近30年來(lái)鄱陽(yáng)湖湖盆地形演變特征與原因探析*

吳桂平，劉元波，范興旺

(中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所流域地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210008)

近30年來(lái)鄱陽(yáng)湖湖盆地形演變特征與原因探析*

吳桂平，劉元波**，范興旺

(中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所流域地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210008)

利用鄱陽(yáng)湖1980、1998和2010年3期湖盆水下地形數(shù)據(jù)，結(jié)合出、入湖泥沙輸移數(shù)據(jù)以及流域水土流失、水庫(kù)建設(shè)等資料，較為系統(tǒng)地研究鄱陽(yáng)湖近30年來(lái)湖盆沖淤的時(shí)空變化特征及其影響因素.研究表明，1980-1998年，松門山以南主湖體位置淤積現(xiàn)象明顯，平均淤高0.82m，該淤積主要是由這一階段內(nèi)流域水土流失加劇所引起的；1998-2010年，在大規(guī)模植樹(shù)造林和水庫(kù)建設(shè)等人類活動(dòng)影響下，鄱陽(yáng)湖淤積現(xiàn)象減緩.但是在入江水道上湖盆高程顯著下降，平均下降速率高達(dá)30.75cm/a，這與入江水道處持續(xù)采砂和水流沖刷等因素有關(guān)；近30年來(lái)，“五河”入湖的洲灘區(qū)域沖淤變化及趨勢(shì)有所差異，修水、撫河及贛江三角洲呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，饒河入湖漫灘總體上以淤積為主，且地形坡度趨于變緩.研究結(jié)果對(duì)鄱陽(yáng)湖水資源合理開(kāi)發(fā)、水利工程建設(shè)及航運(yùn)管理等均具有一定的實(shí)踐和參考價(jià)值.

鄱陽(yáng)湖；湖盆地形；沖淤變化；GIS；影響機(jī)制

鄱陽(yáng)湖是我國(guó)第一大淡水通江湖泊，也是我國(guó)入選世界生命湖泊網(wǎng)的唯一成員，被列入首批國(guó)際重要濕地名錄[1].作為長(zhǎng)江中下游湖群的典型代表，鄱陽(yáng)湖在涵養(yǎng)水源、調(diào)蓄長(zhǎng)江洪水、維系江湖泥沙的沖淤平衡、以及為生物提供棲息地等方面發(fā)揮著十分重要的作用[2].鄱陽(yáng)湖是一個(gè)吞吐型、季節(jié)性淺水湖泊，其湖盆結(jié)構(gòu)復(fù)雜，南北高程差異明顯.長(zhǎng)期以來(lái)，受流域及長(zhǎng)江水流、泥沙的雙重影響，形成了鄱陽(yáng)湖獨(dú)特而復(fù)雜的水文動(dòng)態(tài)和泥沙沖淤變化特征，一定程度上成為制約湖泊上述功能的突出問(wèn)題之一[3].系統(tǒng)研究湖泊水下泥沙沖淤的空間變化模式、變化原因及其可能帶來(lái)的影響，不僅關(guān)系到江湖關(guān)系演變、河道變遷、以及水土保持政策制定等重大問(wèn)題[4-6]，而且對(duì)于指導(dǎo)鄱陽(yáng)湖區(qū)水資源管理、生態(tài)保護(hù)、防洪抗旱、航運(yùn)安全等方面具有重要的意義[7].

