长江河湖变迁与保护目标初探

卢金友，柴朝晖，刘小光

(长江科学院 水利部长江中下游河湖治理与防洪重点实验室, 武汉 430010)

1 研究背景

长江流域面积约180万km2，干流总长6 397 km(宜昌以上为上游，长约4 504 km；宜昌至湖口为中游，长约955 km；湖口以下为下游，长约938 km)，流域常年水面面积1 km2及以上的湖泊有805个，总面积约1.76万km2。长江流域以全国18.8%的国土面积，生产了全国33%的粮食，养育了全国33%的人口，创造了全国34%的国内生产总值(GDP)，而且是我国重要的战略水源地、水电能源基地、珍稀水生生物天然宝库，拥有丰富的自然资源和生物多样性，在我国经济社会发展和生态环境保护中具有重要战略地位。

2016年1月，面对大规模流域开发造成的局部水环境质量降低、水生态系统受损、水土流失加剧、环境污染风险加大等问题，习近平总书记放眼长江发展的壮伟历史，强调推动长江经济带发展必须从中华民族长远利益考虑，要把修复长江生态环境摆在压倒性位置，共抓大保护、不搞大开发，坚持生态优先、绿色发展。2018年4月，习近平总书记在深入推动长江经济带发展座谈会上充分诠释了长江大保护的内涵，为长江大保护指明了正确方向和实践路径。“共抓大保护、不搞大开发”不是只保护不开发，而是要将保护摆在优先和突出的位置，不能以牺牲生态和环境为代价走粗放无序开发的老路，必须以“大保护”为前提因地制宜科学有序集约开发，走人与自然和谐共生的生态文明发展之路。2020年11月在全面推动长江经济带发展座谈会上，习近平总书记强调坚定不移贯彻新发展理念，推动长江经济带高质量发展，谱写生态优先绿色发展新篇章，提出了长江经济带发展“五新三主”的战略使命。

在习近平总书记系列重要指示批示精神指引下，国务院相关部委、各级政府和企事业单位积极以实际行动贯彻落实长江大保护，如：编制长江大保护相关的规划、顶层设计、总体方案等；开展诸如长江干流岸线利用项目清理整治、长江入河排污口排查整治、长江干流河道采砂统一清江行动、长江十年禁渔等专项行动；出台我国首个流域性环境保护法《长江保护法》[1]等。众多学者也从长江大保护的内涵[2-3]、意义[4]、思路[5]、科学问题[6]、对策[7]等方面开展研究，相关研究成果为长江大保护提供了重要的支撑。然而，目前关于长江保护目标以概念与定性描述为主，对于保护到什么程度才满足大保护的要求在认识上还不清晰。因此，在分析长江河湖变迁和人水关系的基础上，以人水和谐到人水失衡的变化过程入手，探讨了长江保护目标、具体内容和指标、现阶段目标和工作方向以及是否实现判断准则等，以期能为长江保护和修复及高质量发展提供理论支撑。

2 长江河湖变迁概况

2.1 地质时期长江的演变

距今2亿年前的三叠纪时，现在的长江是一片与古地中海相通的大海。三叠纪末发生的一次强烈的造山运动使三峡地区地壳上升，古地中海向西大规模地退出，现今著名的黄陵背斜出露在海平面上。在黄陵背斜的西面，留下秭归湖、巴蜀湖、西昌湖、滇池等几个大水域，除属东长江水系的秭归湖之外，西面的这些大湖被一个水系串联起来，从北向南，由南涧海峡(云南西南部)流入印度洋，这是西部古长江的雏形。在它的东部有当阳湖、鄂湘湖、鄱阳湖及其他众多湖泊，这是东部古长江(扬子江)的雏形。距今大约7 000万年时，一次燕山运动使得古海床四川盆地和三峡地区开始隆起，秭归湖逐渐消失，洞庭湖盆地和云梦盆地开始下降。四川盆地因西南印度板块楔入，青藏高原和云贵高原隆起，渐成了一个内陆海。后来因印度板块斜向东北方向楔入亚欧板块底部，青藏高原开始持续隆起，喜马拉雅-横断山脉受板块挤压，造山隆起，云贵高原也在此时开始形成并不断因这股挤压抬升力隆起，西长江南流之路因此中断，南涧海峡遂演变为通海的狭长水道，再逐渐演变为巴蜀海南流入海的江河，举世闻名的三江并流大致在此时成形。而后，随着三峡一带的造山运动，三峡一带的古地层隆起出露的3个背斜，终于出现了断裂，在流水的溶蚀作用下，形成三峡裂谷，以巫山为分水岭的东西长江二水背流因水流切割而越来越接近，到50万年前东西长江完全打通，东流入海。

