鮑玉海，賀秀斌

（中國(guó)科學(xué)院 水利部 成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所 山地表生過程與生態(tài)調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610041）

三峽水庫(kù)消落帶土壤侵蝕問題初步探討

鮑玉海，賀秀斌

（中國(guó)科學(xué)院 水利部 成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所 山地表生過程與生態(tài)調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610041）

三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行后將出現(xiàn)一個(gè)落差達(dá)30m的消落帶，由于庫(kù)水漲落和水文地質(zhì)條件改變，導(dǎo)致沿岸植被破壞，地表裸露，在降水、庫(kù)水位周期性地漲落和涌浪的作用下，土壤侵蝕強(qiáng)烈，對(duì)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)及環(huán)境產(chǎn)生影響，故對(duì)消落帶的土壤侵蝕問題應(yīng)予以重視。根據(jù)三峽水庫(kù)2007－2010年試驗(yàn)性蓄水產(chǎn)生的消落帶實(shí)地調(diào)查，在總結(jié)消落帶土壤侵蝕主要影響因素的基礎(chǔ)上，分析了三峽水庫(kù)消落帶幾種典型的土壤侵蝕形式：波浪侵蝕、降雨徑流侵蝕、崩塌及滑坡，其中波浪侵蝕和崩塌最為突出，其次為消落帶成陸期的降雨濺蝕和徑流沖刷，而滑坡主要以蠕滑和前緣崩塌為主。同時(shí)，針對(duì)岸坡的不同物質(zhì)構(gòu)成和地形地貌，提出了不同土壤侵蝕類型的主要分布特點(diǎn)，可以給庫(kù)區(qū)消落帶土壤侵蝕的防治提供借鑒。

三峽水庫(kù)；滑落帶；庫(kù)岸崩塌；波浪侵蝕；土壤侵蝕

三峽工程建成后，采取“蓄清排洪”的運(yùn)行方式，在水庫(kù)周邊形成高差30m、面積達(dá)349km2的消落帶。三峽水庫(kù)的消落帶面積和水位漲落幅度均創(chuàng)國(guó)內(nèi)已建水庫(kù)之最，消落帶對(duì)移民生存與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要影響［1］。消落帶邊坡受干濕交替的周期性影響，地面植被和土壤結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞，在生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定、抗外界干擾能力及對(duì)生態(tài)環(huán)境變化的適應(yīng)性上，均表現(xiàn)出明顯的脆弱特性［2－3］。再加之消落帶水位漲落反自然洪枯規(guī)律，出露成陸時(shí)期天氣炎熱潮濕，大雨、暴雨頻繁，在波浪淘蝕和降雨徑流沖刷的共同作用下發(fā)生嚴(yán)重的土壤侵蝕。消落帶土壤侵蝕不僅降低土壤質(zhì)量，影響消落帶植被恢復(fù)，破壞攔沙截污的生態(tài)服務(wù)功能，影響水庫(kù)水質(zhì)安全，而且造成庫(kù)岸持續(xù)后退并加劇 庫(kù)岸的失穩(wěn)，對(duì)庫(kù)岸帶居民生產(chǎn)生活、城鎮(zhèn)安全及水庫(kù)運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)水庫(kù)消落帶的研究主要集中在消落帶土地利用模式、消落帶功能、消落帶管理等方面［4－7］，而對(duì)消落帶土壤侵蝕問題缺乏系統(tǒng)深入的認(rèn)識(shí)。本文根據(jù)三峽水庫(kù)2008年初期運(yùn)行蓄水位156m和2009年試運(yùn)行蓄水位175m形成消落帶的調(diào)查研究，對(duì)三峽水庫(kù)消落帶土壤侵蝕現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。

1 三峽水庫(kù)消落帶概況

按照三峽水庫(kù)運(yùn)行方案，將在每年汛期（6－9月），長(zhǎng)江上游來沙量最大之前，將水庫(kù)水位降至最低的145m，并開閘放水排沙，而在汛期后開始蓄水，將水位升至最高的175m，以攔蓄清水發(fā)揮水庫(kù)效益。三峽水庫(kù)達(dá)到正常蓄水位之后，從三斗坪到江津縣，在冬季高水位（175m）和夏季低水位（145m）之間，將形成全長(zhǎng)5 578km（包括各支流岸帶），面積349 km2的消落帶，涉及重慶市、湖北省的26個(gè)區(qū)縣，淹沒城市2座、縣城11座、集鎮(zhèn)116個(gè)。消落帶地處大巴山褶皺平行嶺谷地帶，山地占74%，丘陵占21%，河谷平壩占5%。主要為長(zhǎng)江干支流河谷岸坡以及沖積平壩、階地和河灘等，局部地段為峽谷。地形以坡地為主，消落帶地表坡度15°以上的區(qū)域面積占整個(gè)消落帶總面積的54.2%［8］。

