王彬儼， 文安邦， 嚴(yán)冬春

(1.中國(guó)科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所,610041,成都; 2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué),100049,北京)

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三峽水庫(kù)干流消落帶泥沙沉積影響因素

王彬儼1,2， 文安邦1?， 嚴(yán)冬春1

(1.中國(guó)科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所,610041,成都; 2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué),100049,北京)

摘要：為揭示三峽水庫(kù)消落帶不同自然環(huán)境因素對(duì)泥沙沉積過(guò)程的影響及判別人類活動(dòng)的干擾程度，采用原位觀測(cè)方法，對(duì)三峽水庫(kù)干流消落帶的泥沙沉積量及其潛在影響因素(消落帶微地形、河流水文泥沙條件、消落帶土壤侵蝕、消落帶植被狀況和人類活動(dòng))展開(kāi)調(diào)查、分析和量化測(cè)算，并利用典型相關(guān)分析和方差分析，研究不同因素對(duì)泥沙沉積量的影響。結(jié)果表明：1)庫(kù)尾江津—涪陵河段以人類活動(dòng)的影響最為劇烈，自然環(huán)境因素與泥沙沉積量均無(wú)顯著關(guān)系。2)庫(kù)中涪陵—奉節(jié)河段以消落帶地形特征中的坡度和高程影響較為明顯，二者與泥沙沉積量的相關(guān)程度分別為-0.508和-0.714；坡度越小，泥沙沉積越多；高程越低，消落帶被含沙水流淹沒(méi)的時(shí)間越長(zhǎng)，泥沙沉積量也越多。3)庫(kù)首奉節(jié)-秭歸段則以坡度的影響為主，其與泥沙沉積量的相關(guān)程度為-0.517，坡度越小，泥沙沉積越多，不同高程間的泥沙沉積量并無(wú)太大差異。研究說(shuō)明，三峽水庫(kù)干流消落帶泥沙沉積影響因素主要包括消落帶坡度、高程、河流水沙條件和人類活動(dòng)4種，植被蓋度對(duì)消落帶泥沙沉積過(guò)程沒(méi)有影響，4種因素的影響范圍存在較明顯的空間變異性。

關(guān)鍵詞：沉積泥沙； 影響因素； 消落帶； 微地形； 河流水沙條件； 土壤侵蝕； 人類活動(dòng)； 三峽水庫(kù)

消落帶是指位于陸地生態(tài)系統(tǒng)與水體之間、容易受到水位漲落影響的各種地貌單元的總和[1-2]，在本質(zhì)上屬于水陸生態(tài)交錯(cuò)帶，是一種特殊而獨(dú)立的濕地生態(tài)系統(tǒng)，具有水域和陸地雙重屬性[3-4]。根據(jù)生態(tài)交錯(cuò)帶理論[5-6], 水陸生態(tài)系統(tǒng)隨季節(jié)變化交替控制消落帶的生態(tài)環(huán)境，導(dǎo)致消落帶對(duì)外部應(yīng)力變化極為敏感，具有生態(tài)脆弱性特征；同時(shí)，水陸生態(tài)系統(tǒng)的物種在消落帶上共存，會(huì)提高消落帶的生物多樣性特征。泥沙沉積過(guò)程是消落帶生態(tài)系統(tǒng)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)之一，其重要性主要體現(xiàn)在3方面：第一，直接決定河岸區(qū)域的地貌特征，包括河流階地、河漫灘、分汊河道和臺(tái)地都是河流泥沙發(fā)生侵蝕、搬運(yùn)和沉積而形成的地貌形態(tài)[7-9]；第二，泥沙沉積過(guò)程在生物與地球化學(xué)循環(huán)中具有重要作用，特別是河岸生態(tài)系統(tǒng)的有機(jī)質(zhì)與養(yǎng)分循環(huán)[10-11], 微量元素循環(huán)[12]和農(nóng)業(yè)污染物擴(kuò)散與吸附[13]；第三，泥沙沉積過(guò)程對(duì)消落帶生物群落存在顯著影響，上游植被種子隨懸移質(zhì)泥沙在消落帶上發(fā)生沉積并萌發(fā)，提高消落帶的植物多樣性，但又導(dǎo)致本地底棲動(dòng)植物的生境遭到破壞[14-16]。因此，消落帶泥沙沉積現(xiàn)象的研究對(duì)于深入了解河岸生態(tài)系統(tǒng)具有十分重要的意義。