鑒于鄱陽(yáng)湖獨(dú)特的水文特征和優(yōu)越的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，針對(duì)其湖盆地貌變遷、泥沙輸移等問(wèn)題的研究歷來(lái)受到相關(guān)研究者的廣泛重視[8-9].如馬逸麟等通過(guò)野外實(shí)地調(diào)查和大量前人資料系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，研究鄱陽(yáng)湖泥沙淤積的分區(qū)特征及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)[10]；陳龍泉等利用1989年和2006年枯水期2景影像，分析湖區(qū)“五河”入湖口和鄱陽(yáng)湖入江通道灘地的沖淤變化[11]；胡久偉等利用典型斷面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)鄱陽(yáng)湖湖口河段近50年的沖淤演變規(guī)律進(jìn)行研究[12]；閔騫等基于江西省五大河流控制水文站與湖口水文站實(shí)測(cè)懸移質(zhì)泥沙資料，分析鄱陽(yáng)湖1956-2005年出、入湖泥沙的基本特征及其發(fā)展態(tài)勢(shì)[13].然而，由于受到水文測(cè)站布點(diǎn)的限制以及研究技術(shù)和方法的制約，已有的研究要么只局限于某個(gè)較小的范圍或河段，要么注重于泥沙的統(tǒng)計(jì)與物理分析方面(即基于沙量平衡原理，得到湖區(qū)泥沙的沖淤量)，因而缺乏對(duì)整個(gè)湖盆水下地形空間分布及其變遷規(guī)律的系統(tǒng)認(rèn)識(shí).基于此，本文擬以鄱陽(yáng)湖實(shí)測(cè)湖盆地形數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，借助于GIS空間分析技術(shù)，深入研究鄱陽(yáng)湖湖盆地形在過(guò)去30年來(lái)的空間分布與沖淤變化過(guò)程，更進(jìn)一步探討其在氣候和人類活動(dòng)雙重作用下的湖盆地形演變機(jī)制與影響，以期為流域水資源管理、漁業(yè)生產(chǎn)、航運(yùn)管理等提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)為湖泊蓄水量、江湖關(guān)系演變以及重大水利工程的決策等研究提供參考.

1 研究區(qū)概況

鄱陽(yáng)湖(28°11′～29°51′N，115°49′～116°49′E)地處江西省北部，長(zhǎng)江中下游南岸.該湖承納江西省境內(nèi)修水、贛江、撫河、信江和饒河的水流及來(lái)沙，通過(guò)湖盆調(diào)蓄后經(jīng)湖口匯入長(zhǎng)江[1].鄱陽(yáng)湖湖盆主要由水道和洲灘組成，從空間形狀上來(lái)看形似一個(gè)葫蘆，以松門山為界分為南、北2部分.南部為湖泊主體區(qū)，湖面寬而淺；北部為入江水道區(qū)，湖面窄且深[14](圖1).整個(gè)湖盆由東南向西北傾斜，湖底高程由12m降到湖口黃?；嬉韵录s1m，湖水平均深度為8.4m.受流域和長(zhǎng)江上游豐、枯期的雙重影響，鄱陽(yáng)湖水位呈現(xiàn)顯著的季節(jié)性變化，影響湖區(qū)周圍河流的水力坡降，進(jìn)而影響水道及洲灘的沖淤變化.上半年長(zhǎng)江水位較低、入江水道水面比降大、流速大，泥沙隨水入江，尤其以湖區(qū)入汛初期為甚，湖口河道往往受沖刷，河床降低.下半年長(zhǎng)江汛期，長(zhǎng)江水位抬高，湖水受長(zhǎng)江的頂托，流速減緩，泥沙有時(shí)甚至隨水流倒灌入湖，使河床抬高[11].這種“湖床河流地貌結(jié)構(gòu)”對(duì)鄱陽(yáng)湖水文動(dòng)態(tài)、湖區(qū)生物特點(diǎn)等產(chǎn)生重大影響，從而形成了鄱陽(yáng)湖獨(dú)特的“高水是湖，低水似河”的自然地理和生態(tài)景觀[15].

2 數(shù)據(jù)和方法

2.1 研究資料

本文所使用的數(shù)據(jù)主要包括鄱陽(yáng)湖區(qū)1980、1998年和2010年3個(gè)時(shí)段的1∶10000水下實(shí)測(cè)地形數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)來(lái)源于長(zhǎng)江水利委員會(huì)和江西省水文局.其中，1980年和1998年地形資料采用1954年北京坐標(biāo)系、1985國(guó)家高程基準(zhǔn)和6度分帶的高斯克呂格投影；2010年湖盆地形數(shù)據(jù)采用墨卡托投影和WGS84坐標(biāo)系統(tǒng).此外，為了探討不同時(shí)期湖盆地形變化的可能影響因素，研究過(guò)程中還用到1980-2010年“五河”主要控制水文站(圖1)及湖口位置的泥沙輸移、流域水土流失、水庫(kù)建設(shè)等數(shù)據(jù)，該資料來(lái)源于江西省水文局.

