（自然地理学专业论文）三峡水库消落区湿地生态系统初步研究.pdf

西南大学硕士学位论文 三峡水库消落区湿地生态系统初步研究 三峡水库消落区湿地生态系统初步研究 自然地理学专业硕士研究生孙秀锋 指导教师刁承泰教授 摘要 在河流上大规模筑坝拦截河流水量( 发电、灌溉、控制洪水等) ，是河流生态环境受人 为影响最显著、最广泛、最严重的事件之一。三峡工程完工后将在正常蓄水位1 7 5 m 与防洪 控制水位1 4 5 m 之间形成高差达3 0 m 的消落区湿地生态系统，三峡水库消落区湿地生态系统 是三峡库区生态系统的重要组成部分，起着联系陆地生态系统与三峡水库水体生态系统的重 要作用消落区湿地生态系统是三峡水库生态功能保护区的重要子系统。以研究三峡水库消 落区区域库岸生态环境特征与水库水文过程特征为基础，预测了消落区形成以后消落带湿地 生态系统演变趋势，并在此基础上对消落区湿地生态系统的类型划分做了探讨。 全文包括五个部分。 第一部分为绪论部分。包括湿地的界定及其重要意义。湿地研究现状及进展，我国湿地 资源状况及消落区研究背景。 第二部分为三峡水库消落区的形成。包括三峡水库调度运行方案，三峡水库消落区湿地 生态系统的形成，消落区的面积及分布情况。 第三部分为三峡水库消落区湿地生态系统特征分析。包括消落区形成以前该区域的生态 环境状况，水库蓄水后消落区生态系统演变趋势。三峡水库形成以后，由于水位涨落周期和 幅度的变化，将使消落区库岸物质重塑。影响库岸再造的内园主要有岸坡的形态、物质组成、 结构及地质构造条件等因素。影响库岸再造的外因主要有库水的涨落、水文地质条件的改变 和风化程度等；此外，蓄水后消落区范围内原有的大多数陆生乔木、灌丛、草丛将难以适应 新的湿地生境而死亡消失，逐步演替为喜湿环境的耐淹植被，但生态系统不稳定。 第四部分为消落区湿地生态系统类型的划分。以对消落区湿地生态系统演变趋势、特征、 i 西南大学硕士学位论文 三峡水库消落区湿地生态系统初步研究 水文变化过程、生态系统功能、生态环境问题、与水库水体及库岸周边环境相互作用程度等 起决定作用的消落区高程和消落区库岸坡度作为类型划分的主要指标，将三峡重庆库区消落 区湿地生态类型划分为陡坡型、消落区上部、消落区中部、消落区下部四种主要类型消落区， 然后进一步划分为峡谷型、非峡谷型、斜坡型、缓坡型四个亚类型，并对每种类型的水文变 化过程、主要功能定位、生态环境问题做了分析。 第五部分为结语与讨论。 关键词：三峡水库消落区湿地类型 堕壹查兰堡主兰垡丝苎 三堡查壁塑堕堕望垫皇查至竺塑生堕塑 a p r e l i m i n a r ys t u d yo n w e t l a n de c o s y s t e m o ft h ew a t e r - l e v e l - f l u c t u a t i n gz o n e i nt h et h r e eg o r g e sr e s e r v o i r p o s t g r a d u a t eo fm a j o ro fp h y s i c a lg e o g r a p h y ：s u nx i u f e n g s u p e r v i s o r ：p o r f d i a oc h e n g t a i a b s t r a c t b u i l d i n gd a m si n r i v e r st oi n t e r c e p tt h e r i v e r sw a t e rm a s s i v e l y ( e l e c t r i c i t yg e n e r a t i o n , i r r i g a t i o n ，c o n t r o lf l o o da n ds oo n ) ，i so n eo ft h em o s tr e m a r k a b l e ，w i d e s p r e a d , a n ds e r i o u se v e n t s t h a tt h er i v e r se c o l o g i c a le n v i r o n m e n th a sb e e na f f e c t e db yh u m a nb e i n g ，a f t e rt h et h r e eg o r g e s p r o j e c tf i n i s h e st h e r ew i l lf o r mw e t l a n de c o s y s t e mo ft h ew a t e r - l e v e l f l u c t u a t i n gz o n ew h i c h h a v et h eh e i g h to f3 0m e t e r sb e t w e e nn o r m a ls t o r ew a t e rl e v e l1 7 5 ma n df l o o dp r e v e n t i o nc o n t r o l w a t e rl e v e l1 4 5 m , t h ew e t l a n de c o s y s t e mo ft h ew a t e r - l e v e l f l u c t u a t i n gz o n ei nt h et i n g e g o r g e sr e s e r v o i ri st h ei m p o r t a n tp a r to f t h ee c o s y s t e mo f t h r e eg o r g e sr e g i o n i tp l a y sv i t a lr o l e i nc o n t a c t sw i t hl a n de c o s y s t e ma n dt h ew a t e re c o s y s t e mo f t h r e eg o r g e sr e s e r v o i r t h ew e t l a n d e c o s y s t e mo fi si m p o r t a n ts u b s y s t e mo fe c o l o g yf u n c t i o np r o t e c t o r a t eo f t h l - e eg o r g e sr e s e r v o i r b a s e do nt h ee c o l o g i c a la n v i r o n m e n tc h a r a c t e r i s t i ci nt h er e g i o no ft h ew a t e r - l e v e l - f l u c t u a t i n g z o n ea n dh y d r o l o g yp r o c e s sc h a r a c t e r i s t i co ft h et h i n eg o r g e sr e s e r v o i r , h a sf o r e c a s tt h e w e t l a n de c o s y s t e me v o l u t i o nt e n d e n c yi nw a t e r - l e v e l - f l u c t u a t i n gz o n e a n dh a sm a d et h e d i s c u s s i o nt ot y p ed i v i s i o no ft h ew e t l a n de c o s y s t e mi no r d e rt oi m p r o v et h ee c o l o g i c a l e n v i r o n m e n ta n dm a x i m i z ee c o s y s t e mf u n c t i o n t h ea r t i c l ei sd i v i d e di n t of i v ep a r t s t h ef i r s tp a r ti sp r o l e g o m e n o n t h i sp a r ti n c l u d i n gt h ed e f i n i t i o na n di m p o r t a n c eo f w e t l a n d s ， w e t l a n d ss t a t u sa n dp r o g r e s so ft h es t u d y , t h es t a t u so fw e t l a n dr e s o u r c e si no u rc o u n t r ya n dt h e b a c k g r o u n do f r e s e a r c ho f w a t e r - l e v e l - f l u c t u a t i n gz o n er e s e a r c h 西南大学硕士学位论文 三峡水库消落区湿地生态系统初步研究 t h es e c o n dp a r ti st h ef o r m a t i o no f t h ew a t e r - l e v e l f l u c t u a t i n gz o n e t h i sp a r ti n c l u d i n gt h e o p e r a t i o n a lp r o g r a m m e r s o ft h et h r e eg o r g e s r e s e r v o i r , t h e f o r m a t i o no ft h e w a t e r - l e v e l f l u c t u a t i n g z o n e i n t h et h r e e g o r g e sr e s e r v o i r , t h e r l e ao ft h e w a t e r - l e v e l - f l u c t o a t i n gz o n ea n di t sd i s t r i b u t i o n