2.2 人类文明时期长江的演变

2.2.1 长江上游

秦汉以前，金沙江流域的开发形式呈现原生状态，由于不受中原王朝的影响，其开发样态多样并行，各人类群体都在自己有限的空间范围内进行生产，故大规模跨族际的开发十分有限，对自然环境的冲击并不大。清代以前中央王朝主导的金沙江流域的开发对当地自然环境冲击并不明显，到了清代，内地人口的快速增长，以及“治藏先安康”的开发边疆决策，逐渐改变了金沙江流域山区的自然生态景观。

2.2.2 长江中游

长江中游河道变迁与云梦泽的消亡、洞庭湖的形成发展息息相关(图1)，河湖变迁主要表现为：

图1 人类文明时期长江中游河湖关系变化Fig.1 Changes in the relation between rivers andlakes in the middle reach of the Yangtze Riversince human civilization

(1)先秦时代长江、汉水相沟通，西部接纳荆江三角洲上的荆江分流夏水和涌水，周长约450 km的云梦泽演变至唐宋时期彻底解体，大面积的湖泊水面演变为星罗棋布的小湖沼(如今的洪湖等)。

(2)北宋至清光绪年间，随着人类社会经济活动的逐渐活跃、荆江三角洲的扩展和云梦泽的萎缩，景口、沦口两股长江分流汇合进入洞庭沼泽平原，使洞庭地区的地表形态由沼泽平原景观迅速演变为汪洋浩渺的大湖景观。

(3)19世纪50年代以后是洞庭湖在整个历史时期演变最为剧烈、最为迅速的一个阶段，清咸丰二年(1852年)，荆江马林工在枯水年溃决，形成藕池口，因“民力拮据”未修，至咸丰十年(1860年)，长江发大水，在原溃口之下冲成藕池河。同治九年(1870年)，荆江黄家铺堤溃于长江大水，事后堵塞不坚，至同治十二年(1873年)，复溃不塞，形成松滋口及其分流松滋河，形成了四口南流的局面。

2.2.3 长江下游

长江下游河湖变迁主要表现为：

(1)长江下游主河道在春秋战国时期仅有少数江心洲，元明清时期江心洲急增，还伴有很多并洲现象(大部分江心洲是并向左岸的)，且并岸伴随着江岸的大幅度迁移。

(2)距今约六七千年前，长江口从扬州、镇江一带不断下移，7世纪崇明诸沙出水成陆，分长江口为南北两支。元明至清初时期长江主流均走北支，18世纪初主流改走南支，北支开始萎缩；19世纪中叶及20世纪中叶，南北港及南北槽分流格局相继形成。总体上，长江口呈现出主流南偏、沙洲并岸、河宽缩窄、河口外延的历史演变特点。

(3)彭蠡泽长江以北部分自晚更新世以来不断萎缩，六朝时被称为雷池和雷水，如今演变成太白湖、龙感湖、大官湖等湖泊；彭蠡泽长江以南部分由于赣江等源源不断地向东南方向浸入，发展成鄱阳湖。

(4)从形成至东晋时期，鄱阳湖都处于平稳发展阶段，唐宋时期湖水大面积扩张，逐渐浸没鄡阳平原，宋代已大致扩展至今天的规模，明及清朝前期鄱阳湖稳定发展，鄱阳南湖汊湖不断形成。清朝末年，由于湖区床面逐步出现上升趋势，加上水土流失、泥沙大量入湖和围湖垦田，湖水面积日益缩小。近代以来，由于人类活动的影响，鄱阳湖萎缩之势加剧，不断向北收缩(图2)。

图2 长江彭蠡泽变迁Fig.2 Changes of Penglize Lake in the Yangtze Riverbasin over different dynasties

