（搬家贴）三峡流域目前的生态和地质灾害方面问题
2009-10-28 22:45:121、泥石流和水土流失
长江上游地区泥石流和水土流失主要是在横断山区。稀疏的植被，破碎的地貌，过度的土地利用和水电建设、矿山开发以及干热河谷特性，造就了横断山区成为地球上著名的泥石流多发地和水土流失泛滥区，使区内不少地方丧失生态功能和生境条件。
泥石流在横断山诸河流的分布特征是成群成带分布，很多冲蚀支流成为泥石流的通道，在沟口处往往形成大型冲积扇并阻挡河流，光秃破碎的山体往往形成破面泥石流，每年向河流输送大量泥沙物质，新的泥石流沟还在不断扩展。水土流失在区内成片分布，其面积占60%以上，年侵蚀物总量约20亿吨以上，大部分通过地表径流和泥石流输入河川水库。
例如在西秦岭-横断山东部主要是暴雨泥石流重度灾害区，主要涉及嘉陵江上游、岷江上游、大渡河、雅砻江、金沙江中下游等流域。据统计从1971年至1988年的17年间，四川乐山沙湾至攀枝花的成昆铁路路段，（该路段跨越岷江、大渡河、安宁河、金沙江等河流流域），就有80多条沟暴发泥石流152次，平均每年发生8.5次。
据不完全统计，汶川地震灾区河流次生灾害新增地质灾害点面1.2万多处，产生崩滑泥石流物源10亿立方米以上，这不仅使灾区电站继续面临次生灾害的威胁，而且使水库蓄水条件恶化、水库功能消减，缩短水库和电站的寿命；一些高坝大库地质变化较大，坝体、坝肩内伤严重，库区地质结构和地质环境改变，不稳定危岩增加，治理任务非常艰巨，水电站安全隐患并没有完全消除；一大批在建电站技术经济指标发生改变，投资增加。
长江流域的水土流失主要分布在上中游地区,这一地区的水土流失面积55万km2，约占全流域水土流失面积的98%。长江流域的水土流失除了具有水土流失类型多样、水土流失后果严重、人类活动造成了水土流失加剧之外，还有一个重要的特点就是水土流失具有隐蔽性。长江流域山区地表组成物质颗粒较粗，侵蚀后大多滞留在坡前、或被就地拦蓄，进入河流的只是一小部分，河流输沙量一般小于地面侵蚀量，据对16条典型流域的分析，泥沙输移比平均为0.23左右，这与黄土丘壑区泥沙输移比接近于1的情况有很大的不同。
水土流失、区域环境容量恶化始终是流域经济发展和社会稳定最大的问题，同样需要动态监测，实时数据处理，建立预警机制，储备应急预案。
2、地震
长江中上游各梯级电站都是在地震断裂带上修建水电工程。
从目前资料来看，长江中上游规划的水电站基本都在地震活跃地带上。据从公元前116年到1976年约2100年的记载统计，本区共发生6级以上地震82次，平均25.5年发生一次6级以上地震。历史上著名的大地震包括：岷江流域―1933年茂县叠溪的7.5级地震、1976年松潘-平武的7.6级地震；大渡河、雅砻江流域―1786年康定的7.5级地震、1973年炉霍的7.9级地震、1980年道孚的6.9级地震等；金沙江流域―1974年5月11日永善-大关的7.1级地震、2003年7月21日和10月16日云南大姚两次6级以上地震。大致以朗山、邛崃山、锦屏山、玉龙山一线为界，西部地区地震烈度基本上在7度以上。安宁河、小江、甘孜――康定地震带及丽江附近等地区，地震烈度大于9度。东部除个别地区地震烈度7～9度外，大部分地区小于7度。
岷江流域有龙门山地震带，大渡河流域与雅砻江流域有炉霍―康定地震带，金沙江流域有东川―嵩明地震带、马边―昭通地震带、中甸―大理地震带等。这些河流附近的山体本来就非常脆弱，水电站蓄水后，很多滑坡体极易复活，产生山体滑坡、泥石流等地质灾害，未来水电工程的维护成本将很高。
