三峽大壩的重建與三峽庫區(qū)地質(zhì)環(huán)境脆弱平衡狀態(tài)的轉(zhuǎn)變

三峽大壩的重建與三峽庫區(qū)地質(zhì)環(huán)境脆弱平衡狀態(tài)的轉(zhuǎn)變

1立地條件差,植被環(huán)境惡化緩沖區(qū)位于長江上游的下游段，包括從宜昌、萬縣、陵縣和潛江區(qū)管轄的五個(gè)市和25個(gè)縣。地處濕潤、亞熱帶、多水熱資源豐富、三維氣候、夏熱冬季溫暖。本區(qū)地質(zhì)構(gòu)成復(fù)雜,主要由川東隆起褶皺帶和川鄂湘黔褶皺帶構(gòu)成,屬燕山運(yùn)動(dòng)和喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)抬升區(qū)。境內(nèi)山巒重疊,溝壑縱橫,山峰林立,河流深切,長江自西向東橫貫其中。海拔33.6～3005m。庫區(qū)氣候溫和,雨量豐沛,土地肥沃,年均溫13～18.5℃,≥10℃積溫3000～6080℃,年降水997～1347mm,且降水集中,4～10月份的月降水量在宜昌等地占全年降水量的85%,且多以暴雨形式出現(xiàn)。年均日降水量不小于50mm的暴雨日數(shù)為2～3d,年均蒸發(fā)量為1300～1700mm。據(jù)第2次土壤普查資料,庫區(qū)土地總面積84102.4km2,耕地125.6萬hm2,該區(qū)人口密度達(dá)220人/km2,土地被過度開發(fā)利用,尤其是坡降為57.6‰以上沿江經(jīng)濟(jì)帶,人均占有耕地面積僅0.08hm2,其中旱地約占79.2%,不小于25°以上坡耕地約占24%。由于本區(qū)未受第四紀(jì)冰川侵襲,植物資源極為豐富,據(jù)調(diào)查有2859種,且多屬珍稀種屬,天然植被受人為破壞較嚴(yán)重,生態(tài)環(huán)境惡化,亞熱帶常綠闊葉林僅少數(shù)陡坡溝谷中有少量存在。在低山丘陵、沿江河谷大量存在的是近幾十年人工營造的以馬尾松、柏木、杉木、櫟類為主,中山以華山松、日本落葉松為主的人工群落。該區(qū)經(jīng)濟(jì)林植被十分發(fā)達(dá),以柑桔、臍橙、甜柚、油桐、烏桕、茶葉、杜仲、黃蘗、厚樸、板栗、獼猴桃、五倍子等為主要林特產(chǎn)品。2水土流失概況及危害我國是世界上水土流失最嚴(yán)重的國家之一,三峽庫區(qū)又是我國水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū)之一,其水土流失面積5.1萬km2,每年流失的泥沙總量達(dá)1.4億t,占長江上游泥沙的26%,平均土壤侵蝕模數(shù)3000t/(km2·a),中度和極強(qiáng)度侵蝕達(dá)43.5%,目前雖然不比西北黃土高原嚴(yán)重,但潛在的石質(zhì)化威脅則非前者可比。以水土流失嚴(yán)重的云陽縣為例,全區(qū)土地面積3649km2,水土流失面積占67.4%,中度侵蝕數(shù)4200t/(km2·a),嚴(yán)重者高達(dá)8500t/(km2·a),泥沙流失量209.10萬t/a。據(jù)觀測(cè),土層厚度15～20cm、坡度20°的坡耕地泥沙流失量165.9t/(hm2·a)。三峽庫區(qū)大于15°的坡耕地約占耕地面積的56.7%,其中,坡耕地中大部分無灌溉條件,庫區(qū)泥沙主要來源于坡耕地,水土流失十分嚴(yán)重,成為三峽庫區(qū)的主要產(chǎn)沙源。水土流失嚴(yán)重破壞了三峽庫區(qū)居民賴以生存的土地資源,使土壤養(yǎng)分流失,土地生產(chǎn)力下降。嚴(yán)重的水土流失帶來的危害是:(1)土層瘠薄,地力衰退,土地生產(chǎn)力下降。