t h e 也i r dp ata n a l y z e st h ec h a r a c t e r i s t i co f w e t l a n de c o s y s t e mo f t h ew a t e r - l e v e l f l u c t u a t i n g z o n ei nt h et h r e eg o r g e sr e s e r v o i r , i n c l u d i n gt h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n tc o n d i t i o nb e f o r et h e w a t e r - l e v e l - f l u c t u a t i n gz o n ec o m ei n t ob e m ga n dt h ee v o l u t i o nt e n d e n c yo f w e t l a n de c o s y s t e mo f t h ew a t e r - l e v e l - f l u c t u a t i n gz o n ea f t e rt h er e s e r v o i rs t o r e sw a t e r w h e nt h et h r e eg o r g e sp r o j e e t f i n i s h e s ，t h eb a n ko f t h er e s e r v o i rw i l lr e m o l d sb e c a u s eo f t h ec h a n g eo f c y c l ea n dr a n g eo f w a t e r l e v e lf l u c t u a t i o n t h eb a n ks h a p e ，m a t e r i a lc o m p o s i t i o n , s t r u c t u r ea n dg e o l o g i cs t r u c t u r ec o n d i t i o n a l ei n t r i n s i cf a c t o r so f r e m o l d s ，a n dt h ew a t e rf l u c t u a t i o ni se x t e r i o rf a c t o r o nt h ew h o l e ，t h ea r b o r , b o s c a g ea n dh a s s o c kw i l ld i ea n db er e p l a c e db yh y g r o p h i l o u sv e g e t a t i o nb e c a u s eo f t h ec h a n g e s o f c o n d i t i o n t h ef o u r t hp a r ti st h et y p ed i v i s i o no f w e t l a n de c o s y s t e mo fw a t e r - l e v e l f l u c t u a t i n gz o n e t a k e t h e h e i g h to rs l o p eo f t h e b a n k o f t h e r e s e r v o i r a s m a j o r i n d e x ，w h i c h h a s i m p o r t a n t i n f l u e n c e t ot h ew e t l a n de c o s y s t e me v o l u t i o nt e n d e n c y c h a r a c t e r , t h ef u n c t i o no f e c o s y s t e ma n dp r o b l e mo f e n v i r o n m e n t ，h a sd i v i d e dt h ew e t l a n de c o s y s t e mo f t h ew a t e r - l e v e l - f l u c t u a t i n gz o n ei nt h et h r e e g o r g e sr e s e r v o i ri n t of o u rt y p e s ：c u t b a n k , u p s i d e ，m i d d l ep a ta n ds u b s t r a t e ；t h e nh a sg o n eas t e p f b r t h e rt od i v i d ei ti n t of o u rs u b g r o u p s ：c a n y o nt y p e ，n o n - c a n y o nt y p e ，s l o p et y p ea n dm i l ds l o p e t y p e t