2.2 分析方法

本文主要采用水文學(xué)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)和GIS空間分析技術(shù)相結(jié)合的分析方法開(kāi)展研究.首先，在ArcGIS 9.3操作環(huán)境中將不同時(shí)期實(shí)測(cè)的水下地形數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)并統(tǒng)一到相同的地理坐標(biāo)和地圖投影；然后在空間分析模塊中，通過(guò)對(duì)原始高程數(shù)據(jù)進(jìn)行三角網(wǎng)插值，生成TIN(不規(guī)則三角網(wǎng))模型，繼而采用Kriging插值方法轉(zhuǎn)化成柵格數(shù)據(jù)模型(GRID)，以30m×30m作為柵格單元，建立不同時(shí)期的數(shù)字高程模型(DEM)；選擇其中任意2個(gè)時(shí)間段的Grid數(shù)據(jù)，采用空間疊置分析，獲取其湖盆地形的空間演變情況，同時(shí)進(jìn)行沖淤分析的定量化計(jì)算，包括沖淤量、沖淤厚度、沖淤速率等.

圖1 鄱陽(yáng)湖區(qū)地理位置Fig.1 Geographic location of the Lake Poyang

圖2 鄱陽(yáng)湖斷面位置Fig.2 Location of the profile lines in Lake Poyang

根據(jù)建立的3個(gè)時(shí)間段的DEM模型，分別在湖盆的入江水道區(qū)、湖泊主體區(qū)以及“五河”入口形成的洲灘區(qū)域，沿水道或河道垂直方向上布置5條典型的水文斷面(圖2)，生成任意斷面、不同時(shí)段的高程斷面變化圖式.通過(guò)不同年份典型斷面的沖淤變化的對(duì)比分析，進(jìn)一步詳細(xì)描述湖盆沖淤變化的空間差異性特征和規(guī)律.在此基礎(chǔ)上，結(jié)合對(duì)應(yīng)時(shí)段湖盆的出入湖泥沙量、流域水庫(kù)建設(shè)以及水土保持等相關(guān)數(shù)據(jù)，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法探討鄱陽(yáng)湖湖盆變化的可能原因及影響.

3 研究結(jié)果

3.1 不同時(shí)期湖盆地形空間分布及其沖淤變化

鄱陽(yáng)湖在1980、1998和2010年3個(gè)時(shí)段的湖盆高程分布圖(不包括松門山、太陽(yáng)山、康山等高程未變化區(qū)域)(圖3)可以看出，鄱陽(yáng)湖湖盆總體上呈現(xiàn)出南高北低、東高西低的分布格局.特別是松門山以北至湖口的通江水道處湖盆地形相對(duì)較低，表現(xiàn)為高程變化梯度較小的特點(diǎn)，而在“五河”入湖口所形成的洲灘三角洲區(qū)域，湖盆高程相對(duì)較高，且梯度變化較大.縱觀30年來(lái)不同時(shí)期的湖盆DEM，鄱陽(yáng)湖水下地形在局部區(qū)域的空間分布模式則有所不同：在松門山以南的大湖體區(qū)域，無(wú)論是1998年還是2010年其DEM高程值均較1980年分布更高，顯示出一定的淤積現(xiàn)象；同時(shí)，相較于1980年和1998年，2010年入江水道處的DEM高程表現(xiàn)為較為明顯的低值.

不同時(shí)間段鄱陽(yáng)湖湖盆沖淤變化的空間分布情況如圖4所示，圖中的柵格像元值表示對(duì)應(yīng)時(shí)間段內(nèi)該像元位置的高程差(正值表示湖盆淤積，負(fù)值表示湖盆沖刷).鄱陽(yáng)湖在1980-1998年間湖盆有淤積也有沖刷，淤積量總體上大于沖刷量.其中，沖刷主要發(fā)生在“五河”入湖河道和鄱陽(yáng)湖水道部分區(qū)域，棠蔭以北部分湖面也有少量沖刷.淤積主要發(fā)生在鄱陽(yáng)湖大湖體、南部青嵐湖以及“五河”尾閭?cè)侵薜貛?，尤以南部青嵐湖最甚，其淤積量高達(dá)0.52×108m3，平均淤高1.12m.松門山以南大湖體淤積也較為明顯，平均淤高0.82m，淤積速率超過(guò)4cm/a.此外，星子至湖口入江水道處，局部因長(zhǎng)江頂托和倒灌作用，淤積作用也較強(qiáng)；1998-2010年間，淤積范圍明顯減少，且無(wú)淤積變化較大的區(qū)域，僅在松門山到老爺廟的湖體區(qū)域、南部撫河、信江三角洲位置有少量的淤積出現(xiàn).然而1998-2010年間，松門山以北入江水道及贛江西支下游河段的湖盆高程明顯降低，并且其沖刷程度和范圍均比前時(shí)間段更廣.定量計(jì)算結(jié)果表明，1998-2010年間該區(qū)域沖刷量高達(dá)-6.43×108m3，高程平均降低-3.69m，沖刷速率達(dá)30.75cm/a.

