鄱陽(yáng)湖低枯水位變化及趨勢(shì)性分析研究

喻中文，胡魁德

（江西省水文局，江西 南昌 330002）

0 引言

鄱陽(yáng)湖是我國(guó)最大的淡水湖泊，位于江西省的北部、長(zhǎng)江中游南岸，承納贛江、撫河、信江、饒河、修水五大河（以下簡(jiǎn)稱(chēng)五河）及博陽(yáng)河等支流來(lái)水，經(jīng)調(diào)蓄后由湖口注入長(zhǎng)江，是一個(gè)過(guò)水型、吞吐型、季節(jié)性湖泊。鄱陽(yáng)湖不僅是長(zhǎng)江中下游洪水的重要調(diào)蓄場(chǎng)所，同時(shí)也是長(zhǎng)江流域生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是世界著名的濕地，在長(zhǎng)江流域治理、開(kāi)發(fā)與保護(hù)中占有十分重要的地位，對(duì)鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)極為重要。

受三峽等長(zhǎng)江上游干支流水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用等人類(lèi)活動(dòng)及降雨等自然條件變化的影響，近年來(lái)鄱陽(yáng)湖區(qū)出現(xiàn)了枯水時(shí)間提前、水位偏低、枯水持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)的情況，不僅嚴(yán)重影響到湖區(qū)用水安全，嚴(yán)重制約湖區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，而且對(duì)湖區(qū)水環(huán)境、濕地及水生態(tài)系統(tǒng)亦造成損害。

本文依據(jù)鄱陽(yáng)湖區(qū)水位代表站歷年水位觀測(cè)資料，分析研究了鄱陽(yáng)湖區(qū)水位代表站枯水期水位變化情況，并采用Mann-Kendall非參數(shù)檢驗(yàn)（M-K檢驗(yàn)）、Kendall秩次相關(guān)檢驗(yàn)（Kendall檢驗(yàn)）、Spearman秩次相關(guān)檢驗(yàn)（Spearman檢驗(yàn)）、線性回歸趨勢(shì)檢驗(yàn)（LRT檢驗(yàn)）等4種方法分析鄱陽(yáng)湖湖口、星子、都昌、棠蔭、康山等5個(gè)水位站的變化趨勢(shì)。同時(shí)，分析了三峽水庫(kù)蓄水和補(bǔ)水對(duì)湖區(qū)星子站水位變化的影響。

1 星子水位分析

星子水位站位于鄱陽(yáng)湖入江水道中上游左岸，是水利部門(mén)水利公報(bào)數(shù)據(jù)采用的站點(diǎn)，為鄱陽(yáng)湖水位控制站。在星子站1956～2012年57年實(shí)測(cè)資料系列中，有的年份枯水期自8、9月份就開(kāi)始了，一般年份到次年2、3月份結(jié)束，特殊年份枯水期要延長(zhǎng)到次年4、5月份才結(jié)束。為能準(zhǔn)確地了解鄱陽(yáng)湖枯水特征，以7月至次年6月劃分年度，統(tǒng)計(jì)星子站各級(jí)枯水位出現(xiàn)時(shí)間和持續(xù)天數(shù)。星子站枯水[4]（水位10 m以下，此時(shí)鄱陽(yáng)湖動(dòng)態(tài)面積 1 317 km2，容積 26.0×108m3）和嚴(yán)重枯水[4]（水位8 m以下、6 m以下；水位8 m以下，此時(shí)鄱陽(yáng)湖動(dòng)態(tài)面積 600 km2，容積 14.0×108m3；水位 6 m 以下，此時(shí)鄱陽(yáng)湖動(dòng)態(tài)面積 248 km2，容積 8.5×108m3）出現(xiàn)時(shí)間提前、持續(xù)時(shí)間加長(zhǎng)的特征明顯（見(jiàn)表1），1956～2002年系列平均持續(xù)時(shí)間為136 d和79 d、12 d，而2003～2012年平均達(dá) 175 d和 106 d、20 d；如按年代統(tǒng)計(jì)，2003～2012年系列枯水持續(xù)時(shí)間則列6個(gè)年代的平均值之首。其中，2006年10m以下和8m以下持續(xù)時(shí)間分別達(dá)到277 d和156 d，2010年10m以下和8m以下持續(xù)時(shí)間分別達(dá)到216 d和166 d，分別列在57年系列中枯水持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的前兩位。

