長江上游侵蝕特征及其對策

長江上游侵蝕特征及其對策摘要：根據(jù)長江上游土壤侵蝕背景，進(jìn)行了侵蝕敏感性分析。在此基礎(chǔ)上，分析了土壤侵蝕的近期變化及其成因。最后，就長江上游水土保持提出幾點(diǎn)建議和對策。關(guān)鍵詞：長江上游i弓IT"r長江中下游地區(qū)是我國經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)區(qū)域之一，游流域而積達(dá)100余萬平方公里的長江上游地區(qū)（宜昌以上）是長江中下游地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能源（水電）供應(yīng)地和防洪減災(zāi)的生態(tài)屏障。上游地處青藏高原的東緣，地質(zhì)構(gòu)造構(gòu)造復(fù)雜、新構(gòu)造運(yùn)動和地殼隆升強(qiáng)烈、地形高差大，受東亞季風(fēng)和南亞季風(fēng)的交替影響，降雨豐沛且多強(qiáng)降雨過程，土壤侵蝕強(qiáng)烈，類型多樣。土壤侵蝕不僅使土地退化，生態(tài)惡化，嚴(yán)重的影響到上游地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而且還為長江干支流提供大量的泥沙，影響到中游的防洪安全和長江上游的水利水電工程。在長江上游生態(tài)屏障和重大水利水電建設(shè)以及長江流域河流泥沙控制和防洪減災(zāi)工作中，需要了解長江上游的侵蝕特征。2.長江上游土壤侵蝕敏感性分析應(yīng)用地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)及數(shù)字地而模型方法，從土壤侵蝕的影響因素和分布規(guī)律出發(fā)，對長江上游地區(qū)開展以水動力為主的土壤侵蝕敏感性評價。通過分析，選取影響土壤侵蝕的主要環(huán)境背景因素高程、降雨量、土壤類型、植被類型及植被指數(shù)等指標(biāo)，建立單要素的土壤侵蝕環(huán)境背景專題數(shù)字模型。根據(jù)地形起伏度得到土壤侵蝕對地形起伏度的敏感性分布圖；根據(jù)長江上游342個雨￡站的資料建立降雨侵蝕力數(shù)字模型根據(jù)長江上游土壤分布圖建立土壤可蝕性數(shù)字模型；；利用植被類型圖結(jié)合植被指數(shù)建立植被對土壤侵蝕敏感性的數(shù)字模型。各單因素對土壤侵蝕分級標(biāo)準(zhǔn)如下（表1）:表1土壤侵蝕敏感性影響分級賦值標(biāo)準(zhǔn)不敏感輕度敏感中度敏感高度敏感極敏感降雨侵蝕力< 2525-100100-400400-600>600土壤（根據(jù)土壤可蝕性）水稻土、新積土、粗骨土、沼澤土、泥炭土、寒凍土灰褐土、褐土、黃色石灰土、紅色石灰土、高山草原土、亞高山草原土、山地草甸土、漂灰土、暗棕壤黃棕壤、表淺黃壤、黃壤性土、赤紅壤、黑色石灰土、棕色石灰土、高山草甸、亞高山草甸、棕壤石灰性紫色土、中性紫色土、黃褐土、黃壤、紅壤、棕紅壤、褐紅壤、紅壤性土、燥紅土、酸性紫色土地形起伏度（m）0-5050-100100-300300-500> 500植被沼澤、沼澤化草甸、稻田、水體、石漠或高山巖屑其它馬尾松林、云南松林、柏木林、桉樹林、亞高山常綠針葉灌叢、草原、兩年三熟或一年二熟糧作、果樹園高山墊狀植被、高山稀疏植被、鹽生草甸、一年一熟糧作分級賦值（013579在各環(huán)境背景組成要素專題模型的基礎(chǔ)上，將各單項(xiàng)數(shù)字模型通過圖像處理中的主變換方法集成，生成包含各單項(xiàng)要素特征的綜合性的數(shù)字模型最后對綜合性數(shù)字模型所反映的環(huán)境背景特征進(jìn)行分析。