第1章 长江上游自然资源与生态环境特征
1.1 概 述
长江是世界第三、我国第一大河，发源于青藏高原的唐古拉山主峰各拉丹冬雪山西南侧，干流全长6300余千米，自西而东流经青海、西藏、云南、四川、重庆、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、上海11个省（自治区、直辖市）注入东海。支流展延至贵州、甘肃、陕西、河南、浙江、广西、广东、福建8个省（自治区）。流域面积约180万km2，约占我国陆地面积的18.8% 。
长江从源头至宜昌南津关以上总称为长江上游，位于我国西南部，经纬度为90°～112°E，24°～36°N，其水系与行政区概要见图1-1，河道总河长约为4500km，约占长江总长度的71.4%（张桂轲，2016）；流域覆盖面积宽广，面积约105万km2，占长江全流域面积的58.9%，涉及青海、四川、云南、重庆、贵州、甘肃、西藏、湖北和陕西9省（自治区、直辖市）的348个县（潘开文等，2004；王玉宽等，2005）；长江上游干支流水系丰富复杂，河网密度大，包括金沙江、雅砻江、岷江、嘉陵江、乌江和上游干流等水系。长江上游地势西高东低，西部属横断山脉和青藏高原，平均海拔3000～5000m，东南部海拔多在500m以下。地跨我国两大地势阶梯、四大地层区和四大地质构造区，发育有高原、山地、丘陵等地貌形态；属高原气候区、北亚热带和中亚热带三大气候带，有干旱、亚湿润和湿润等6个气候亚区和9个气候小区，并呈现出冷热气候带毗邻、垂直气候带谱显著、多分散的闭合型局地气候、降水分布差别大、干湿气候分明等特征（任平等，2013）；区内动植物资源丰富、生态类型多样，其中，植被可划分为由稀疏草原和高山草甸构成的高寒植被区，即青藏高原高寒草甸、高寒草原植被区，以及由湿润常绿阔叶林区、半湿润常绿阔叶林区、亚热带山地寒温性针叶林区组成的中亚热带和北亚热带植被区（梁川和刘玉邦，2009）。
图1-1 长江上游水系与行政区概要
1.2 自 然 条 件
1.2.1 地质地貌
长江上游地质构造以武都、泸定、昆明一线为界，可分为东部的扬子板块和西部的青藏板块两大构造单元，地层齐全，元古宇至第四系均有出露（崔鹏，2014）。西部单元地质构造运动强烈，褶皱和断裂发育，岩性组成多变质岩，岩体破碎，风化强烈，残坡积物丰富，因此，重力侵蚀如滑坡、坍塌、泥石流等剧烈侵蚀类型活跃。东部单元地壳较稳定，盖层相当完整，断裂不甚发育，岩体组成以沉积岩为主，侏罗系、白垩系互层的红色砂岩、泥岩分布广泛，如四川盆地丘陵区，这些红色、紫色沉积岩易风化，成土速度快，成土后土壤抗蚀性差，极易造成严重的水土流失。四川盆地东部华蓥山、贵州高原以及四川盆地北缘的米仓山、大巴山以中生界、古生界碳酸盐岩分布为主，成土速率低，水土流失严重，石漠化等极端生态退化显著。
长江上游流域横跨我国地势第一、第二级阶梯以及两者的过渡地带，呈多级阶梯地形，山地地形复杂、起伏大。地貌类型多样，山地、高原、丘陵、盆地和平原等均有发育，其中山地、高原、丘陵约占 90%，这些地貌类型本身是地质构造运动和地表侵蚀共同作用的结果。长江上游的主要地貌单元包括青藏高原、云贵高原、秦巴山地和四川盆地。受地貌、气候、岩性、土壤和人类活动等因素的影响，长江上游水土流失类型多样，不同区域和垂直地带差异明显。东部低山丘陵区和四川盆地，人口密度大，农业活动历史悠久且活跃，垦殖率高，坡耕地侵蚀严重。在云贵高原、秦巴山地和川东平行岭谷区，由于广泛出露碳酸盐岩，特殊的水蚀-溶蚀作用形成集中分布的石芽、峰丛、峰林、溶洞、地下河等溶蚀地貌。中部为高山深谷区，由于谷坡陡峭，地表物质无论岩石块体还是疏松土体稳定性低，同时降水集中，泥石流、滑坡等重力侵蚀颇为发育，分布集中，侵蚀强度高。西部西藏高原海拔高，以冻融侵蚀为主，次为风蚀、水蚀，侵蚀强度较低。长江上游处在大地貌单元过渡带上，形成的断裂带和地震带与降水丰沛和暴雨多发区集中重叠分布，该区滑坡和泥石流分布具有非地带性特点，其中川西高山深谷区崩塌、滑坡、泥石流十分发育，每年由于泥石流发生进入江河的泥沙达3500万～4500万t，占宜昌站多年平均输沙量约 8%。滑坡和泥石流不仅直接造成严重的自然灾害，还影响国家、人民生命财产的安全，也造成严重的土壤侵蚀，是水土保持与山地灾害防治的重点关注对象（谢洪等，2004）。