2.3 近百年长江的演变

2.3.1 长江上游

金沙江干流主要地貌形态为构造侵蚀高山峡谷地貌，因此金沙江上游的河道、河流水系相对稳定，绝大部分河床基岩出露，自然条件下近百年来河道变化不大。金沙江下游河道的改变主要是梯级水库建设引起的，梯级水库建设主要涉及乌东德、白鹤滩、溪洛渡和向家坝4座水电站。梯级水库的建设阻碍了长江上游泥沙输运连续性，形成长江上游河段新的水沙条件，直接影响长江上游河床演变[8]。同时，长距离、大面积、无序采砂破坏了长江上游河道原有的河床面层，使粗化层覆盖的细颗粒暴露成为推移质或悬移质向下游运动，引起河床剧烈冲刷，造成河床局部异常演变，破坏河道稳定。川江下游近期河道改变则主要是三峡水利枢纽的投运形成的“高峡出平湖”现象。库区河道地形复杂，河宽变化较大，水库蓄水后粗颗粒泥沙大量淤积在三峡水库内，河道断面总体朝单一、归顺方向发展[9]。

2.3.2 长江中下游

三峡水库蓄水前，上荆江分汊微弯的河道外形，在百年前已定型，弯道发展过程中，随着凹岸崩退，河面增宽而出现边滩，边滩受水流切割形成江心滩，然后逐步淤积成江心洲。下荆江作为典型的蜿蜒性河段，演变的主要特征是各个弯道凹岸崩坍、凸岸淤积、弯道半径相应减小；当河弯发展到一定程度时，在一定的水文和河道边界条件下，发生凸岸切滩、凹岸撇弯或自然裁弯。三峡水库蓄水运用后，随着上游来水来沙的减少、水土保持工程的实施、干支流梯级水库群的陆续建成运用，中下游干流河道总体上保持冲淤基本平衡的态势被打破。加之大量河道整治工程、航道整治工程的实施，以及河道岸线利用、采砂等人类活动，导致河道边界条件改变，对中下游河道河床冲淤调整造成一定的影响。总体而言，三峡水库蓄水后长江中下游干流河道演变特点主要表现为：

(1)枯水河槽普遍冲刷下切，断面形态总体向窄深化发展，中低滩冲刷萎缩，高滩时有崩退。

(2)弯道段、汊道段分汇流区、长直过渡段主流摆动幅度较大，急弯段出现不同程度的切滩撇弯现象。

(3)分汊河段稳定性总体提升，多数主支汊格局未发生变化，但短汊发展占优，多汊尤其是含有次生二级分汊的河段冲淤变化复杂且稳定性较差。

(4)近岸河床冲刷明显，岸坡变陡，崩岸时有发生[10-13]。

对于中下游湖泊而言，由于围垦、建闸等人类活动的影响，近百年来中下游湖泊面积急剧萎缩，与长江自然连通的湖泊仅剩洞庭湖、鄱阳湖和石臼湖。三峡水库蓄水以后，洞庭湖和鄱阳湖主要表现为退水时间提前、枯水期延长、最低水位下降、湖区微冲微淤的特点。

3 长江河湖保护目标探讨

3.1 长江人水关系变化

从世界范围看，几大人类文明都发源于大江大河，大江大河的变迁与人类息息相关。几千年来，人水都发生了变化，但相比水而言，人类变化巨大，人口增加了几十倍，社会经过了多次的变革，人类对江河的干扰和影响逐渐加剧，可以说，人水关系变化的主导影响因素是人类，水的变化只是辅助因子。

中国气候环境改变后(春秋战国时期)，北方黄河流域经济条件渐衰，长江流域因为优越的气候条件和耕地资源，在魏晋时期已经成为全国的经济中心，特别是到宋代以后长江流域是全国最主要的经济区。长江流域人口发展总体经历了战国至明代的缓慢增长期(期间又呈现周期性大起大落)、清代鸦片战争前的大幅度增长期、近代马鞍形徘徊期和新中国成立后极速增长期(图3)。