消落帶泥沙沉積過(guò)程受許多因素影響：消落帶微地形、河流水文泥沙條件、消落帶土壤侵蝕和消落帶植被狀況都會(huì)加劇或阻礙消落帶泥沙沉積[10,17-18]；然而，針對(duì)三峽水庫(kù)消落帶展開(kāi)的相關(guān)研究目前僅涉及消落帶土壤侵蝕，其余3類因素在本研究區(qū)影響作用的大小并不明確：因此，對(duì)三峽水庫(kù)干流消落帶的沉積泥沙進(jìn)行觀測(cè)，定量分析不同因素對(duì)泥沙沉積過(guò)程影響作用的大小，以明確三峽水庫(kù)干流消落帶的重點(diǎn)泥沙沉積區(qū)，為水土保持與泥沙治理工作提供參考。

1研究區(qū)概況

三峽工程建成并蓄水至175 m水位運(yùn)行后，由三峽大壩(Three Gorges Dam，TGD)經(jīng)萬(wàn)州至重慶主城全長(zhǎng)約660 km的河段形成的狹長(zhǎng)型水域即為三峽水庫(kù)。水庫(kù)總庫(kù)容為393億m3，防洪庫(kù)容為221億m3，水面面積1 084 km2。三峽水庫(kù)位于長(zhǎng)江上游四川盆地東部，地理坐標(biāo)為E 105°11′～110°38′, N 28°10′～31°13′。庫(kù)區(qū)屬中亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年均降水量1 120 mm；年平均氣溫16.3～18.2 ℃，高溫時(shí)間多；無(wú)霜期300～340 d；日照時(shí)間偏少，大部分地區(qū)年日照時(shí)間為1 200～1 600 h。

根據(jù)三峽水庫(kù)水位運(yùn)行調(diào)度安排，每年10月末水庫(kù)蓄水至高水位175 m并持續(xù)運(yùn)行數(shù)月以滿足發(fā)電需求，每年6月初回落至防洪低水位145 m以滿足防洪需求，從而形成垂直落差達(dá)到30 m的水庫(kù)消落帶。受此影響，消落帶的自然環(huán)境發(fā)生巨大變化，泥沙在消落帶上的大量沉積，使得萌芽能力強(qiáng)的草本植物迅速在自然消落帶中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，其中又以一年生草本植物為主；土壤理化特征：土壤密度、含水量、pH值、有機(jī)質(zhì)、總氮和總磷等指標(biāo)，在同一位置消落帶高程H=146 m和H=160 m之間已表現(xiàn)出顯著差異。

三峽水庫(kù)消落帶總面積344.24 km2。其中：高程在145～155、155～165和165～175 m的消落帶面積分別占總面積24.58%、33.41%和42.02%；庫(kù)區(qū)中部涪陵—奉節(jié)河段占水庫(kù)河道總長(zhǎng)約50%，形成的消落帶面積占庫(kù)區(qū)總量約68%，成為水庫(kù)消落帶分布較為集中的區(qū)域。庫(kù)區(qū)坡度≤15°的消落帶面積為209.8 km2，占總面積的60.94%；坡度在15°～25°之間的消落帶面積為63.9 km2，占總面積的18.56%。由此可見(jiàn)，三峽水庫(kù)中坡度≤25°的消落帶占絕大多數(shù)。

2研究方法

2.1采樣點(diǎn)選擇與采樣

根據(jù)長(zhǎng)江三峽水庫(kù)河道的形態(tài)與流向特征，選擇具有不同高程、坡度、植被等下墊面特征的采樣點(diǎn)或調(diào)查點(diǎn)共52處圖1。其中：長(zhǎng)江左岸28處、右岸24處；高程中位數(shù)為158 m；坡度中位數(shù)為11.5°；植被蓋度中位數(shù)為30%。采樣時(shí)間為2015年7月14—27日，采樣時(shí)三峽水庫(kù)位于防洪低水位(145 m)，干流消落帶幾乎全部露出水面。