例如岷江上游干支流加上沱江、涪江、嘉陵江上游干支流的上百座水电站建于断裂带上，在这次汶川地震中受重创，60%的中小电站几乎不能恢复。仅仅阿坝州岷江流域就有130座水电站受损，受损装机容量256.85万千瓦，占全州装机容量的90%，直接经济损失151.53亿元，映秀湾、太平驿、福堂、渔子溪一二级基本全毁。汶川、理电网全面瘫痪，35千瓦以上输电线路受损1638.5公里，造成直接经济损失28.2亿元。四川省受损水电站470余座，装机容量330万千瓦，10千伏以上停运输电线路457条，倒杆（塔）85377根，断线31969公里。而紫坪铺水库蓄水运行不到2年，在汶川地震后地质环境已经改变，上游新增数亿立方米的崩塌滑坡泥沙源导致水库寿命缩短，电站水库功能也难以恢复到震前状态，很多安全隐患并没有解除
水利部副部长鄂竟平2008年5月25日在国新办新闻发布会上告知，水利设施灾后的修复重建，包括应急除险在内，共需资金360亿元。
即使修复资金充足，受损电站还面临一系列难题，例如恢复重建电站的投资回收困难；电站的还贷和收益受到巨大影响，预期效益难以实现；许多大坝受损，厂房、开关站、输电线路受损严重，上游和库区地质环境进一步恶化，运行成本增加。
3、地质灾害
长江上游诸河流特殊的河谷地质地貌为崩塌、滑坡、泥石流和水土流失创造了有利的动力条件和丰富的物质来源，是世界上著名的地质灾害泛滥区，正处于高发期。
中国地质调查局2007年公布的调查统计：长江上游地域辽阔，地形高差悬殊，地质环境条件复杂，新构造活动强烈，地震频发，岩体破碎，生态环境脆弱，环境地质问题十分突出，危害巨大。地质灾害主要有滑坡、崩塌、泥石流、岩溶塌陷等，是中国遭受地质灾害危害最为严重的地区。据初步统计，长江上游地区地质灾害总数达2.1万处(不含“5?12”汶川地震新增地质灾害数1.2万余处)，其中滑坡12678处，崩塌2568处，泥石流2756处，地面塌陷452处，不稳定斜坡2858处，已造成11269人死亡，直接经济损失230亿元；目前受地质灾害威胁145.4万人，威胁财产180亿元。
据有记载的统计，长江上游共发生堵江地质灾害91处，其中滑坡、崩塌堵江73处，泥石流堵江18处，造成9200人死亡，毁坏农田1611公顷，直接经济损失1.7亿元。伴随堵江滑坡、崩塌发生的涌浪、回水淹没等灾害的危害更加巨大。1967年四川雅江唐古栋滑坡堵塞雅砻江9天，蓄水6.8×108（上标）立方米后溃坝，溃坝后的洪水沿着雅砻江和长江而下，波及下游1000千米，洪峰高50.4米，最大流量5.3×104（上标）立方米/秒；洪水冲毁沿江435间房屋，230公顷田地，8座公路桥和3座小水电站。而当年的山崩区现在已发展成更大范围的崩滑危岩区。另外，雅砻江下游得力铺至响水河河口，在短短77km的河段，就有大于1.0×105m3的滑坡157个，大于1.0×107m3的滑坡10个，活动性泥石流沟75条，构成雅砻江下游地质灾害最严重的地段。
1933年8月25日，茂县叠溪发生7.5级破坏性强震，诱发大规模崩塌和滑坡阻断岷江，在较场附近形成10个海子，造成6865人死亡，1925人受伤，房屋倒塌5780间；堵塞岷江45天后溃坝，水头高达60米，至200千米的都江堰时还高达12米，造成都江堰水利工程的渠道工程全部毁损。
金沙江中下游河谷地区，攀枝花至宜宾的782km的江段，经调查该江段发现有崩塌465处、滑坡212处、泥石流258处，线密度为0.33处/km，也就是说沿江平均每3km就有一处较大的山地灾害。
