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云南山區(qū)小流域生態(tài)環(huán)境研究進(jìn)展

2019-11-14 07:09:16趙冬梅查智琴劉澄靜角媛梅吳常潤(rùn)
中國(guó)農(nóng)村水利水電 2019年10期
關(guān)鍵詞:泥石流徑流流域

趙冬梅,查智琴,劉澄靜,角媛梅,吳常潤(rùn)

(云南師范大學(xué)旅游與地理科學(xué)學(xué)院,昆明 650500)

0 引 言

流域生態(tài)環(huán)境是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ),保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境是我國(guó)長(zhǎng)期堅(jiān)持的基本國(guó)策,也是水生態(tài)文明建設(shè)的重要舉措。中國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、全球氣候變化及人類活動(dòng)對(duì)水資源水環(huán)境等的影響日益增強(qiáng)、工業(yè)發(fā)展、土地利用類型變化等引發(fā)了一系列生態(tài)問(wèn)題。我國(guó)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日益突出,制約著社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。特別是在高強(qiáng)度人類活動(dòng)、較為缺水的喀斯特地區(qū),地表徑流、地下徑流和河川徑流等自然水循環(huán)通量日益減小,嚴(yán)重影響流域水循環(huán)系統(tǒng)原有的資源環(huán)境和生態(tài)服務(wù)功能,導(dǎo)致資源、環(huán)境、生態(tài)問(wèn)題的產(chǎn)生。同時(shí),資源、環(huán)境和生態(tài)效應(yīng)又反過(guò)來(lái)制約人類活動(dòng),對(duì)流域水循環(huán)過(guò)程形成反饋[1]。人類活動(dòng)在流域的分布具有時(shí)空差異,這種時(shí)空的差異使流域的生態(tài)環(huán)境不同程度受到影響[2],隨之而來(lái)的則是生態(tài)系統(tǒng)的破壞,如水土流失、植被破壞、環(huán)境污染、資源短缺及生物多樣性喪失等,作為自然-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng), 小流域同樣面臨著上述生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。隨著生態(tài)環(huán)境的負(fù)荷逐漸增大,小流域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量問(wèn)題也日益加重。小流域生態(tài)環(huán)境建設(shè)一直以來(lái)都是我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略部署中的一個(gè)重要舉措,一直以來(lái)都是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的一項(xiàng)重要內(nèi)容[3]。因此,加強(qiáng)小流域的研究是我國(guó)治理流域生態(tài)問(wèn)題的基石,也是我國(guó)推進(jìn)水土保持與防治水土流失的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略任務(wù),是推進(jìn)流域水土保持研究的重要因素。它的健康直接關(guān)系局部地區(qū)的生態(tài)經(jīng)濟(jì)利益和全流域的可持續(xù)發(fā)展[4]。

生態(tài)環(huán)境是云南的寶貴財(cái)富,也是全國(guó)的寶貴財(cái)富。云南良好的生態(tài)環(huán)境和自然資源是全國(guó)乃至全世界的“瑰寶”[5],云南是我國(guó)較早探索生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護(hù)省級(jí)頂層政策設(shè)計(jì)的省份之一。云南山區(qū)面積較大,涵蓋了全省面積的94%,土地利用類型多為農(nóng)耕地,再加上人口多,人口密度大,致使人均占有土地面積少。近幾十年來(lái),在人為因素和自然因素的共同作用下,山區(qū)小流域的水土流失及滑坡、泥石流等自然災(zāi)害逐年加劇,致使河岸坍塌、河床淤塞、河道排洪能力降低,形成小雨小災(zāi)、大雨大災(zāi),甚至無(wú)災(zāi)不成年的惡性循環(huán),嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞農(nóng)田、耕地、沖毀城鎮(zhèn)、村莊、公路,造成群眾生命財(cái)產(chǎn)損失和資源環(huán)境破壞。各類自然資源尤其是土地資源,一旦破壞將很難恢復(fù),嚴(yán)重影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[6]。云南生態(tài)敏感且脆弱,經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展同生態(tài)環(huán)境保護(hù)的矛盾仍然突出,局部區(qū)域生態(tài)環(huán)境壓力大,水土流失治理、水源保護(hù)、重金屬污染等難度較大,同時(shí),伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展,水環(huán)境與區(qū)域生態(tài)環(huán)境也十分突出,特別是非點(diǎn)源污染等對(duì)小流域生態(tài)環(huán)境造成了極大的危害。探討流域生態(tài)環(huán)境的研究進(jìn)展情況,正確認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)流域生態(tài)環(huán)境的本質(zhì)特征是當(dāng)今生態(tài)環(huán)境狀亟待解決的問(wèn)題。本文的目的:①梳理來(lái)自于不同學(xué)科角度的小流域概念,希望對(duì)小流域的概念達(dá)成共識(shí);②對(duì)云南各個(gè)小流域研究的內(nèi)容、觀測(cè)方法進(jìn)行綜述;③進(jìn)一步評(píng)估促進(jìn)云南小流域研究?jī)?nèi)容廣度與深度的發(fā)展、研究技術(shù)的更新。這些對(duì)于云南未來(lái)小流域水資源利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 小流域概念的演變