图3 长江流域人口随时间变化过程Fig.3 Change of population in Yangtze River basinagainst time

从图3可以看出：

(1)宋朝之前，长江流域人口数量不大，人类对河湖干扰较小(如宋朝时荆江分流口穴尚有“九穴十三口”、洞庭湖区围堤圩垸很少等)，长江流域人口数量远低于最大环境容量，人口增长的环境阻力甚微，支持经济社会发展的自然资源基础运行健康，表现出显著的环境正向影响。

(2)北宋时期是长江流域人口过程的一个重要转折点，亦是农业生态系统与自然生态系统关系由和谐共存到日见紧张的一个重要转折时期，此时长江流域发生了环境负面转化的标志现象——江水变浊、水土流失、航道淤塞、河湖淤积及洪水泛滥等，因此可以认为宋代是长江流域历史上生态环境负面转变的重要阶段。

(3)北宋以后，人口压力不断增加，明清时期人口急剧增加(乾隆三十九年突破1亿大关)，生产规模也大幅扩大。人口和生产规模的激增，使得沿江地区的开发大大增加，如荆江两岸的“九穴十三口”至明初(公元1370—1380年)只剩郝穴、虎渡口和调弦口3处。清中叶时，不少地区已是童山濯濯，荒山秃岭随处可见，整个社会经济生态系统都已感受到人口过多的沉重压力，这种人水关系的变化也体现在洪灾发生频率上。从公元前185年至公元1970年的2 000余年间，长江中下游唐代平均约18年一次洪水，宋元时期平均5～6年一次，明清期间平均4年一次，民国年间几乎年年遭灾害[14]。

(4)新中国成立以来，工业化和城镇化过程是长江流域向负面转变的第二阶段，生态环境方面出现了新的负面现象，如水域污染、气候污染与水系混乱等[15]。近几十年来长江流域的气温整体呈上升趋势，且上升速率大于全球平均气温的上升速率，上游青藏高原温度明显升高，源头处温度呈现递增趋势，冰雪加速融化，使得部分冰川融水注入长江，长江流域发生超大洪水的可能性增大[16-17]。20世纪70年代后，大规模围湖造田和城市化快速扩张抑制了蒸发和下渗过程，从而造成长江中下游产流能力增强，径流增加，进一步提高了洪灾发生的概率和强度[18]。2020年发生的全流域性大洪水，仅次于1954年与1998年，属于特大洪水，强度大、范围广、极端性强的降水过程是首要成因[19]。其中大气环流的反常，中国和青藏高原积雪面积和日数都异常偏多、热力异常是长江流域暴雨的内在成因[20]，社会经济活动导致的江湖调蓄能力减弱、入江排涝量增大等则是直接影响因素，人类对自然资源的过度索取与不合理开发导致的生态系统破坏对洪涝灾害的影响则是根本性的。自2016年习近平提出“共抓大保护、不搞大开发” 理念后，在各级政府和主管部门的共同努力下，长江生态环境有了明显改善，长江人水紧张关系有所缓和。

综上，长江与人的关系经历了从人水和谐共生到人水失衡的变化过程，其中，宋朝是长江流域历史上人水关系转变的第一个阶段，此后长江人水关系日渐紧张；新中国成立以来的工业化和城镇化过程是长江人水关系向负面转变的第二阶段，长江人水关系日趋恶化；2016年以来，“共抓大保护、不搞大开发”理念的贯彻实施是人水关系进入再次变化的第三个阶段，长江人水关系逐渐有所缓和(如图4所示)。

图4 长江人水关系变化示意图Fig.4 Change of human-water relation in theYangtze River basin

3.2 长江河湖保护目标

长江的治理开发有几千年的历史，从最初防洪减灾，到后来的水资源开发，到现在的生态环境治理，各个阶段的关注点有所不同。但长江从健康到病得不轻，人水失衡是主要症结所在，也是实现流域高质量发展的主要障碍。长江保护目标应是实现人水和谐共生，保障水沙通道、泄洪通道、航运通道、生态通道和文化通道5个通道畅通。长江保护目标框架示意图如图5所示,具体包含3个判断准则：