表1 鄱陽(yáng)湖星子站不同等級(jí)枯水位平均出現(xiàn)天數(shù)及時(shí)間統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)星子站實(shí)測(cè)水位按年代進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，2002年前星子站10m以下水位最早出現(xiàn)時(shí)間為1970年9月1日，8m以下水位最早出現(xiàn)時(shí)間為1959年10月14日；2003～2012年星子站10m以下和8m以下水位最早出現(xiàn)時(shí)間均為2006年，分別為8月22日和9月28日，分別提前了10d和16d，這也是星子站57年系列中枯水出現(xiàn)時(shí)間最早的年份。

2 三峽水庫(kù)蓄水前后鄱陽(yáng)湖各水位站9月至次年3月水位變化

三峽工程采用“一級(jí)開(kāi)發(fā)、一次建成、分期蓄水、連續(xù)移民”的建設(shè)方案，2003年6月蓄水至135.0 m，2008年11月蓄水至172.8 m，2009年6月30日，三峽電站26臺(tái)機(jī)組首次實(shí)現(xiàn)全部同時(shí)并網(wǎng)發(fā)電，同年10月進(jìn)行175.0 m試驗(yàn)性蓄水。2003年三峽水庫(kù)開(kāi)始蓄水運(yùn)行，國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家、學(xué)者均將2003年定為三峽水庫(kù)蓄水的開(kāi)始時(shí)間，即2003年以前為三峽蓄水前，2003年后為三峽蓄水后。

以湖口、星子、都昌、棠蔭、康山站為湖區(qū)水位代表站，分析各站9月～次年3月各月平均水位的變化（見(jiàn)表2）。圖1、圖2為三峽蓄水前后系列湖口站、星子站水位過(guò)程線的比較。

在三峽水庫(kù)蓄水期間（9～10月），由于水庫(kù)的蓄水導(dǎo)致干流流量減小，長(zhǎng)江干流水位降低（表現(xiàn)為湖口水位降低），干流水位的降低導(dǎo)致鄱陽(yáng)湖水快速流出，鄱陽(yáng)湖區(qū)水位下降。由表2可以看出，鄱陽(yáng)湖各水位站水位變化基本上遵循著入江水道水位整體下降較大，而都昌以上距離都昌越遠(yuǎn)其下降值越小的規(guī)律，這也說(shuō)明了越往上游三峽水庫(kù)蓄水的影響越小。

在三峽水庫(kù)補(bǔ)水期（1～3月），干流流量增加，長(zhǎng)江干流水位抬升，這使得湖口水位也相應(yīng)抬升。從水位變化可以看出，在枯水期，由于五河來(lái)水較小，從上游到下游水位降低值越來(lái)越大，而由于三峽水庫(kù)的補(bǔ)水長(zhǎng)江干流水位有所抬高，也對(duì)入江水道水位有一定的頂托作用，使得在都昌附近水位降低值達(dá)到最大。

表2 鄱陽(yáng)湖區(qū)各站9月～次年3月平均水位變化表m

在11月和12月間，三峽水庫(kù)在11月中旬以后基本不會(huì)蓄水，而此時(shí)五河來(lái)水也較小，隨著三峽水庫(kù)對(duì)枯水補(bǔ)給的逐漸增加，對(duì)湖口站水位較1956～2002年有一定的抬升，這使得2003～2012年與1956～2002年水位的差值略低于星子站，湖口、星子、都昌、棠蔭、康山站11月、12月份平均水位均降低，從水位變化值可以看出，由于五河來(lái)水較小，從上游至下游水位降低值越來(lái)越大，在都昌附近水位降低值達(dá)到最大。

圖1 三峽蓄水前后湖口站9月～次年3月水位過(guò)程比較圖

圖2 三峽蓄水前后星子站9月～次年3月水位過(guò)程比較圖

3 9月至次年3月各月平均水位變化趨勢(shì)性分析

為了進(jìn)一步了解鄱陽(yáng)湖水位代表站水位演變的總體規(guī)律，本文采用Mann-Kendall非參數(shù)檢驗(yàn)（M-K檢驗(yàn)）、Kendall秩次相關(guān)檢驗(yàn)（Kendall檢驗(yàn)）、Spearman 秩次相關(guān)檢驗(yàn)（Spearman檢驗(yàn)）、線性回歸趨勢(shì)檢驗(yàn)（LRT檢驗(yàn)）4種方法分析鄱陽(yáng)湖湖口、星子、都昌、棠蔭、康山5個(gè)水位站1956～2012年9月至次年3月逐月平均水位的變化趨勢(shì)，檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