對(duì)于小流域概念的探析由來(lái)已久,國(guó)際上沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),最早提出小流域概念的是美國(guó)R. E. Horton 學(xué)者,后經(jīng)其學(xué)生A. N. Strahler修改,認(rèn)為小流域是最末端的水系,即河流最小的末端水道(一級(jí)支流)和2條一級(jí)支流相匯后的水系(二級(jí)支流)[7]。此后,國(guó)內(nèi)外大批學(xué)者從學(xué)科角度提出了他們的看法,地理學(xué)上將其定義為相對(duì)河流的某一段面的由分水線包圍的區(qū)域;流域經(jīng)濟(jì)學(xué)上小流域是指水資源的地面集水區(qū)和地下集水區(qū)的總稱,把大河的支流流域稱為小流域;水文學(xué)上把級(jí)別最高的支流稱為小流域;水土保持領(lǐng)域一般指一個(gè)完整的土壤侵蝕單元。無(wú)論是水土保持管理者還是水土保持專家也沒(méi)有形成明確而一致的意見(jiàn)。

本文在梳理前人的基礎(chǔ)上將其內(nèi)涵歸納為以下2類(見(jiàn)圖1)。一是從面積角度上看,在《小流域劃分及編碼規(guī)范》中,其定義是這樣解釋的:“①小流域劃分應(yīng)以自然地形地貌為基礎(chǔ),盡量保證小流域形態(tài)特征的完整;②小流域面積原則上控制在30~50 km2,特殊情況不宜小于3 km2或大于100 km2;③小流域由一個(gè)或多個(gè)微流域歸并而成,微流域最小面積一般以0.1~1 km2為宜”。同時(shí),規(guī)范中還提出“當(dāng)劃分區(qū)域較大時(shí),為保證成果質(zhì)量,提高工作效率,將劃分區(qū)域分割為多個(gè)作業(yè)單位,每個(gè)作業(yè)單位一般不大于200 km2”。與小流域相近的概念主要有:微流域、作業(yè)單位等,且他們之間存在著相互的嵌套關(guān)系。而學(xué)術(shù)界中具有代表性的是付叢生[8]和王忠法[9]等提出:小流域的面積應(yīng)小于1 000 km2的集水單元[10];陸鼎言等[11]認(rèn)為小流域通常是指二、三級(jí)支流以下以分水嶺和下游河道出口斷面為界,集水面積在100 km2以下的相對(duì)獨(dú)立和封閉的自然匯水區(qū)域;國(guó)務(wù)院批復(fù)的《全國(guó)山洪災(zāi)害防治規(guī)劃》中指出,小流域面積原則上控制在200 km2以下[12];歐洲和日本把面積在50~100 km2以下的流域稱為小流域。中國(guó)水利保持上把面積一般不超過(guò)50 km2的集水單元叫小流域;郭廷輔等[13]將小流域定義為流域面積為5~30 km2的閉合集水區(qū)。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為根據(jù)我國(guó)的地形地貌條件和人口數(shù)量等實(shí)際情況,小流域面積以不大于50 km2為宜,也符合我國(guó)絕大部分地區(qū)特點(diǎn)和國(guó)情。