圖3 鄱陽(yáng)湖不同時(shí)期湖盆數(shù)字地形模型Fig.3 DEM model of the bottom topographic during different periods in Lake Poyang

圖4 鄱陽(yáng)湖湖盆地形在不同時(shí)期的沖刷(負(fù)值)和淤積(正值)變化Fig.4 Temporal and spatial distribution of sediment deposition(positive value) and erosion(negative value) conditions in the Lake Poyang Basin during different periods

3.2 局部區(qū)域典型斷面沖淤變化特征

為進(jìn)一步分析1980、1998和2010年3個(gè)歷史時(shí)期的湖盆局部沖淤變化情況，分別獲取5個(gè)典型斷面不同年份的沖淤變化剖面圖(圖5).

圖5 1980-2010年間鄱陽(yáng)湖湖盆典型斷面高程變化Fig.5 Typical profiles of terrain changes on Lake Poyang from 1980 to 2010

入江水道斷面1980-1998年間，總體上表現(xiàn)為輕度淤積現(xiàn)象，其中入江水道東側(cè)淤積現(xiàn)象較為明顯，平均淤積幅度為0.8m，距離西岸2.7～4.0km區(qū)域內(nèi)淤積達(dá)2m左右.與1980、1998年相比，入江水道斷面在2010年表現(xiàn)出十分明顯的沖刷現(xiàn)象.除了東、西岸邊以外，水道中部(距西岸1.5～5.5km范圍內(nèi))湖盆高程下降程度高達(dá)2～11m(圖5a)；贛江入湖大湖體區(qū)域的斷面高程變化情況(圖5b)可以看出，與1980年相比，1998和2010年該區(qū)域湖盆經(jīng)歷較大的淤積變化，且河道東側(cè)較西側(cè)淤積更為明顯，局部淤積高度達(dá)2m.1998-2010年間，贛江入湖大湖體區(qū)域湖盆斷面的高程變化不大，有沖刷也有淤積，總體上表現(xiàn)為輕微的沖刷現(xiàn)象；斷面3(圖5c)是修水、贛江西支與入江水道的交接斷面，隨著時(shí)間的推移，該區(qū)域的斷面高程有減小的趨勢(shì)，特別是在蚌湖湖盆位置表現(xiàn)尤為明顯，年均減小4.2cm.此外，在修水和贛江交接水道部位高程減小也較為突出，1998-2010年間，該處水道沖刷深度超過(guò)2m；圖5d反映不同時(shí)期撫河、信江入湖的洲灘斷面高程變化情況.與斷面3有所不同的是，斷面4在相對(duì)較深的入湖河道部位高程變化不大，而在河道東、西兩側(cè)的漫灘位置變化較大，尤其是2010年河道西側(cè)的漫灘處高程增加較明顯(達(dá)1m左右).同時(shí)，河道東側(cè)的灘地部位總體上呈現(xiàn)出一定的沖刷趨勢(shì)；另外，圖5f顯示了位于康山大堤北部、饒河入湖口漫灘及湖灣區(qū)域(斷面5)的斷面高程變化特征.可以發(fā)現(xiàn)，與斷面2類似，該區(qū)域的湖盆斷面變化主要發(fā)生在1980-1998年間，總體上以淤積為主，并且湖灣較深部位與靠近河道較淺的灘地位置，其高程變化有所差異.其中，在較淺的入湖河岸附近淤積程度較小，而在較深的湖灣區(qū)域淤積程度相對(duì)較大，平均淤積厚度為1m左右，同時(shí)其地形坡度呈現(xiàn)出變緩的趨勢(shì).