主成份變換結(jié)果見表2和表3。第一主分8是降雨侵蝕力、地形起伏度、土壤可蝕性和植被覆蓋的綜合反映，其貢獻(xiàn)率達(dá)到85.54%,第二主分S反映的蝕地形起伏度，第三主分量反映的是土壤可蝕性。將前三個主分3分別賦于紅、綠、藍(lán)進(jìn)行假彩色合成，合成影像（圖1）清晰地反映了土壤侵蝕環(huán)境背景特征的空間分異規(guī)律。如四川盆地，土壤對土壤侵蝕的敏感性非常顯著；在盆周北部和西部，降雨”較大，地形起伏較大，植被覆蓋良好，土壤可蝕性相對較弱，四大因素的作用相當(dāng)；在青藏高原向四川盆地和云貴高原的過渡地帶，地形因子起著主導(dǎo)作用；在江河源頭區(qū)，土壤可蝕性起主要作用。表2主成份矩陣因子主分量1234降雨侵蝕力0.5626-0.5767-0.5921地形起伏度0.58600.7832-0.2051-0.0354土壤可蝕性0.47490.6662-0.5373植被覆蓋0.3386-0.10940.40440.8425表3主成份貢獻(xiàn)率主分量1234貢獻(xiàn)率85. 541.23TOC\o"1-5"\h\z16累 計 貢 獻(xiàn) 率85. 5493.6197.84閽1主分運(yùn)合成影像利用GIS系統(tǒng)，將上述各單因子專題圖在ERDAS軟件支持下進(jìn)行加權(quán)脊加計算獲得土壤侵蝕敏感性指數(shù)數(shù)字模型（圖2）,公式如下：式中，Sj為j空間單元土壤侵蝕敏感性指數(shù)，Wi為i因素的權(quán)重，Cij為i因素j空間單元敏感性等級值。因子權(quán)重由第一主成份特征向紀(jì)」歸一化值作為權(quán)重的估計值，降雨侵蝕力、地形起伏度、土壤可蝕性和植被襟蓋的權(quán)雷值分別為 0.2867、0.2987、0.2420、0.1726。由圖2中，亮度越高表示敏感性越高。四川盆地丘陵區(qū)及邊緣山地和西南山地屬高度敏感區(qū)域，龍門山、邛峽山和岷山一帶屬中度至高度敏感區(qū)域。圖2長江上游土壤侵蝕敏感性指數(shù)圖長江上游土壤侵蝕近期變化長江上游侵蝕變化可以宏觀的從主要干支流的泥沙變化反映出來，文獻(xiàn)對此進(jìn)行了分析。長江上游流域而積100.6xl04km2（宜昌站），年均徑流量4.35xl011ra3,年均輸沙fi5.17xl08t,,嘉陵江和僉沙江流域面積分別為15.6><104如"和48.5><10410泣，占長江上游總而積的15.5%和48.2%。嘉陵江(北碚站)年均徑流攝7.01xl010m3,年均輸沙量1.4xl08t,分別占宜昌站的16.0%和26.6%。金沙江(屏山站)年均徑流量 1.52xl011m3,年均輸沙32.56xl08t,分別占宜昌站的34.7%和48.8%。北碚站的年輸沙量變動于0.1億t(1996)和3.6億t(1981)之間，年均輸沙|11.28億t。北碚站的年徑流、輸沙”雙累積曲線(1954—1996)在1984年前后發(fā)生了明顯的偏轉(zhuǎn)，1984年后的曲線明顯向徑流軸方向偏轉(zhuǎn)，表明河流泥沙出現(xiàn)了減少的趨勢(圖3)。45億1。張平對1987年前金沙江流域的水文資料進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)80年代以來金沙江干支流的沙量均有增加的現(xiàn)象，主要集中于下游干流區(qū)間[2]。