圖1 小流域界定Fig.1 Small watershed definition

部分學(xué)者從小流域功能角度給小流域下定義,目前普遍認(rèn)為:小流域是以區(qū)域內(nèi)水源為主要紐帶,緊密連接區(qū)域內(nèi)植被覆蓋、土地利用、水循環(huán)等自然支撐系統(tǒng)的一個(gè)綜合性自然地域系統(tǒng)。陳良和楊慶媛等認(rèn)為小流域是指相當(dāng)于由一條坳溝或溝道為主體所構(gòu)成的,以分水嶺和出口斷面為界的一個(gè)獨(dú)立而完整的自然集水區(qū)域,是山地和丘陵區(qū)的基本地貌組合單元;盧劍波等認(rèn)為小流域是一個(gè)水文單元,又是一個(gè)自然生物單元,還是一個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)政治單元,也是一個(gè)資源管理和規(guī)劃的綜合單元,著重強(qiáng)調(diào)了小流域與人類之間的相互關(guān)系;小流域既是降雨徑流匯集的集流區(qū)域最小單元,它是泥沙的來(lái)源地,又是產(chǎn)流產(chǎn)沙的基本單元,也是中國(guó)山區(qū)水土流失治理的基本單元,能反映區(qū)域水土流失狀況的基本單元;趙愛(ài)軍等[14]2005年提出小流域要具備以下條件:①土壤侵蝕過(guò)程自成完整系統(tǒng);②具備按照生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)原理組織農(nóng)、林、牧生產(chǎn)的有利條件,是發(fā)展農(nóng)林牧各業(yè)的經(jīng)濟(jì)單元??偟膩?lái)看,各個(gè)學(xué)者對(duì)小流域的定義更加傾向于自身研究的方向或角度,當(dāng)然相同研究方向的定義也存在差異,沒(méi)有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。

2 已有研究的云南小流域位置及特征

云南省位于中國(guó)西南部,地勢(shì)呈現(xiàn)西北高、東南低,自北向南呈階梯狀逐級(jí)下降,因橫斷山脈縱貫西北部,海拔一般為3 000~4 000 m,為三江并流的高山峽谷區(qū),山地面積33.11 萬(wàn)km2,占全省國(guó)土總面積的84%[15,16]。云南省石漠化面積達(dá)34 772.76 km2,占土地總面積的8.8%,占巖溶面積的31.36%,占西南巖溶石山地區(qū)石漠化面積的27%。在西南暖濕氣流和東南暖濕氣流的共同影響之下,由于地形和氣候的影響,具有水汽充足、降水量豐富的特點(diǎn),年均降水量為1 278.8 mm。全省江河縱貫,水系十分復(fù)雜,大小河流約600多條,多為入海河流的上游。它們的集水面積遍于全省,分屬金沙江、南盤江、瀾滄江、怒江、伊洛瓦底江、元江流域6大水系,后4條河流為國(guó)際河流。小流域是相對(duì)于云南的主要干流而言,其下分布著大部分面積較小的支流。目前對(duì)小流域的研究集中在水土流失、水土保持和生態(tài)保護(hù)方面的較多,CNKI上以“云南+流域”為關(guān)鍵詞搜索文獻(xiàn)共1 332 篇,進(jìn)一步輸入關(guān)鍵詞“云南+小流域”檢索出66篇(刊登在核心期刊上)。此外,再以此4個(gè)小流域?qū)ξ墨I(xiàn)進(jìn)行檢索得出尖山河小流域17篇、東川小流域12篇、滇池周邊小流域15篇、頭塘小流域15篇、官麥地小流域3篇、迤者河小流域5篇。主要集中在以下4條流域,分別是是金沙江流域的局部小流域、尖山河小流域、滇池周邊小流域、東川小江流域及其支流蔣家溝小流域,對(duì)其他小流域的觀測(cè)研究較少。

