养分流失的大小顺序为油 (麦 ) 红薯 >油菜 (小麦 ) 玉米 红薯 >油菜 (小麦 ) 玉米 花生 >油菜 (小麦 ) 金荞麦 花生 ,油菜 (小麦 ) 黄花 花生 .研究结果还表明 ,在良好的种植与管理方式下 。

丹江口库区龙口林场水源涵养林林分质量评价

在对丹江口库区龙口林场水源涵养林不同林分类型调查的基础上,综合考虑林分结构、立地条件和演替更新潜力等因素,运用层次分析法对影响林分质量的10个指标进行了权重评价和排序,结合调查数据计算出不同林分质量等级综合数值。结果表明:(1)林分结构对林分质量影响最重要,郁闭度、林分密度、土壤厚度和枯落物厚度等指标成为影响林分质量的关键因素,而幼苗数量对林分质量贡献较少。(2)丹江口库区龙口林场水源涵养林不同林分质量大部分处于中等和较差质量等级,进行林分改造提升林分质量和生态防护功能的空间较大。(3)采用层次分析法进行水源涵养林林分质量评价结果与实际相吻合,可以客观地反映研究区林分质量的发展状况。

三峡库区坡地果园间植草篱的水土保持效应

坡地果园水土流失对三峡库区生态环境和农业可持续性发展构成双重压力。以皇竹草篱为纽带间植于坡地果园营建复合生态模式,对草篱拦蓄泥沙,径流的效应进行了长期观测。结果表明:草篱间植的应用能有效减少坡地果园的水土流失,尤以侵蚀量减少更为显著,与传统果园经营模式相比,径流量减少了58.71%～65.74%,侵蚀量减少了70.70%～77.92%。同时,草篱间植的应用对减少养分的流失总量效果也相当显著,对减少库区面源污染,保持和提高坡地果园的土地生产力具有重要作用,为三峡库区坡地果园的利用与保护提供了技术与模式支撑。

三峡库区坡耕地利用与水土保持种植制

三峡库区耕地资源十分有限，且坡耕地占有相当大的比重，陡坡地多，在不良的耕作方式下肥力低下，水土流失十分严重。在分析三峡库区自然条件与坡耕地资源特点的基础上，讨论了坡耕地种植制度与土壤侵蚀的关系，提出通过合理搭配作物种类进行多熟制间套作，一年生农作物与多年生经饲作物（如黄花菜、饲料牧草）间作及农作物与木本植物（活篱笆）等高间作等手段来建立坡耕地水土保持种植制，从而达到减轻土壤侵蚀之目的。认为在目前的社会经济条件下，建立保护性种制度是减轻坡耕地水土流失最为经济有效的途径。