1.2.2 气候
长江上游地处欧亚大陆副热带东部边缘，具备鲜明的东亚副热带气候特征，季风气候典型，为东南季风、西南季风、青藏高原季风交汇地，气候类型多样，东部属北亚热带季风气候和中亚热带湿润季风气候，西部属高原季风气候，横断山区南部受西南季风影响。以亚热带为基带，区内有局部南亚热带、暖温带、温带、寒温带气候类型，包括从湿润、半湿润到半干旱、干旱的多样性气候类型。且因山高谷深，海拔高差大，气候的立体分异特性十分显著。由于季风气候和青藏高原环流的影响，长江上游处在西风带高原东侧的“死水区”，冬季降水少，春季降水量增加也有限，夏季由于暖湿海洋气流盛行和西太平洋副高压的影响，降水量比东部同纬度地区多，秋季降水多于春季，表现为与东部同纬度地区相反的“秋雨绵绵”。同时，降水量年际变化大，时空分配不均，西部多春夏旱，东部多伏旱，而中部春旱、夏旱、伏旱均有发生。受东南季风、西南季风和青藏高原的共同影响，水文气象条件时空差异较显著，是气候变化的热点地区。
1. 降水
降水是长江上游水蚀的主要动力条件之一，除西部高原地区年平均降水较少（200～800mm）外，东部广大地区降水丰富，年平均降水量一般在800～1500mm。对长江上游1960～2015年80个国家气象站的降水量资料进行统计（汪曼琳等，2016），发现长江上游1960～2015年多年平均降水量为900.8mm，降水量年际变化大，年降水量极值比为1.5，冬季极值比达3.9，降水量年内分布很不均匀，汛期占60%以上。
长江上游降水的空间分布差异较大，呈现东南部降水量大、西北部小的分布特征（图1-2）。青藏高原高山降水以雪为主，海拔5800m以上终年积雪，发育现代冰川。西部高原地区年平均降水量较少（200～800mm），由东向西减少，藏东南靠近边境的一些地方和喜马拉雅山脉南坡，降水量极其丰富，前者年降水量可超过4500mm。藏东南察隅年降水量为800～1000mm，阿里地区*少，班公错以北地区年降水量＜50mm，是青藏高原上降水量*少的地区。此外，源头区至金沙江区间子流域和一些深切河谷地带，降水相对较少，如金沙江河谷、四川省得荣县附近年平均降水量也仅有300mm左右。上游的东部广大地区如四川盆地的东西边缘在太平洋和印度洋暖湿气流控制下，降水丰富，年平均降水量一般在800～1500mm，但受地形的影响，在四川盆地周围山地及云贵高原东部分布着几个多雨中心，如四川盆地西部雅安、峨眉多雨中心，北部北川、安县（现安州）多雨中心，东部的万源、开县（现开州）多雨中心，黔西高原的普定、织金多雨中心，川西南山地米易、普格多雨中心（张桂轲，2016）。
图1-2 长江上游多年平均降水量分布图
长江上游一般在7～8月容易发生持续性暴雨。长江上游年暴雨日数自四川盆地西北部边缘向盆地腹部及西部高原递减，山区暴雨多于河谷及平原。全流域多暴雨地区（多年平均年暴雨日数均在5d以上）有：①川西暴雨区，有两个暴雨中心，一个位于峨眉山，另一个位于雅安地区岷江边的汉王场，两地年暴雨日数均为6.9d；②大巴山暴雨区，暴雨中心分别位于四川省万源市和重庆市巫溪县内，年暴雨日数分别为5.8d和7.7d（侯保俭，2012）。西南低涡是引发长江上游地区持续性暴雨发生的重要环流系统（何光碧，2012）。