紫色土坡耕地是庫區(qū)水土流失的策源地,41.6%的泥沙來自坡耕地,土壤被水蝕后,侵蝕量大于成土量,土層逐年變薄,成了紅石骨子土,甚至基巖裸露。(2)旱洪災(zāi)害頻繁。旱洪災(zāi)害主要受大氣環(huán)流影響,但由于庫區(qū)以山地丘陵為主,地表切割支離破碎,田高水低,水利設(shè)施差,蓄提水困難,植被破壞后,生態(tài)環(huán)境惡化,水土流失影響了庫區(qū)小氣候,加劇了旱洪災(zāi)害發(fā)生。1952～1999年三峽庫區(qū)伏旱頻率63%,大旱頻率22%。(3)塘庫泥沙淤塞,影響工程效益。由于森林植被破壞,土壤侵蝕加劇,大量泥沙隨水下泄,不僅土壤耕層變薄,而且泥沙淤積塘庫河渠,提高了江河洪峰流量。據(jù)庫區(qū)云陽縣的調(diào)查,全縣水利工程3120處,嚴(yán)重泥沙淤塞的占23.4%,照此下去,將大大縮短三峽工程壽命和灌溉、防洪、發(fā)電效益。總之,三峽庫區(qū)水土流失呈現(xiàn)分布廣、流失量大、治理難度高及危害嚴(yán)重等特點(diǎn)。3地質(zhì)環(huán)境發(fā)生了改變水土流失是一種自然現(xiàn)象,這方面研究成果頗多,但三峽水利工程建成后,在一定程度上改變了原有地質(zhì)環(huán)境的脆弱平衡狀態(tài),使三峽庫區(qū)的生態(tài)環(huán)境有了新的變化。3.1自然因素3.1.1暴雨、洪水、時(shí)期表水三峽庫區(qū)屬中亞熱帶濕潤氣候,夏季是三峽庫區(qū)暴雨的極盛時(shí)期,熱帶西太平洋高壓西伸入境,成為高溫伏旱天氣,同時(shí)又將南海及孟加拉灣一帶的溫濕空氣帶到重慶上空為降雨提供水汽來源,并與貴州、湖北一帶的西南氣流結(jié)合,從東部河谷入渝,導(dǎo)致暖濕氣流在庫區(qū)北部與南部環(huán)流而形成暴雨、洪災(zāi)。三峽庫區(qū)年降水量為1010～1385mm,但季節(jié)分配不均,4～9月為雨季,春末夏初多雨,5～9月降雨量占全年降水量的60%～80%,且暴雨集中,歷時(shí)短,強(qiáng)度大,是造成土壤侵蝕的重要因素。山高、坡陡、雨量多、強(qiáng)度大的特點(diǎn),使高山洪水直接對(duì)坡耕地造成威脅,加重了坡耕地的水土流失。3.1.2地形因素對(duì)水土流失的影響(1)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響的3個(gè)褶皺帶控制著庫區(qū)的北東、南西方向,形成盆周中、低山相對(duì)抬升,中部背斜山嶺發(fā)育形成低山丘陵,支流順山勢(shì)走向匯入長江,比降大,上下游落差上百米,地表徑流搬運(yùn)泥沙,造成河流下游淤積。此外該區(qū)古地層的板巖、千枚巖、黏土層及紫色砂頁巖軟弱易碎,很容易受到水蝕,山勢(shì)越陡峻侵蝕越嚴(yán)重,特別是在巖層斷裂帶,在水力及重力侵蝕下,更易引起泥石流、滑坡,造成嚴(yán)重的水土流失,河道阻塞,水庫淤積。(2)地質(zhì)因素主要是指土壤性狀和巖性條件的差異對(duì)水土流失的影響。三峽庫區(qū)位于青藏高原向長江中下游平原的過渡帶上,山地、丘陵面積占90%以上,海拔高度為73.1～2976.8m,從南北向長江河谷傾斜,地貌類型多樣,地貌形態(tài)組合的地區(qū)分異明顯,喀斯特地貌分布廣泛,在東部和東南部地區(qū)則大量集中分布。由于三峽庫區(qū)的地質(zhì)條件,區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)多面廣、類型多、危害性大,以滑坡、崩塌及泥石流居多。(3)地貌因素主要指坡度條件、植被條件和地面破碎程度。