h ef i f t hp a ti se p f l o g o ea n dd i s c u s s k e yw o r d s ：t h et h r e eg o r g e sr e s e r v o i r w a t e r - l e v e l - f l u c t u a t i n gz o n e w e t l a n d t y p e 独创性声明 y 90 14 9 5 学位论文题目：三坻盛庄消莲匡涅地生盔蠢统塑生盈究 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得西南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 ，h 学位论文作者：白噻诊 签字日期：u e 5 年印月日 f 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者笔名：劫、药诲 签字日期： 一。移年年月db 学位论文作者毕业后去向： 工作单位：一 通讯地址 锄签名：场缛j 签字曰期：加占年月厶日 电话：( ! 邮编： 西南大学硕士学位论文三峡水库消落区湿地生态系统初步研究 三峡水库消落区湿地生态系统初步研究 1 绪论 1 1 湿地及其重要意义 1 1 1 湿地的界定及其分类 湿地( w e t l a n d ) 广泛分布于世界各地，是地球上最富有生物多样性的生态景观 和人类最重要的生存环境之一。在世界自然保护联盟( i u c n ) 、联合国环境规划 署( u 咂p ) 和世界自然基金会( w w f ) 编制的“世界自然保护大纲”中，湿地 与森林、海洋一样并称为全球三大生态系统类型 1 l 。湿地在蓄洪防旱、调节气候、 控制土壤侵蚀、促淤造陆、降解环境污染方面起着及其重要的作用。全球约有 8 6 0 0 0 0 0 k m 2 的湿地( 约占地球陆地表面积的6 ) ，其中约有5 6 的湿地分布在 热带亚热带区域【2 l 。 湿地是一类跨越了极大时空范围、具有极大时空变异性的多样化生态系统的 总称。到目前为止，国际上并没有统一的湿地概念，这主要是因为湿地分布广泛， 种类繁多，相互之间差别极大【3 1 。从动力地貌学角度来看，湿地是区别于其它地 貌系统( 如河流地貌系统、海湾、湖泊等水体) 的、具有不断起伏水位的、水流 缓慢的浅水地貌系统嗍；从生态学的角度来看，湿地是陆地与水生系统之间的过 渡地带，其地表为浅水所覆盖或者其水位在地表附近变化【5 】：从系统论观点来看， 湿地是一个半开放半封闭的系统。一方面，湿地是一个较独立的生态系统，它有 其自身的形成发展和演化规律。另一方面，湿地又不完全独立，它在许多方面依 赖于相邻的地景系统，和它们发生物质和能量的交换 6 1 。由于认识上的差异和目 的不同，使得不同的人对湿地的定义强调不同的内容，如湿地科学家考虑的是伸 缩性大、全面而严密的定义，以便进行湿地的分类、野外调查和研究；湿地经营 者则关心管理条例的制定，以阻止或控制湿地的人为改变 7 1 。一般认为，湿地经 常位于深水系统和高地系统之间的边缘，受深水系统和高地系统的共同影响，是 西南大学硕士学位论文三峡水库消落区湿地生态系统初步研究 地表长期或季节性积水的景观类型。最早关于湿地的定义之一，是由美国鱼类和 野生动物保护协会1 9 5 6 年提出i i 】，即“湿地”一词是指被浅水或暂时性积水所 覆盖的低地，这些低地通常有不同的名字，诸如m a r s h e s ，s w a m p s ，b o g s ，w e t m e a d o w s ，p o t h o l e s ，s l o u g h s 和r i v e r f l o w l a n d s 等。我国学者( 金镒明，1 9 9 1 ) 认为：湿地是指陆上常年或季节性积水和过湿的土地，并与其生长、栖息的生物 种群构成独特的生态系统。1 9 7 1 年在拉姆萨( r a m s a r ) 会议通过的湿地公约 中对湿地的定义是吲：不论其天然或者人工、长久或暂时性的沼泽地，泥炭地或 水域地带，静止或流动的淡水、半咸水、咸水水体，包括低潮时水深不超过6 m 的水域；同时还包括邻接湿地的河湖沿岸、沿海区域以及位于湿地范围内的岛屿 或低潮时水深不超过6 m 的海水水体。 湿地的分类主要是根据不同类型的湿地结构、功能特征将湿地划分为等级系 统。