潘久根分析屏山站1954—1992年的水文資料后，認(rèn)為1982年以后雙累積曲線有較明顯的向輸沙3方向的偏轉(zhuǎn)，河流泥沙呈增加的趨勢，并認(rèn)為人類活動是造成河流泥沙增加的主要原因。圖3北碚水文站累計徑流量和累計輸沙量變化圖4屏山水文站累計徑流量和累計輸沙量變化長江上游土壤侵蝕變化原因長江上游土壤侵蝕變化和人類活動造成的流域下墊而環(huán)境變化有關(guān)。4.1植被變化與水土保持長江上游的0然植被近現(xiàn)代時期均遭到不同程度的嚴(yán)重破壞，嘉陵江流域開發(fā)早，人口密度大，土地墾殖率高，森林覆蓋率低；70年代末，川中丘陵大部分縣的森林覆蓋率僅3—5%；金沙江流域，現(xiàn)除上游仍保存有較大而積的天然林外，其余地區(qū)天然林基木破壞殆盡。80年代以來，由于農(nóng)村政策的調(diào)整，先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的推廣應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)狀態(tài)的改善，使得制約植被恢復(fù)的薪材問題基本解決，加之全民水保意識增強(qiáng)，大部分地區(qū)植被明顯恢復(fù)，森林覆蓋率有所提高。如川中丘陵區(qū)的四川樂至縣，森林覆蓋率由70年代末的4.3%提高到16.6%。植被的恢復(fù)對侵蝕有了明顯的控制作用。嘉陵江流域大部分地區(qū)氣候濕潤，森林棺被恢復(fù)較快，侵蝕控制作用明顯。川中丘陵區(qū)丘陵起伏不大，河流泥沙主要來源于坡而侵蝕，棺被恢復(fù)減少坡而侵蝕攔截泥沙的作用顯著。金沙江上游天然林區(qū)是寢室強(qiáng)度較弱的地區(qū)，攀枝花以上流域而積28.5萬km2,占屏山站的58.7%,年均輸沙3:42.7百萬噸，占屏山站的16.7%。金沙江下游山高坡陡，溝谷深切，屬干熱河谷氣候，森林植被恢復(fù)難度較大，滑坡泥石流活動劇烈，是金沙江的主耍產(chǎn)沙區(qū)，河流泥沙主要來源子溝谷侵蝕。1989年以來，上游地區(qū)開展了以“長治”工程為主的大規(guī)模水土流失治理?！伴L治”工程的小流域治理措施配置，對于坡面侵蝕的控制效果顯著。嘉陵江北碚站和上游武勝站、涪江小河壩站、渠江羅渡溪站之間的嘉干區(qū)間，而積9733km2,區(qū)間內(nèi)各縣大都為“長治”工程實(shí)施區(qū)。該區(qū)間90年代年均輸沙運(yùn)減少87.4%,減少幅度高于嘉陵江北碚站的65.8%。4.2工程建設(shè)引起的侵蝕隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，上游地區(qū)修建了大量的交通、礦山、水利、城鎮(zhèn)等基木建設(shè)工程，這些工程對河流泥沙的影響主要是：（1）工程棄土直接增沙。工程棄土或直接倒入江河，或堆置于坡地，暴雨時瀉入江河。（2）工程建設(shè)破壞棺被。工程建設(shè)破壞原有棺被，大部分工程邊坡（如公路邊坡）多為裸坡，產(chǎn)沙量大。（3）工程建設(shè)破壞坡體穩(wěn)定，工程建設(shè)開挖坡腳，坡體加荷，生產(chǎn)生活用水滲入坡體，常常引起坡體失穩(wěn)，誘發(fā)滑坡、崩塌、泥石流的發(fā)生。（4）河（溝）道工程增大泥沙輸移比。河（溝）道工程減少了泥沙在沖洪積扇上和河流灘地上的沉積，增大泥沙輸移比。