鄱阳湖枯水期水位变化及应对措施

吴培军，万晓明 ，徐继铭，吴 瑶，熊冲玮

(1.鄱阳湖生态环境专项整治工作领导小组办公室， 江西 南昌 330009；2.江西省鄱阳湖水利枢纽建设办公室，江西 南昌 330009)

鄱阳湖是长江流域最大的通江湖泊，也是长江中下游重要的水源地和调洪场所。鄱阳湖流域面积16.22万km2，占江西省面积的97%，约占长江流域面积的9%；鄱阳湖多年平均注入长江水量1 480亿m3，约占长江干流多年平均径流量的15.5%，对支撑江西省乃至长江流域经济社会可持续发展具有重要意义[1]。

由于长江来水来沙情势发生变化，鄱阳湖湖口、湖区及五河尾闾水文情势会相应发生变化，其对鄱阳湖的影响已初步显现[2]。中国水利水电科学研究院研究成果[3]显示，长江上游水库汛后蓄水，鄱阳湖枯水期提前并将进一步发展，长江干流和入江水道冲刷是主要原因；刘志刚等[4]认为，近年来鄱阳湖面临着江湖关系、河湖关系和人湖关系的改变所带来的重大影响；欧阳千林等[5]认为鄱阳湖入江水道主槽总体表现为冲刷；董增川等[2，6-9]分别从不同角度分析了三峡工程运行对鄱阳湖枯水形式、防洪冲淤变化、水生态、水环境、湖口水位变化等方面的影响；胡春宏等[10]认为鄱阳湖水利枢纽工程建设可基本解决鄱阳湖区枯水期缺水问题，采用合理的运行调度方式，对长江下游水资源利用没有明显影响, 并在一定程度上可补偿三峡及以上水库蓄水期对长江下游的影响；唐昌新等[11-14]分析了鄱阳湖水利枢纽对水龄、水文水动力、自然保护区候鸟栖息地、生态环境影响评价等不同方面的影响。

鄱阳湖枯水如任其继续发展，生态环境一旦破坏，将带来难以逆转的影响。在已有研究的基础上，本文以长江和“五河”系列水文数据为依据，系统梳理了鄱阳湖枯水期水位变化特征、原因，并提出解决措施。

1 鄱阳湖枯水期水位变化特征

2003年以来，随着长江上游水文情势变化，鄱阳湖连续出现枯水时间提前、枯水期延长、枯水期水位超低等现象，枯水成常态化，打乱了鄱阳湖原有的水文节律。

a. 枯水期提前和枯水期延长明显。根据鄱阳湖代表性水文站星子站实测资料，1956—2002 年与2003—2016年相比，鄱阳湖枯水期各特征水位日期提前，枯水期延长(表1)。

表 1 鄱阳湖星子站特征枯水位平均出现时间和持续时间

注：.表中水位为黄海高程；鄱阳湖水位在12 m左右呈现为“河相”，基本认为开始进入枯水期。

b. 枯水位降幅显著。对湖区各站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，鄱阳湖区各站除湖口1—3月日均水位抬高以外，其余各站水位均降低，最大降幅出现在10月，降幅1.28～2.33 m。

表2 鄱阳湖区各站日水位月平均值变化单位：m

注：表中数值为2003—2016年系列日水位月平均值减去1956—2002年系列月平均值。

对星子站1959—2002年和2003—2016年的枯水期水位过程线进一步比较分析(图1)，发现2003年后鄱阳湖枯水期水位变化特征明显。

2 枯水期水位变化带来的问题

2.1 民生影响

a. 城乡供水困难。湖区城镇水厂枯水期抽水扬程增加，供水保证率下降，湖区乡村地下水位降低，水井干枯，直接影响鄱阳湖周边400多万城乡居民的饮水安全。

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b. 灌溉水源不足。湖区17.53万km2晚稻生长关键期取水困难，造成减产。

