巢湖水位动态调控模式研究

王化可 王 成

一、引言

巢湖是长江中下游浅水湖，也是全国重点治理的“三河”“三湖”之一。巢湖原与长江自然连通，建闸后，巢湖转为人工控制的半封闭湖泊，水位控制主要考虑防洪排涝、灌溉、航运的需求。非汛期水位控制在8.5～9.0m，汛期水位控制在8.0～8.5m。实际运行中，存在全年水位变动幅度小、水动力条件差等缺点，导致江湖交换水量小，湖周滩地逐渐退化消失，水生生物种群和数量不断减少等问题。因此有必要研究新的水位调控模式，根据巢湖水生动植物不同生长季节对水位的要求，协调防洪排涝、灌溉、航运等的调度方式，以利于实现生态调水、江湖水系连通、巢湖生态修复等目标。

二、巢湖水位动态调控模式研究

1.研究方法

通过查阅巢湖历史滩地、植物、动物资料，调查巢湖滩地、水生植物、水生动物的历史和现状，分析露滩面积、水生生物繁殖生长习性与巢湖水位的关系，提出适宜水生动植物生长的水位变化过程。分析巢湖现状和未来社会服务功能，确定满足这些服务功能的水位边界条件。通过巢湖历史实测水位过程，提出既满足水生动植物生长要求，又满足防洪、灌溉、航运等多目标需求的水位动态过程调控模式。

2.研究过程和成果

（1）历史资料和生态学调查

为了解巢湖生态现状，课题组于2010年9月和11月分别对巢湖调水线路上的两个支流和巢湖部分湖区开展了生态学调查，范围包括西河、兆河、裕溪河和东半湖区。在兆河设置8个采样点，裕溪河设置7个采样点，东半湖区设置6个采样点。调查内容包括生境特征、理化特征、浮游植物（主要是藻类）、水生植物、底栖动物、鱼类等。与生态水位关系较为密切的滩地面积、水生植物和鱼类调查描述如下。

滩地面积：滩地只在支流入湖口附近有零星分布。据历史资料统计，1963年巢湖建闸控湖前，面积约150km2，20世纪 80年代减少到约16km2，90年代进一步减少至5km2以下。建闸后常年高水位导致滩地面积减少，湿生植被分布面积大大减少，水生植物群落结构和多样性发生重大变化。

水生植物：共采集各生活型水生植物17种，其中挺水植物7种，漂浮植物4种，沉水植物6种，水生植物种类和丰富度都较低。与历史资料对比，20世纪60年代以前，巢湖水生植物生长茂盛，植被发育良好，几乎遍及全湖；80年代全湖盖度降为2.58%（王苏民，1998年）；本次调查时水生植被仅在河岸零星分布，已经很难形成群落。

鱼类：调查期间共计调查鉴定鱼类42种，分属6目9科，其中鲤科鱼类29种，占69.1%；鮠科3种，占7.1%；鲱科、鲶科各2种，占4.8%；其他各科均为1种。巢湖鱼类生态和摄食类群包括洄游性鱼类，如鲚；江湖洄游性鱼类，如鲢、鳙、草鱼、青鱼等；定居性鱼类，如鳊、鲤、鲫、黄颡鱼、鲶等；河流性鱼类，如江黄颡鱼，南方大口鲇等。按鱼类食性分为草、鳊鱼等植物食性鱼类，青鱼、黄鳝等动物食性鱼类，翘嘴红鲌、鳜鱼、鲶等鱼食性鱼类以及鲤、鲫等杂食性鱼类。与历史调查资料比较，巢湖鱼种类、数量明显下降，鲤科等定居性湖泊鱼类种类、数量的比例明显上升，洄游性和喜流水的河流性鱼类很少见到。

（2）鱼类繁殖生长与湖水位的关系

巢湖人工控湖工程改变了自然水文条件，也改变了鱼类生存环境。巢湖闸建成后，湖区水体流速减慢，河流性鱼类减少，定居性鱼类增多，鱼类产卵场分布和产卵活动也受到了影响。常年保持较高水位使大量底层水生植物死烂，使得滩涂水草上产卵型鱼类失去产卵基床，直接影响了鱼苗的发生量。水闸阻断了洄游通道，使洄游鱼类不能完成生活史，引发鱼类生境片断化，使稳定的群落多样性变得单一和脆弱，造成种内基因无法充分交换，其环境的抗逆能力下降，鱼种质量下降成为必然。

鱼类生活史对湖水位变化有一定要求，如巢湖中种数最多的鲤科鱼类，其产卵方式有草滩产卵、芦苇丛产卵、石块产卵、溯河产卵几种类型，其中在被水淹没草滩上产卵是主要产卵方式。生境要求分两阶段：初春2～3月要求露滩，4～5月要求滩地被水淹没。如这两阶段衔接不好，则会影响产卵和产卵量，死亡率也随之增大。因此，巢湖水位过程应大致满足其产卵要求，即在初春保持较低水位便于露滩。根据滩地高程分布，水位7.5m左右可以满足要求；4～5月后水位逐渐抬高至8.0m将滩地淹没。