图5 长江保护目标框架示意图Fig.5 Framework of protection target forthe Yangtze River

(1)长江水生态系统健康。长江水生态系统健康是指长江应具有多样的水生生物及其需要的生境(水文情势、水流流态、河流地貌、水质等)，可通过水体生态系统物理、化学和生物完整性指标进行评判，如岸坡稳定性、流量变异程度、横向纵向和垂向连通度、总磷、总氮、化学需氧量(COD)、重金属含量、植被覆盖度、鱼类多样性指数、底栖生物丰富度等。

(2)长江对人类发展的支持功能良好。长江水生态系统健康的同时还应能满足人类社会发展的需求，具有满足要求的行洪能力和优质水源供给能力、绿色高效的航运和岸线利用体系、先进的水文化等，可通过泄洪能力、供水保证率、通航水深保证率、岸线集约化程度、历史水文化传承指数、公众对水文化满意程度等指标进行研判。

(3)人类为长江提供充分必要的保护。长江水生态系统健康与其对人类社会的支持功能两者要协调发展，人类就必须为长江水生态系统的健康提供工程和非工程保障措施，使长江人水关系保持和谐发展，可通过水土流失治理率、优良河势保持率、自然岸线恢复率、节水意识等指标判断。

然而，实现长江人水和谐共生，保障5个通道畅通的保护目标是个长期、艰巨、复杂的过程，现阶段目标应通过工程和非工程措施努力改善长江人水关系，减少人水失衡带来的负面效应，朝人水和谐方向发展。要实现现阶段目标，有几方面的问题需要解决：

(1)应解决防洪安全问题。因为洪涝灾害仍是长江面临的最主要的水安全问题，也是人水失衡的重要表象，防洪安全是长江大保护的基础，也是其他水问题解决的先决条件，应针对近年来洪水新特点(频率高、洪水位高等)，深入研究长江防洪形势的变化，构建长江流域防洪减灾新格局，实现长江安澜。

(2)要实现水环境改善。水环境改善是长江水资源与水生态问题解决的关键所在，是生态环境治理的重要支点，水环境一旦得到改善，水资源短缺和水生态退化问题也会随之得到有效解决[21]。对于水环境改善目标，应从长江河湖变迁和人水关系的变化过程入手，寻求长江河湖变迁过程中从人水和谐到人水失衡的拐点(上文中提到的宋朝等)，以拐点时刻的人口、社会经济、生态环境状态等为指标，结合长江现状，通过类比、放大等手段得到水环境改善的具体目标(以相对资源环境承载力来体现)，但值得注意的是，长江上中下游、干支流的自然地理条件、社会经济发展水平差异显著，面临的主要水环境问题也不尽相同，就需要结合当地实际情况，提出分区分类型的水环境改善目标。

(3)要加快水生态修复。鉴于目前长江流域不容乐观的水生态状况，必须从水生态空间的恢复(修复岸线、江湖连通、保护洲滩等)、水生生物资源的恢复(保证河湖生态需水、恢复河湖生物通道、增殖放流等)等方面加速开展流域层面的水生态修复，逐步改善长江水生态。

(4)要做好长江水文化建设。水文化是人们以水和水事活动为载体，在与人和社会生活的各方面发生联系过程中创造的物质财富和精神财富的总和，做好长江水文化建设是落实习近平总书记治水理念、实现长江高质量发展、达到人水和谐的必经之路。

4 结 语

在系统梳理长江河湖变迁历程的基础上，揭示了长江在不同历史阶段的演变规律，分析了长江人水关系的变化过程，提出了人水和谐共生，保障水沙通道、泄洪通道、航运通道、生态通道和文化通道5个通道畅通的长江保护目标。现阶段目标应是通过工程和非工程措施努力改善长江人水关系，减少人水失衡带来的负面效应，朝人水和谐方向发展。研究成果将有助于进一步明确流域保护与开发之间的关系，为流域内产业结构调整、高质量与绿色发展路径的制定提供参考。

长江河湖保护问题涉及面广，既有科学技术问题，又有经济社会问题，既包括时间维度，又有空间维度，人水关系随时随地都在不断变化，情况非常复杂，本文仅对保护目标宏观上进行了初步探讨，还需要在深入研究长江流域不同历史时期人水关系的基础上，综合研究构建人水和谐共生、保障5个通道畅通的河湖保护目标体系及各项指标的阈值。