2 消落帶土壤侵蝕影響因素

消落帶土壤侵蝕產(chǎn)生的原因復(fù)雜多樣，內(nèi)因主要有岸坡形態(tài)、物質(zhì)組成、地質(zhì)構(gòu)造等區(qū)域自然條件因素，外因主要有降雨、水位漲落、波浪、重力和人類活動(dòng)等因素。尤其是庫(kù)水漲落、水文地質(zhì)條件的改變一方面導(dǎo)致巖土抗剪強(qiáng)度的降低，而且還會(huì)引起巖土自重及動(dòng)、靜水壓力的變化，加上庫(kù)區(qū)風(fēng)成浪和船行波形成的涌浪對(duì)庫(kù)岸不間斷的沖刷淘蝕，使岸坡失穩(wěn)，引發(fā)庫(kù)岸土體崩塌、滑坡等重力侵蝕；另一方面長(zhǎng)期淹水引起消落帶地表植被大面積消亡，成陸初期降雨及徑流直接作用于裸露土壤，誘發(fā)土壤侵蝕。

2.1 氣候特征

消落帶具有河谷氣候的特點(diǎn)，是庫(kù)區(qū)年熱量條件最好的區(qū)域。在成陸期間，消落帶具有典型的亞熱帶氣候特征：光照強(qiáng)，熱量多，雨水足。據(jù)觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)［8］，5－10月期間，消落帶能接受到陽(yáng)光照射的日照時(shí)數(shù)超過700h，太陽(yáng)輻射量在2×105J/cm2以上。降水量超過700mm，占年均降雨量的70%，且多暴雨，一日降雨量可達(dá)200～250mm，成陸期間的日均溫在18～30℃之間，活動(dòng)積溫可達(dá)2 200～3 500℃，光熱水資源量占全年總量的60%以上。消落帶成陸以后，在暴雨和高溫的作用下，巖土體含水量發(fā)生飽和－不飽和－飽和的快速變化，其內(nèi)部應(yīng)力及理化特性發(fā)生明顯改變，凝聚力和抗剪力大幅度下降，加之地表植被因?yàn)橹芷谛匝蜎]被反復(fù)破壞，生態(tài)功能大幅度下降，成陸初期不易恢復(fù)，更容易遭受降雨濺蝕和徑流沖刷。

此外，水庫(kù)蓄水后，降雨對(duì)滑坡等重力侵蝕的作用也將明顯增加［13］。在天然狀態(tài)下，降雨大多通過地表徑流而排入江中，滲入消落帶坡體內(nèi)的雨水相對(duì)較少。隨著庫(kù)水位升降過程導(dǎo)致消落帶坡體產(chǎn)生變形和裂縫后，降雨沿裂縫的入滲量明顯增強(qiáng)，一方面在坡體內(nèi)形成了較高的孔隙水動(dòng)、靜水壓力，增加了坡體的下滑力；另一方面降低了滑帶及滑體的力學(xué)強(qiáng)度，從而加劇了滑體的變形。

2.2 地形地貌

對(duì)水蝕來說地形的高低和侵蝕基準(zhǔn)的高差是其必要條件，而地形地貌在重力侵蝕發(fā)生臨界條件中也是最為重要的因素之一［9－10］。長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)處于中國(guó)三大地貌階梯的第二階梯東緣，奉節(jié)以東地區(qū)以中山、低山和峽谷為主，岸坡坡度一般較陡，局部近直立，河谷地區(qū)斷續(xù)分布?xì)埩綦A地；奉節(jié)以西地區(qū)屬川東山地，以低山丘陵和谷地為主，河谷比較開闊，沿江斷續(xù)分布有5～6級(jí)階地。此外，三峽庫(kù)區(qū)層狀地貌明顯，地質(zhì)災(zāi)害頻繁，庫(kù)岸沿線崩滑體和塌岸分布廣、密度大，大多數(shù)處于不穩(wěn)定狀態(tài)［3］。坡度直接影響徑流沖刷和波浪淘蝕的能力，消落帶地形坡度以15°以上坡度為主，其次為7°～15°［8，11］，致使消落帶存在土壤侵蝕的潛在危險(xiǎn)。

2.3 土壤因素

地表組成物質(zhì)是侵蝕的對(duì)象，其性狀直接影響水土流失的強(qiáng)弱。消落帶基巖類型主要為紫色巖、碳酸鹽巖和石炭系等地層的泥盆［11］。紫色巖巖性松軟，透水性強(qiáng)，巖石風(fēng)化快，在高溫多雨、周期性干濕交替以及庫(kù)水侵蝕作用下，加速其風(fēng)化過程，從而擴(kuò)大了巖石風(fēng)化的厚度，促進(jìn)巖石分解，穩(wěn)定性進(jìn)一步降低，岸坡易形成崩塌和滑坡；碳酸鹽巖對(duì)侵蝕的承載力很低，在坡度稍大的消落帶，在水動(dòng)力條件下具有崩塌和滑坡隱患，同時(shí)此類巖石風(fēng)化成土過程較慢，原有土壤流失后，常導(dǎo)致消落帶石質(zhì)化和礫石化。