金沙江流域山高坡陡，沿河工程多，工程建設(shè)剝離土石方履遠(yuǎn)大于嘉陵江流域。路而寬度6m的低等級公路，金沙江下游區(qū)平均每公里剝離土石方￡約1萬方（棄流比0.2_0.4），川中丘陵區(qū)約2000方（棄流比0.1左右）。金沙江流域“長治’’工程四川9個重點(diǎn) 治理縣每年修建各種等級公路約300km，以每公里棄土1萬方計，年棄土:?300萬方或540萬噸（容熏取1.8tAn3）,加上其他工程建設(shè)棄土量，年總棄土量不下1000萬噸，遠(yuǎn)大于“長治”工程1996年度的減蝕:設(shè)（606.8萬噸）。韌略估計，金沙江流域每年工程建設(shè)棄土新增土壤侵蝕1.5億噸。4.3泥石流滑坡活動金沙江下游是長江流域構(gòu)造活動強(qiáng)烈、地形起伏大、人類活動集中的地區(qū)泥石流、滑坡非常發(fā)育，僅小江2700多平方公里的范圍內(nèi)就分布有泥石流溝140多條；正在建設(shè)的向家壩和溪落渡庫區(qū)就有泥石流溝180余條；三峽庫區(qū)的泥石流有270多條，滑坡200多處。泥石流和滑坡是山地侵蝕最為嚴(yán)重的表現(xiàn)形式，具有極強(qiáng)的輸沙能力，每年雨季將大設(shè)泥沙輸送入長江。例如，位于金沙江流域下游小江流域的蔣家溝，流域面積僅48km2,據(jù)中國科學(xué)院東川泥石流研究觀測站的觀測資料，該溝每年向小江輸送泥沙200~300多萬m3，最大一年達(dá)600多萬m3。由此可見，泥石流溝谷的侵蝕模數(shù)是一般溝谷侵蝕模數(shù)的數(shù)倍到數(shù)十倍（圖5,6）。在近幾年的長江上游的生態(tài)建設(shè)、長防工程以及各種水土保持治理措施，對坡而水土流失起到了很好的控制效果，但是對于控制溝谷和斜坡上強(qiáng)烈的重力侵蝕和滑坡、泥石流活動作用不大，因此，金沙江下游的侵蝕和泥沙依然非常強(qiáng)烈，沒有得到根本性的控制。圖5泥石流源地的侵蝕特征圖6泥石流的高強(qiáng)度輸沙特征長江上游水土保持存在問題與對策建議根據(jù)上述的分析，筆者提出了長江上游土壤侵蝕控制的建議和對策如下：繼續(xù)加強(qiáng)生態(tài)恢復(fù)和水土保持工作，有效控制坡而侵蝕；處理好工程建設(shè)和土壤侵蝕的關(guān)系，切實(shí)做好重大工程建設(shè)的水土保持，進(jìn)行環(huán)境友好的丁程建設(shè)反饋設(shè)計，的將工程建設(shè)對環(huán)境的影響降低到最小程度；重視金沙江下游的重力侵蝕和溝谷侵蝕控制，進(jìn)行泥石流、滑坡的治理，采用攔沙壩和攔沙林相結(jié)合的形式加強(qiáng)支溝內(nèi)的重力侵蝕和泥沙的輸移?！伴L治”、“長防 ” 、“生態(tài)建設(shè)”等工程應(yīng)加強(qiáng)溝底林的建設(shè)，采用生物措施，固定溝床，穩(wěn)定谷坡。溝底林造價低廉，宜于營造，又有經(jīng)濟(jì)效益，適合大而積推廣；加強(qiáng)預(yù)防監(jiān)督，嚴(yán)禁濫砍濫伐、毀林開荒，保護(hù)現(xiàn)有植被。水土流失區(qū)特別是金沙江下游河谷區(qū)和白龍江中下游河谷區(qū)等重點(diǎn)產(chǎn)沙區(qū)，要控制牲畜放牧，禁絕山羊，以利植被恢復(fù)。加強(qiáng)預(yù)防監(jiān)督［作，減少工程建設(shè)造成新的水土流失和增加河流泥沙；加強(qiáng)長江上游土壤侵蝕科學(xué)研究。長江上游侵蝕環(huán)境復(fù)雜，類型多樣，人類活動影