摘要:三峡库区突发性灾害事件和持续干旱分析
关键词:三峡 灾害 干旱
一、水资源状况分析
长江从世界屋脊的沱沱河起至长江口入海,全长6300多km,年入海水量近1万亿m3,海拔落差5800多m3,水能资源蕴藏量达2.68亿kW。长江三峡段,是山水壮丽的大峡谷,东起长江宜昌江段,依次是西陵峡、巫峡、瞿塘峡三大峡谷。高山峡谷中大小河沟纵横交错,汇入长江,是长江水系的重要成员。
而奔腾浩瀚的长江,对高山峡谷的持续干旱,只能望而止步,无能为力。库区之水天上来,地上泉,即来即用,瞬间来水瞬间走,蓄水和调控能力较差,加上当地特殊的土质结构(板块结构),而且耕作的土地有相当大部分是客土,即浮土。在水的渗透作用下,这种浮土和板状结构的土,根基不牢,是形成山体滑坡的根源,虽然大的滑坡事件不多,可是小塌小滑现象时有发生。2001年3月,湖北秭归县两河口镇发生重大滑坡险情。山体大滑坡与干旱、山洪、狂风、暴雨、冰雹等灾害一样危及人民生命和财产的安全,使当地经济发展受到极大的损失。几年前长江水道的塌江事件,直接威胁到长江航道的安全。而且,随着库区的形成,水位的上升,这种自然灾害造成的损失亦呈上升趋势,危害程度随着人口密度加大和住宅楼的升高而加大。滑坡、干旱、山洪、狂风、暴雨、冰雹等灾害突发性事件,在局域小范围内发生的频率太高,不足为奇,这些事件都与土壤结构和土壤水分密切相关。
水分是天然土壤的一个重要组成部分。它不仅影响土壤的物理性质,制约着土壤中养分的溶解、转移和微生物的活动,是构成土壤肥力的一个重要的因素,而且本身更是一切作(植)物赖以生存的基本条件。因此,研究和了解土壤水分,无论在理论上还是在生产上都有着重要意义。
土壤中的水分或者被吸附在土粒表面,或者处在孔隙中,并且和外界的水一样,也以固态、液态、气态三种形态存在。由于土壤的颗粒大小、形状和孔隙度等的不一样,以及水分含量的多少不同,土壤水分便表现出不同的性质。
土壤水分在不同状态下表现出的性质是大不相同的。进行土壤水分分类,弄清水分在土壤中的形态、作用,从而对其进行调节控制,对土壤改良和农业生产有着重要意义。但是,由于土壤是非均一的多孔介质,对土壤水分的吸附、保持或转移等现象,还有很多方面尚未弄清楚。再者,由于研究土壤水分和用水的目的不同,所涉及的面也很广,故对土壤水分进行分类比较困难。学者们曾提出过不少方案,这里,仅介绍一种通用的土壤水分分类法。
土壤水分从形态上,大致分为化学结合水、吸湿水和自由水三类:
1.化学结合水:要在600℃~700℃温度下才能脱离土粒。
2.吸湿水:是土粒表面分子力所吸附的单分子水层。
3.自由水:可以在土壤颗粒的孔隙中移动。自由水又可分为:膜状水,毛管悬着水,毛管支持水,重力水。
进行上述分类,从生产意义讲,化学结合水和吸湿水在土壤中不能自由移动,故不能被植物利用;膜状水仅能作极缓慢的移动,且含量很少,远不能满足植物的需要;毛管悬着水和毛管支持水是供植物吸收利用的最有效的水分,重力水因只能暂时存在,不能持续为植物利用,而且过多时,常又会造成土壤通气不畅,影响植物生长,但作为水量平衡计算时,重力水是不可忽视的数量。在高温干旱的气候条件下,土壤水分大量挥发,地面辐射平衡值急剧增大及土壤热容量急剧减少,并继续相互循环,使农作物迅速枯萎,直至死亡。土壤含水量的多少决定着土壤热容量的变化能力大小,土壤热容量大,高温时土壤升温所需要的热量相对也大。就是说在相同的高温条件下,热容量大的土壤升温比热容量小的土壤升温要慢些。
土壤含水量有容积含水量与重量含水量之分。容积含水量是指土壤水的容积占土壤容积的百分数,它表明水填充土壤孔隙的程度(水容%=土壤水体积/土壤容积)。重量含水量是指土壤水重量与土壤干重之比(水重%=土壤水重/干土重)。土壤容积含水量与重量含水量之间的关系:土壤容积含水量为土壤重量含水量与土壤容积之积。土壤容重为土壤干重与土壤容积之比。土壤含水量简称为水土的比率,测定时仍然以烘干法为基准。土壤含水量的观测分类和张力计的应用,以及土壤水势的能态和二次传感测量原理和计算方法,详见有关资料。试验区坡地紫色土层纵向剖面的土壤容重的分布走向,是随纵向深度的加大,土壤容重突然增大,这主要是因为紫色土土质地板结,特别是与碎石出现深度分布和走势,坡耕地块的地形地貌,耕作层状态,施肥量以及有机质含量的影响有关联。土壤最上层0~20cm深度,即耕作层土壤的容重在1.39~1.47之间,30~130cm深度土壤容重在1.80~1.90之间,土层从60cm深度开始,碎石含量较多,随纵向深入土层越来越坚硬、板结和无法采样,同时土壤的湿度变化不大,土壤孔隙和透气性越来越差,能被果树有效利用的水分不多。