c. 航运受阻。湖区及尾闾河段枯期水位持续下降，通航能力明显降低。

图1 星子站两个时段枯水期水位过程比较

d. 渔民生计困难。枯水期提前、延长，水位低，渔民无鱼可捕则可能竭泽而渔。

2.2 水生态影响

a. 湿地植被发生显著变化。水位快速下降，水体面积和容积减小，洲滩提前出露，物种中生化、旱生化趋势显现。过去常见的马来眼子菜优势种现仅零星出现，而菰侵占沉水植物空间并扩张至湖心。湿地植物群落面积与分布高程由高水位区域向湖底低水位区域延伸，沉水、浮叶植被的分布高程上限降低。

b. 越冬候鸟种群和栖息地发生变化。近年来的监测结果表明，鄱阳湖区候鸟的科、属、种下降明显。多数以小型鱼类和底栖动物为食的黑鹳、苍鹭等种群下降明显，以苔草嫩芽为主食的雁类(如越冬豆雁和鸿雁)种群有所增加。部分对栖息地质量变化较为敏感的种群(如鹤类)的觅食栖息地发生了转移。

c. 渔业资源衰退，江豚生存环境恶化。持续枯水使得一些鱼类产卵场裸露，草洲干涸，产卵场和索饵场面积呈现下降趋势，而江豚与鱼类资源的分布呈显著正相关：水位下降，江豚栖息空间缩小；鱼类减少，江豚食物来源缺乏；快速退水，江豚易困于浅水洼滩。

2.3 水环境质量下降

根据水文部门和环保部门近年的监测数据，鄱阳湖近年来水质呈下降趋势[15]。1986—2016年鄱阳湖水质变化见图2。

图2 1986—2016年鄱阳湖水质变化

3 枯水期水位变化的原因

鄱阳湖枯水期水位变化，既与鄱阳湖和长江上中游天然降雨有关，又与长江干流控制性水库蓄水所带来的长江来水量变化、区域内河道冲淤变化以及水库清水下泄致使河道下切等因素相关。由于影响因子多且繁杂，各因子的影响程度难于精准量化，故主要从流域降雨、三峡水库及上游水库蓄水、入江水道冲刷等3方面作简要分析，估算它们对鄱阳湖枯水期水位的影响权重。

3.1 鄱阳湖流域和长江上中游流域降雨减少

对长江流域湖口以上(不含鄱阳湖流域)和鄱阳湖流域降水量资料统计分析发现，2003—2016 年属水文长系列中的一个枯水时段。将2003—2016 年与1956—2002 年系列进行比较(表3)，发现鄱阳湖和长江湖口以上流域的年降水量分别减少5.15%和3.62%，9 月至次年3 月降水量分别减少3.02%和5.98%。因降雨减少，长江宜昌站、汉口站、大通站、鄱阳湖五河七口控制站和湖口站实测径流量分别减少8.1%、5.3%、6.1%、7.8%和6.6%。

表3 长江流域湖口以上和鄱阳湖流域降水量统计单位：mm

3.2 长江上游干支流控制性水库蓄水

2008年三峡水库开始试验性蓄水，三峡水库和上游水库蓄水量增大，表4为2003年以来三峡水库蓄放水还原前后的各月径流量情况。

三峡水库蓄水期为9—11月，下泄流量明显减小，尤以10月最严重，而2003—2016年系列湖口站10月径流量占大通站的比例比1956—2002年系列增加了1.7%(绝对值)，因此，三峡水库蓄水期长江干流流量减少，湖口水位降低，鄱阳湖出流加快，拉低了湖区水位。根据《长江流域综合规划(2012—2030年)》，长江上游干支流规划的控制性水库调节总库容约1 000亿m3，未来随着长江上游水库群逐渐建成，其蓄水对中下游的影响会进一步加重，鄱阳湖枯水形势将更趋严峻。