由于湿地生态系统既具有陆地生态系统的某些特征，也具有水体生态系统的 某些特征，湿地生态系统具有明显的过渡性、复合性，加之湿地管理的多目标性， 目前有多种分类系统 1 】，美国鱼类和野生动物保护协会为了满足国家湿地调查需 求，2 0 世纪5 0 年代制定了按湿地水位条件的差异为基础的分类系统，该分类系 统将湿地分为内陆淡水湿地、内陆咸水湿地、海岸淡水湿地和海岸咸水湿地四大 类，在根据淹水深度和淹水持续时间分为2 0 种湿地类型；b r i n s o n ( 1 9 9 3 ) 提出了 用于湿地功能评价的水文地貌分类系统，主要是建立在不同地貌条件下水动力作 用差别基础之上，作为一种评价湿地物理、化学和生态功能的方法，这种分类系 统正在得到广泛的应用，而且这种系统非常适用于比较湿地功能完整性的水平或 者评价人类活动对湿地的影响和缓解措施：湿地的形成、发育受环境要素的制约， 环境的梯度变化形成不同类型的湿地，h t o d u m d 等人根据海岸生态系统光照、 温度的季节性分配等差异和胁迫不同，将海岸生态系统分为盐沼和红树林沼泽两 类；美国鱼类和野生动物保护协会1 9 7 4 年编制了湿地综合分类系统，该分类系 统认为湿地与深水生境相互联系，具有生态相关性，首先根据湿地水文、地貌、 化学和生态系统的相似性将湿地分成五大系统，再根据湿地的水文特征分成亚 类：湿地公约中从湿地保护和管理的角度出发把湿地分为咸水、淡水和人工 湿地三大类，人工湿地又分为五个二级类型：淡水海水养殖、农用湿地、城市 与工业湿地、盐田和蓄水区，其中蓄水区可细分为水库和水电坝两种类型。从湿 2 西南大学硕士学位论文 三峡水库消落区湿地生态系统初步研究 地公约的分类系统来看，三峡水库消落区属于典型的蓄水区湿地生态系统，随 着三峡大坝的修建完成，将逐步演替形成。 1 1 2 湿地生态系统的功能 所谓湿地生态系统的功能，就是湿地生态系统中发挥的各种物理、化学和生 物学过程及其外在表征。湿地的生态功能主要划分为三大类，即水文功能、生 物地球化学功能和生态功能。湿地的水文功能指湿地在蓄水、调节径流、均化洪 水、减缓水流风浪的侵蚀、补给或排出地下水及沉积物截留等方面的作用。湿地 生态系统中化学物质的传输和转移即生物地球化学循环，包括大量的相关的物 理、化学和生物过程。这些过程不仅改变了物质的化学组成，而且使它们在湿地 内发生空间位移，如水一沉积物之间的交换、植物吸收、向周围的生态系统输送 有机物等。湿地生物地球化学循环( 包括通过各种转化过程进行系统内的循环和 湿地与其周围环境之间进行化学物质的交换) 通过物质“汇”、“源”及“转换器” 的作用对全球生态具有重要意义。湿地的生态功能主要指湿地在建立生态系统可 持续性和食物链维持力等方面发挥的作用。具体来说，主要包括：维持食物链、 重要物种栖息地( 鸟类栖息地和鱼类丰富多样的产卵和索饵场，高度丰富的物种 多样性，重要的物种基因库) 和区域生态环境变化的缓冲场区等。 1 2 湿地的研究现状及进展 1 2 1 世界湿地研究现状 湿地是目前国际众多学者关注的前沿研究领域，还没有形成完整的科学体 系。一般认为湿地是二氧化碳的“汇”和全球尺度上的气候“稳定器”，在全球 环境变化研究中有着重要意义。湿地具有物质的“源”、“汇”及“转换器”的功 能。目前湿地研究一般集中在以下几方面 8 - 1 6 ： 1 、湿地自然过程及人工湿地对污染物质处理。湿地的功能大致可以分为四 个方面：调节、提供生境、生产和提供信息。湿地功能对许多地区的可持续发展 是不可缺少的，通过湿地自然过程研究，了解湿地功能。 2 、湿地生态系统恢复重建和湿地生态系统的保护。目前全球开展湿地恢复 西南大学硕士学位论文三峡水库消落区湿地生态系统初步研究 与重建的工作较多，美国是开展受损湿地保护与恢复较早的国家，湿地恢复主要 是以湿地过程研究为基础，针对功能而不是形式的恢复。 3 、湿地生态系统的功能研究及其评价、湿地价值及其评价。湿地功能评价 开始于2 0 世纪9 0 年代，主要是为了克服传统的湿地保护的缺点，为理解和量化 湿地动力学过程提供科学基础。 4 、湿地生态系统与全球气候变化关系研究。由于湿地处于水体和陆地的交 界处，因而在生物地球化学循环中发挥着重要作用。通过湿地与陆地、大气圈、 水圈作用系统中的生物地球化学通量参数化，可以将湿地更好的合并到全球陆面 参数化方案中，从而确定生物地球化学通量与地表覆盖之间的精确关系，通过这 种关系推断某些生物地球化学通量的变化以及影响大气辐射平衡的ch 4 、c02 等气体的循环。 1 2 2 我国湿地研究现状 我国拥有湿地面积6 6 0 0 多万公顷，约占世界湿地面积的1 0 ，居亚洲第一 位，世界第四位。其中天然湿地约为2 5 9 4 万公顷，包括沼泽约1 1 9 7 万公顷，天 然湖泊约9 1 0 万公顷，潮间带滩涂约2 1 7 万公顷，浅海水域2 7 0 万公顷；人工湿 地约4 0 0 0 万公顷，包括水库水面约2 0 0 万公顷，稻田约3 8 0 0 万公顷。1 0 0 公顷 以上的大型湿地面积为3 8 万公顷，其中天然湿地3 6 万公顷。我国湿地特点是类 型多、绝对数量大、分布广、区域差异显著、生物多样性丰富。按照湿地公约对 湿地类型的划分，3 1 类天然湿地和9 类人工湿地在中国均有分布。中国湿地的 主要类型包括沼泽湿地、湖泊湿地、河流湿地、河口湿地、海岸滩涂、浅海水域、 水库、池塘、稻田等自然湿地和人工湿地【”j 。 我国的湿地生境类型众多，其间生长着多种多样的生物物种，不仅物种数量 多，而且有很多是中国所特有物种。据初步统计，中国湿地植被约有1 0 1 科，其 中维管束植物约有9 4 科，中国湿地的高等植物中属濒危种类的有1 0 0 多种。中 国海岸带湿地生物种类约有8 2 0 0 种，其中植物5 0 0 0 种，动物3 2 0 0 种。中国的 内陆湿地高等植物约1 5 4 8 种、高等动物1 5 0 0 多种。