從上述分析可見(jiàn)，由于三峽水庫(kù)的蓄水運(yùn)用，湖區(qū)水位出現(xiàn)了相應(yīng)的趨勢(shì)性變化，其中蓄水期間10月份由于蓄水量較大，湖口、星子、都昌、康山、棠蔭站均出現(xiàn)顯著降低的趨勢(shì)，而9月份由于長(zhǎng)江干流水位較高，表現(xiàn)不顯著，11月份三峽蓄水影響到都昌站，表現(xiàn)出顯

著降低趨勢(shì)，都昌以上則表現(xiàn)不顯著；在枯水期1～3月份，由于三峽水庫(kù)的補(bǔ)水，使得湖口站水位呈現(xiàn)顯著升高的變化，而湖口站水位抬高的作用難以影響到星子以上湖區(qū)水位，湖口以上各站月平均水位均無(wú)顯著變化。

表3 鄱陽(yáng)湖區(qū)水位長(zhǎng)期變化趨勢(shì)檢驗(yàn)結(jié)果表

4 三峽水庫(kù)蓄水和補(bǔ)水對(duì)星子站水位變化影響研究

三峽工程是在長(zhǎng)江干流上興建的大型水利樞紐工程。三峽水庫(kù)的運(yùn)行必然會(huì)對(duì)長(zhǎng)江九江段流量與水位產(chǎn)生相應(yīng)的影響，進(jìn)而影響鄱陽(yáng)湖出湖流量、水位和蓄水量。而鄱陽(yáng)湖星子水位站處在鄱陽(yáng)湖入江水道的上端，其水位受長(zhǎng)江及鄱陽(yáng)湖來(lái)水變化、入江水道泄流能力變化等因素的影響。本文僅就三峽水庫(kù)蓄水和補(bǔ)水對(duì)星子站水位變化影響進(jìn)行初步分析研究。

4.1 三峽蓄水對(duì)星子水位的影響

根據(jù)2008～2012年三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)用對(duì)湖口水位的影響，利用近年來(lái)的湖口～星子站水位相關(guān)關(guān)系，得到三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)用對(duì)星子站水位的影響見(jiàn)表4。

2008～2012年三峽蓄水期，因三峽水庫(kù)蓄水導(dǎo)致湖口站水位下降，進(jìn)而降低了星子站的水位，9月下旬平均降低 0.62 m、10 月份平均降低 1.09 m、11 月份平均降低 0.28 m。

4.2 三峽補(bǔ)水對(duì)星子水位的影響

根據(jù)2009～2012年三峽水庫(kù)補(bǔ)水運(yùn)用對(duì)湖口水位的影響，利用近年來(lái)的湖口～星子站水位相關(guān)關(guān)系，得到三峽水庫(kù)補(bǔ)水運(yùn)用對(duì)星子站水位的影響見(jiàn)表5。

2009～2012年1 ～2月枯水期，因三峽補(bǔ)水抬高湖口水位后，對(duì)星子水位降低有減緩作用。

表4 三峽水庫(kù)2008～2012年蓄水對(duì)星子站水位影響表m

表5 三峽水庫(kù)2009～2012年1～2月補(bǔ)水對(duì)星子站水位影響表 m

5 結(jié)語(yǔ)

三峽水庫(kù)自2003年蓄水運(yùn)用以來(lái)，鄱陽(yáng)湖區(qū)枯水位顯著降低、枯水出現(xiàn)時(shí)間大幅提前、枯水持續(xù)時(shí)間顯著延長(zhǎng)，湖區(qū)控制站普遍出現(xiàn)歷史最低水位。對(duì)1956～2012年水位資料系列的趨勢(shì)性分析表明，湖口、星子、都昌站10月和11月平均水位均已出現(xiàn)趨勢(shì)性降低變化。

根據(jù)星子站實(shí)測(cè)水位資料，2008～2012年系列相比于 1956～2002年系列，9月下旬、10月、11月、平均水位分別降低了 0.62 m、1.09 m、0.28 m。 而在三峽水庫(kù)補(bǔ)水期，因三峽補(bǔ)水抬高湖口水位后，對(duì)星子水位降低有減緩作用。

［1］ 閔 騫.鄱陽(yáng)湖水位變化規(guī)律的研究［J］.湖泊科學(xué)，1995，7（3）：281-288.

［2］ 《鄱陽(yáng)湖研究》編委會(huì).鄱陽(yáng)湖研究［M］.上海：科學(xué)出版社，1998.

［3］長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局.三峽工程蓄水后長(zhǎng)江中下游水文情勢(shì)變化專(zhuān)題研究報(bào)告［R］.武漢：長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局，2010.

［4］譚國(guó)良、郭生練、王 俊、呂孫云，等.鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)水文水資源演變規(guī)律研究［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2013.