消落帶土壤類型和分布受到母巖的控制，分布相對(duì)集中［12］：河流階地、丘陵谷地和盆地土壤以沖積土、紫色土和水稻土為主；山地土壤主要是石灰土和以砂泥巖為母質(zhì)的沙礫石，天然河漫灘上主要分布礫石裸地和沙灘。石灰土一般質(zhì)地黏重，透水性差，易產(chǎn)生地表徑流；而在紫色砂泥巖地區(qū)發(fā)育的紫色土結(jié)構(gòu)水穩(wěn)性很差，遇水極易分散、崩解，為易蝕性土壤，且土層淺薄，耕作層以下即為母巖層，土壤容蓄水量少，徑流系數(shù)高，當(dāng)?shù)孛嬷脖黄茐暮笸寥狼治g強(qiáng)烈。

2.4 水庫(kù)水位漲落

三峽水庫(kù)根據(jù)擬定的“蓄清排濁”的運(yùn)行方案，水庫(kù)水位將在145～175m之間進(jìn)行周期性的漲落，水庫(kù)水位變化使消落帶坡體內(nèi)的地下水位發(fā)生升降變化，產(chǎn)生靜水壓力和動(dòng)水壓力，增加消落帶土體荷載，濕化、軟化消落帶土體，容易發(fā)生崩塌、滑坡等重力侵蝕。此外，由于庫(kù)水周期性反復(fù)升降，使消落帶生境發(fā)生質(zhì)變，原有陸地生態(tài)系統(tǒng)消失，短時(shí)間內(nèi)難以恢復(fù)，巖土體直接出露地表，而水庫(kù)消落帶的成陸期與庫(kù)區(qū)夏半年的光熱雨資源集中期基本同步，使其更易遭受降雨侵蝕和徑流沖刷的危害。

一般來講，水庫(kù)水位漲落對(duì)消落帶土壤侵蝕的影響主要表現(xiàn)在庫(kù)水上升和庫(kù)水驟降兩個(gè)過程。庫(kù)水上升對(duì)消落帶土體的影響主要表現(xiàn)在庫(kù)水的浸泡常常導(dǎo)致消落帶巖土體軟化、泥化，抗剪強(qiáng)度降低，與基巖間的摩擦阻力大大減小，比如含有親水性很強(qiáng)的頁(yè)巖、黏土巖和含有有機(jī)質(zhì)的黏土等構(gòu)成的坡體的這種變化最顯著［13］，被浸沒的松散土體容易被波浪和流水淘蝕，并且從消落帶底部開始漸漸坍塌，更有甚者使巖土體在浸泡的風(fēng)化黏土層之上發(fā)生蠕動(dòng)或滑移。庫(kù)水位驟降對(duì)消落帶土體的影響主要表現(xiàn)為滲透穩(wěn)定性和力學(xué)作用的影響。國(guó)內(nèi)外對(duì)退水塌岸現(xiàn)象的研究和報(bào)道很多［14－17］。蓄水時(shí)庫(kù)岸土體含水量達(dá)到飽和，庫(kù)水位的下降使消落帶巖土體減荷，特別容易發(fā)生崩落。庫(kù)水水位的突然降低，使消落帶坡體內(nèi)地下水水位短期內(nèi)高于庫(kù)水位，一方面導(dǎo)致消落帶地下水滲出或形成碎屑流，帶走土體中的微細(xì)顆粒，產(chǎn)生潛蝕作用，將使本來就較松散的土體形成較大空隙，從而使土體下沉陷落；另一方面地下水富集地段的岸坡，由于水位的突然下降，一部分地下水排出，庫(kù)岸所受到的浮托力突然減小，則可能激發(fā)很高的超孔隙水壓力，使土體抗剪強(qiáng)度急劇降低而導(dǎo)致拉裂及小規(guī)模的崩塌。

2.5 船行波及風(fēng)浪

消落帶區(qū)域土壤侵蝕的主要原因是輪船、風(fēng)以及其他因素造成的水面涌浪對(duì)岸坡的侵蝕［18］。波浪對(duì)庫(kù)岸的破壞作用包括以下幾方面：（1）波浪拍擊岸坡，使岸坡巖土體松動(dòng)，甚至被波浪卷走；（2）波浪淘刷巖土體中的土粒，使岸坡巖土松動(dòng)失穩(wěn)；（3）涌浪作用將水灌入巖土體縫隙內(nèi)，當(dāng)波浪退卻后滯留水在巖土體底部起頂托作用，使巖土體松動(dòng)滑落，同時(shí)灌入縫隙內(nèi)的水浸泡巖土體，降低邊坡穩(wěn)定性。