中国有淡水鱼类7 7 0 多种或 亚种，其中包括许多洄游鱼类，它们借助湿地系统提供的特殊环境产卵繁殖。中 国湿地的鸟类种类繁多，在亚洲5 7 种濒危鸟类中，中国湿地内就有3 1 种，占 4 西南太学硕士学位论文 三峡水库消落区湿地生态系统初步研究 5 4 ；全世界雁鸭类有1 6 6 种，中国湿地就有5 0 种，占3 0 ；全世界鹤类有1 5 种，中国仅记录到的就有9 种；此外，还有许多是属于跨国迁徙的鸟类。在中国 湿地中，有的是世界某些鸟类惟一的越冬地或迁徙的必经之地，如：在鄱阳湖越 冬的白鹤( g r u sl e u c o g e r a n u s ) 占世界总数的9 5 以上。 在我国湿地的重要性很晚才被社会所认识。1 9 8 9 年版的辞海中沼泽的 条目中曾有如下记载“水分长期饱和，通气不良。为防止沼泽化的发展，必 须进行排水”；地理学词典这样定义河流：“流动在条状地槽中的水体”，完全 忽略了河流两岸密不可分的湿地存在。这都从侧面反映了当时学术机构及社会对 湿地保护意识的不够。 我国湿地科学研究主要集中在对湿地资源的调查，从2 0 世纪5 0 年代开始关 注对沼泽的研究并积累有一定基础，研究区域主要集中在东北的三江平原地区和 西南的若尔盖地区。8 0 年代开始，人们逐步意识到保护湿地对可持续发展的重 要性，特别是1 9 9 2 年我国加入了国际湿地公约之后，对湿地的研究保护更 加重视。但我国湿地科学研究与国际研究水平相比还存在较大差距，主要表现在 理论体系不够健全，技术手段落后等。 中国加入国际湿地公约后，由国家林业局牵头，外交部、国家计委、财 政部、农业部、水利部等1 7 个部委共同参与制定中国湿地保护行动计划，并 于2 0 0 0 年1 1 月8 日正式发布。中国湿地保护行动计划是根据实际情况而制 定的湿地保护和利用的具体纲要。2 0 0 3 年国务院批准了由l o 个部门共同编制的 全国湿地保护工程，2 0 0 4 年2 月由中国国家林业局正式公布。目前我国已有 建成3 0 个国际重要湿地。 从国内外对湿地的研究历程和差异来看，对发达国家的湿地研究较多，而对 发展中国家和地区湿地的研究则相对较少；从生态学方面进行湿地研究的较多， 而从湿地形态动态变化方面进行的研究则相对较少：定性研究较多，而以模拟模 型为工具进行的定量研究则相对较少；关于单一外动力作用下的湿地发育过程研 究较多，而关于多种外动力综合作用条件下的湿地发育过程研究则相对较少：关 于湿地系统内部过程的研究较多，而关于湿地与周边环境相互作用的研究则相对 较少 1 8 - 2 5 l 。 西南大学硕士学位论文三峡水库消落区湿地生态系统初步研究 1 2 3 三峡水库消落区研究背景及研究现状 随着社会经济发展，在河流上大规模筑坝拦截河流水量( 发电、灌溉、控制 洪水等) ，是河流生态环境受人为影响最显著、最广泛、最严重的事件之一。根 据世界大坝学会的统计，目前全世界有3 6 0 0 0 座大中型水坝在运行，控制着全球 2 0 左右的径流量i 捌。在中国，长江、黄河等主要河流及其支流的梯级水库以惊 人速度进行修建。大坝修建而形成的水库消落区湿地生态系统是河流生态系统的 重要子系统，水库消落区的物质场、能量场、化学场和生物场，直接影响生源要 素在河流中的生物地球化学行为，包括河流生源要素输送通量、赋存形态、组成 比例等，进而改变河流生态系统的物种构成、栖息地分布以及相应的生态功能。 而湿地是一类跨越了极大时空范围、具有极大时空变异性的多样化生态系统的总 称。目前，我国已建成大中小型水库8 5 万余座，消落区湿地生态系统总和面积 巨大。 国内外关于消落区的研究很少，尚未见到较为全面系统的文献，这是一个待 开拓的领域。近十年来有部分学者就水库消落带有针对性的进行了一些探索，但 是都没有以湿地生态系统和水文过程响应的角度对其研究。目前对消落区的研 究，主要集中在两个方面：1 、以土地资源利用为主的消落区资源研究。如在分 析三峡水库消落区光热条件的基础上对其土地生产潜力进行了研究，并对消落区 土地资源的利用方式进行了初步探讨 2 6 - 2 7 】。有的学者从农业利用出发，对消落带 土地利用的工程措施进行了初步研究和经济评价2 8 1 。李殿球等则按照“技术上可 行，经济上合理”的原则对消落带土地防治利用工程进行了经济分析及其评价1 2 9 1 。 有学者把整个湖岸带( 包括消落区) 作为一个整体进行了土地利用与保护研究f 3 0 】， 根据湖岸不同的基岩、坡度、岩层产状和坡体结构进行不同的利用方式，并根据 预期土地利用中存在的生态环境问题提出了土地保护对策。还有学者以某一消落 区段为对象进行了土地整理利用的具体研究，在分析消落带和区域特征的基础上 提出了不同的利用模式( 工程防护模式、季节性农耕模式、生物工程模式、水产 养殖模式) 并提出了土地整理应该注意的问题【3 1 。2 、消落区生态建设、管理及 水土元素变化研究 3 2 4 1 】。有学者对消落区营造挺水树木林进行了研究，对池杉等 几种乔木的耐淹性做了评价。也有学者从管理的角度对消落带的问题进行了研 究。 