小江流域位于云南省昆明市東川區(qū),流域面積1 034 km2,屬于珠江流域上游地區(qū),氣候?yàn)閬啛釒Ц咴撅L(fēng)氣候,干、濕季分明,為金沙江的一級(jí)支流[17]。分布于小江兩岸的107條泥石流溝,每年雨季都有數(shù)十條溝暴發(fā)泥石流,釀成重災(zāi)。小江流域以其泥石流分布之廣、類型之全、活動(dòng)之烈、規(guī)模之大和成災(zāi)之重而成為我國(guó)暴雨泥石泥的典型發(fā)育地區(qū),堪稱“泥石流的天然博物館”[18],是我國(guó)泥石流的重災(zāi)區(qū),地質(zhì)災(zāi)害頻繁、生態(tài)環(huán)境惡劣、水土流失嚴(yán)重。

尖山河小流域地處澄江縣西南部,距離縣城16 km,北接龍街鎮(zhèn)廣龍村委會(huì),南接祿充管委會(huì),東臨撫仙湖,西接晉寧縣[19],流域總面積35.42 km2,流域的植被覆蓋率高84.02%,尖山河小流域的林草覆蓋率和森林覆蓋率比全省平均水平高30%~40%,其良好的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀在云南省山區(qū)小流域中不可多得的,但是,由于其所處位置的特殊性(是撫仙湖一級(jí)入湖支流),其生態(tài)環(huán)境狀況直接影響到撫仙湖的水體,也是目前研究較為廣泛的區(qū)域。尖山河是撫仙湖的一條天然入湖河道,由農(nóng)業(yè)引起的面源污染導(dǎo)致入湖口區(qū)域水質(zhì)不斷下降。

官麥地小流域位于云南省曲靖市沾益區(qū)西部白水鎮(zhèn)境內(nèi),土地總面積 31.6 km2,距城中心約48 km[20]。小流域具有典型高原中山地貌特征,巖溶發(fā)育,地勢(shì)西高東低。海拔為2 010~2 228 m,相對(duì)高差218 m,屬斷陷盆地區(qū),土壤主要為紅壤,平均土層厚度為40 cm。植被以針葉林、針闊混交林、灌木林為主,經(jīng)果林樹(shù)種為山核桃。

高枧槽小流域位于曲靖市馬龍縣西王家莊街道境內(nèi),距縣城約20 km。小流域無(wú)大型壩,多山谷河槽,整體形狀不規(guī)則,四周高,中間低,具有以典型高原山地為主、山壩相間、河谷深切的地貌特征[21]。海拔為1 950~2 140 m,相對(duì)高差為190 m,屬斷陷盆地,土壤主要為紅壤,平均土層厚度為25 cm。植被為北亞熱帶-溫帶針闊葉混交林,天然植被主要樹(shù)種有云南松、墨西哥柏、櫟類等,經(jīng)果林樹(shù)種為嘎啦蘋(píng)果。

還有部分的小流域研究集中在迤者河小流域,迤者小流域位于昆明市北部松華壩水源保護(hù)區(qū),是該水源區(qū)的子流域之一,流域面積13.26 km2。研究它的產(chǎn)流產(chǎn)沙問(wèn)題,為土地利用和水土保持奠定基礎(chǔ)。蔣家溝流域?qū)儆诮鹕辰饔蛞患?jí)支流小江流域的一條支流,地貌類型為侵蝕中山地貌,流域面積48.52 km2[22],也是泥石流高發(fā)區(qū)。對(duì)寶象河流域的研究注重水體污染、污染物通量等問(wèn)題。另外的研究區(qū)域較為分散,大部分研究?jī)?nèi)容均停留在水土流失、生態(tài)環(huán)境研究方面,研究?jī)?nèi)容較為單一。