三峽水庫(kù)形成后，水邊線向外推移，水體范圍擴(kuò)大，江面風(fēng)速也隨之增大，二三級(jí)風(fēng)即可產(chǎn)生較大的波浪。根據(jù)野外對(duì)庫(kù)區(qū)波浪的觀測(cè)資料［19］，三峽水庫(kù)在日均風(fēng)速為1～3m/s情況下，長(zhǎng)江干流一般波浪可以達(dá)到2～5cm，在有船通過時(shí)，波浪急劇增大，最大浪高可以達(dá)到48cm。

2.6 人類活動(dòng)

部分消落帶在成庫(kù)前是肥沃的耕地和園地，在光、溫、水、氣條件較好的夏秋兩季，具有潛在的利用價(jià)值，而消落帶內(nèi)原有的緩坡瘠薄土地，也會(huì)因成庫(kù)后的泥沙淤積而提高其利用價(jià)值。受利益驅(qū)動(dòng)，人們會(huì)自發(fā)地?zé)o序開墾和不合理利用消落帶土地，導(dǎo)致水土、養(yǎng)分等的流失，這將會(huì)嚴(yán)重地破壞消落帶的生態(tài)環(huán)境，對(duì)三峽水庫(kù)的水質(zhì)、泥沙淤積、庫(kù)岸防護(hù)產(chǎn)生重大影響；另一方面，長(zhǎng)江三峽河段是重要的交通航道，三峽工程建成后航運(yùn)量還會(huì)顯著增加，每天數(shù)百艘過往的船只形成大小不等的涌浪沖擊、淘刷岸坡。

3 三峽水庫(kù)消落帶土壤侵蝕分布及類型

3.1 消落帶土壤侵蝕分布特點(diǎn)

三峽水庫(kù)干流消落帶土壤侵蝕嚴(yán)重，土壤侵蝕面積分布較大，而庫(kù)灣消落帶受波浪影響較小，土壤侵蝕程度較輕，分布面積少。根據(jù)2008年三峽水庫(kù)156m水位運(yùn)行周期內(nèi)消落帶土壤侵蝕監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示［19］，干流消落帶土壤侵蝕強(qiáng)度為71mm/a，而庫(kù)灣土壤侵蝕強(qiáng)度僅為11mm/a，干流消落帶土壤侵蝕深度是庫(kù)灣的7倍。

消落帶土壤侵蝕程度受水位停留時(shí)間的影響，在低水位線（145～150m）附近土壤侵蝕最為強(qiáng)烈。

＞5°的消落帶土質(zhì)岸坡土壤侵蝕強(qiáng)烈，分布面積較廣，而在平壩或臺(tái)階地上，土壤侵蝕一般只發(fā)生在田坎、陡坎部位。

居民點(diǎn)附近的消落帶人類活動(dòng)頻繁，退水后多被農(nóng)民自發(fā)利用種植旱農(nóng)或經(jīng)濟(jì)作物，水土保持耕作措施未跟上，植被反復(fù)破壞，加劇了土壤侵蝕的發(fā)生。遠(yuǎn)離村莊的遠(yuǎn)山區(qū)植被受人為破壞比較少，一般退水后自然恢復(fù)的草本植物覆蓋較好，土壤侵蝕相對(duì)較輕。

3.2 消落帶土壤侵蝕類型

按照產(chǎn)生的力學(xué)機(jī)理及侵蝕程度，消落帶土壤侵蝕可歸納為水力侵蝕和重力侵蝕兩種類型，其中水力侵蝕主要形式為波浪侵蝕和降雨侵蝕，重力侵蝕主要形式為崩塌和滑坡，而波浪侵蝕和崩塌是消落帶土壤侵蝕最突出的問題。

3.2.1 波浪侵蝕 波浪侵蝕包括浪蝕作用、波浪及岸邊流的搬運(yùn)作用，它造成的一次性破壞規(guī)模較小，但作用的時(shí)空分布廣，且可以為岸坡后退提供必須的臨空條件［20］。對(duì)于由黏性土、砂性土覆蓋的岸坡，波浪的影響將是不可忽視的，其作用方式和侵蝕量與波浪的作用方向和強(qiáng)度有很大關(guān)系。當(dāng)較強(qiáng)波浪的作用方向與坡向垂直或接近垂直時(shí)，土層往往被成層剝蝕而產(chǎn)生層蝕。舔蝕則因微風(fēng)形成的輕波浪作用而產(chǎn)生，沖刷掉的泥沙被逐級(jí)向下運(yùn)移（圖1）。雖然輕波浪的作用力小，每個(gè)浪舌帶下的泥沙不多，但因其作用頻率高，作用面廣，并隨水面漲落不斷侵蝕消落帶坡面，故舔蝕的總侵蝕強(qiáng)度很大，是波浪侵蝕最主要的作用方式。當(dāng)較強(qiáng)風(fēng)浪的作用方向與坡向斜交時(shí)則產(chǎn)生淘蝕，且極易形成浪蝕洞。在風(fēng)浪不斷沖擊下，浪蝕洞不斷擴(kuò)大并坍塌，坍塌物隨之被碎浪的回流帶入庫(kù)中；在土質(zhì)疏松岸段，侵蝕速度很快，整個(gè)過程往往可在一個(gè)波浪中完成，侵蝕量可達(dá)幾十公斤［21］。波浪侵蝕貫穿三峽水庫(kù)整個(gè)水位漲落周期，在不同水位的水陸交界面廣泛分布。在水位線附近坡面均有程度不等的波浪侵蝕發(fā)生，尤其發(fā)生在土質(zhì)消落帶的陡坡（25°～75°地段）、灘坡（15°～25°的緩坡地段）和平緩旱地（＜15°地段）的坡面上。此外，在有上覆薄土層的峭壁（＞75°的陡崖地段）消落帶，上覆薄土層很快被涌浪剝蝕掉，此后波浪侵蝕作用趨于減小。而在平壩或臺(tái)階地（水田、旱田、或臺(tái)地），波浪侵蝕僅發(fā)生在田坎部位。

