五河控制性水库对鄱阳湖枯水期水文情势的影响

游 中 琼，袁 迪，李 昌 文

(长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 430010)

鄱阳湖是我国目前最大的淡水湖泊。它不仅是长江水资源重要的调蓄场所，也是世界著名的湿地、长江流域生态系统的重要组成部分[1-2]。

近年来，鄱阳湖区枯水开始时间提前、枯水位降低、枯水历时延长，并呈现出常态化趋势[1，3-4]，对湖区生产和生活用水、水生态系统稳定性及水生生物多样性等造成了严重的影响[5-7]，引起了社会的广泛关注。专家学者们对鄱阳湖区枯水期水文情势变化特征进行了大量研究，认为天然径流变化、水利工程调度运用、河道冲刷下切、鄱阳湖区采砂等的综合作用，是导致鄱阳湖区枯水期水文情势变化的主要影响因素[8-11]。徐照明等[8]认为在影响鄱阳湖水位降低的因素中，9月下旬、10月和11月三峡水库运用对水位降低的总体影响(包括蓄水和干流河道冲刷下切)均超过50%，天然径流变化对其影响较大，入江水道段河道的冲刷下切也有一定的影响。部分学者认为长江枯水期流量变化对鄱阳湖湖口水位影响最大，湖口以下长江河道发生的大幅度冲刷也导致水位下降，鄱阳湖湖区过度采砂是导致湖区枯季极低水位的关键原因[12-15]。已有研究中，关于鄱阳湖流域大型水利工程调度运用对湖区枯水期水文情势的影响相对较少，相关的研究成果亦未多见。

为明晰鄱阳湖水系水库蓄放水调度运用对湖区枯水期水文情势的影响，本文选择鄱阳湖五河水系(赣江、抚河、信江、饶河、修水，以下简称“五河”)上7座调节性能较好的控制性水库，运用长系列径流调节计算方法，从流量、水位两个方面分析水库调度运用对鄱阳湖枯水期水文情势的影响，为鄱阳湖湖区及五河尾闾枯水治理缓解措施提供思路。

1 鄱阳湖水系概况

鄱阳湖水系位于长江中下游南岸，是鄱阳湖与赣江、抚河、信江、饶河、修水等5条河流的总称，流域面积为16.22万km2，约占长江流域面积的9%(见图1)。

图1 鄱阳湖水系及控制性水库分布Fig.1 River systems and large reservoirs distribution in Poyang Lake basin

鄱阳湖水位涨落受五河及长江来水的双重影响，每当洪水季节，水位升高，湖面宽阔，一望无际；枯水季节，水位下降，洲滩出露，湖水归槽，蜿蜒一线。“高水是湖，低水似河”“洪水一片，枯水一线”是鄱阳湖的自然地理特征。

2 鄱阳湖区枯水期水文情势变化

入湖五河尾闾控制站为赣江外洲站、抚河李家渡站、信江梅港站、饶河渡峰坑站和虎山站、修水虬津站和万家埠站，鄱阳湖区水位控制站为星子站、吴城(赣)站、都昌站、棠荫站、康山站，出湖控制站为湖口站。

根据鄱阳湖水情变化规律[8，11，14]，利用实测资料对1956～2002年与2003～2018年2个时段、枯水期为9月至次年3月的水文情势变化进行比较。

2.1 出入湖径流变化

2003～2018年与1956～2002年9月至次年3月枯水期，五河尾闾控制站总入湖、湖口站出湖各月平均径流量差值如图2所示。

与1956～2002年相比，2003～2018年枯水期9月至次年3月，五河总入湖、湖口站出湖径流量增加值分别为22.6亿，19.8亿m3；除2月和11月外，五河七口总入湖径流量与湖口出湖径流量增、减变化趋势基本一致。

2.2 主要控制站水位变化

根据实测资料，鄱阳湖区各控制站点2003～2018年与1956～2002年枯水期9月至次年3月的月平均水位差如图3所示。受三峡水库等水库补水影响，与1956～2002年相比，2003～2018年枯水期，湖口站1～3月水位升高，但湖区各站仍表现为降低；星子以上湖区各站12月至次年3月月均水位降低值呈马鞍状，以湖区中间的都昌站最大；各站9，10，11月的月均水位降低明显，都昌以北各站10月平均水位降低值在2 m以上。

注：差值为2003～2018年数据减去1956～2002年数据。图2 2003～2018年与1956～2002年五河总入湖、湖口站出湖枯水期各月平均径流量变化差值Fig.2 Comparison of monthly mean runoff changes of five tributaries total inlet and Hukou hydrological station outlet between 2003 to 2018 and 1956 to 2002 during the dry period

注：差值为2003～2018年数据减去1956～2002年数据。图3 湖区各站2003～2018年与1956～2002年枯水期月均水位差比较Fig.3 Comparison of monthly mean water level changes of stations in Poyang Lake between 2003 to 2018 and before 2002 during the dry period

从图2～3可以看出：9～11月湖区各站水位随着湖口站水位降低、出湖径流量减少而降低；12月至次年3月，湖口站月均出湖径流量增加、水位抬升，但湖区各站水位仍表现为降低，其主要原因在于入江水道下切，湖口站水位抬升难以作用到湖区各站。

湖区各站低水位持续时间延长，低水位出现的时间也大幅度提前，星子站1956～2002年和2003～2018年枯水位持续时间统计列于表1。从表1可以看出：2003年以来，星子站12，10，8 m枯水位最早出现时间分别提前10，16，5 d，多年平均出现日期(出现日期的多年平均值)分别提前了20，34，6 d，持续时间分别延长了50，15，7 d。

