鄱阳湖水文情势变化及其成因分析
2013-09-16徐卫明
徐卫明,段 明
(江西省鄱阳湖水利枢纽建设办公室,江西 南昌 330046)
鄱阳湖位于江西省的北部、长江中游南岸,是我国最大的淡水湖泊,它承纳赣江、抚河、信江、饶河、修河(以下简称“五河”)及博阳河等支流来水,经调蓄后由湖口注入长江,是一个过水型、吞吐型、季节性湖泊,也是长江中下游洪水的重要调蓄场所。
受自然及人为因素影响,长江与鄱阳湖的关系不断发生变化,并集中体现在长江干流九江河段和鄱阳湖的蓄泄、冲淤变化。水文情势的变化对长江中下游及鄱阳湖区的防洪治理、水资源利用、水环境和水生态保护有着重要影响,因此,科学认知长江鄱阳湖间的水文情势,研究采取合适的对策措施,是维护健康长江、建设秀美鄱湖的关键和核心。
1 鄱阳湖基本特征
1.1 鄱阳湖水位特征
鄱阳湖水位变化受五河和长江来水的双重影响,高水位时间长。4~6月为五河主汛期,受鄱阳湖流域来水影响,湖区水位逐步抬升,7~8月为长江主汛期,湖区水位受长江洪水顶托或倒灌影响而壅高,长期维持高水位,湖区年最高水位一般出现在7~8月。进入10月份,受长江稳定退水影响,湖区水位持续下降,湖区年最低水位一般出现在1~2月。
据2002年以前的鄱阳湖实测资料分析,星子站6~9月水位一般高于15 m,鄱阳湖呈典型的湖泊特性;4、5、10、11月水位在12~15 m 之间,鄱阳湖呈河湖特性;12月~次年3月,水位低于12 m,鄱阳湖呈河道特性。
9月、10月和11月,在五河入湖流量已明显减小的情况下,鄱阳湖星子站仍维持较高的水位,受两个因素的作用:一是此期间长江干流来水流量仍较大,这是最主要的因素;二是此期间鄱阳湖水位处于消落过程,对长江干流流量有一定的补充。
1.2 鄱阳湖出湖径流变化特点
鄱阳湖出湖径流受长江水位影响明显,汛期和非汛期具有不同特点。
(1)汛期特点。五河主汛期为4~6月,长江干流主汛期为7~9月。在此期间,江湖洪水相互顶托甚至是洪峰遭遇。鄱阳湖出流对长江干流湖口以上河段有明显的回水顶托影响,同时,长江干流来水对鄱阳湖出流也有很大的顶托作用,顶托影响发生较为普遍。4~6月,湖区水位抬升,流速仍较大,湖床呈冲刷状态,7~9月,湖区水位受长江洪水顶托影响而壅高,湖区流速逐渐减小,湖床呈微淤状态。
当江湖暴雨洪水不同步而长江干流洪水较大时,长江洪水倒灌入湖,倒灌一般发生在7~9月,此时五河汛期已过,鄱阳湖水位受长江洪水顶托倒灌,湖水面基本保持水平,鄱阳湖入江水道呈现负比降,长江泥沙随洪水倒灌入湖。
(2)非汛期特点。每年的10月至次年3月,长江来水量减小,水位降低,对出湖湖水顶托影响较小,湖水经入江水道畅泄入江,湖区流速较大,挟沙能力较强,湖床总体呈冲刷状态。
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2 鄱阳湖水文情势变化
2.1 长江中下游干流及鄱阳湖冲淤变化
2003年以来,长江、鄱阳湖的水文情势出现了新变化。在三峡等长江上游控制性工程建成运用前,长江中下游江湖基本上处于相对平衡的阶段。长江上游控制性工程的陆续运用,改变了长江中下游的来水来沙条件,水文情势已经并将发生长时期的变化调整。
(1)长江中下游河道冲淤变化。据相关资料,三峡水库蓄水前,坝下游宜昌、汉口、大通站年均径流量分别为4 369 亿m3、7 111 亿m3、9 052 亿m3,输沙量分别为4.92 亿t、3.98 亿t、4.27 亿t。
三峡水库蓄水运用以来,2003~2011年坝下游宜昌、汉口和大通站年均径流量分别为3 903 亿m3、6 596亿m3和8 194 亿m3,较蓄水前分别偏少11%、7%和9%;年均输沙量分别为0.488 亿t、1.13 亿t 和1.43 亿t,与蓄水前相比,分别减小90%、72%和67%。
经监测分析,在三峡工程蓄水运用前的数十年中,长江中游河床冲淤变化较为频繁,但总体河势基本稳定,局部河势变化较大;河道总体冲淤相对平衡,部分河段冲淤幅度较大。三峡工程运用后的2002年10月至2012年10月,中下游干流河床总体处于冲刷态势。长江中游河段冲刷以宜昌至城陵矶段为主,其平滩河槽冲刷量为7.66 亿m3,占河道总冲刷量的64.5%;城陵矶至汉口、汉口至湖口河段冲刷量分别为1.25 亿m3、2.96 亿m3,分别占总冲刷量的10.6%、24.9%。
(2)鄱阳湖冲淤变化。鄱阳湖水系泥沙主要来自五河(其中绝大部分来源于赣江),多年平均入湖输沙量为0.18 亿t。湖口站年均输沙量约为0.1 亿t,10月~次年6月,湖口站输沙量为正值(出湖),7~9月,受江水顶托或倒灌影响,湖口站出现负输沙量(倒灌入湖)。
三峡工程运用后,湖区宽阔段呈累积性淤积,入江水道基本呈微冲状态,总体而言,对湖区冲淤态势无大的趋向性影响。
2.2 鄱阳湖水文情势变化
据实测资料分析,近10年来,鄱阳湖9、10月份(秋季)连续出现低枯水位,并呈现以下特点:
(1)枯水时间提前。星子站低水位(水位在12 m 以下)出现初始时间在1952~2002年期间为11月13日,而在2003~2011年期间为10月12日,平均提前了33天;星子站枯水位(水位在10 m 以下)出现初始时间在1952~2002年期间为12月10日,而在2003~2011年期间为11月1日,平均提前了40 d。2006年星子站10.0 m 以下水位出现时间较正常年份提前75 d。
(2)枯水期延长。星子站低于12 m 水位天数在1952~2002年期间为127 d,而在2003~2011年期间为188 天,平均延长了61 d;星子站水位低于10 m 天数在1952~2002年期间为76 d,而在2003~2011年期间为127 d,平均延长了51 d。2006年8月22日~2007年5月2日,星子水位连续254 d 低于12.0 m,2004、2007年星子站水位低于7.5 m的时间分别达31 d、21 d(详见表1)。
表1 星子站低枯水位出现时间对比表
(3)枯水位降低。星子站历年最低水位在2000年后呈下降趋势,2000年为8.56 m,2009年为7.49 m,下降幅度为1.07 m。2004年星子站出现历史最低水位7.11 m。2012年1月都昌站水位跌至7.93 m,创1952年有实测水文资料以来历史最低。2006年星子站有65 d 实测水位低于历史同期最低水位。
3 鄱阳湖水文情势变化原因分析
目前,鄱阳湖枯水开始时间提前,枯水期延长的现象已成为常态,也是现阶段长江、鄱阳湖间水文情势变化的主要特征。从长江流域现状综合分析,导致水文情势变化,造成鄱阳湖秋季低枯水位的影响因素主要有4个方面:气候变化因素,长江中上游降水量减少;人类活动影响,主要包括河湖采砂影响与航道整治影响;长江干流上游水库群蓄水影响;河床冲淤变化的影响。
(1)一般而言,降雨量的多寡是个随机现象,或周期波动现象,年降雨不可能常年偏多或者偏少;但8月份以后降雨量少的年份,与其他水位降低因素同时存在时,将加剧“低枯水位”程度。
(2)采砂等人类活动因素,由于事实已形成,其对水位降低的影响不会改变,属长期现象,但采取必要措施后可得到控制。
(3)根据长江上游干支流各水库的工程运用调度方案,长江上游水库群蓄水期主要在9~10月(少数水库8月开始蓄水)。这些水库汛后蓄水,每年都会发生,属于长期现象,必然会对长江中下游水文情势和鄱阳湖的水位产生影响。
长江水利委员会有关研究成果显示,三峡水库单独运用条件下,蓄水期减小下泄流量对湖口水位的影响一般将持续到11月底、12月初,在此期间湖口水位降低最大值为1.89 m,降低平均值为0.87 m,出湖水量平均增加约18.2 亿m3,湖泊蓄水量减少。若进一步考虑近期长江上游已运行或即将建成的溪洛渡、向家坝、瀑布沟等5座干支流控制性水库蓄水影响,则湖口水位降低最大值为2.95 m,降低平均值为1.14 m,出湖水量年均增加约21.5 亿m3。
(4)清水下泄冲刷河床将导致相同流量下水位降低,相同水位下流量加大,其对湖口江段水位影响虽需要较长时间,影响程度待进一步观察,但影响是必然的、长期的、不断加重的。据三峡工程泥沙专家组资料,近些年三峡水库入库泥沙仅为原先预测的30%,汉口河段泥沙仅为18%,宜昌—荆江河段泥沙更少。清水下泄导致中下游河段面临长时期、长距离、大幅度冲刷的严峻形势。
4 结论与建议
(1)21 世纪以来,长江与鄱阳湖的水文情势已经并将发生长时期的调整、变化,主要表现在:长江中下游和鄱阳湖秋季枯水时间提前,枯水期延长;受冲刷影响,长江九江河段河床持续下切,对九江河段枯水期水位影响日益明显;鄱阳湖入江水道湖口附近的冲刷相对较大,湖床下切,坡降增大,加速湖水入江。
(2)采砂和疏浚等人类活动、长江干流上游水库群汛后蓄水、河床冲淤变化是导致鄱阳湖区秋季枯水的长期影响因素,遇极端干旱气候使枯水程度进一步加剧。
(3)根据《长江流域综合规划(2012~2030年)》,长江上游还将陆续兴建的溪洛渡、向家坝等水库,总防洪库容近200 亿m3,蓄水时间大都从8月初开始,随着这些水库的建设、运行,中下游来水来沙条件将长期呈减少态势,水文情势的变化将进一步发展,枯水期鄱阳湖的蓄水量将进一步减少,低枯水位将成为常态,对水资源利用和生态环境保护的影响将进一步加大。
(4)水文情势变化,将可能导致鄱阳湖失去其原有的地位和功能。为应对或减缓水文情势变化造成的影响,建议尽早研究并采取有效措施,调整和恢复江湖关系,提高鄱阳湖区经济和生态承载能力。
[1]长江勘测规划设计研究院,江西省水利规划设计院.鄱阳湖水利枢纽项目建议书[R].2012.2.
[2]中国水利水电科学研究院.三峡水库运用后下游河道冲淤与鄱阳湖江湖关系变化研究[R].2010.8.
[3]闵 骞,汪泽培,倪培恩.近40年鄱阳湖水位变化趋势[J],1992(4).