3 云南小流域生態(tài)環(huán)境研究進(jìn)展

3.1 小流域水文效應(yīng)研究

人類活動(dòng)加劇了自然環(huán)境演變的速度,并導(dǎo)致了一些不依人們意志為轉(zhuǎn)移的后果,直接影響了流域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定。針對(duì)流域生態(tài)環(huán)境日益惡化的狀況,學(xué)者對(duì)小流域水文效應(yīng)的研究成果以王克勤在尖山河小流域區(qū)域研究成果代表性較強(qiáng),但其側(cè)重點(diǎn)在于水環(huán)境污染來(lái)源及污染程度的剖析,沒(méi)有對(duì)整個(gè)水文過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)研究。

關(guān)于流域水文效應(yīng)的研究主要集中在2方面。

一是水污染方面的研究。具有代表性的如王克勤和宋澤芬等對(duì)澄江尖山河小流域不同土地利用類型的表徑流量和泥沙量進(jìn)行了定位觀測(cè),并對(duì)地表徑流和泥沙中所含面源污染物進(jìn)行了測(cè)定,結(jié)果表明,不同土地利用類型徑流中的總氮總磷的輸出量差異顯著,坡耕地的總氮總磷輸出量遠(yuǎn)大于其余幾種土地利用類型,且徑流中帶走的總氮量大于泥沙,磷的輸出主要是以泥沙結(jié)合態(tài)為主,泥沙是磷的主要載體。坡耕地和人工林是地表徑流和泥沙產(chǎn)生的主要場(chǎng)所,確定尖山河小流域面源污染物的主要來(lái)源是坡耕地和人工林,探明氮元素的非點(diǎn)源污染特征,探討坡耕地農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中氮的遷移途徑、環(huán)境效應(yīng)以及平衡規(guī)律[23,24],為合理安排農(nóng)作物施肥和小流域水土保持措施、預(yù)防和控制撫仙湖流域非點(diǎn)源污染提供科學(xué)的依據(jù),為探討自然降雨條件下農(nóng)田地表徑流及氮素的流失特征,減輕尖山河的水污染負(fù)荷,保護(hù)澄江撫仙湖的水質(zhì)提供參考。白榮等[25]采用翻斗式自記雨量計(jì)觀測(cè)流域徑流、降雨量,對(duì)澄江尖山河小流域不同土地利用類型輸出地表徑流中的氮、磷特征及其比值作一探討,明確不同土地類型輸出徑流的富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)水平,以期為撫仙湖流域土地利用類型的調(diào)整及水體的保護(hù)提供參考依據(jù)。

翟子寧[26]研究了該流域的降雨、地表徑流及水質(zhì),分析了流域的水質(zhì)變化及探尋了撫仙湖支流水質(zhì)對(duì)湖水質(zhì)量的影響,預(yù)測(cè)潛在危險(xiǎn)程度,結(jié)果表明,河水的主要污染參數(shù)為化學(xué)需氧量(COD)、氨氮、總氮、總磷,且各項(xiàng)指標(biāo)均嚴(yán)重超標(biāo)。根據(jù)COD以及氨氮的數(shù)據(jù)顯示尖山河水質(zhì)基本介于Ⅲ、Ⅳ類水質(zhì),根據(jù)總氮、總磷的數(shù)據(jù)顯示,撫仙湖湖水水質(zhì)屬于劣Ⅴ類黑臭水質(zhì),營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)污染的程度不斷加劇,河水匯入撫仙湖只會(huì)加重湖水的富營(yíng)養(yǎng)化和水質(zhì)惡化。治理尖山河水質(zhì)是治理?yè)嵯珊那疤岷突A(chǔ)。褚利平[27]等通過(guò)長(zhǎng)期定位觀測(cè),揭示氮素動(dòng)態(tài)變化特征,為控制氮素?fù)p失,防止水體富營(yíng)養(yǎng)化提供科學(xué)依據(jù)。