圖1　三峽水庫(kù)干流消落帶采樣點(diǎn)分布圖Fig.1　Sampling sites in riparian zone of Three Gorges Reservoir

在每一采樣點(diǎn)挖取沉積泥沙剖面，使用100 cm3環(huán)刀對(duì)各剖面實(shí)施分層、連續(xù)采樣，每層進(jìn)行1次重復(fù)采樣。隨后將采集的樣品帶回實(shí)驗(yàn)室烘干、研磨，去除其中的植物根系與粒徑>2 mm[19]的礫石，稱取沉積泥沙質(zhì)量。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)刀(高5 cm、截面積20 cm2)的特點(diǎn)，結(jié)合密度基本公式，計(jì)算得到采樣點(diǎn)每一層的泥沙沉積量，并進(jìn)一步計(jì)算得到各采樣點(diǎn)的泥沙沉積總厚度和單位面積總質(zhì)量。

2.2數(shù)據(jù)獲取

消落帶泥沙沉積過(guò)程的4類潛在影響因素為消落帶微地形、河流水文泥沙條件、消落帶土壤侵蝕和消落帶植被狀況。其中，三峽水庫(kù)干流消落帶土壤侵蝕對(duì)泥沙沉積過(guò)程的影響[20]已驗(yàn)證：消落帶土壤侵蝕以涌浪侵蝕為主，涌浪造成的侵蝕量占消落帶侵蝕總量的70%以上，受此影響，水位停留時(shí)間越長(zhǎng)，涌浪侵蝕越劇烈，所造成的沉積泥沙再次起動(dòng)也就越多，沉積泥沙的剝離量也就越大。因此，本研究將不再對(duì)該因素進(jìn)行分析，而著重研究消落帶微地形、河流水文泥沙條件和消落帶植被狀況對(duì)三峽水庫(kù)干流消落帶的影響。此外，人類活動(dòng)可能同樣對(duì)消落帶泥沙沉積過(guò)程存在影響；但該因素難以量化，因此，只對(duì)該因素作合理分析，不進(jìn)行數(shù)值統(tǒng)計(jì)。

采用GPS(Magellan Triton 500)獲取采樣點(diǎn)坐標(biāo)與高程；采用坡度儀(Tajima SLT-100)獲取采樣點(diǎn)坡度；根據(jù)研究區(qū)地圖學(xué)信息獲取采樣點(diǎn)的坡向、坡度和距三峽大壩里程(沿江)信息；根據(jù)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)公司提供的水情信息，計(jì)算自2006年10月首次到達(dá)145 m水位至2015年7月期間各高程的水流淹沒(méi)時(shí)間。各采樣點(diǎn)具體信息如表1所示。

2.3數(shù)據(jù)處理

統(tǒng)計(jì)方法采用SPSS 22.0軟件中的回歸分析模塊，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸分析，必要的時(shí)候進(jìn)行控制變量條件下的偏相關(guān)分析或方差分析，判斷不同影響因素與泥沙沉積量的相關(guān)關(guān)系及其相關(guān)程度，確定三峽水庫(kù)干流消落帶泥沙沉積的主要影響因素。

3結(jié)果與分析

3.1消落帶微地形對(duì)消落帶泥沙沉積的影響

3.1.1坡度坡度是影響泥沙沉積過(guò)程的重要因子之一，傳統(tǒng)研究[21]認(rèn)為：坡度越大，越有利于侵蝕，泥沙沉積量越??；坡度越小，越有利于沉積，相應(yīng)的侵蝕量也越低。然而，這些針對(duì)侵蝕和沉積坡度特征的研究大多集中于坡面土壤侵蝕和河床泥沙淤積過(guò)程，對(duì)于消落帶這一特殊生態(tài)環(huán)境區(qū)域的研究仍未見(jiàn)報(bào)道?；貧w分析表明：三峽水庫(kù)干流消落帶坡度與泥沙沉積量之間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(R=-0.336，P=0.015<0.05)(圖2(a))。