表1 鄱阳湖星子站不同等级枯水位平均出现天数及时间Tab.1 Average occurrence days and time under different low water levels at Xingzi station in Poyang Lake

3 五河控制性水库基本情况

鄱阳湖流域已建成各类蓄水工程24.2万座。根据流域内控制性水库工程建设情况、控制集水面积与调节性能等，选择赣江干流的万安水库和峡江水库、支流袁河江口水库，抚河干流廖坊水库、支流黎滩河洪门水库，饶河的浯溪口水库以及修水的柘林水库等共7座水库为控制性水库。各水库分布情况示于图1，基本情况列于表2。

表2 五河7座控制性水库基本情况Tab.2 Information of 7 controlled reservoirs in the five tributaries of Poyang Lake basin

4 五河控制性水库调度运用及其对鄱阳湖枯水期水文情势的影响

4.1 水库调度运行方式

7座控制性水库中，万安、峡江、廖坊、浯溪口、柘林共5座水库为防洪水库，调度包括防洪调度与兴利调度；江口、洪门水库则主要按发电要求调度。

防洪调度：5座防洪水库，汛期按汛限水位运行；万安水库汛期限制水位运行结束时间为6月20日，其他4座水库为6月30日。

兴利调度：在满足防洪与城镇生产生活用水、灌溉用水以及最小航运需水、河道最小生态需水要求等前提下，水库蓄水时间一般为3～8月，8月份以后为供水期。

各水库按现行调度运用方式运行时，必须满足下游供水、航运等最小流量需求：柘林水库为80 m3/s，廖坊水库为60 m3/s，万安水库为130 m3/s，峡江水库为221 m3/s[16-19]。

4.2 对枯水期湖区水文情势的影响

对1953～2018年各水库入库径流系列，采用长系列调节计算方法，按照各水库现行调度运行方式对7座水库进行径流调节计算，成果列于表3。

表3 五河控制性水库1953～2018年长系列径流调节计算成果Tab.3 Runoff regulation calculation results of 7 controlled reservoirs in the five tributaries of Poyang Lake basin from 1953 to 2018 m3/s

4.2.1对下游河道流量的影响

由径流调节作用成果可看出：柘林水库对径流的调节效果最好，在供水期的8月至次年2月，柘林水库均为下游增加流量，多年平均12月可增加流量152 m3/s，9，10月可分别增加76，127 m3/s；峡江水库2月份平均增泄流量128 m3/s；万安水库、江口水库、洪门水库在供水各月对河道径流也均有一定的增加；廖坊与浯溪口水库调节能力较差，对径流的调节效果不明显。

4.2.2对鄱阳湖入湖流量的影响

万安与峡江水库、洪门与廖坊水库分别为赣江和抚河的上下游梯级，径流调节作用为梯级联合调度效果，径流影响值采用下游梯级差值。

计算表明：多年平均情况下，7座水库径流调节作用叠加后，9月至次年2月，可增加鄱阳湖入湖流量；12月增加值最大达到289 m3/s，占该月多年平均总入湖流量的19.1%；10，11，1，2月流量增加值分别达到150，169，225，203 m3/s，占比分别为8.1%，9.4%，14.3%，8.4%。

4.2.3对下游河道典型断面水位的影响

利用下游河道代表站的水位流量关系曲线，通过水库的径流调节差值估算对水位的影响值(见表4)。结果表明：

表4 五河控制性水库调度运用对下游河道多年月均水位影响计算分析Tab.4 Influence of the operation by controlled reservoirs in the five tributaries on average monthly water level of downstream channel

(1) 赣江的万安、峡江、江口水库起到补水作用，抬高外洲水位值：2月约0.21 m，1月为0.12 m，9，10，11月均在0.10 m以下。

(2) 修水柘林水库枯水期补水对下游虬津站水位抬升作用较大，12月约0.68 m，1月约0.60 m，10，11月分别为0.57，0.54 m，9月和2月的抬高值在0.30 m左右。

(3) 抚河的洪门、廖坊水库和昌江浯溪口水库补水作用较小，9月至次年2月对下游水位抬高值在0.13 m以内。

4.2.4对鄱阳湖区水位的影响

根据7座水库对入湖流量的影响值，采用水面线法计算对鄱阳湖区水位的影响值，成果列于表5。计算成果表明：五河控制性水库对星子站以南的鄱阳湖不同区域作用不同，越往南湖区水位抬高值越小；都昌以北区域受赣江、修水控制性水库补水影响，水位抬高值明显大于都昌以南湖区；12月各水库调度运用对鄱阳湖区水位抬升作用最大，都昌以北湖区水位抬高值在0.40～0.48 m，棠荫以南区域水位抬高值在0.14～0.28 m；其他月份一般在0.20 m以内。

表5 五河控制性水库调度运用对湖区多年月均水位影响值Tab.5 Influence of the operation by controlled reservoirs in the five tributaries on the average monthly water level of Poyang Lake m

5 结 论

(1) 2003年以后，鄱阳湖区各站枯水期水位降低、枯水出现时间提前、枯水持续时间延长。

(2) 五河控制性水库按现状调度运用方式，9月至次年2月为供水期，可增加鄱阳湖月均入湖流量62～289 m3/s，以12月最大，9月最小。

(3) 五河控制性水库按现状调度运用方式，9月至次年2月可不同程度抬高鄱阳湖区水位，以12月抬升作用最大。