圖1 波浪形成及浪蝕岸坡

3.2.2 降雨侵蝕 三峽水庫(kù)是年調(diào)節(jié)水庫(kù)，消落帶土地露出水面的時(shí)間（≥170m）最長(zhǎng)270d以上，最短（≥170m）也在115d左右。消落帶出露時(shí)間正處于水熱資源豐富的夏秋季節(jié)，由于三峽庫(kù)區(qū)消落帶地勢(shì)陡峭和水庫(kù)調(diào)蓄運(yùn)行及自然條件等原因，水庫(kù)邊緣植被往往容易遭受破壞，植被的消失使土壤有機(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，在降雨和坡面水流作用下，極易發(fā)生土壤侵蝕［22］。坡面流主要由降雨產(chǎn)生，往往同時(shí)以層流和股流形式侵蝕坡面，形成大小不等的沖溝（圖2），其侵蝕強(qiáng)度與降雨強(qiáng)度、坡角、坡面土質(zhì)結(jié)構(gòu)等有密切關(guān)系［21］。此外，庫(kù)水位周期性漲落也會(huì)在消落帶岸坡形成坡面水流，從而導(dǎo)致消落沖刷和充水沖刷，即土質(zhì)坡面或土石坡面當(dāng)水位降落時(shí)會(huì)發(fā)生溯源侵蝕，土壤顆粒向下轉(zhuǎn)移，并在一定范圍沉積，使局部侵蝕基準(zhǔn)升高；當(dāng)水位上升時(shí)，坡面受到水的浸泡，土壤內(nèi)摩擦角減小，抗蝕性降低，被沖刷剝離。

降雨徑流侵蝕主要發(fā)生在消落帶成陸初期，此時(shí)正處于水熱資源豐富的夏秋季節(jié)，消落帶植被由于淹水消亡而不能及時(shí)恢復(fù)，加之涌浪侵蝕對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的破壞，在降雨和坡面徑流的作用下，極易發(fā)生土壤侵蝕，但隨著消落帶自然植被的逐漸恢復(fù)，地表覆被增加，降雨徑流侵蝕的作用越來越弱。

圖2 消落帶成陸期坡面水流侵蝕

3.2.3 崩 塌 消落帶岸坡持續(xù)高水位，岸坡巖土體含水量因浸泡飽和，使容重加大、抗剪強(qiáng)度降低而引起土體軟化、崩解以至坍滑；又因水面展寬后，風(fēng)浪增大，在波浪和水流的侵蝕、沖擊和淘刷作用下，岸坡在水位變動(dòng)區(qū)內(nèi)由表及里出現(xiàn)漸變的破壞。下部土體被淘空，岸坡變陡，甚至形成反坡、空穴或浪蝕龕，岸坡上部巖土體失去支撐，出現(xiàn)拉裂式崩落或滑移式坍塌［23］。塌滑物經(jīng)水流搬運(yùn)、分選后形成淺灘。在水和波浪的不斷作用下，庫(kù)岸破壞繼續(xù)發(fā)生，岸線不斷后移，淺灘逐漸增大，直到水上岸壁與水下淺灘達(dá)到相對(duì)平衡時(shí)，庫(kù)岸才趨于穩(wěn)定。它的顯著特點(diǎn)是垂直位移大于水平位移，并與土體的自重直接相關(guān)，其分布范圍大，涉及岸線長(zhǎng)。發(fā)生塌岸的庫(kù)岸按其巖土物質(zhì)組成的不同可分為土質(zhì)庫(kù)岸和巖質(zhì)庫(kù)岸兩大類。土質(zhì)庫(kù)岸因土體強(qiáng)度、抗沖刷能力等較之巖質(zhì)庫(kù)岸相對(duì)較小，其崩塌規(guī)模一般比巖質(zhì)庫(kù)岸崩塌規(guī)模大，在土質(zhì)庫(kù)岸中發(fā)現(xiàn)的崩塌類型也較巖質(zhì)庫(kù)岸多。

