鄱陽湖枯水期水位變化及應對措施

吳培軍，萬曉明 ，徐繼銘，吳 瑤，熊沖瑋

(1.鄱陽湖生態(tài)環(huán)境專項整治工作領導小組辦公室， 江西 南昌 330009；2.江西省鄱陽湖水利樞紐建設辦公室，江西 南昌 330009)

鄱陽湖是長江流域最大的通江湖泊，也是長江中下游重要的水源地和調(diào)洪場所。鄱陽湖流域面積16.22萬km2，占江西省面積的97%，約占長江流域面積的9%；鄱陽湖多年平均注入長江水量1 480億m3，約占長江干流多年平均徑流量的15.5%，對支撐江西省乃至長江流域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[1]。

由于長江來水來沙情勢發(fā)生變化，鄱陽湖湖口、湖區(qū)及五河尾閭水文情勢會相應發(fā)生變化，其對鄱陽湖的影響已初步顯現(xiàn)[2]。中國水利水電科學研究院研究成果[3]顯示，長江上游水庫汛后蓄水，鄱陽湖枯水期提前并將進一步發(fā)展，長江干流和入江水道沖刷是主要原因；劉志剛等[4]認為，近年來鄱陽湖面臨著江湖關系、河湖關系和人湖關系的改變所帶來的重大影響；歐陽千林等[5]認為鄱陽湖入江水道主槽總體表現(xiàn)為沖刷；董增川等[2，6-9]分別從不同角度分析了三峽工程運行對鄱陽湖枯水形式、防洪沖淤變化、水生態(tài)、水環(huán)境、湖口水位變化等方面的影響；胡春宏等[10]認為鄱陽湖水利樞紐工程建設可基本解決鄱陽湖區(qū)枯水期缺水問題，采用合理的運行調(diào)度方式，對長江下游水資源利用沒有明顯影響, 并在一定程度上可補償三峽及以上水庫蓄水期對長江下游的影響；唐昌新等[11-14]分析了鄱陽湖水利樞紐對水齡、水文水動力、自然保護區(qū)候鳥棲息地、生態(tài)環(huán)境影響評價等不同方面的影響。

鄱陽湖枯水如任其繼續(xù)發(fā)展，生態(tài)環(huán)境一旦破壞，將帶來難以逆轉(zhuǎn)的影響。在已有研究的基礎上，本文以長江和“五河”系列水文數(shù)據(jù)為依據(jù)，系統(tǒng)梳理了鄱陽湖枯水期水位變化特征、原因，并提出解決措施。

1 鄱陽湖枯水期水位變化特征

2003年以來，隨著長江上游水文情勢變化，鄱陽湖連續(xù)出現(xiàn)枯水時間提前、枯水期延長、枯水期水位超低等現(xiàn)象，枯水成常態(tài)化，打亂了鄱陽湖原有的水文節(jié)律。

a. 枯水期提前和枯水期延長明顯。根據(jù)鄱陽湖代表性水文站星子站實測資料，1956—2002 年與2003—2016年相比，鄱陽湖枯水期各特征水位日期提前，枯水期延長(表1)。

表 1 鄱陽湖星子站特征枯水位平均出現(xiàn)時間和持續(xù)時間

注：.表中水位為黃海高程；鄱陽湖水位在12 m左右呈現(xiàn)為“河相”，基本認為開始進入枯水期。

b. 枯水位降幅顯著。對湖區(qū)各站1956—2002年、2003—2016年枯水期9月至次年3月各月平均水位(表2)分析可知，鄱陽湖區(qū)各站除湖口1—3月日均水位抬高以外，其余各站水位均降低，最大降幅出現(xiàn)在10月，降幅1.28～2.33 m。

表2 鄱陽湖區(qū)各站日水位月平均值變化單位：m

注：表中數(shù)值為2003—2016年系列日水位月平均值減去1956—2002年系列月平均值。

對星子站1959—2002年和2003—2016年的枯水期水位過程線進一步比較分析(圖1)，發(fā)現(xiàn)2003年后鄱陽湖枯水期水位變化特征明顯。

2 枯水期水位變化帶來的問題

2.1 民生影響

a. 城鄉(xiāng)供水困難。湖區(qū)城鎮(zhèn)水廠枯水期抽水揚程增加，供水保證率下降，湖區(qū)鄉(xiāng)村地下水位降低，水井干枯，直接影響鄱陽湖周邊400多萬城鄉(xiāng)居民的飲水安全。