6 西南大学硕士学位论文 三峡水库消落区湿地生态系统初步研究 2 三峡水库消落区湿地生态系统的形成 2 1 三峡水库调度运行方案及消落区的界定 目前，三峡水库消落区尚未形成。长江河道存在天然的水位涨落消落区，天 然消落区是由河道水位自然涨落形成的，所以在自然状况下，消落区汛期频繁淹 水，冬季暴露。而三峡水库的运行方案是“蓄清排浑”，即在保证发电、航运的 条件下，在汛期长江高输沙量的汛期开闸放水、拉沙，形成水库的低水位时期； 在冬季输沙量和径流量小的枯水期蓄水，以尽量减少泥沙在库内的淤积，是为水 库的高水位时期。 水库运行的调度安排是：6 - 9 月按防洪限制水位1 4 5 m 运行，1 0 月开始蓄水， 水位迅速上升，至l o 月底升至正常蓄水位1 7 5 r n ；l i 1 2 月保持正常蓄水位，1 - 4 月为供水期，水位缓慢下降，5 月底又降到防洪限制水位1 4 5 m 。这样2 0 0 9 年 三峡水库建成后，随着水库的运行，将必然发生水位涨落等水文过程的变化，从 而导致三峡水库消落区的形成。将在海拔1 4 5 m 1 7 5 m 、目前为陆地的库区两岸， 形成与天然河流涨落季节相反、涨落幅度高达3 0 m 的水位消涨区域。 水库消落区通常指水库季节性水位涨落而使周边被淹没土地周期性出露水 面的一段特殊区域”。三峡水库消落区是指正常蓄水位1 7 5 m 与防洪限制水位 1 4 5 m 之间每年季节性水位消涨区域。 2 2 三峡水库消落区湿地面积 运用g i s 技术，制成重庆库区消落区1 ：1 万的d t m 图，建立了空间基础 数据库。按基础数据库量测统计，三峡库区消落区总面积3 4 8 9 3k m 2 、1 7 5 m 岸 线长5 5 7 8 2 1k m ，重庆库区消落区面积3 0 6 2 8k m 2 、岸线长4 8 8 1 4 3k m 。三峡重 庆库区消落区涉及2 2 个区县( 市) ( 图2 - 1 ) 。 西南太学硕士学位论文 三峡水库消落区湿地生态系统初步研究 图2 1 三峡重庆库区消落区平面示意图 2 3 三峡水库消落区湿地分布状况 2 3 1 流域分布 重庆库区，长江及其支流形成增幅深切曲流，河谷岸坡成峡谷或台阶状，使 三峡水库为典型的河道型水库，消落区将沿库岸呈狭长带状分布。消落区按流域 的分布情况见表2 1 。 重庆库区内长江、嘉陵江干流长度为7 3 7 0 4k m ，消落区面积1 4 5 6 3k m 2 ， 占消落区总面积的4 7 5 5 。库区两岸大小支流、港汉1 6 4 条，支流消落区面积 1 6 0 6 5k m 2 ，占消落区总面积的5 2 4 5 。干流消落区与支流消落区的面积大致相 等。在支流消落区中，长度在8k m 以上的八条主要支流的消落区面积达1 1 0 7 2 k m 2 ，占支流消落区面积6 8 6 7 。 西南大学硕士学位论文三峡水库消落区湿地生态系统初步研究 表2 - 1三峡库区消落区按流域分布情况 河流长度 1 7 51 1 1 水位线 漪落区面积1 7 5m 水位库面消落区平均 河流名称 ( 1 n ) 周长( i o n )( i d n 2 )宽度( )宽度( i d n ) 长江6 6 5 1 42 6 0 3 1 91 4 0 5 808 90 2 l 嘉陵江7 1 ，92 1 2 1 45 0 503 5o 0 6 乌江8 7 0 32 1 2 ，4 51 0 2 70 2 9 o 1 2 小江5 2 5 53 8 5 4 65 5 4 71 1 01 0 6 梅溪河3 2 1 32 6 9 0 17 5 50 4 6o 2 3 汤溪河 4 3 8 42 1 14 3 66 50 2 90 1 5 大宁河6 1 9 32 7 79 01 6 2 7o 5 0o 2 6 磨刀溪 3 5 上61 7 3 6 46 8 2 0 3 80 1 9 抱龙河1 3 8 71 1 2 2 81 3 4n 1 60 1 0 长滩河1 9 5 22 1 6 6 85 s ln 3 5o 3 0 其它支流 2 0 7 2 l5 0 5 2 合计4 船1 4 33 0 6 2 8 2 3 2 行政区分布 重庆库区涪陵以下8 个区县( 除巫溪) 消落区的面积较大，消落区面积占重 庆消落区总面积的8 1 8 4 。消落区面积居前三位的是开县( 4 2 7 8k m 2 ) 、涪陵 ( 3 8 8 2 9k m 2 ) 和云阳( 3 7 k m 2 ) ，三县( 区) 的消落区面积占了全市消落区面积 的3 8 7 3 。区县消落区的面积统计见表2 2 。 表2 - 2 三峡重庆库区消落区分区县统计表 区县名称面积( k i n 2 )占总面积( )区县名称面积( k i n 2 ) 占总面积( ) 巫山2 36 87 7 3 涪陵3 8 8 31 2 6 8 巫溪0 9 l03 0武隆7 0 82 3 1 奉节2 4 1 57 8 9 长寿76 52 5 0 云阳3 7 0 01 2 0 8石柱6 3 s2 0 7 开县4 2 7 81 39 7巴南1 3 2 643 3 万州3 0 6 71 0 0 l 渝北 79 7 2 6 0 忠县3 37 l1 1 0 1江津0 0 9o 0 3 丰都 1 9 8 36 4 7 主城区1 2 3 240 2 2 3 3 高程分布 海拔1 4 5m - - 1 6 0m 之间的面积1 3 3 2 4 8k m 2 ，占消落区总面积的4 3 5 1 ： 西南大学硕士学位论文三峡水库清落区湿地生态系统初步研究 海拔1 6 0m 一1 7 0m 之间的面积1 1 8 8 0 3k m 2 ，占消落区总面积的3 8 7 9 ；海拔 1 7 0 m 一1 7 5m 之间的面积5 4 2 1 6k m z ，占消落区总面积的1 7 7 0 。