3.3 沖淤變化原因探析

湖泊系統(tǒng)地形演變受到多種因素的制約，主要有構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、上游來(lái)水來(lái)沙以及人類活動(dòng)等[16].根據(jù)環(huán)鄱陽(yáng)湖測(cè)量資料[10]，湖區(qū)南北主要沉降區(qū)的平均沉積速率為0.35mm/a，構(gòu)造差異升降活動(dòng)微弱.目前鄱陽(yáng)湖正處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造發(fā)展階段，短期內(nèi)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)湖盆演變的影響不占主導(dǎo)地位[17-18].因此，影響鄱陽(yáng)湖水下地形變化的主要應(yīng)力必將歸結(jié)于其外力作用，主要受控于水動(dòng)力、泥沙輸移和人類活動(dòng)等之間的非線性相互作用.通常，在一定的水動(dòng)力條件下，湖泊水下地形存在一個(gè)均衡態(tài)勢(shì)，而當(dāng)受到人類活動(dòng)或自然條件變化影響時(shí)，該均衡將被打破，湖泊系統(tǒng)將通過(guò)自身調(diào)整向新的地形均衡演化[19].近30年來(lái)，鄱陽(yáng)湖湖盆的地形演變正是在入湖泥沙變化和圍墾、采砂、建壩等人類活動(dòng)背景下向新的地形演進(jìn)的過(guò)程.

通常而言，水流是塑造湖盆形態(tài)的直接動(dòng)力，泥沙則是改變湖盆形態(tài)的物質(zhì)基礎(chǔ)[20].因此，處于河-湖交替變化環(huán)境中的鄱陽(yáng)湖，其水流流場(chǎng)分布及泥沙來(lái)源的差異一定程度上決定鄱陽(yáng)湖湖盆在空間上沖淤的不均衡.鄱陽(yáng)湖的湖水主要是由“五河”從南往北不斷匯入，而后經(jīng)北部入江水道注入長(zhǎng)江的過(guò)程，在這一過(guò)程中處于“五河”入湖的擴(kuò)散區(qū)通常是湖盆中泥沙的主要淤積部位.在這些區(qū)域由于水流擴(kuò)散流速較小，“五河”挾帶的泥沙首先在這些區(qū)域沉積下來(lái)，而泥沙淤積的多少則主要取決于上游來(lái)沙量的大小和水動(dòng)力的強(qiáng)弱.1980s，鄱陽(yáng)湖流域處于多雨周期階段，相繼出現(xiàn)1994、1995和1998年的大水，持續(xù)的大暴雨致使流域土壤侵蝕增強(qiáng)，入湖含沙量在1980-1998年間顯著上升[13].據(jù)1980-1998年“五河”控制水文站和湖口的入、出湖沙量統(tǒng)計(jì)，多年平均入湖沙量為1387×104t/a，出湖沙量為938×104t/a，淤積總量449×104t/a，即每年平均有30%的泥沙沉積于湖內(nèi).其中，占鄱陽(yáng)湖來(lái)水量54%的贛江，其輸沙量在“五河”中居首位，1980-1998年間上游具備充足水動(dòng)力條件和泥沙供給，從而導(dǎo)致該時(shí)間段內(nèi)贛江入湖大湖體附近的淤積現(xiàn)象明顯并向湖東推進(jìn).因此，暴雨洪水所引發(fā)的流域土壤侵蝕增強(qiáng)和入湖含沙量增加，是造成贛江入湖主湖體及湖灣部位在1980-1998年間地形增高的主要因素.北部入江水道區(qū)域，每年6-9月份，受長(zhǎng)江汛期的影響，來(lái)自長(zhǎng)江的水沙部分?jǐn)U散南下，通過(guò)倒灌的方式由湖口進(jìn)入鄱陽(yáng)湖.據(jù)統(tǒng)計(jì)(表1)，1980-2000年間長(zhǎng)江倒灌沙量較大(達(dá)318.68×104t/a)，是近10年來(lái)倒灌沙量(53.84×104t/a)的近6倍.由于長(zhǎng)江的泥沙含量總體上高于鄱陽(yáng)湖入江的泥沙含量[21]，促使倒灌的泥沙在鄱陽(yáng)湖入江水道淤積，從而在一定程度上使得1980-1998年入江水道的地形高程表現(xiàn)為略微提升的現(xiàn)象.