崩塌主要發(fā)生在三峽水庫(kù)退水期，蓄水時(shí)庫(kù)岸土體含水量達(dá)到飽和，而庫(kù)水位驟降將引發(fā)土壤水的劇烈變化，使消落帶巖土體減荷，特別容易發(fā)生崩落。根據(jù)2010年度三峽庫(kù)區(qū)汛期地質(zhì)災(zāi)害防治工作會(huì)議提供數(shù)據(jù)，自三峽工程175m試驗(yàn)性蓄水以來，受每年周期性的30m水位升降和移民遷建等工程活動(dòng)影響，庫(kù)區(qū)老滑坡復(fù)活幾率增加，新生突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害增多。庫(kù)區(qū)共發(fā)生形變或地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)（險(xiǎn)）情132起，塌岸97段長(zhǎng)約3.3km，緊急轉(zhuǎn)移群眾近2 000人。在二三期地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃范圍外已發(fā)生新生突發(fā)性災(zāi)（險(xiǎn)）情30多處。

按照土質(zhì)庫(kù)岸發(fā)生塌岸的變形破壞特征，可將庫(kù)岸崩塌類型概括為坍塌后退型、沖刷浪坎型和塌陷型3種主要類型［24］。

（1）沖刷浪坎型。在水流沖刷、浪蝕等作用下，小范圍的岸坡土體自水邊處產(chǎn)生較小的破壞，隨著水位及波浪的下移又會(huì)對(duì)下級(jí)水邊土體產(chǎn)生類似的破壞，最終表現(xiàn)為階梯斜坡狀（圖3）。此類型崩塌主要發(fā)生在前緣坡度較陡的以粉細(xì)砂、細(xì)砂、砂質(zhì)黏土為主的土質(zhì)庫(kù)岸。

圖3 沖刷浪坎型崩塌

（2）坍塌后退型。在水流沖刷、側(cè)蝕作用下，坡腳先掏蝕成凹槽狀，并在岸坡重力、地下水外滲及自身組成的裂縫等結(jié)構(gòu)面的組合作用下，發(fā)生條帶狀或窩狀的座落、傾倒型的垂直移動(dòng)。此種類型后退速率快、后退幅度大、分布岸線長(zhǎng)、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)（圖4）。此類型崩塌一般發(fā)生在坡度較陡的土質(zhì)岸坡以及上硬下軟結(jié)構(gòu)的岸坡。

（3）塌陷型。在自重力和地下水靜、動(dòng)水壓的作用下，岸坡土體因下伏空洞或局部凹陷而引起周圍土體由四周向中心塌陷的一種破壞形式，這種形式在長(zhǎng)江中下游干流河段出現(xiàn)的幾率很小，一般在灰?guī)r存在的河段有分布。

圖4 坍塌后退型崩塌

3.2.4 滑 坡 庫(kù)水位上升后，古滑坡地下水的水位也隨之上升，從而增加了對(duì)古滑坡的浮托作用，降低了其抗滑力。再者，由于地下水和庫(kù)水的長(zhǎng)期浸泡，滑帶土被軟化、泥化，滑帶也由非飽和狀態(tài)變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)，基質(zhì)吸力喪失，抗剪強(qiáng)度大大降低，水庫(kù)蓄水后，由于水位抬升和長(zhǎng)期浸泡，滑移面受水的浸潤(rùn)，引起滑動(dòng)面或軟弱結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)弱化，巖土抗剪強(qiáng)度降低，庫(kù)水位驟然下降產(chǎn)生的超孔隙水壓力又增加了滑坡的重量。巖土自重及動(dòng)、靜水壓力的周期性變化，可能引起滑坡體復(fù)活啟動(dòng)，同時(shí)已變形的滑坡持續(xù)（加速）變形［25－26］，或使岸坡沿滑動(dòng)面或軟弱結(jié)構(gòu)面新生失穩(wěn)滑移［27］。另外，紫色泥巖和頁(yè)巖形成的軟巖斜坡穩(wěn)定性本來就差，庫(kù)水浸泡會(huì)使泥巖、頁(yè)巖的穩(wěn)定性進(jìn)一步降低［3，28］，將加劇滑坡的產(chǎn)生。此外，水庫(kù)風(fēng)浪和船行波的沖蝕對(duì)消落帶產(chǎn)生的沖蝕作用，改變了消落帶的形態(tài)，加快了滑坡的漸進(jìn)破壞，也能誘發(fā)古滑坡的復(fù)活。而整體滑移一般發(fā)生在土質(zhì)岸坡、滑坡堆積體岸坡以及基巖面上的松散覆蓋層部位?；碌腻e(cuò)落過程在重慶市萬州區(qū)古滑坡前緣表現(xiàn)得特別明顯，如四方牌276號(hào)滑坡前緣已有5級(jí)錯(cuò)落，相對(duì)錯(cuò)落的垂直距離為幾厘米到幾十厘米不等，厚度30～50cm；發(fā)生在秭歸樹坪上的古滑坡已基本穩(wěn)定數(shù)百年，在三峽水庫(kù)蓄水之后，又整體向下滑移了幾米［12］。但需要注意的是，滑坡的形成是在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史進(jìn)程中，地殼內(nèi)外營(yíng)力相互作用的結(jié)果，在短期內(nèi)不會(huì)被某一單純的因素所左右，一般需經(jīng)過緩慢漸進(jìn)的過程才能逐漸形成其失穩(wěn)的條件，因而消落帶滑坡雖然潛在發(fā)生幾率大，但往往是緩慢的漸變過程，突發(fā)性滑坡較少，主要以滑坡體在水動(dòng)力條件改變下的蠕滑為主，伴隨滑坡體前緣的不斷崩塌和后退。