坡度與泥沙沉積的關(guān)系同時(shí)還表現(xiàn)出比較明顯的空間變異特征(圖2(b))。第一，在三峽水庫(kù)庫(kù)首(沿主河道距離三峽大壩250 km以內(nèi))的消落帶區(qū)域，泥沙沉積主要發(fā)生在坡度<15°的區(qū)域，而庫(kù)中和庫(kù)尾的泥沙沉積則主要發(fā)生在坡度<25°的區(qū)域。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，造成這一結(jié)果的原因很可能是坡度連續(xù)性特征存在差異。庫(kù)尾和庫(kù)中的消落帶以緩坡地為主，通常連續(xù)性較好且分布比較集中，坡面徑流流速大多比較穩(wěn)定；但庫(kù)首消落帶以中陡坡為主、緩坡地面積小且在坡面上呈散點(diǎn)狀分布，使從緩坡地上部而來(lái)的徑流具有較大水流動(dòng)能，容易對(duì)已形成沉積的泥沙造成一定沖刷，使坡度在15°～25°之間的消落帶區(qū)域難以觀測(cè)到足量沉積泥沙，甚至還可能發(fā)生侵蝕。第二，典型相關(guān)分析結(jié)果表明：在涪陵(南沱鎮(zhèn))—秭歸河段，消落帶坡度與泥沙沉積量之間存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(R=-0.508，P=0.001<0.01)；但在巴南(珞璜鎮(zhèn))—涪陵(藺市鎮(zhèn))河段，消落帶坡度與泥沙沉積量之間關(guān)系不顯著(R=0.140，P=0.648>0.05)。這表明，在三峽水庫(kù)常年庫(kù)區(qū)，坡度因子是泥沙沉積過(guò)程的主要影響因子之一；而在水庫(kù)的變動(dòng)回水區(qū)，其他因子掌控泥沙沉積過(guò)程，坡度因子對(duì)泥沙沉積過(guò)程的影響相對(duì)較小。

3.1.2高程在土壤侵蝕與河流泥沙動(dòng)力學(xué)理論中，高程不是泥沙淤積過(guò)程的主要影響因素，但在消落帶區(qū)域，這一論斷尚未予以驗(yàn)證?；貧w分析表明，高程與泥沙沉積量之間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，R=-0.312，P=0.024<0.05，二者關(guān)系的散點(diǎn)分布情況如圖3(a)所示。

與坡度類似，高程對(duì)泥沙沉積的影響同樣存在較明顯的空間變異特征(圖3(b))。第一，水庫(kù)常年庫(kù)區(qū)消落帶的泥沙凈沉積主要發(fā)生在高程H<165 m的區(qū)域；但水庫(kù)變動(dòng)回水區(qū)消落帶的泥沙凈沉積能夠繼續(xù)向上分布，發(fā)生在H=165～175 m高程區(qū)域。

圖3　高程與泥沙沉積量的關(guān)系(a)及其空間變化(b)Fig.3　Relationship between height and deposited sediment amount (a) and its spatial variability (b)

對(duì)巴南(珞璜鎮(zhèn))及其附近河道進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和農(nóng)戶訪談結(jié)果顯示：這是由于水庫(kù)變動(dòng)回水區(qū)的河道本身地勢(shì)較高，且距離三峽大壩較遠(yuǎn)，受大壩對(duì)水流的阻滯作用影響很小，當(dāng)上游洪水進(jìn)入這一區(qū)域時(shí)，干流水位急速上漲淹沒(méi)河岸，為泥沙沉積創(chuàng)造了較好的條件。第二，典型相關(guān)分析結(jié)果顯示，在巴南(珞璜鎮(zhèn))—長(zhǎng)壽和巴東—秭歸河段，消落帶高程與泥沙沉積量之間關(guān)系不顯著，R均為0.236，P分別為0.574和0.148，均>0.05；但在水庫(kù)中部的涪陵(藺市鎮(zhèn))—巫山河段，消落帶高程與泥沙沉積量之間呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(R=-0.592，P=0.001<0.01)，其中，又以涪陵(藺市鎮(zhèn))—萬(wàn)州河段最為突出(R=-0.714，P=0.000<0.01)。這表明，在三峽水庫(kù)中部，消落帶高程越高，泥沙沉積量越低。受三峽水庫(kù)水位周期性漲落的影響，不同高程消落帶被含沙水流淹沒(méi)的時(shí)間是不同的，以H=148 m和H=168 m為例，前者平均每年有超過(guò)10個(gè)月(317.75 d)被含沙水流淹沒(méi)，為泥沙沉積提供豐富的物源，而后者平均每年被含沙水流淹沒(méi)的時(shí)間不足5個(gè)月(137.75 d)，未及前者的1/2，不能獲得足量的泥沙物源，導(dǎo)致泥沙沉積量顯著減少。