二是水土保持方面。楊芳等[19]研究了這一地區(qū)在天然降雨的情況下不同植被類型的水土保持的效果,為該區(qū)域配置適當(dāng)?shù)闹参锎胧?、控制坡面侵蝕提供一定的理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。延紅衛(wèi)等[25]布設(shè)實(shí)驗(yàn)小區(qū)觀測(cè)徑流等數(shù)據(jù),分析了降雨因子對(duì) 4 個(gè)不同植被類型坡面徑流區(qū)的產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響規(guī)律,并建立了預(yù)報(bào)模型,為該地區(qū)水土流失治理提供一定的理論依據(jù)。

3.2 土壤侵蝕與水土流失

小流域往往是一些河流的源頭,小流域的水土流失不僅會(huì)產(chǎn)生河道淤塞,而且植被的覆蓋對(duì)保護(hù)土壤侵蝕有良好作用,云南土地利用類型多為農(nóng)耕地,坡耕地是坡面侵蝕的主要土地利用,坡耕地的開(kāi)墾和種植加大了坡面的水土流失。因此,水土流失應(yīng)該以更小面積的小流域?yàn)閱卧_(kāi)展工作。目前對(duì)云南小流域的研究集中在泥沙運(yùn)動(dòng)、土壤侵蝕及水土保持方面。

李苗苗[28]定量分析反坡水平階減流減沙效益,為該區(qū)控制面源污染提供依據(jù),分析昆明市松華壩水源區(qū)等高反坡階對(duì)雨季坡耕地的土壤水分分布的影響,為該區(qū)域內(nèi)等高反坡階的改造提供理論依據(jù)。高天天等[29]針對(duì)松花壩水源區(qū)迤者小流域內(nèi)的降雨、地形、坡度、土壤、植被等要素進(jìn)行測(cè)定和分析,研究引起徑流和泥沙變化的原因,對(duì)徑流和泥沙變化所引起的水土流失等情況進(jìn)行研究。武軍探究水循環(huán)環(huán)節(jié)之間的相互關(guān)系,研究了該區(qū)域降雨量與地表徑流的關(guān)系[30]如何在不影響當(dāng)?shù)鼐用窠?jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)又很好地解決農(nóng)業(yè)面源污染問(wèn)題。郭圣浩、王克勤[31]等對(duì)迤者小流域的磷素進(jìn)入水體的機(jī)理和影響因子進(jìn)行研究。任瑋研究了滇池支流寶象河流域[32],估算寶象河流域的污染物通量、污染現(xiàn)狀及多年發(fā)展趨勢(shì),為控制滇池流域污染和制定治理方案提供科學(xué)依據(jù);估算土壤侵蝕量,為建立非點(diǎn)源污染模型提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。趙磊、姚美香等人應(yīng)用GIS空間分析功能、USLE模型[33]和實(shí)驗(yàn)徑流小區(qū)[34]來(lái)估算流域土壤侵蝕量。由于該地區(qū)往往水土流失嚴(yán)重,泥石流等地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)頻繁,生態(tài)環(huán)境狀況較為惡劣,使得土地資源很不穩(wěn)定。

以小流域水土流失防治、生態(tài)環(huán)境改善為中心,以提高生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展為目標(biāo),在全面規(guī)劃基礎(chǔ)上,合理安排農(nóng)林牧漁各業(yè)用地,布置水土保持措施,使之互相協(xié)調(diào),互相促進(jìn),形成綜合防治措施體系,在山區(qū)、丘陵區(qū)及風(fēng)沙區(qū)建設(shè)環(huán)境優(yōu)美、社會(huì)經(jīng)濟(jì)及人類活動(dòng)和諧發(fā)展的小流域綜合單元。因此可以說(shuō)以小流域?yàn)閱卧乃亮魇ЬC合治理,是在引進(jìn)、吸收國(guó)外先進(jìn)治理經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況的一項(xiàng)創(chuàng)舉性工作。