一般說來,坡度越大,越易產(chǎn)生徑流,導(dǎo)致水土流失,據(jù)研究,20°～60°之間坡面侵蝕程度最大。植被條件的好壞直接影響著土壤侵蝕的程度。地面越破碎,便越起伏不平,斜坡越多,地表物質(zhì)的穩(wěn)定性降低,同時(shí)地表徑流容易形成,由此加劇了水土流失。三峽庫區(qū)大多是石質(zhì)性丘陵低山區(qū),大于25°的坡耕地占耕地總面積的18.5%。庫區(qū)森林覆蓋率為21.7%,沿江兩岸不足5%。庫區(qū)地面較為破碎,古地層的板巖、千枚巖、粘土層及紫色砂頁巖軟弱易碎,很容易受到水蝕,山勢(shì)越陡峻侵蝕越嚴(yán)重,特別是在巖層斷裂帶,建設(shè)工程斷面,河岸陡坡,在水力及重力侵蝕下,更易引起泥石流、滑坡,造成嚴(yán)重的水土流失。3.1.3土壤條件及抗蝕性能的影響三峽庫區(qū)的地帶性土壤主要有黃壤、黃棕壤和棕壤,非地帶性土壤主要有紫色土、石灰土、粗骨土、水稻土、潮土等。黃壤、黃棕壤與石灰土一般質(zhì)地黏重,透水性差,易于產(chǎn)生地表徑流。一旦植被消失,土壤有機(jī)質(zhì)迅速分解而缺乏補(bǔ)給,良好的土壤結(jié)構(gòu)即遭破壞,抗蝕性能減弱,極易發(fā)生水土流失。而在紫色砂泥巖地區(qū)發(fā)育的紫色土和風(fēng)化花崗巖地區(qū)發(fā)育的粗骨土透水性雖較好,但土層較淺薄,在失去植被保護(hù)、降雨較大的情況下,亦易發(fā)生強(qiáng)烈侵蝕。3.2人體疾病3.2.1農(nóng)業(yè)生產(chǎn)滯后庫區(qū)生產(chǎn)水平低,耕地后備資源不足,人們以開墾坡地廣種薄收來滿足糧食之需。據(jù)典型調(diào)查,山區(qū)每增加1人,相應(yīng)增加坡耕地0.13～0.17hm2,結(jié)果墾殖率越來越高,墾殖坡度越來越陡,土壤侵蝕量成倍增加。三峽庫區(qū)現(xiàn)有坡耕地約占耕地總面積的74%,有的耕作坡度竟達(dá)60°左右。三峽庫區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式落后,生產(chǎn)水平低下。隨著人口的快速增長,為了滿足日益增長的生產(chǎn)生活需求,人們不是大力在耕作方式上求得進(jìn)步,而是不顧資源再生能力,為擴(kuò)大耕作面積,大肆開荒種糧,濫伐林木、過度樵采、超載放牧,甚至毀林造田,人類對(duì)土地資源的不合理利用是引起土壤侵蝕的主導(dǎo)因素。3.2.2科學(xué)品種單一,管理粗放三峽庫區(qū)森林覆蓋率為19.5%,沿江兩岸不足5%,與水庫安全要求的覆蓋率35%～40%相差甚遠(yuǎn),而且品種單一,用材林占87%,經(jīng)濟(jì)林、防護(hù)林、薪炭林僅占13%。管理上重采輕造,許多火燒、采伐跡地裸露。此外在灰?guī)r區(qū)還有灌叢草坡,植被覆蓋率為35%,但由于放牧和墾殖也加劇了水土流失。一些支流沿岸的植被,由于耕墾、建筑、交通建設(shè)等幾乎砍伐殆盡,重力侵蝕加劇,垮塌、滑坡隨處可見。3.2.3水土流失表現(xiàn)大的工程項(xiàng)目和城市建設(shè)中沒有注意到對(duì)環(huán)境的影響,特別是沒有采取很好的善后處理措施,缺乏水土保持意識(shí),有的造成嚴(yán)重的水土流失,有的甚至造成山體失穩(wěn),致使滑坡、崩塌時(shí)有發(fā)生。隨著山區(qū)建設(shè)和移民開發(fā)的推進(jìn),交通、礦業(yè)、建筑、水電等部門在開采、基建作業(yè)過程中,往往忽視必要的水土保持措施,隨意棄置廢土、廢石、礦渣和尾沙,造成新的水土流失。由于破壞大于治理,流域水土流失日益加劇。