消落区不同 高程的面积分布见表2 3 。 表2 - 3 重庆库区消落区不同高程分布单位：k 2 1 4 5 m - 1 5 0 m 水1 5 0 m - 1 5 5 m1 5 5 m - 1 6 0 m1 6 0 m - 1 6 5 m 1 6 5 m - 1 7 0 m1 7 0 m 1 7 5 m1 4 5 m - 1 7 5 m 高程 位之间 水位之间 水位之间水位之间水位之间 水位之间 水位之间 合计 3 6 0 84 1 8 9 85 5 2 75 7 1 6 86 1 6 3 55 4 2 1 63 0 6 2 8 1 17 81 3 6 81 8 ，0 51 8 6 72 0 3 61 7 7 01 0 0 2 3 4 坡度分布 重庆库区 1 5 。的平缓消落区面积2 0 4 5 9k m 2 ，占消落区总面积的6 6 7 9 。 主要分布在长江干流沿岸和小江、梅溪河等较大支流的宽敞河谷平坝地区。1 5 - - 2 5 。斜坡消落区面积6 5 1 6k m 2 ，占消落区总面积的2 1 2 7 ，2 5 。以上的消落 区面积3 6 5 3k m 2 ，占消落区总面积的1 1 9 3 。消落区不同坡度的分布状况见表 2 4 。 表2 4 重庆库区消落区不同坡度分布单位：k 2 坡度 7 。以下7 一1 5 。1 5o 一2 5 。2 5 。以上合计 合计 8 09 6】2 3 6 36 5 1 6 3 6 5 3 3 0 6 2 8 2 6 4 34 03 72 12 71 1 9 31 0 0 2 3 5 区域分布 库区各支流横切了北东或南北走向的构造，河流在切割背斜坚硬岩石时形成 峡谷，在流经砂岩夹泥岩层的向斜时则形成宽谷浅盆地。因此支流的消落区宽度 变幅很大，各消落区平均宽度在7 0 2 8 0m 不等。较宽消落区分布于巫山大宁河 的大昌、云阳汤溪河的南溪、小江的高阳和养鹿湖，宽度一般在3 0 0 - - 5 0 0m ， 最宽在8 0 0 10 0 0m ，在水库高水位时期成为库湾和湖盆( 表2 5 ) 。 1 0 西南大学硕士学位论文三峡水库消落区湿地生态系统初步研究 表2 - 5 库湾、湖盆消落区面积统计 区县位置面积( k 一)区县位置面积( 1 0 n d 奉节寂静 3 4 9 开县铺溪 4 7 6 奉节 白帝城2 4 l巫山大昌2 ，4 1 奉节朱衣 2 1 8 忠县涂井 5 1 4 云阳南溪 2 2 8 忠县黄金 3 5 l 巴南、渝北清溪 2 5 2忠县东溪 2 0 7 开县厚坝 3 4 7 忠县新生 1 8 5 合计总面积3 6 0 9k p 成库后，有岛屿和半岛1 5 2 个，四周亦分布面积大小不等的消落区。忠县城 市组团，被长江干流及支流绀井河、鸣玉溪的格子状窄带消落区所环绕，冬季 1 7 5m 水位时在城市周边形成库湾、湖盆和岛屿、半岛景观，夏季1 4 5m 水位时 在城市周边形成大片消落区陆地，是三峡水库消落区分布及其对城市影响甚为特 殊的区域。主要岛屿( 含半岛) 消落区面积见表2 - 6 。 表2 - 6 主要岛屿消落区面积统计 消落区岛屿消落区岛屿 所在区县岛屿名称 所在区县岛屿名称 面积k g面积k 一面积k m 2面积k m 2 丰都名山 1 2 l0 5 3 云阳高阳 0 1 l0 0 6 奉节白帝城 0 ，0 60 2 5云阳双江0 2 90 1 2 涪陵河岸 1 - 4 50 2 9 忠县顺溪 2 2 47 3 8 涪陵北拱 1 - 2 51 4 5忠县 绀井 0 6 20 7 9 涪陵石沱 0 6 40 3 4 忠县乌杨 0 4 50 2 6 开县厚坝 0 8 90 4 8 主城区 广阳2 7 l5 8 4 开县铺溪 o 5 3o 3 5 主城区南坪 0 40 2 2 巫山 双龙 0 0 80 0 6主城区九龙0 0 80 0 l 云阳南溪0 4 40 3 8主城区建胜0 0 3 0 1 合计：消落区面积1 3 4 8k i n ，岛屿面积1 8 9 1k 莳 3 三峡水库消落区湿地生态系统特征分析 3 1 蓄水前消落区生态环境现状特征 3 1 1 库区生态环境概况 三峡库区处于我国地势第二级阶梯向第三级阶梯过渡的地带，库区地貌以丘 西南大学硕士学位论文 三峡水库消落区湿地生态系统初步研究 陵、山地为主。奉节以东的库区，以大巴山、巫山为骨架，形成以侵蚀为主兼有 溶蚀作用的中山峡谷地貌。长江及其支流深切山地，形成了著名的长江三峡。奉 节以西的库区，以低山丘陵地貌为主。长江及其支流切割北东走向的数列低山、 谷地，形成峡谷或宽谷。三峡库区出露的地层，