在雅砻江中下游以及安宁河流域，尤其在暴雨的诱发下，极易形成大面积的区域性崩塌与滑坡灾害，例如1983年安宁河、黑水河、小江流域，1984年金沙江中下游地带，1985年大渡河、安宁河、金沙江地带，都曾发生严重的崩塌、滑坡和泥石流灾害。
在川西北龙门山地区，主要涉及嘉陵江上游、涪江上游、岷江、大渡河、青衣江等沿江地带也有大量滑坡存在。例如1976年8月松潘-平武7.2级地震，在岷江、嘉陵江、涪江上游地区诱发大规模滑坡、崩塌130余处；1933年8月茂县叠溪7.5级大地震引发大规模山崩，在岷江上形成三道天然大坝，岷江断流45天后突然溃坝，洪水席卷岷江中下游城镇，这次大地震及次生洪灾造成6800多人死亡；1786年6月发生震级为7.5级的康定大地震，据史书记载，区内出现大规模山崩，大渡河断流十日，下游水患成灾，建筑物倒塌者占十之八九。
三峡库区也是一个滑坡与崩塌的高发区。例如，1982年7月16日至18日，发生的云阳县鸡扒子大滑坡，滑坡总方量高达1.5×107m3，其中前缘的2.3×106m3滑体坠入长江洪水位以下，并冲达对岸，在该航段瞬时形成险滩；又如，1985年6月12日，在长江北岸新滩发生大崩滑，2.0×107m3崩滑的土石在几分钟内就摧毁了新滩镇，崩滑体入江形成巨大的涌浪，涌浪冲上南岸猴子岭的高度达到49m，受涌浪严重影响的河段长度近30km，并导致上下游几公里内的多艘船只沉没。
据国土资源部对三峡库区的调查，目前已查出库区两岸规模较大的崩滑体2100余处，根据这地质灾害体稳定状态估计，水库蓄水到175米后，将可能引发灾害的不稳定和潜在不稳定的崩滑体至少会有1130余处。
三峡流域上游目前也存在着正处于临灾的危岩山体，体量数从千万立方米到数亿立方米；断裂破碎带中正在孕育生成的欲崩危岩；工程爆破(或者各类施工过程中适时集中大爆破)或地震发生时形成的山体裂缝欲崩危岩等次生灾害，处于临灾之中。
随着沿江一座座梯级水电站的建设，堵江地质灾害威胁的人民生命财产也日益增多。山体崩塌滑坡埋没电站设施，阻断交通和输电线路，引发水库浪涌甚至翻坝；特大山崩阻断河流形成堰塞湖，溃决水头对大坝造成威胁，山崩区往往形成持续发育、具有周期性成灾特征的山崩区和泥石流源，丰富的物质源源不断地输入河流，侵占库容。一旦发生堵江地质灾害，必将危及地质灾害体及其涉及范围内和上游淹没区内人民生命财产的安全。一旦溃坝，奔腾而下的洪水必将危及下游人民的生命财产安全，下游的梯级水电工程可能荡然无存，后果不堪设想。
目前全世界处理地质灾害的通行办法仍然是工程措施预防和关键区域动态监测，实时异常分析和自动预警。这就需要强大的相关数据集成处理能力和预报能力。同时地质灾害的物理仿真模拟、机理与预测预报研究的GIS仿真模拟技术、机理与预测预报研究的非线性仿真模拟技术、地质灾害防治对策研究、对周围环境影响的评估等也需要进一步研究。
4、泥沙
水库泥沙问题始终是影响电站运行和寿命的关健因素，水库的退役电站报废主要是因为泥沙淤积所致。而报废水库特别是大型水库的泥沙处置目前全世界都还不曾遇到过，也没有这方面的成熟经验和技术。在高产沙河流河段的水库泥沙不仅淤积快速、导致库容锐减，在峡谷型库区，库尾抬高引发上游水患，更为严峻的是库尾大量的泥沙处置困难，在高产沙峡谷河流上建设一连串大型水库群，泥沙问题终将产生连锁反应。这种情形一旦发生，将使后人束手无策，黄河三门峡泥沙问题已给我们深刻教训。