表4 三峡水库运行前后各月径流量变化

注：表中数据为相应时段实测系列特征值减去2003—2016年还原后系列特征值。

3.3 长江中下游河道冲淤变化

长江上游干支流水库群蓄水，水库调节后的“清水”下泄将导致中下游河道发生大范围的冲淤变化。

a. 冲淤变化使得中下游河道同流量水位降低。根据1998—2012年实测水文资料，结合三峡水库蓄水发电和实验性蓄水等不同阶段资料，按照1998—2002年、2003—2007年、2008—2012年3个时段来拟合水位流量关系，结果见图3和4。从图3和4可见，与20世纪90年代综合线相比，2008—2012年九江站流量为1万m3/s和2.6万m3/s时，水位分别降低0.96 m和0.31 m；大通站流量为1万m3/s和4万m3/s时，水位分别降低0.33 m和0.14 m。

图3 九江站分时段综合水位流量关系

图4 大通站分时段综合水位流量关系

b. 湖口站水位将大幅度降低。根据有关研究[16]，采用丰、平、枯及特枯 4 个代表性典型年份和4个代表性典型枯水时段，考虑长江上游24 座控制性水库和南水北调中线一期工程的影响，可得出三峡水库等上游干支流水库蓄水期对湖口站水位影响，见表5。

表5 典型年和代表性典型枯水时段湖口站水位降低情况 单位：m

c. 长江干流水库群枯水期补水难以影响湖区。三峡水库等上游干支流控制性水库运行后，每年1—3 月补水对湖口站水位有一定的抬升作用，在不考虑干流河道冲刷情况下 1—3 月各月平均水位分别抬高 0.35 m、0.77 m 和 0.76 m，但长江干流水位的抬升仅可影响鄱阳湖入江水道，减缓鄱阳湖水出湖，对湖区水位的抬升作用很小。

3.4 鄱阳湖入江水道冲刷

a. 鄱阳湖入出湖沙量变化。根据“五河”入湖和湖口出湖实测泥沙资料统计，1956—2002年年均入湖沙量1 465万t，年均出湖沙量938万t；2003—2015年年均入湖沙量592万t，年均出湖沙量1 222万t。由此可知，2003年以后年均入湖沙量减少了873万t，出湖沙量增加了284万t，可以近似地认为2003—2015年年均冲刷了1 157万t。

b. 长江干流倒灌沙量减少。三峡水库运行后，特别是实行中小洪水调度后，减少了干流洪水的上涨幅度，使洪水倒灌入湖的机会减小，且长江干流含沙量减小，干流倒灌入湖的沙量更少，2003年以前、三峡水库运行后的2003—2008年和中小洪水调度后的2009—2015年年均倒灌沙量分别为157万t、81万t和2万t。

c. 鄱阳湖冲刷主要在入江水道。鄱阳湖入江水道的河床下切和枯水过流断面的增大，导致相同水位时湖口至星子段的水面比降明显减小，平均水位落差从1956—2002 年的0.57 m减小至2003—2016年的0.28 m，湖口站12 m以下水位时的平均落差相应从0.85 m减小至0.35 m。

4 应对鄱阳湖枯水期水位变化的对策

鄱阳湖枯水期水位变化引起了各方的重视，并开展了一系列研究工作。为应对低枯水位常态化带来的影响，从工程措施和非工程措施两个方面出发，提出了“零方案(现状)、分散引提水方案、优化水库调度方案、鄱阳湖水利枢纽方案以及分控方案”等措施[17]。经深入研究，在入江水道建设鄱阳湖水利枢纽工程，充分利用汛末洪水资源，采用闸门控制，整体调节湖区水位，是综合解决枯水期水位变化的最佳方案。