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b. 灌溉水源不足。湖區(qū)17.53萬km2晚稻生長關鍵期取水困難，造成減產(chǎn)。

c. 航運受阻。湖區(qū)及尾閭河段枯期水位持續(xù)下降，通航能力明顯降低。

圖1 星子站兩個時段枯水期水位過程比較

d. 漁民生計困難?？菟谔崆?、延長，水位低，漁民無魚可捕則可能竭澤而漁。

2.2 水生態(tài)影響

a. 濕地植被發(fā)生顯著變化。水位快速下降，水體面積和容積減小，洲灘提前出露，物種中生化、旱生化趨勢顯現(xiàn)。過去常見的馬來眼子菜優(yōu)勢種現(xiàn)僅零星出現(xiàn)，而菰侵占沉水植物空間并擴張至湖心。濕地植物群落面積與分布高程由高水位區(qū)域向湖底低水位區(qū)域延伸，沉水、浮葉植被的分布高程上限降低。

b. 越冬候鳥種群和棲息地發(fā)生變化。近年來的監(jiān)測結(jié)果表明，鄱陽湖區(qū)候鳥的科、屬、種下降明顯。多數(shù)以小型魚類和底棲動物為食的黑鸛、蒼鷺等種群下降明顯，以苔草嫩芽為主食的雁類(如越冬豆雁和鴻雁)種群有所增加。部分對棲息地質(zhì)量變化較為敏感的種群(如鶴類)的覓食棲息地發(fā)生了轉(zhuǎn)移。

c. 漁業(yè)資源衰退，江豚生存環(huán)境惡化。持續(xù)枯水使得一些魚類產(chǎn)卵場裸露，草洲干涸，產(chǎn)卵場和索餌場面積呈現(xiàn)下降趨勢，而江豚與魚類資源的分布呈顯著正相關：水位下降，江豚棲息空間縮??；魚類減少，江豚食物來源缺乏；快速退水，江豚易困于淺水洼灘。

2.3 水環(huán)境質(zhì)量下降

根據(jù)水文部門和環(huán)保部門近年的監(jiān)測數(shù)據(jù)，鄱陽湖近年來水質(zhì)呈下降趨勢[15]。1986—2016年鄱陽湖水質(zhì)變化見圖2。

圖2 1986—2016年鄱陽湖水質(zhì)變化

3 枯水期水位變化的原因

鄱陽湖枯水期水位變化，既與鄱陽湖和長江上中游天然降雨有關，又與長江干流控制性水庫蓄水所帶來的長江來水量變化、區(qū)域內(nèi)河道沖淤變化以及水庫清水下泄致使河道下切等因素相關。由于影響因子多且繁雜，各因子的影響程度難于精準量化，故主要從流域降雨、三峽水庫及上游水庫蓄水、入江水道沖刷等3方面作簡要分析，估算它們對鄱陽湖枯水期水位的影響權重。

3.1 鄱陽湖流域和長江上中游流域降雨減少

對長江流域湖口以上(不含鄱陽湖流域)和鄱陽湖流域降水量資料統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，2003—2016 年屬水文長系列中的一個枯水時段。將2003—2016 年與1956—2002 年系列進行比較(表3)，發(fā)現(xiàn)鄱陽湖和長江湖口以上流域的年降水量分別減少5.15%和3.62%，9 月至次年3 月降水量分別減少3.02%和5.98%。因降雨減少，長江宜昌站、漢口站、大通站、鄱陽湖五河七口控制站和湖口站實測徑流量分別減少8.1%、5.3%、6.1%、7.8%和6.6%。

表3 長江流域湖口以上和鄱陽湖流域降水量統(tǒng)計單位：mm

3.2 長江上游干支流控制性水庫蓄水

2008年三峽水庫開始試驗性蓄水，三峽水庫和上游水庫蓄水量增大，表4為2003年以來三峽水庫蓄放水還原前后的各月徑流量情況。

三峽水庫蓄水期為9—11月，下泄流量明顯減小，尤以10月最嚴重，而2003—2016年系列湖口站10月徑流量占大通站的比例比1956—2002年系列增加了1.7%(絕對值)，因此，三峽水庫蓄水期長江干流流量減少，湖口水位降低，鄱陽湖出流加快，拉低了湖區(qū)水位。根據(jù)《長江流域綜合規(guī)劃(2012—2030年)》，長江上游干支流規(guī)劃的控制性水庫調(diào)節(jié)總庫容約1 000億m3，未來隨著長江上游水庫群逐漸建成，其蓄水對中下游的影響會進一步加重，鄱陽湖枯水形勢將更趨嚴峻。