3.1.3坡向坡向一般不會(huì)對(duì)土壤侵蝕與泥沙沉積過(guò)程產(chǎn)生直接影響；但由于不同坡向的光熱條件存在較大差異，導(dǎo)致陰坡和陽(yáng)坡的植被類型與土地利用方式等特征產(chǎn)生一定分異，并進(jìn)一步形成有差別的地表自然地理特征，影響土壤侵蝕與泥沙沉積過(guò)程[22]。

由于長(zhǎng)江為東西走向且位于北半球，因此三峽庫(kù)區(qū)的坡向可自然分為北岸陽(yáng)坡、南岸陰坡。方差分析結(jié)果顯示，三峽水庫(kù)干流消落帶北岸和南岸泥沙沉積量的組間差異不顯著(P=0.896>0.05)，表明坡向?qū)θ龒{水庫(kù)干流消落帶泥沙沉積不存在影響。

3.2河流水沙條件對(duì)消落帶泥沙沉積的影響

含沙水流為消落帶泥沙沉積提供豐富的物源；因此，消落帶被水流淹沒(méi)的時(shí)間越長(zhǎng)，就越有利于泥沙沉積。結(jié)果表明，在三峽水庫(kù)干流消落帶，水流淹沒(méi)時(shí)間與泥沙沉積量之間關(guān)系呈顯著正相關(guān)關(guān)系(R=0.323，P=0.019<0.05)，二者關(guān)系的散點(diǎn)分布情況如圖4(a)所示。

水淹時(shí)間對(duì)泥沙沉積的影響存在一定的空間變異特征(圖4(b))。回歸分析結(jié)果顯示，在巴南(珞璜鎮(zhèn))—長(zhǎng)壽河段和巴東—秭歸河段，水淹時(shí)間與泥沙沉積量之間的關(guān)系不顯著，R分別為0.016和0.406，P分別為0.969和0.150，均>0.05；而對(duì)于涪陵(藺市鎮(zhèn))—巫山河段，水淹時(shí)間與泥沙沉積量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(R=0.605，P=0.000<0.01)，其中又以涪陵(藺市鎮(zhèn))-萬(wàn)州河段最為突出，二者呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(R=0.724，P=0.000<0.01)。這表明，三峽水庫(kù)中部河段消落帶受到水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度的影響，水流淹沒(méi)時(shí)間越長(zhǎng)則泥沙沉積量越大。另一方面，三峽水庫(kù)江面寬度以500～1 000 m為主，但涪陵(藺市鎮(zhèn))—萬(wàn)州段江面寬度大多在1 000～1 500 m，明顯高于水庫(kù)其他河段，使得該河段水流流速緩慢，水淹對(duì)消落帶泥沙沉積的影響更為突出。

圖4　水流淹沒(méi)時(shí)間與泥沙沉積量的關(guān)系(a)及其空間變化(b)Fig.4　Relationship between inundating duration and deposited sediment amount (a) and its spatial variability (b)

為明確消落帶高程對(duì)泥沙沉積的影響機(jī)制，以水淹時(shí)間為控制變量，以涪陵(藺市鎮(zhèn))—巫山河段為研究對(duì)象，對(duì)高程與泥沙沉積量進(jìn)行偏相關(guān)分析。結(jié)果表明，在消除水淹時(shí)間帶來(lái)的影響后，高程與沉積泥沙量之間關(guān)系不顯著(R=0.172，P=0.371>0.05)，說(shuō)明在水庫(kù)中部河段，消落帶高程對(duì)沉積泥沙的影響作用主要是由于水淹時(shí)間不同造成的。