表1 不同時(shí)期湖口輸運(yùn)、倒灌沙量的統(tǒng)計(jì)情況

1990s后期開(kāi)始，受到人類活動(dòng)和氣候變化的影響，鄱陽(yáng)湖流域進(jìn)入連續(xù)少雨周期階段，流域降雨量的減少，一定程度上導(dǎo)致流域來(lái)水及“五河”入湖沙量的減少.同時(shí)，進(jìn)入到2000年以來(lái)，鄱陽(yáng)湖流域的水庫(kù)建設(shè)規(guī)模逐年增長(zhǎng)，大、中型水庫(kù)的數(shù)量不斷增多(圖6)，尤其作為輸沙量最大的贛江，其干流的峽江水電站的建成和運(yùn)行，對(duì)入湖泥沙的減少起到關(guān)鍵性的作用.再加上近年來(lái)“五河”干流上采砂的影響，以及流域森林覆蓋率逐年上升，水土流失治理成效顯著(圖7)，這一系列人工改造活動(dòng)的實(shí)施，是鄱陽(yáng)湖在1998-2010年間淤積范圍明顯減少的直接原因.就湖口入江通道而言，此時(shí)間段內(nèi)長(zhǎng)江水位的降低加大入江水道的水面比降，從而增加湖口河道的沖刷機(jī)制，湖口年輸沙量顯著升高(表1)，致使入江水道的湖盆地貌形態(tài)發(fā)生改變.同時(shí)，自2001年長(zhǎng)江干流河道實(shí)行全面禁采以來(lái)，大量采砂船(圖8)涌入鄱陽(yáng)湖[22]，尤其在鄱陽(yáng)湖入江水道采砂活動(dòng)呈現(xiàn)白熱化狀態(tài).已有研究表明，由于采砂的影響，2008年湖口水道星子斷面平均湖底高程較1999年下降了近2.4m[23]，僅2005-2007年，九江市沿湖區(qū)域年均實(shí)際采砂量達(dá)2.5×108t左右[24].由此可見(jiàn)，采砂和水流沖刷等因素，是入江通水道湖盆高程在1998-2010年間呈現(xiàn)大幅降低的直接原因.另外，根據(jù)前文分析，在這一階段，松門山至老爺廟區(qū)間出現(xiàn)少量淤積現(xiàn)象，究其原因，可能是由于在老爺廟附近分布著一些松散沙粒組成的“沙山”[25]，在風(fēng)力和重力作用下，松散沙粒吹落至湖底，從而導(dǎo)致該區(qū)域的湖體產(chǎn)生淤積所致.同時(shí)，近年湖區(qū)枯水現(xiàn)象連續(xù)出現(xiàn)，在湖區(qū)洲灘區(qū)域修筑堤埂、蓄水養(yǎng)殖，導(dǎo)致汛期泥沙在圍墾區(qū)內(nèi)落淤，也是影響因素之一.

圖6 近30年來(lái)鄱陽(yáng)湖流域水庫(kù)發(fā)展情況Fig.6 Changes of reservoirs over Lake Poyang Basin in recent 30 years

圖7 鄱陽(yáng)湖流域森林覆蓋率和水土流失面積變化情況Fig.7 The forest coverage rate and soil erosion area changes in Lake Poyang Basin

圖8 鄱陽(yáng)湖入江水道采砂船(http：//news.sohu.com/2004/02/23/75/news219177578.shtml)Fig.8 Dredging vessels in the channel entrance of Lake Poyang