表4 三峽水庫運行前后各月徑流量變化

注：表中數(shù)據(jù)為相應時段實測系列特征值減去2003—2016年還原后系列特征值。

3.3 長江中下游河道沖淤變化

長江上游干支流水庫群蓄水，水庫調(diào)節(jié)后的“清水”下泄將導致中下游河道發(fā)生大范圍的沖淤變化。

a. 沖淤變化使得中下游河道同流量水位降低。根據(jù)1998—2012年實測水文資料，結(jié)合三峽水庫蓄水發(fā)電和實驗性蓄水等不同階段資料，按照1998—2002年、2003—2007年、2008—2012年3個時段來擬合水位流量關系，結(jié)果見圖3和4。從圖3和4可見，與20世紀90年代綜合線相比，2008—2012年九江站流量為1萬m3/s和2.6萬m3/s時，水位分別降低0.96 m和0.31 m；大通站流量為1萬m3/s和4萬m3/s時，水位分別降低0.33 m和0.14 m。

圖3 九江站分時段綜合水位流量關系

圖4 大通站分時段綜合水位流量關系

b. 湖口站水位將大幅度降低。根據(jù)有關研究[16]，采用豐、平、枯及特枯 4 個代表性典型年份和4個代表性典型枯水時段，考慮長江上游24 座控制性水庫和南水北調(diào)中線一期工程的影響，可得出三峽水庫等上游干支流水庫蓄水期對湖口站水位影響，見表5。

表5 典型年和代表性典型枯水時段湖口站水位降低情況 單位：m

c. 長江干流水庫群枯水期補水難以影響湖區(qū)。三峽水庫等上游干支流控制性水庫運行后，每年1—3 月補水對湖口站水位有一定的抬升作用，在不考慮干流河道沖刷情況下 1—3 月各月平均水位分別抬高 0.35 m、0.77 m 和 0.76 m，但長江干流水位的抬升僅可影響鄱陽湖入江水道，減緩鄱陽湖水出湖，對湖區(qū)水位的抬升作用很小。

3.4 鄱陽湖入江水道沖刷

a. 鄱陽湖入出湖沙量變化。根據(jù)“五河”入湖和湖口出湖實測泥沙資料統(tǒng)計，1956—2002年年均入湖沙量1 465萬t，年均出湖沙量938萬t；2003—2015年年均入湖沙量592萬t，年均出湖沙量1 222萬t。由此可知，2003年以后年均入湖沙量減少了873萬t，出湖沙量增加了284萬t，可以近似地認為2003—2015年年均沖刷了1 157萬t。

b. 長江干流倒灌沙量減少。三峽水庫運行后，特別是實行中小洪水調(diào)度后，減少了干流洪水的上漲幅度，使洪水倒灌入湖的機會減小，且長江干流含沙量減小，干流倒灌入湖的沙量更少，2003年以前、三峽水庫運行后的2003—2008年和中小洪水調(diào)度后的2009—2015年年均倒灌沙量分別為157萬t、81萬t和2萬t。

c. 鄱陽湖沖刷主要在入江水道。鄱陽湖入江水道的河床下切和枯水過流斷面的增大，導致相同水位時湖口至星子段的水面比降明顯減小，平均水位落差從1956—2002 年的0.57 m減小至2003—2016年的0.28 m，湖口站12 m以下水位時的平均落差相應從0.85 m減小至0.35 m。

4 應對鄱陽湖枯水期水位變化的對策

鄱陽湖枯水期水位變化引起了各方的重視，并開展了一系列研究工作。為應對低枯水位常態(tài)化帶來的影響，從工程措施和非工程措施兩個方面出發(fā)，提出了“零方案(現(xiàn)狀)、分散引提水方案、優(yōu)化水庫調(diào)度方案、鄱陽湖水利樞紐方案以及分控方案”等措施[17]。經(jīng)深入研究，在入江水道建設鄱陽湖水利樞紐工程，充分利用汛末洪水資源，采用閘門控制，整體調(diào)節(jié)湖區(qū)水位，是綜合解決枯水期水位變化的最佳方案。

4.1 鄱陽湖水利樞紐工程枯水期水位的調(diào)節(jié)