3.3 自然干擾

崔鵬等運(yùn)用近37 a的相關(guān)資料分析了泥石流暴發(fā)與降水的關(guān)系及ENSO對(duì)周邊地區(qū)降水的影響,試圖找出ENSO與小江流域泥石流的關(guān)聯(lián)性[35],侯蘭功探究小江流域32條小溝流域形態(tài)[8],蔣勇軍運(yùn)用GIS空間插值分析探究地下水質(zhì)與土地利用變化之間的關(guān)系[17];陳杰[9]應(yīng)用RS技術(shù)解譯遙感圖像,探討了小江流域面積、溝床比降對(duì)泥石流堆積扇形成的影響,對(duì)其進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,文安邦[36]等人運(yùn)用137Cs示蹤法調(diào)查云南東川小江流域6條泥石流溝、6條非泥石流溝和主河的泥沙來(lái)源;這些降水、泥沙及運(yùn)動(dòng)方面的研究目的均在于服務(wù)小江流域的泥石流防治工作與生態(tài)修復(fù)。

蔣家溝流域?qū)儆诮鹕辰饔蛞患?jí)支流小江流域的一條支流,地貌類型為侵蝕中山地貌,流域面積48.52 km2[37],也是泥石流高發(fā)區(qū),研究主要針對(duì)泥石流問(wèn)題。蔣家溝流域于2004年秋季安裝自動(dòng)氣象站[38],監(jiān)測(cè)時(shí)間短,大多數(shù)的研究均采用會(huì)澤縣氣象觀測(cè)站提供的數(shù)據(jù),李泳等從流域演化角度討論了流域發(fā)生泥石流的曲線形態(tài)和演化趨勢(shì),通過(guò)流域的形態(tài)特征來(lái)認(rèn)識(shí)泥石流的長(zhǎng)期演化[39];王裕宜[40,41]團(tuán)隊(duì)分析研究該流域泥石流侵蝕輸沙與極端強(qiáng)降水變化趨勢(shì)和突變特征的關(guān)系,分析了降雨變化與泥石流輸沙量的關(guān)系,為未來(lái)暴雨泥石流中、短期時(shí)間尺度的預(yù)測(cè)研究提供一條新途徑;郭曉軍等人[42]用SCS模型(模擬精度在90%以上)探討泥石流溝的降雨與徑流的關(guān)系,這對(duì)于實(shí)現(xiàn)該區(qū)域山地生態(tài)環(huán)境優(yōu)化有重要意義。

3.4 生態(tài)修復(fù)與治理

在生態(tài)保護(hù)方面,有學(xué)者對(duì)洋派河流域[43]開(kāi)展生態(tài)修復(fù)試點(diǎn)和修復(fù)效果研究,以流域?yàn)檠芯繂卧?分析流域土地利用動(dòng)態(tài)變化;對(duì)區(qū)域不同林分結(jié)構(gòu)的云南松水土保持林地削減坡面徑流與侵蝕的效益進(jìn)行了定位觀測(cè)與研究,王丹丹、袁春明綜合考慮流域的整體性、功能性,為畹町河流域[44]的整體發(fā)展規(guī)劃、頭塘小流域[45]防護(hù)林建設(shè)的工程規(guī)劃提供基礎(chǔ)信息;段青松對(duì)滇中地區(qū)小流域水土流失治理前后產(chǎn)流模式的變化進(jìn)行了研究,為王家箐流域[46]的水資源充分利用和水土保持效益評(píng)價(jià)提供參考;常士秋等[47]人開(kāi)展了針對(duì)泥石流災(zāi)害的小流域生態(tài)功能分區(qū)研究,研究中將泥石流災(zāi)害作為分區(qū)的重要指標(biāo),使傳統(tǒng)的生態(tài)功能分區(qū)與泥石流災(zāi)害緊密結(jié)合,為科學(xué)分析阿旺小河流域的生態(tài)修復(fù)提供有力的理論支撐;陳奇伯等人研究該區(qū)域土壤侵蝕規(guī)律,為納帕海周邊流域[48]恢復(fù)生態(tài)環(huán)境提供依據(jù),實(shí)踐意義深遠(yuǎn);柏紹光[49]等分析了順甸河近41 a實(shí)測(cè)暴雨洪水資料,進(jìn)一步探討主凈雨強(qiáng)度與匯流參數(shù)的定量關(guān)系,這對(duì)于洪水資料短缺的云南縱向嶺谷區(qū)內(nèi)小流域設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算具有十分重要的意義。