目前巢湖及其附近长江有洄游习性鱼类10种，其中河海洄游鱼类为鲚和间下鱵；江湖洄游鱼类8种，分别为青、草、鲢、、赤眼鳟、鳡、长春鳊和三角鲂。草鱼由长江洄游入湖的时间主要在7月，鲢鱼主要在8月；洄游群体以当年幼鱼为主。洄游性鱼类在湖中生长育肥时，水位与鱼类产量为正相关关系，相对高一些的水位可以提供更大的生存空间和食物来源。因此，在7～8月应保持8.0m或更高一些的水位，以满足幼鱼入湖育肥的要求。

（3）水生植物生长与湖水位的关系

夏季洪水携带大量营养物质在湖滨带沉积，滋养了繁茂的湿地植被，进而为底栖动物、鱼类等提供了丰富的食物资源。冬春季水位下降，部分湖滨带区域干涸，为植物萌发和生长提供了有利温度和光照条件。

王洪铸等对长江流域沉水植物进行了长期研究，建立了沉水植物生长模型。研究成果表明，春季影响巢湖水生植物的关键因子为透明度与水深之比，其阈值约为0.45。目前巢湖透明度大约为0.5m左右，若要恢复沉水植物则巢湖水深至多为1.1m，对应湖水位约7.5m，因此，春季湖水位保持7.5m左右对沉水植物的恢复有重要作用。挺水植物芦苇为光敏性植物，生长对光照要求高；在一定光照条件下，芦苇幼苗的存活率与光照强度正相关，幼苗根、茎、叶的生物量、总生物量、生长速率等均随着光照强度的升高明显增大；光照可促进幼苗分蘖。芦苇种子开始萌发的时间随埋深不断推迟，萌芽率显著减小；在同一光照下，芦苇幼苗各组织生物量、总生物量、幼苗高度等指标在不同水位下差异显著，高水位会明显抑制芦苇幼苗生物量的累积和茎杆的伸长；芦苇生长期，较高水位可以促进其快速生长，但水位过高会导致其缺氧死亡。

总的来说，巢湖长期高水位会影响植物对水位周期性变化的适应性。应尽量恢复冬低夏高的水位变化过程，以适宜水生植物生长对不同季节的水位需求。

（4）巢湖服务功能对水位的要求

为满足防洪、灌溉、航运的要求，巢湖汛期需控制水位不高于8.0～8.5m，预留湖泊调洪容量，灌溉期水位7.5～8.0m以满足周边农田灌溉要求，最低水位7.7m以满足III级航道通航要求。

（5）巢湖水位动态过程调控模式

通过以上分析，基本可以明确水生植物、鱼类等繁殖生长对巢湖水位的需求，即在冬春季，巢湖应保持7.5m左右的较低水位，滩地可以出露，提供了鱼类产卵和水生植物种子萌发需要的场所；4～5月以后，水位可以抬高至8.0m或更高一些，以利于植物生长和鱼类育肥，秋季湖水位应逐渐下降。在巢湖生态水位波动过程中，冬春季保持较低水位是水生植物恢复和鱼类产卵的关键。

通过以上对水生植物、鱼类生境与湖水位关系的分析，基本可以明确水生植物、鱼类等繁殖生长对巢湖水位波动的需求，即在冬春季巢湖水位应保持7.5m左右，利于滩地可以出露，为鱼类产卵和水生植物种子萌发提供了必要条件，4～5月以后，水位可以抬高至8.0m或更高一些，以利于植物生长和鱼类育肥，秋季是夏向冬过度季节，湖水位应控制逐渐下降。在巢湖生态水位波动过程中，冬春季保持较低水位是水生植物恢复和鱼类产卵的关键。

图1为1963年、1973年和1980年实测巢湖月平均水位过程，总体来说这三种水位过程都实现了水位高低波动，1980年过程显然低水位持续时间过长，不利于4～5月后淹滩，1963年过程1月份水位达到8.0m，不利于晒滩，1973年水位过程较为合适，1～3月水位7.5m左右，4月份后水位逐渐抬高，8～9月后又持续回落，至12月接近7.5m。1973年水位过程可作为巢湖生态水位波动过程调控模式的参考过程线，这个水位动态过程适应水生动植物不同生长期的水位需求，且满足防洪、灌溉、航运等多目标。

（6）成果应用

本研究成果以调控巢湖水位为手段，解决恢复巢湖湖滨湿地的问题，已应用于“合肥市环巢湖地区生态保护与修复工程”中的巢湖湿地修复工程设计和实施中。通过适宜控制巢湖水位，增加滩地出露面积，为水生植物繁殖、生长提供了较好条件，目前已新增了派河等河口湿地及环湖东大圩等湿地，增加湿地面积约250hm2。

三、结语

生态水位是保证巢湖内水生生物繁殖生长的重要条件，是湖泊生态系统健康的关键影响因素。生态水位是一个水位动态过程。与现有水位调控模式比较，本文提出的水位动态过程调控模式针对水生动植物不同季节的差异性需求，采用了冬春季低、夏季高的接近自然的水位过程，加大了水位变幅，为水生动植物生长提供了适宜条件，同时也兼顾了巢湖其他服务功能。成果已应用于合肥市巢湖地区水生态保护与修复工程中湖滨湿地修复，对于其他湖泊的水生态修复也有一定借鉴价值