應(yīng)該注意的是,水土流失的自然因素和人為因素并不是孤立的,它們之間相互聯(lián)系相互制約。各種不利的地質(zhì)地貌和氣候條件是造成水土流失的自然基礎(chǔ),而各種人為因素又是極其活躍的動(dòng)因。當(dāng)植被良好的時(shí)候,大部分地區(qū)因自然侵蝕而造成的水土流失并不嚴(yán)重,只有在人為因素參與之后,土壤的侵蝕作用才被加強(qiáng)。由于人為因素的加入,反過來又促進(jìn)了自然因素對(duì)土壤侵蝕的作用,使得水土流失不斷增加形成惡性循環(huán)。尤其是大量森林采伐之后,水土流失量更是顯著增加。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人為因素在水土流失中的作用變得越來越突出。因此,在防治水土流失的同時(shí)就必須從人和自然這兩個(gè)主題同時(shí)出發(fā),使人與自然環(huán)境處于協(xié)調(diào)的平衡關(guān)系中和諧發(fā)展。4加強(qiáng)資料保護(hù)三峽庫區(qū)水土流失治理是事關(guān)庫區(qū)生態(tài)環(huán)境改善的成敗和三峽工程長久安全運(yùn)行的大事。隨著庫區(qū)水位的抬高,潛伏的滑坡崩塌重力侵蝕可能受到激發(fā),同時(shí)600km長的庫區(qū)水流速減慢,凈化能力減弱,排洪能力降低,容易在庫區(qū)回水區(qū)形成泥沙淤積和污染帶,將會(huì)影響水利工程壽命和防洪發(fā)電效益,因此應(yīng)及早做好庫區(qū)水保工作和環(huán)境保護(hù)。為此,必須采取以下措施。(1)加強(qiáng)立地條件的保護(hù)與恢復(fù)森林是陸地最重要的高功能多價(jià)值的生態(tài)系統(tǒng),它不僅具有經(jīng)濟(jì)效益,而且有不可替代的生態(tài)效益和防治水土流失的作用。目前庫區(qū)林地面積188萬hm2,森林覆蓋率16.9%,沿江地帶僅5%。森林生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和恢復(fù)建設(shè)應(yīng)從保護(hù)和恢復(fù)兩方面入手,一方面,根據(jù)三峽地區(qū)山勢(shì)、地形、地貌、植被、物種自然分布特點(diǎn),遵循典型性、多樣性、稀有性、自然性、脆弱性、科研或經(jīng)濟(jì)價(jià)值等原則建立自然保護(hù)區(qū)以保護(hù)現(xiàn)有的生態(tài)系統(tǒng)、典型植被、稀有物種和生物多樣性,嚴(yán)格保護(hù)天然林和發(fā)育較好的次生林,在強(qiáng)化管理保護(hù)的同時(shí),大力植樹造林,增加林地面積;另一方面,應(yīng)按照生態(tài)學(xué)原理,探索適應(yīng)庫區(qū)氣候及生境特點(diǎn)的樹種,發(fā)展生態(tài)林業(yè),避免營造易引起大規(guī)模病蟲害的純林,同時(shí)廣泛開展不同裸地人工恢復(fù)植被的方法、原則、策略等生態(tài)學(xué)問題的研究,從庫區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和恢復(fù)、社會(huì)的穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展相協(xié)調(diào)的角度出發(fā),加強(qiáng)庫區(qū)天然林、生態(tài)林、次生林、商品林保護(hù)、營造、改造的系統(tǒng)研究。開展庫區(qū)珍稀瀕危物種拯救、保護(hù)與發(fā)展的研究。