暴雨的落区和强度直接影响长江干支流悬移质输沙量。长江上游烈度产沙区[输沙模数≥2000t/(km2 a)]的平均年暴雨日数为1d，年降水量为600～1000mm，当强产沙区暴雨日数及强度比正常偏多偏强时，长江上游干流的年输沙量就偏多，成为大沙年份，相反则为小沙年份。长江上游流域的地形特点，加上暴雨集中且多出现在短时间内，导致流域内侵蚀产沙比较严重，年侵蚀量达16亿t，占全流域的67%，常年输沙量是长江中游把口站（湖口站）的1.23倍，长江下游把口站（长江口）的1.13倍，是长江流域主要的侵蚀产沙区。
2. 气温
长江上游大部分地区属于亚热带季风气候，四季分明，温暖湿润，东西部气温差异显著。四川盆地的中部和东部以及宜宾至宜昌长江干流沿岸一带，气温较高，年均温达18℃以上；成都平原年均温约16℃，盆周山区年均温为14～16℃；金沙江下游河谷区海拔在1300m以下，年平均气温＞20℃；云贵高原地区西部属于北亚热带气候类型，年平均气温＞20℃，全年基本无霜；青藏高原大部分年平均气温为0～8℃，其中藏北高原北部、石渠、色达以北及通天河一带，年平均气温低于0℃。
1951～2012年日平均气温的观测数据分析表明，长江上游地区多年平均气温为11.4℃，气温整体呈现上升趋势，增温率为0.195℃/10a（王雨茜等，2017）。冬季气温升高对年平均气温的上升起主要作用。气温升高宏观上反映了长江上游地区有气候暖干化趋势。长江上游地区干旱状况整体呈现加剧的趋势，2005年为干旱趋势的突变年份，2005 年之后干旱次数、程度、持续时长较之前有较大幅度的增加，长江上游地区干旱趋势*为严重的地区为东部地区，中部地区呈现变湿的趋势。
3. 大风
土壤风蚀的主要动力是大风，长江上游流域大风日数多的地区是金沙江渡口以上地区，多年平均年大风日数达100余天，其中沱沱河站多年平均年大风日数为125d，该大风区延伸到雅砻江的下游，大风日数从100余天减到40余天；大风较少的地区是四川盆地至云贵高原东部，多年平均大风日数只有1～5d。
1.2.3 水文
据长江上游水文资料统计（表1-1），上游水资源总量达4840亿m3，境内支流众多，其中流域面积大于5万km2的支流有雅砻江、岷江、嘉陵江和乌江。长江上游山高谷深，水量丰富，河床落差大，水能资源丰富，水能理论蕴藏量达2.18亿kW，约占全流域的81.5%，主要分布于金沙江、雅砻江、大渡河和乌江。
表1-1 长江上游及主要支流水文属性
1.2.4 土壤
土壤是成土母质基础上生物与气候共同作用的产物，长江上游地域辽阔，跨多个地层分布区和生物气候带，土壤类型众多，不同土壤类型出现在相应的生物气候带区。主要土壤类型包括黄壤、黄棕壤、棕壤、紫色土、红壤、水稻土和红褐土（见附图）。长江上游地带性土壤分布格局：东部地区主要为黄壤，西部地区主要为高山草甸土；秦巴山地土壤为黄棕壤和棕壤；四川盆地地带性土壤为黄壤，但仅保存于盆周及部分低山区，盆地底部大面积分布的是地域性岩成紫色土；贵州高原地带性土壤为黄壤，但在广大碳酸盐岩地区发育石灰岩土；云南高原的中部和东部地带性土壤为红壤，云南高原的北部和川西南山地、干热河谷的地带性土壤则为红褐土。西部高原高山地区地势高差变化大，土壤的垂直变化比较显著，与其水平变化互相交织，使土壤的分布格局变得更为复杂。例如，长江上游的典型高山—贡嘎山，其主峰呈金字塔形，主峰及其周围海拔4000m以上的若干山岭构成了贡嘎山的近锥体形山体。这种山形导致土壤垂直带谱构型突出（余大富，1984）。贡嘎山西坡土壤垂直带谱为淋溶褐土（＜3200m）—山地棕壤（3200～3400m）—山地暗棕壤（3400～3900m）—亚高山灌丛草甸土（3900～4300m）—高山草甸土（4300～4700m）—高山寒漠土（4700～5100m），东坡的土壤垂直带谱为黄红壤（＜1400m）—山地黄棕壤（1400～2100m）—山地棕壤（2100～2800m）—山地暗棕壤（2800～3300m）—亚高山漂灰土（3300～3700m）—亚高山灌丛草甸土（3700～4100m）—高山草甸土（
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