3.3消落帶植被狀況對(duì)消落帶泥沙沉積的影響

植被覆蓋能夠增加地表粗糙程度、提高水流的前行阻力，導(dǎo)致水流紊動(dòng)擴(kuò)散系數(shù)減小、水流挾沙能力降低，有利于懸移質(zhì)泥沙發(fā)生沉積，并阻止水流對(duì)地表的沖刷作用[23-24]?；貧w分析顯示，在三峽水庫(kù)干流消落帶，植被蓋度與泥沙沉積量之間關(guān)系不顯著(R=-0.197，P=0.161>0.05)。

結(jié)果顯示：植被蓋度與泥沙沉積量之間的關(guān)系在任意河段都沒(méi)有表現(xiàn)出顯著相關(guān)性，植被覆蓋對(duì)泥沙沉積的影響不存在空間變異特征。自三峽水庫(kù)蓄水之后，受水位周期性漲落影響，消落帶植被特征逐漸演變?yōu)橐悦妊磕芰?qiáng)的非耐水性草本植物為主[25]，在冬季水位上升之后，受水淹和泥沙沉積覆蓋的雙重影響，消落帶植物大量死亡，這導(dǎo)致在消落帶泥沙沉積過(guò)程中，水地界面并沒(méi)有生長(zhǎng)足夠的植被對(duì)泥沙沉積作用造成影響。換言之，在消落帶露出水面時(shí)泥沙表面生長(zhǎng)的植被或許在泥沙沉積過(guò)程中并未生長(zhǎng)起來(lái)，也就無(wú)法對(duì)該過(guò)程造成影響。

3.4人類活動(dòng)對(duì)消落帶泥沙沉積的影響

就目前分析結(jié)果而言，坡度、高程和水流淹沒(méi)時(shí)間對(duì)庫(kù)尾變動(dòng)回水區(qū)江津—長(zhǎng)壽段消落帶的泥沙沉積過(guò)程均不存在顯著影響，這說(shuō)明該過(guò)程存在其他主控因素。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與農(nóng)戶調(diào)研發(fā)現(xiàn)，自江津—巴南釣魚(yú)嘴河段，沿江采石挖沙活動(dòng)活躍，水泥廠、造紙廠沿河道密集分布，導(dǎo)致金沙江入庫(kù)的沉積泥沙被大量搬移；而巴南釣魚(yú)嘴途徑重慶主城至長(zhǎng)壽河段，存在大量護(hù)岸工程和港口建設(shè)等一系列河岸硬化工程建設(shè)，護(hù)岸工程多以垂直護(hù)岸為主，這使得懸移質(zhì)泥沙失去在消落帶上的沉積條件，而港口附近會(huì)實(shí)施定期清淤，使得消落帶上的已沉積泥沙再次啟動(dòng)隨水流向下游輸移。受這些人為因素的干擾，消落帶泥沙沉積過(guò)程表現(xiàn)出無(wú)自然規(guī)律可循的特征。由此可判斷，人類活動(dòng)是三峽水庫(kù)末端江津—長(zhǎng)壽河段消落帶泥沙沉積的主控因素。

4結(jié)論

三峽水庫(kù)干流消落帶泥沙沉積影響因素主要包括坡度、高程、水淹時(shí)間和人類活動(dòng)，其中，坡度和高程屬于消落帶地形特征，水淹時(shí)間屬于河流水沙條件。

4種因素的影響范圍存在較明顯的空間變異性：在庫(kù)尾江津—涪陵河段，自然環(huán)境因素與泥沙沉積量均無(wú)顯著關(guān)系，相關(guān)程度絕對(duì)值均<0.4，顯著性均>0.1，而調(diào)查發(fā)現(xiàn)人類活動(dòng)存在劇烈影響；庫(kù)中涪陵—奉節(jié)河段以消落帶地形特征中的坡度和高程影響較為明顯，二者與泥沙沉積量的相關(guān)程度分別為-0.508和-0.714，坡度越小、泥沙沉積越多，高程與泥沙沉積量之間負(fù)相關(guān)關(guān)系的形成原因是含沙水流對(duì)不同高程消落帶的淹沒(méi)時(shí)間存在差異，高程越低，被水流淹沒(méi)的時(shí)間越長(zhǎng)，泥沙沉積量也就越多；庫(kù)首奉節(jié)—秭歸段則以坡度的影響為主，其與泥沙沉積量的相關(guān)程度為-0.517，坡度越小、泥沙沉積越多，不同高程間的泥沙沉積量并無(wú)太大差異。