積極研究探索三峽庫區(qū)山地生態(tài)系統(tǒng)、水生生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化,社會(huì)、經(jīng)濟(jì)相互作用關(guān)系,能流物流影響因子,生態(tài)良性循環(huán)系統(tǒng)重建的技術(shù)措施。治理水土流失的重點(diǎn)在于提高森林覆蓋率,25°以上的陡坡耕地應(yīng)退耕還林,25°以下的坡耕地應(yīng)進(jìn)行梯田改造,在進(jìn)行庫區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時(shí),應(yīng)進(jìn)行前期的環(huán)境影響評(píng)價(jià)及科學(xué)的規(guī)劃論證,努力遏制新的水土流失產(chǎn)生;改變庫區(qū)以往那種粗放耕作、掠奪式的土地經(jīng)營方式,推廣生態(tài)農(nóng)業(yè),因地制宜,發(fā)展多種模式的、具有庫區(qū)特色的生態(tài)農(nóng)業(yè)示范區(qū)。經(jīng)過綜合整治,改變庫區(qū)的局部氣候,減輕或防治由于自然災(zāi)害所引起的水土流失。為了科學(xué)合理地對(duì)庫區(qū)水土流失進(jìn)行徹底治理,應(yīng)積極開展水土流失防治技術(shù)與綠色生態(tài)屏障建設(shè)方面的研究,開發(fā)高效速生植被覆蓋技術(shù),選育速生經(jīng)濟(jì)樹種和草種,開發(fā)森林、灌木、草皮立體生態(tài)技術(shù)等。事實(shí)證明,在三峽庫區(qū)推進(jìn)農(nóng)林復(fù)合經(jīng)驗(yàn),既發(fā)展了林業(yè),增加了地表覆蓋,減輕了地表徑流,函蓄了水源,控制了水土流失,又發(fā)展了糧食生產(chǎn)和多種經(jīng)營,這是退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建的重要舉措,應(yīng)大力推廣。(2)坡耕地治理三峽庫區(qū)水資源利用難度大,利用率不高,水利骨干工程少,蓄水量小,降雨難蓄,付諸東流,抗旱能力低,防洪能力弱。因此,要抓住西部大開發(fā)契機(jī),加強(qiáng)《水保法》、《森林法》的宣傳,提高群眾環(huán)保意識(shí),爭(zhēng)取國家資金的投入和群眾自籌資金相結(jié)合的辦法,以小流域?yàn)榛締卧?有計(jì)劃有步驟,興建一批中小型水利骨干工程和水保工程,在丘陵緩坡地段建成石坎梯田,減緩坡面坡度,減輕地表徑流,防治水土流失,建成高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)農(nóng)田。坡耕地是庫區(qū)水土流失最嚴(yán)重地區(qū),因?yàn)樵谏絽^(qū),不同的地形地質(zhì),不同的坡度,不同的坡長,不同的坡向是造成水土流失的內(nèi)因,而地表裸露和暴雨是產(chǎn)生地表徑流的外部條件,參考美國水保局對(duì)坡耕地水土流失的簡化方程式:A=RKLSCP式中A為土壤流失量;R為降雨侵蝕力;K為土壤可蝕性因子;L為坡長;S為坡度;C為作物栽培方式;P為土壤保護(hù)措施。如果集雨面積愈大,坡長愈長,坡度愈陡,則地表徑流愈大,流速愈快,對(duì)土壤沖刷力就愈大,它與徑流速度的平方根成正比,但是如果地表有茂密的植被,即在較陡的坡面上和大暴雨的情況下,也不會(huì)產(chǎn)生大的地表徑流,土壤不會(huì)受到嚴(yán)重侵蝕。