4 結(jié)論

（1）水庫(kù)消落帶土壤侵蝕主要為波浪侵蝕和崩塌。崩塌主要發(fā)生在土質(zhì)岸坡上，并與土體的自重直接相關(guān)，其分布范圍大，涉及岸線長(zhǎng)。波浪侵蝕可分為層蝕、舔蝕和淘蝕，其區(qū)分在于波浪的大小及作用方向與坡面的關(guān)系。波浪侵蝕是消落帶庫(kù)岸侵蝕的主要形式，在波浪長(zhǎng)期侵蝕作用下，容易產(chǎn)生崩塌，形成大小不一的崩塌岸體，且極易在水力作用下不斷擴(kuò)大。波浪侵蝕直接影響崩塌的發(fā)生與發(fā)展，這是水庫(kù)消落帶侵蝕與陸上坡地侵蝕發(fā)生機(jī)理和規(guī)模具有顯著性差異的主要原因。

（2）水庫(kù)消落帶水土流失問題應(yīng)引起充分的重視。在長(zhǎng)期反復(fù)淹水－出露和干－濕交替作用下，消落帶地質(zhì)、水文、植被發(fā)生改變，造成消落帶土壤侵蝕異常強(qiáng)烈，而且侵蝕營(yíng)力復(fù)雜，侵蝕方式多樣，特別是波浪侵蝕發(fā)生嚴(yán)重。因此消波固土成為消落帶植被恢復(fù)的關(guān)鍵。但由于三峽水庫(kù)消落帶面積廣大，采用工程措施造價(jià)高，效果不理想。從生態(tài)環(huán)境保護(hù)和防治效益考慮，植被護(hù)坡方法應(yīng)是最佳的治理措施。及時(shí)培育抗旱、耐淹的水陸兩棲植物是三峽水庫(kù)水土保持和生態(tài)建設(shè)的關(guān)鍵。

［1］戴方喜，許文年，陳芳清.對(duì)三峽水庫(kù)消落區(qū)生態(tài)系統(tǒng)與其生態(tài)修復(fù)的思考［J］.中國(guó)水土保持，2006（12）：6－8.

［2］唐濤，蔡慶華，劉建康.河流系統(tǒng)健康及其評(píng)價(jià)［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，13（9）：1191－1194.

［3］謝德體，范小華，魏朝富.三峽水庫(kù)消落區(qū)對(duì)庫(kù)區(qū)水土環(huán)境的影響研究［J］.西南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007，29（1）：39－48.

［4］徐元?jiǎng)?，孫銳鋒，李劍，等.水庫(kù)消落區(qū)利用研究進(jìn)展［J］.人民長(zhǎng)江，2008，39（3）：102－103.

［5］Naiman R J，Decamps H，Pollock M.The role of riparian corridors in maintaining regional biodiversity［J］.Ecological Applications，1993，3（2）：209－212.

［6］Seth Wenger.A review of the scientific literature on riparian buffer width，extent and vegetation［D］.Georgia：Institute of Ecology，University of Georgia，Athens，1999.

［7］張建春.河岸帶功能及管理［J］.水土保持學(xué)報(bào)，2001，15（6）：143－146.

［8］刁承泰，黃京鴻.三峽水庫(kù)水位漲落帶土地資源的初步研究［J］.長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，1999，8（1）：75－80.

［9］薛海，王文成，何沛華.黃河中游地區(qū)重力侵蝕影響因素分析［J］.人民黃河，2008，30（5）：60－62.

［10］張淑光，李一平，程永東.廣東省黃江水庫(kù)庫(kù)區(qū)土壤侵蝕與治理［J］.泥沙研究，2002（5）：67－71.

［11］王祥榮.長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)（重慶段）消落帶景觀生態(tài)研究［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006.

［12］周彬，朱曉強(qiáng)，楊達(dá)源.長(zhǎng)江三峽水庫(kù)庫(kù)岸消落帶地質(zhì)災(zāi)害防治研究［J］.中國(guó)水土保持，2007（11）：43－45.