4 結(jié)論與討論

本文基于鄱陽(yáng)湖1980、1998和2010年的實(shí)測(cè)水下地形數(shù)據(jù)，利用GIS空間分析方法，研究近30年來(lái)鄱陽(yáng)湖湖盆的沖淤變化過(guò)程及其影響因素.結(jié)果表明：(1) 1980-1998年間，除“五河”入湖河道沖刷較為明顯以外，鄱陽(yáng)湖主湖體及湖灣區(qū)域淤積現(xiàn)象顯著，湖盆高程平均淤高0.82m.該淤高現(xiàn)象主要與這一時(shí)間段內(nèi)水土流失加劇所造成的泥沙淤積有關(guān)；(2) 1998-2010年間，在流域大規(guī)模的植樹(shù)造林和水庫(kù)建設(shè)等人類活動(dòng)下，湖盆淤積范圍明顯減少.然而，持續(xù)采砂和水流沖刷等因素的影響，造成入江水道區(qū)域湖盆高程顯著下降，高程平均降低3.69m，沖刷速率高達(dá)30.75cm/a；(3) 不同入湖河道及洲灘區(qū)域，由于其地理位置、水文條件等各不相同，沖淤變化也有所差異.隨著時(shí)間的推移，修水、撫河及贛江入湖洲灘的斷面高程均呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，饒河入湖漫灘及湖灣區(qū)域總體上以淤積為主，且地形坡度趨于變緩.

鄱陽(yáng)湖湖盆地形的變化是其所在流域水沙平衡的綜合結(jié)果，其中水流流場(chǎng)分布及泥沙來(lái)源的差異決定了鄱陽(yáng)湖湖盆在空間上沖淤的不均衡，并對(duì)氣候變化和人類活動(dòng)影響具有高度的敏感性.本文的研究結(jié)果可以為流域水資源合理開(kāi)發(fā)、生態(tài)、防洪、航運(yùn)管理等方面提供科學(xué)的依據(jù)和決策參考.同時(shí)，隨著未來(lái)鄱陽(yáng)湖水利樞紐工程的建成和運(yùn)行，其對(duì)鄱陽(yáng)湖湖盆的沖淤變化、水沙輸移等方面的影響，以及由此而帶來(lái)的一系列生態(tài)、環(huán)境、江湖關(guān)系重構(gòu)等問(wèn)題，必將使得鄱陽(yáng)湖湖盆地形演變這一應(yīng)用基礎(chǔ)性科學(xué)問(wèn)題引起學(xué)術(shù)界更為廣泛的重視.

致謝：感謝中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所陳宇煒研究員、張奇研究員在提供鄱陽(yáng)湖湖盆地形數(shù)據(jù)方面給予的幫助.

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Bottom topography change patterns of the Lake Poyang and their influence mechanisms in recent 30 years

WU Guiping， LIU Yuanbo & FAN Xingwang

(KeyLaboratoryofWatershedGeographicSciences，NanjingInstituteofGeographyandLimnology，ChineseAcademyofSciences，Nanjing210008，P.R.China)

In this study， extensive investigation was done on the changes in bottom topography across the Lake Poyang through geographical information systems(GIS) techniques and comparison of underwater topography data of 1980， 1998 and 2010. Possible mechanisms behind the topographic changes were also discussed based on watershed hydrological data(e.g. sediment transport， soil erosion and reservoir construction). The results showed that (1) the main water body region was obviously deposited with an average deposition value of 0.82 m during 1980-1998. These alterations of bottom topography were frequently caused by the increased soil erosion in the upstream of the basin. (2) During 1998-2010， the deposition trend of the bottom topography among Lake Poyang was slowed down to some extent. This was probably caused by the afforestation and reservoir construction program. However， in this period， bottom topography in the channel entrance was decreased remarkably with the average declining rate of 30.75 cm/a. The increases in flow discharge and gravel extraction have been considered as the main causes of this topographic change in the region. (3) In recent 30 years， the changing trends of deposition/erosion among five rivers’ alluvial cone were different. Bottom topography elevation in Xiushui， Fuhe and Ganjiang alluvial cone expressed gradually decreasing trend， while Raohe alluvial bay showed a rising tendency as a whole. The results of the study are of great theoretical and practical significance to water resources reasonable utilization， dam construction and shipping management across the Lake Poyang.

Lake Poyang； underwater topography； erosion/deposition pattern； GIS； influence mechanism

J.LakeSci.(湖泊科學(xué))， 2015， 27(6)： 1168-1176

DOI 10.18307/2015.0623

?2015 byJournalofLakeSciences

*國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃“973”項(xiàng)目(2012CB417003)、中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所“一三五”戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目(NIGLAS2012135001)、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41401506)和江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(BK20131056)聯(lián)合資助.

2014-12-08收稿；2015-03-05收修改稿.

吳桂平(1980～)，男，博士，助理研究員；E-mail：gpwu@niglas.ac.cn.

**通信作者；E-mail：ybliu@nigals.ac.cn.