横断山区的河流是高产沙河流。横断山诸河流所处的地质构造和地质环境条件，崎岖的地形地貌加上人类长期的土地开垦和森林采伐，使这些河流成为多沙河流。以金沙江为例，多年来输入长江三峡库区的泥沙为5亿吨以上，有的年份超过7亿吨（1980年达7.28亿吨），流域内年产沙量16亿吨以上，金沙江流域地跨我国地形的第二和第三级台阶，是西南地区的高侵蚀带，金沙江上游石鼓站（虎跳峡库区）年均输沙量为2.02亿吨，岷江高杨站年均输沙量0.495亿吨，汶川地震后数年内将是高产沙期，长江宜昌站年均输沙量5.14亿吨。可以看出，金沙江石鼓至屏山1000多公里是重点输沙江段，根据考察，该河段滑坡、泥石流十分发育，统计有近300条泥石流沟，近700处崩塌滑坡，欲崩临滑危岩体30亿立方米以上，同时还有快速发展的采矿、修路、水电站建设等活动产生的弃渣、尾矿等大量泥沙补给到河道中，导致该区域对长江上游输沙贡献率高。根据近年的研究，上述过程的增沙量超过退耕还林等措施的减少量，使金沙江屏山站的年输沙量呈递增趋势。
而由于地质灾害多、人为干扰大，泥沙淤积严重，中国水库寿命一般设计50年左右（美国可达70--80年）。例如大渡河的龚咀水库是20世纪70年代初期建设的，41年之后库容就被泥沙淤积2/3。靠干支流一级一级的水库拦沙，只能暂时解决问题，或者说把问题转移到上面或别处，把后患留给后代，最终不能解决问题。泥沙还是要下来，淤积在水库堵塞河流，水库的防洪功能逐渐丧失，河道改变，成为恶性循环。
据三峡工程下游河道冲刷的泥沙数学模型计算表明，三峡水库运用后，葛洲坝以下的河床下切范围可远至黄石和武穴一带（距葛洲坝约759～829 km）；下切幅度最大的河段是下荆江藕池口至城陵矶（距葛洲坝约 225～400 km），冲深5.1～7.0m；三峡工程运用到50年时，城陵矶至螺山河段冲刷达到最大值，下切平均深度约为5m ，三峡工程运用到100年时，宜昌以下各河段仍不能回淤到天然状态， 这无疑会给长江下游的河岸与河堤造成严重影响。
下游沉积物的减少，导致河口三角洲和海岸线的退缩，陆地损失，城市和建筑受损 。
5、气候变化
气候变化导致长江流域尺度水文循环系统的变异，从而导致流域水资源的变化。流域旱涝致灾呈现逐渐增加趋势，是水文循环系统波动和变异的结果。
长江中下游地区在20世纪90年代已呈现出明显增温趋势，达到0.2～0.8℃，最大增温区域在长江三角洲地区，降水在长江流域中下游地区明显增加，增加值为5%～20%。导致中下游大洪水概率增加。
近年来区域性极端灾害天气频繁，洪灾、旱灾、台风灾害发生次数多，造成的损失巨大，危害严重。汉江流域2003年、2005年相继发生严重秋汛，其中2005年10月汉江流域降雨明显偏多达7成，丹江口水库最大入库流量为建库以来第3位洪水；2007年汛期重庆遭遇115年来最强暴雨袭击；2008年汛期滁河流域1小时、6小时和24小时降雨量均为历史之最。而2006年汛期长江干流主要站出现历史同期最低水位，长江口咸潮影响加重；长江荆江河段分流进入洞庭湖的三口水系部分河道断流长达300天；流域发生了大面积、长时间的旱灾，其中尤以四川、重庆两省（市）最为严重，损失之大，危害之深，历史罕见。
6、生态影响
目前长江流域管理规划，主要以防洪、发电、航运为主，长江的生态功能摆在了次要位置。水电开发的最大影响，是峡谷急流生境的消失，这对众多生活在这一水域中的鱼类，特别是那些必须在流水中繁殖的鱼类将是十分严重的影响，甚至是致命的。如果长江上游水电站梯级开发按照规划图纸全部完成，包括虎嘉鱼、娃娃鱼、水獭、水口裂腹鱼，长江上游100多种鱼，将全部灭绝。此外还有：
河流片段化。大坝蓄水对河流流量的调节,使河道流量的流动模式发生变化。筑坝使沿水流方向的河流非连续化，水面线由天然的连续变成为阶梯状，使河流片段化，使流动的河流变成了相对静止的人工湖泊，流速、水深、水温结构及水流边界条件等都发生了重大的变化。