［13］莫偉偉，徐平，丁秀麗.庫(kù)水位漲落對(duì)滑坡穩(wěn)定性影響研究進(jìn)展［J］.地下空間與工程學(xué)報(bào)，2006，2（6）：997－1002.

［14］Poulos H G.Difficulties in prediction of horizontal de－formation of foundation［J］.J.of the Soil Mechanics＆Foundation Division，1972，98（8）：253－259.

［15］Louis C.Rock hydraulics in rock mechanics［M］.New York：Ver－laywien New York，1974.

［16］陳立松，何沛云.水庫(kù)周邊水位變動(dòng)引起庫(kù)岸失穩(wěn)的成因分析［J］.浙江水利科技，2004（4）：40－41，43.

［17］袁中友，唐曉春.蓄水和水位變動(dòng)對(duì)三峽庫(kù)區(qū)崩塌滑坡的影響及對(duì)策［J］.熱帶地理，2003，23（1）：124－128.

［18］裴得道，許文年，鄭江英，等.植被混凝土抗侵蝕性能研究［J］.災(zāi)害與防治工程，2008（2）：1－4.

［19］鮑玉海.三峽水庫(kù)消落帶土壤侵蝕特征研究［D］.北京：中國(guó)科學(xué)院研究生院，2009.

［20］蔡耀軍，郭麒麟，余永志.水庫(kù)誘發(fā)岸坡失穩(wěn)的機(jī)理及其預(yù)測(cè)［J］.湖北地礦，2002，16（4）：4－8.

［21］陳天富，林建平，馮炎基.新豐江水庫(kù)消漲帶岸坡侵蝕研究［J］.熱帶地理，2002，22（2）：166－170.

［22］劉云峰.三峽水庫(kù)庫(kù)岸生態(tài)環(huán)境治理對(duì)策初探［J］.重慶工學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，19（11）：79－82.

［23］何良德，方國(guó)慶.庫(kù)岸再造機(jī)理及其影響因素分析研究［J］.華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，28（1）：16－20.

［24］劉紅星，夏金梧，王小波，等.長(zhǎng)江中下游岸坡變形破壞的主要形式及處理［J］.人民長(zhǎng)江，2002，33（6）：8－10.

［25］張奇華，丁秀麗，張杰，等.三峽庫(kù)區(qū)奉節(jié)河段庫(kù)岸蓄水再造研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2002，21（7）：1007－1012.

［26］蘇維詞，楊華，羅有賢，等.三峽庫(kù)區(qū)漲落帶的主要生態(tài)環(huán)境問題及其防治措施［J］.水土保持研究，2003，10（4）：196－198.

［27］黃振偉，李云安，黃勝華.南水北調(diào)中線水源工程丹江口水庫(kù)坍岸問題淺析［J］.地質(zhì)科技情報(bào)，2005，24（增刊）：156－158.

［28］湯明高，許強(qiáng)，黃潤(rùn)秋.三峽庫(kù)區(qū)典型塌岸模式研究［J］.工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2006，14（2）：172－177.

Preliminary Study on Soil Erosion at the Water－Level－Fluctuating Zone of the Three－Gorges Reservoir

BAO Yu－h(huán)ai，HE Xiu－bin
（Key Laboratory of Mountain Environment Evolution and Regulation，Institute of Mountain Hazards and Environment，Chinese Academy of Sciences，Chengdu610041，China）

There will be the annual change of 30min water level after the Three－Gorges Reservoir is completed，and thus there will be a water－level－fluctuating zone.Because few plants can grow well in such environment that is either very wet or very dry，usually the belt appears as a bare slope and has serious soil erosion problem.Characteristics of soil and water loss are primary obtained through field survey in the existing water－level－fluctuating zone.The preliminary investigation result indicates that the phenomenon of the soil and water loss is comparatively serious in the water－level－fluctuating zone，the influence factor of the soil and water loss is complicated and various，and the main soil erosion forms are surge erosion，slope erosion，bank collapse，and landslide.Furthermore，the results also showed that surge erosion and bank collapse are more prominent than other soil and water loss forms，the main forms of the slope erosion are rainfall splash erosion and runoff scouring，and the main forms of the landslide are creep and collapse.

the Three－Gorges Reservoir；water level fluctuating zone；bank collapse；surge erosion；soil erosion

S157.1

A

1005－3409（2011）06－0190－06

2011－05－22

2011－06－14

中國(guó)科學(xué)院西部行動(dòng)計(jì)劃“三峽庫(kù)區(qū)水土流失與面源污染控制試驗(yàn)示范”（KZCX2－XB3－09）；國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題（2011BAD31B03）；國(guó)家水專項(xiàng)課題（2009ZX07104－001）

鮑玉海（1981－），男，山東成武人，博士，助理研究員，主要研究方向：土壤侵蝕與水土保持。E－mail：byh＠imde.ac.cn