據(jù)資料介紹:當(dāng)日降水大于50mm時(shí),坡地種植多年生人工牧草,使地表徑流量比耕地下降30%,地表沖刷量僅為耕地的22%,當(dāng)日降水量為240mm時(shí),坡地水土流失量為6750kg/hm2,耕地為3570kg/hm2,林地為600kg/hm2,草地為93kg/hm2。以上數(shù)據(jù)表明,坡耕地的治理要抓住種樹植草,減緩坡度這個(gè)根本。故在工程改田(土)時(shí),要調(diào)整坡面水系,對(duì)坡耕地要山、水、林、路綜合治理,避免上坡徑流直沖地頭從而控制水土流失,提高土壤保水保肥能力。(3)生態(tài)工業(yè)的內(nèi)涵文中的“生態(tài)經(jīng)濟(jì)”主要指生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游、生態(tài)工業(yè)。發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)就是要充分利用庫區(qū)現(xiàn)有的資源優(yōu)勢(shì),引進(jìn)優(yōu)良品種,進(jìn)行科學(xué)種植、科學(xué)管理,提高單產(chǎn)。發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè),應(yīng)突出兩個(gè)重點(diǎn):①把我國的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)結(jié)合起來;②把生物技術(shù)和工程技術(shù)結(jié)合起來。對(duì)荒山荒坡,生物措施和工程措施并舉,適當(dāng)配置經(jīng)濟(jì)林系統(tǒng)、林藥多種系統(tǒng),加強(qiáng)非木材林產(chǎn)品的生產(chǎn)和開發(fā)利用。生態(tài)旅游是一種在生態(tài)學(xué)和可持續(xù)發(fā)展理論指導(dǎo)下,以自然區(qū)域或特定文化區(qū)域?yàn)閷?duì)象,以享受大自然和了解自然景觀、野生生物及相關(guān)文化特征為旅游目的,以不改變生態(tài)系統(tǒng)的有效循環(huán)及保護(hù)自然和人文生態(tài)資源與環(huán)境為宗旨,并使當(dāng)?shù)鼐用窈吐糜纹髽I(yè)在經(jīng)濟(jì)上受益為基本宗旨的特殊形式的旅游行為,以促進(jìn)保護(hù)旅游地自然生態(tài)環(huán)境為目的的旅游活動(dòng)。生態(tài)工業(yè)是指仿照自然界生態(tài)過程物質(zhì)循環(huán)的方式來規(guī)劃工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的一種工業(yè)模式。在生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)中各生產(chǎn)過程不是孤立的,而是通過物料流、能量流和信息流互相關(guān)聯(lián),一個(gè)生產(chǎn)過程的廢物可以作為另一種過程的原料加以利用。生態(tài)工業(yè)追求的是系統(tǒng)內(nèi)各生產(chǎn)過程從原料、中間產(chǎn)物、廢物到產(chǎn)品的物質(zhì)循環(huán),達(dá)到資源、能源、投資的最優(yōu)利用。發(fā)展“生態(tài)經(jīng)濟(jì)”是確保長江三峽庫區(qū)的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的主要措施,也是徹底治理水土流失的重要模式。發(fā)展“生態(tài)經(jīng)濟(jì)”不僅是對(duì)現(xiàn)有土地資