水文参数时空格局改变。防洪、发电、供水、灌溉、航运、景观等，决定了水库的运行方式，进而影响河道的水力、水文因素。由于人工径流调节改变了自然河流年内丰枯的水文周期规律。不同水库的功能和运行方式，将产生不同的泄流方式，如：浅层泄流、深层泄流、溢流等，影响河流原有物质、能量、生态系统结构和功能，其影响程度取决于水库的调度方案、泄流位置、溢流堰特性、蓄水库容、泥沙沉积以及流域地貌等。
改变了原来河流营养盐输移转化的规律。由于水库截留河流的营养物质，在气温较高时，促使藻类在水体表层大量繁殖，藻类蔓延遮盖住大植物的生长使之萎缩，而死亡的藻类沉入水底，腐烂的过程同时还消耗氧气，溶解氧含量低的水体会使水生生物“窒息而死”。由于水库的水深大于天然河流，在深水处光合作用弱，导致水库的生态系统比河流的生物生产量低，相对脆弱，自我恢复能力弱。
改变了河流消长周期和规律。河流水量直接影响河岸带的生态，河岸带具有滞留、过滤污染物，保护侵蚀河岸,改进邻近区域气候，促进地表水、地下水的循环，产生、保持水陆交错带植被群落，维持无脊椎动物丰富性和多样性，从而维持河流内部生境结构及其食物链等功能。筑坝蓄水后，改变了河流消长周期和规律，随着水位的消长，形成库岸的消落带，破坏了原河岸带生态系统和其原来的功能。
阻止物质交换，改变了原有河流生境。大坝通过改变河流水流、泥沙和生物源要素等的流动、运移模式，影响生物地球循环以及河流缓冲区域生态系统的结构和动态平衡；改变水流温度模式，影响河流生态系统中的生物能量和关键速率；对河流上下游的生物体和养分的运移产生障碍，阻止物质交换，改变了原有河流生境，形成生境的人为干扰或人工化生境。
梯级开发对生态产生累积影响。梯级水库进一步加剧了河流生态系统的破碎化，影响鱼类等迁移，阻止陆地物种扩散和连续性，导致河流缓冲区域内物种多样性降低。梯级水库对河岸带生态系统结构、功能具有显著影响，导致河岸带生态功能整体退化。
（搬家贴）三峡流域目前的生态和地质灾害方面问题
[方解石] (2011-12-18 22:36:00)忙叔变成做生态的了。。。
再大的生态灾难也不能阻止tg的脚步啊。。。。
不过，可以补充一点，河口鱼类产卵活动受到的影响从目前看没想象中大。这个是我们单位的研究结果。
(2011-12-19 12:28:00)
你可不知道，中科院系统生态开放实验室本人是创始人之一，刚当院士的王如松就是当年一起创业的搭档，不信你问问他。
[明日黄花] (2011-12-19 14:45:00)
向前辈致敬
不过学生态的工作好难找
(2011-12-19 15:04:00)
准确说我只是生态学要用的建模工具和计算工具，至多到管理工具。系统生态学在中国没能发展起来。
[方解石] (2011-12-19 17:20:00)
忙叔学数学，做管理，生态模型和经济模型基本是一样的。系统生态学，做实验的难度还是不小的。目前我所知道的就植物所的草原生态系统做的东西可能细致一点。其他的，还真是不行。我们现在也在往系统的方向做，不过说真的效果很差。
(2011-12-19 17:25:00)
系统生态学，需要巨大的数据积累和技术手段。中科院生态中心80年代中期在联合国人与生物圈资助下建立了一个生物圈数字模拟实验室，就是运营费用太高（大概运营中央空调的电费就能吃掉实验室全部事业费），最后不得不忍痛拆掉了。
生态是个烧钱的事业，没钱不能干。
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