4.1 鄱阳湖水利枢纽工程枯水期水位的调节

鄱阳湖水利枢纽工程采用调枯不调洪方式调度，总调控期为每年9月至次年3月。枢纽工程汛末蓄水时间为9月1—15日，最高调控水位14.5 m(较1959—2002 年多年平均水位高0.3 m；若当年来水较少，在满足最小生态、通航流量前提下，不必达到最高调控水位)；若长江来水偏枯(大通站流量小于1.5万m3/s)，则枢纽工程不调蓄。9月中旬至11月底，按照星子站多年平均水位变化节律，恢复江湖关系，将拦蓄的水量逐步下泄，在10月底以前适当考虑湖区灌溉需水位。12月至次年2月底，在对湿地和候鸟的影响尽可能小的前提下，适当抬高枯水期水位，调整江湖关系，改善湖区的城乡供水、航运条件，增大鱼类和江豚活动空间，增加湖区水环境容量，并为长江干流下游应急补水。次年3月，在满足湿地植被萌发、生长的前提下，来水直接敞泄，延缓湖区淤积速度，减缓入湖污染物在湖区的沉积。

4.2 鄱阳湖水利枢纽工程枯水期水位调节的影响

a. 民生方面。枢纽可提高环湖79座水厂和60万农村人口的供水保障率；提高现有17.53万hm2、新增2.11万hm2灌溉面积的灌溉保证率；增加枯水期航道水深和宽度，恢复和改善通航条件；增加渔业资源，提高渔民收入，减小湖区渔政管理的复杂性。

b. 水生态方面。①鄱阳湖水利枢纽工程尽可能按接近三峡水利枢纽工程运行前自然的水文节律调度，使不同高程的湿地有序出露，减缓湿地植被的退化。调控水位10 m与同期水位7 m相比，全湖草洲淹没比例不足5%，而且大部分是浅水水域，当调控水位降低，影响更小。②可增加枯水期水面面积，湿地植被和水生生物的生境得到较大改善，可拓展越冬候鸟栖息觅食空间，为候鸟提供足够的食物来源。③可增加枯水期鱼类资源和江豚的生存空间，为江豚提供更多的饵料，降低其伤亡概率。鄱阳湖水利枢纽工程采用全闸门控制，尽量减缓江湖阻隔，设置最宽60 m的闸门，便于江豚在江湖间游弋。对少部分越冬鱼类洄游干流深水江段产生的影响，可通过设置鱼道、增加闸门开孔数量等减缓影响，且湖区枯水期水位抬高亦可弥补其影响。

c. 水环境方面。鄱阳湖水利枢纽工程可增加枯水期水资源量以及水环境容量，降低水中的营养盐浓度，提高水体透明度。因流速降低，可能导致部分湖湾、尾闾等水域污染物降解能力减弱，并带来污染物沉积累积性风险，也可能存在局部区域发生藻类水华的潜在风险。由于鄱阳湖湖水流动性较大，按湖口11月至次年4月多年平均径流量计算，湖区最高水位与多年平均水位的区间内水体交换频次不低于20次，局部水域出现水体富营养化等生态风险的可能性相对较小。

d. 对长江下游补水作用。鄱阳湖水利枢纽工程蓄水时，长江水位高，流量大，对干流影响较小。通过调控，工程可在三峡水库蓄水期增加13.59亿m3泄量，水位降至10 m可为下游补水7亿m3，可提高湖口以下长江干流水资源安全的保证率。

5 结 语

长江上游干支流控制性水库蓄水、长江中下游河道和入江水道冲刷是造成鄱阳湖枯水期水位变化的主要原因。兴建鄱阳湖水利枢纽工程，采取科学合理的调度方式，充分利用汛末洪水资源，是有效应对鄱阳湖枯水期水位变化的最佳方案。工程全闸门控制，汛期敞泄，枯水期调控，对民生、水生态、水环境的影响利大于弊，蓄水期对长江干流流量影响小，枯水期有补水作用。通过恢复鄱阳湖的水文节律，调整江湖关系，可筑牢鄱阳湖枯水期生态屏障，其产生的可能不利影响，可在工程运行中不断完善。