鄱陽湖水利樞紐工程采用調(diào)枯不調(diào)洪方式調(diào)度，總調(diào)控期為每年9月至次年3月。樞紐工程汛末蓄水時間為9月1—15日，最高調(diào)控水位14.5 m(較1959—2002 年多年平均水位高0.3 m；若當年來水較少，在滿足最小生態(tài)、通航流量前提下，不必達到最高調(diào)控水位)；若長江來水偏枯(大通站流量小于1.5萬m3/s)，則樞紐工程不調(diào)蓄。9月中旬至11月底，按照星子站多年平均水位變化節(jié)律，恢復江湖關系，將攔蓄的水量逐步下泄，在10月底以前適當考慮湖區(qū)灌溉需水位。12月至次年2月底，在對濕地和候鳥的影響盡可能小的前提下，適當抬高枯水期水位，調(diào)整江湖關系，改善湖區(qū)的城鄉(xiāng)供水、航運條件，增大魚類和江豚活動空間，增加湖區(qū)水環(huán)境容量，并為長江干流下游應急補水。次年3月，在滿足濕地植被萌發(fā)、生長的前提下，來水直接敞泄，延緩湖區(qū)淤積速度，減緩入湖污染物在湖區(qū)的沉積。

4.2 鄱陽湖水利樞紐工程枯水期水位調(diào)節(jié)的影響

a. 民生方面。樞紐可提高環(huán)湖79座水廠和60萬農(nóng)村人口的供水保障率；提高現(xiàn)有17.53萬hm2、新增2.11萬hm2灌溉面積的灌溉保證率；增加枯水期航道水深和寬度，恢復和改善通航條件；增加漁業(yè)資源，提高漁民收入，減小湖區(qū)漁政管理的復雜性。

b. 水生態(tài)方面。①鄱陽湖水利樞紐工程盡可能按接近三峽水利樞紐工程運行前自然的水文節(jié)律調(diào)度，使不同高程的濕地有序出露，減緩濕地植被的退化。調(diào)控水位10 m與同期水位7 m相比，全湖草洲淹沒比例不足5%，而且大部分是淺水水域，當調(diào)控水位降低，影響更小。②可增加枯水期水面面積，濕地植被和水生生物的生境得到較大改善，可拓展越冬候鳥棲息覓食空間，為候鳥提供足夠的食物來源。③可增加枯水期魚類資源和江豚的生存空間，為江豚提供更多的餌料，降低其傷亡概率。鄱陽湖水利樞紐工程采用全閘門控制，盡量減緩江湖阻隔，設置最寬60 m的閘門，便于江豚在江湖間游弋。對少部分越冬魚類洄游干流深水江段產(chǎn)生的影響，可通過設置魚道、增加閘門開孔數(shù)量等減緩影響，且湖區(qū)枯水期水位抬高亦可彌補其影響。

c. 水環(huán)境方面。鄱陽湖水利樞紐工程可增加枯水期水資源量以及水環(huán)境容量，降低水中的營養(yǎng)鹽濃度，提高水體透明度。因流速降低，可能導致部分湖灣、尾閭等水域污染物降解能力減弱，并帶來污染物沉積累積性風險，也可能存在局部區(qū)域發(fā)生藻類水華的潛在風險。由于鄱陽湖湖水流動性較大，按湖口11月至次年4月多年平均徑流量計算，湖區(qū)最高水位與多年平均水位的區(qū)間內(nèi)水體交換頻次不低于20次，局部水域出現(xiàn)水體富營養(yǎng)化等生態(tài)風險的可能性相對較小。

d. 對長江下游補水作用。鄱陽湖水利樞紐工程蓄水時，長江水位高，流量大，對干流影響較小。通過調(diào)控，工程可在三峽水庫蓄水期增加13.59億m3泄量，水位降至10 m可為下游補水7億m3，可提高湖口以下長江干流水資源安全的保證率。

5 結(jié) 語

長江上游干支流控制性水庫蓄水、長江中下游河道和入江水道沖刷是造成鄱陽湖枯水期水位變化的主要原因。興建鄱陽湖水利樞紐工程，采取科學合理的調(diào)度方式，充分利用汛末洪水資源，是有效應對鄱陽湖枯水期水位變化的最佳方案。工程全閘門控制，汛期敞泄，枯水期調(diào)控，對民生、水生態(tài)、水環(huán)境的影響利大于弊，蓄水期對長江干流流量影響小，枯水期有補水作用。通過恢復鄱陽湖的水文節(jié)律，調(diào)整江湖關系，可筑牢鄱陽湖枯水期生態(tài)屏障，其產(chǎn)生的可能不利影響，可在工程運行中不斷完善。