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(責(zé)任編輯：程云郭雪芳)

Factors influencing sedimentation in the riparian zone of the Three Gorges Reservoir, China

Wang Binyan1, 2, Wen Anbang1, Yan Dongchun1

(1.Institute of Mountain Hazards and Environment, Chinese Academy of Sciences, 610041, Chengdu, China;2.University of Chinese Academy of Sciences, 100049, Beijing, China)

Abstract:[Background] Various factors may affect the sedimentation and erosion process in riparian zone, including terrain, sediment transport, water level fluctuations and human activity. [Methods] In order to reveal the influence of these environmental factors and the disturbance of human activity on the sediment deposition process in the riparian zone of the Three Gorges Reservoir, using in-situ observations, canonical correlation analysis, partial correlation analysis and variance analysis, this study investigated the amount of deposited sediment under different environmental conditions and the potential factors affecting sediment deposition in the riparian zone of the Three Gorges Reservoir and the relationship between them, including microtopography, hydro-sediment conditions of the river, soil erosion, vegetation condition and human activity. [Results] Results showed that human activity was the main controlling factor in the upper reach from Jiangjin to Fuling, including gravel dredging, bank revetment and ports and wharfs constructing which disturbed considerable amounts of deposited sediment due to regular sediment cleaning, as a result, there was no natural law to dictate the distribution. Slope gradient and elevation being part of terrain features were the main controlling factors in the middle reach from Fuling to Fengjie with correlation coefficient of -0.508 and -0.714 respectively, and the amount of sediment deposition was greater in areas with a gentler slope or lower elevation. However, the influence of elevation on sedimentation played its role with the conducting of inundating duration which was a result of hydrologic regime controlled by the operating strategy of the Three Gorges Reservoir, since sites with lower elevations would be drowned by sediment-laden flow with a longer duration, leading to a larger amount of sediment deposition. Slope gradient also was a primary factor, particularly affecting the sedimentation in the lower reach from Fengjie to Zigui with correlation coefficient of -0.517. The amount of deposited sediment was greater in the areas with a gentler slope but there was no difference between sampling points with different elevations but similar slopes. Because the slopes in this area were much steeper than other sections and the kinetic energy and velocity of the overland flow were much higher, making it difficult to deposit. [Conclusions] This study found that slope gradient, elevation, hydro-sediment conditions of the river and human activity were the main factors that influenced sedimentation in the riparian zone of the Three Gorges Reservoir, while vegetation condition had no effect on sedimentation. Moreover, the four factors influenced a section of the river channel respectively instead of the entire channel in the reservoir, which represented obvious spatial variability.

Keywords:deposited sediment; influence factors; riparian zone; micro-topography; hydro-sediment conditions; soil erosion; human activity; Three Gorges Reservoir

收稿日期：2015-09-30修回日期： 2016-01-07

第一作者簡(jiǎn)介：王彬儼(1988—)，男，博士研究生。主要研究方向：水土保持與泥沙淤積。E-mail：wangbinyan_1123@126.com ?通信 文安邦(1964—)，男，研究員，博士生導(dǎo)師。主要研究方向：土壤侵蝕與水土保持。E-mail：wabang@imde.ac.cn

中圖分類號(hào)：TV145+.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-3007(2016)01-0012-09

DOI:10.16843/j.sswc.2016.01.002

項(xiàng)目名稱： 中國(guó)科學(xué)院科技服務(wù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃項(xiàng)目“三峽水庫(kù)沉積物內(nèi)源釋放通量及其環(huán)境效應(yīng)”(KFJ-EW-STS-008)，“三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)清潔小流域建設(shè)技術(shù)體系試驗(yàn)示范”(KFJ-SW-STS-175)； 國(guó)家自然科學(xué)重點(diǎn)基金“三峽庫(kù)區(qū)支流消落帶土- 水界面磷素遷移過(guò)程與通量”(41430750)