4 結(jié)論與展望

由上述小流域研究現(xiàn)狀可以看出,云南小流域生態(tài)環(huán)境研究的主要研究?jī)?nèi)容是泥沙運(yùn)動(dòng)、泥石流、水土保持與生態(tài)修復(fù),其中泥沙觀測(cè)方面的研究比較粗糙,沒(méi)有分懸移質(zhì)、推移質(zhì)和溶解質(zhì)的觀測(cè),另外,非點(diǎn)源污染(面源污染)、水循環(huán)各要素之間的相互關(guān)系(以降雨徑流關(guān)系為主)也備受關(guān)注;觀測(cè)方法主要是通過(guò)水文或氣象觀測(cè)站、實(shí)驗(yàn)徑流小區(qū)、三角形量水堰,并借助流速儀、水位計(jì)、自計(jì)雨量計(jì)等儀器,3S技術(shù)被廣泛運(yùn)用于水文科學(xué)領(lǐng)域,RS更是成為流域監(jiān)測(cè)的重要手段,除此之外,云南小流域的觀測(cè)研究還呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)。

(1)由于云南山區(qū)面積廣大,小流域眾多,目前的小流域觀測(cè)研究區(qū)域較局限,集中于滇東北、滇中地區(qū)泥石流多發(fā)區(qū)的小江流域及其支流,而在水資源較為豐富且地形復(fù)雜的滇西北較少,這些地區(qū)水文觀測(cè)站少,在小流域監(jiān)測(cè)方面的數(shù)據(jù)比較缺乏。

(2)在觀測(cè)技術(shù)上,整套小流域觀測(cè)的技術(shù)、觀測(cè)經(jīng)驗(yàn)與設(shè)備還不成熟。由于云南地處云貴高原,地形復(fù)雜,喀斯特地貌發(fā)育,對(duì)小流域的觀測(cè)難度大,尤其是水文泥沙觀測(cè)。

云南小流域研究尚處于起步階段,關(guān)于小流域研究方面的文獻(xiàn)較少,研究?jī)?nèi)容較為薄弱,觀測(cè)技術(shù)與研究手段還不成熟,有待提高,且研究區(qū)域在空間上集中于東川地區(qū)。小流域研究作為水文科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ),是推進(jìn)小流域治理工作的重要基石。本文針對(duì)目前云南省小流域研究現(xiàn)狀,對(duì)未來(lái)小流域的研究提出了建議。

(1)加強(qiáng)對(duì)云南小流域的基礎(chǔ)研究,擴(kuò)大研究范圍,了解不同環(huán)境下的小流域情況,為后續(xù)大尺度研究提供基礎(chǔ)資料。

(2)將現(xiàn)代較先進(jìn)的儀器或方法技術(shù)運(yùn)用到小流域研究中,不斷嘗試新的觀測(cè)方法。

(3)在基礎(chǔ)研究之上,提高小流域研究?jī)?nèi)容的綜合性,加強(qiáng)小流域與周圍物質(zhì)能量關(guān)系的流向研究。

推進(jìn)水生態(tài)文明建設(shè),發(fā)揮小流域的生態(tài)、景觀、娛樂(lè)、休閑等方面的優(yōu)勢(shì),促進(jìn)人與自然、人與人、人與社會(huì)等方方面面的和諧[50],立足水生態(tài)系統(tǒng),建設(shè)水生態(tài)文明新格局。以生態(tài)文化為核心,最大限度地挖掘、保護(hù)與修復(fù)小流域自然生態(tài)水景,既要維護(hù)好流域優(yōu)美的自然生態(tài)本底,又要形成流域獨(dú)特的自然生態(tài)風(fēng)貌,建設(shè)人與自然和諧發(fā)展的水生態(tài)文明新格局[51]。

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