土壤容重和深度的关系,可由两条线段来表示。在试验小区采样时,采用人工挖土壤纵向剖面的方法,长约140cm,宽约80cm,其深度为130cm,并同时挖出土层阶梯以供采样人员上下出入使用。每隔10cm采一次样,为一层,每层用三个环刀重复取土。样品采完后,将挖出的深坑填平恢复原状,将环刀样品加盖并编号,带回实验室处理。
样品在室内烘箱108℃的条件下经过8h烘干、天平称重等处理,得到试区土壤容重。土壤容重的测量数据,便于对田间土壤容积含水量的测定。
一年当中土壤含水量的变化急剧。一般在冬末春初,大地苏醒百花争艳时,持续延绵的降雨,使土壤耕作层中含水量逐渐增大直至饱和,向纵向深层土层渗水,这是深层土壤一年当中的蓄水期。土壤耕作层含水量从干到湿的过程,即土壤的吸水过程,当达到某种植物生长的极限指标时,表示植物根部的土壤含水量已达到富有标准,含水量过高,透气性就差,淹水时间过长,土壤中含氧量急剧减少,微生物活动受到限制,氧化还原电位降低,使植物根部处于还原状态,有毒气体大量产生,植物根部开始腐烂。
在炎热的夏季和初秋时期,干旱时常伴随而来,持续几个月基本上只下几场雨,根本不能解决问题。此时土壤处于从湿到干的过程,即土壤是一个脱水的过程,当达到某种植物生长的极限状态时,表示植物根部的土壤含水量已不能满足植物生长的需要,干旱将产生严重的后果。
二、突发事件的发生和持续干旱
干旱、山洪、狂风、暴雨、冰雹等灾害在库区局域范围内频繁发生。
1996年8月6日,一场特大暴雨只持续1h不到,一场百年不遇的特大山洪就在老鹰沟流域暴发,范围之窄,速度之快,令人震惊。
1997年在玉米播种后的101d进入伏旱期,7月只下几场小雨,8月开始大旱直到9月底,都没有下雨,是当地几十年来少有的大旱之年,大河见底细流,小河枯水,给当地果树生长带来严重
影响,持续接近两个月的干旱,使农作物基本上没水,干旱严重,秋玉米生长停止,只有一尺高就枯萎了。只有当年试验春玉米播种得早,避免了伏旱对玉米生长的影响。7~11月间的降水量直接影响到大豆、夏玉米、花生、脐橙等作物的生长发育过程,也是干旱经常发生的月份,决定着
经济类果树的丰收
问题。
3~7月是库区一年中主要降水时段,约占全年降水量一半以上。山高坡陡、地形复杂、气候多变,降雨时空分布差异很大。7~9月是雷雨暴雨和大风的多发季节,此间雷鸣电闪,狂风大作(和山脉走势关联),时间极短,危害极大,不但可以摧毁建筑物,还能威胁人身安全。5~10月是夏秋两季,风向每天变换频繁,风速较稳定。静风天数太多。特别是对炎热的夏季来说,没有风加上太阳辐射剧烈,地面积温越来越大,彻夜难熬,正是峡谷中的火炉。
三、库区形成后的影响
库区形成后,水位上升近百米,最高水位175m,将形成高峡出平湖的壮观景象,呈现出独特的山川、湖泊一体风光带。对持续性干旱和突发性灾害的发生,将有所改变和缓和,对生态环境将有所改变,水面水汽的蒸发,对雾气的形成、雨量的分布和对温度及动植物的生存影响,都将向良性方面循环,带有明显的水乡特色。但是不能根本解决问题,水位仅仅接近200m,对300m以上高山的作用不明显。随着
社会的进步和
发展以及
工业化步伐的加快,高山上的山民会
自然向城市迁移,人口城市化是必然趋势,高山峡谷完全可能成为国家的自然保护区和森林公园,局部的突发性自然灾害并不影响人们的生产和生活,可以留作纪念和作为
历史的鉴证。在海拔300m以下,可以成为鱼米之乡和
旅游风景区,发展相关产业。达到这样的状态,路途是遥远和漫长的,还有许多实际问题有待解决和
研究。
参考文献:
1.《土壤水分测定
方法》编写组编著,土壤水分测定方法.水利电力出版社,1986.10.