鄱阳湖流域江湖关系研究综述

杨沛钧，廖智凌

(河海大学大禹学院，南京 210098)

0 引 言

长江流域的环境问题正日益引起人们的重视，2016年1月5日，习近平主席在重庆召开推动长江经济带发展座谈会上强调：“长江拥有独特的生态系统，是我国重要的生态宝库，当前和今后相当长一个时期，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。”因此，保护长江流域生态环境问题已经成为今后相当长一段时期内的主旋律，而鄱阳湖湿地作为长江流域上的一颗明珠，是许多珍稀动植物的栖息地，其生态意义不言而喻，所以，研究和解决鄱阳湖问题对于解决长江流域环境保护问题具有重要意义。

1 鄱阳湖简介

鄱阳湖地处江西省的北部，长江中下游南岸。鄱阳湖以松门山为界，分为南北两部分，北面为入江水道，长40 km，宽3～5 km，最窄处约2.8 km；南面为主湖体，长133 km，最宽处达74 km，面积3 150 km2。鄱阳湖承五河通长江，是江西省全省的“集水盆”，五河入江的“中转站”，是一个吞吐型、季节性的浅水湖泊。年内季节性和年际间差异性的水位落差大，年内变幅在9.59～15.36 m，年际间最大变幅达16.69 m[1]。受修河水系和赣江水系等水源不足的影响，每年从秋冬季节到第二年仲春为鄱阳湖枯水期。鄱阳湖是北方候鸟迁徙越冬的最佳之地，主要保护对象为珍稀候鸟及湿地生态系统[2]。鄱阳湖在调节长江水位、涵养水源、改善当地气候和维护周围地区生态平衡等方面都起着巨大的作用。

然而，进入21世纪以来，特别是2003年以后，鄱阳湖枯水位和特枯水位时间提前，持续时间延长。从鄱阳湖水位年际变化图(图1)亦能看出，近年来的鄱阳湖年最低水位要大幅低于历史平均水平。同时，长江九江段、星子站枯水水位也较历史同期偏低[3]。

图1 鄱阳湖水位年际变化图

枯水事件频发将对鄱阳湖区的生态以及人类发展产生巨大的消极影响，因此及时研究湖区水位演变规律，以及鄱阳湖流域水文过程对水资源时空分布的影响机制将对鄱阳湖湿地生态保护与建设以及周边生态经济区的健康发展起到至关重要的作用。

2 枯水问题与江湖关系间的联系

鄱阳湖水域的形成是地理条件，亦是流域降水和江湖关系共同作用的结果。流域丰沛的降水及径流保证了鄱阳湖的积水和冲淤条件。长江水位变化引起的顶托作用，影响湖区泄水量、速率与水位变化，从而导致湖泊容积变化。湖泊流域内各江河地汇水量变化与泄洪能力变化共同导致湖区洪水位变化和湖盆水面年内季节性及周期性变化[4]。

随着长江上游降水量的变化和长江上的一批水利工程的建设运行，使得长江干流来水在同流量下水位下降，长江水位对鄱阳湖的顶托作用减弱。鄱阳湖原来的水量下泄吞吐平衡被打破，下泄能力增加，导致江湖关系发生了显著的趋势性变化[5]。这揭示了鄱阳湖的枯水问题和江湖关系之间有着密不可分的联系。

3 鄱阳湖流域江湖关系简介

江湖关系主要是指长江与鄱阳湖的关系。江湖关系为连通的江湖水系之间的相互作用，包括河湖水系之间的水量交换、河床湖盆的自然演变及其产生的物质能量交换。江湖关系是一个有一定规律的自然现象，自现代鄱阳湖形成至今就一直存在[6]。

鄱阳湖流域的江湖关系主要牵涉到3个主体：长江、鄱阳湖和五河(赣、抚、信、饶、修)。目前对鄱阳湖流域江湖关系的认识也主要集中在这三个主体间的水量交换机制上，大致可分为以下3点。

3.1 长江对鄱阳湖的顶托作用

每年的7月中下旬，长江径流达到最大，长江水位上涨较快，对鄱阳湖出流的顶托作用也在不断加强；而流域五河洪水开始消退，不能大量补给湖泊加大湖水下泄压力，江水倒灌现象开始频繁发生，同时湖泊水位上涨到最大。从8月初开始，长江洪水快速消退，湖泊水位也随之下降，但是由于鄱阳湖前期蓄存了大量水体，水位高，湖水下泄压力大，使得这段时间内江水倒灌频率有所降低。从8月底至9月中下旬，长江洪水的消退速度缓慢，但流量总体仍然较大，而五河流域入湖流量很低，顶托作用对湖泊水位的壅阻十分明显。尤其在9月中旬，江水倒灌最频繁，湖泊排水能力小。10月中下旬，鄱阳湖流域来水进入枯水期，湖泊水位快速下降，同时长江洪水也快速消退，江水倒灌的频率也随着长江顶托作用的减小而降低。由此可见，长江对鄱阳湖季节性的顶托作用对鄱阳湖水位有着重要影响[7]。

3.2 鄱阳湖对五河的顶托作用

鄱阳湖不仅受到长江的顶托作用，同时还对上游来水的五河产生顶托作用。据水利部长江委对鄱阳湖五河尾闾及湖区樵舍、昌邑等水文站水位资料统计分析，鄱阳湖水位对五河尾闾顶托影响范围取决于湖盆水位及湖洪与河洪遭遇情况: 当湖区洪水大而五河为一般洪水时，影响范围为赣江至丰城、抚河至温家圳、信江至梅港、乐安河至石镇、昌江至古县渡、修河至柘林坝下；当五河洪水大而鄱阳湖洪水一般时，其影响范围变为赣江下移约66 km至铁桥下、抚河下移约12 km至架桥、信江下移约21 km至大溪渡、乐安河至石镇下游200 m、昌江至古县渡下游150 m、修河下移约40 km至永修县城附近。

3.3 鄱阳湖对五河入江的调蓄作用

鄱阳湖是五河入江的唯一途径，也因其广阔的水域面积，在洪季时起到调蓄五河洪峰的重要作用。据1954—2006年资料统计，在大通站总入流中，鄱阳湖与长江干流武汉—大通河槽多年平均削减洪量为21 100 m3/s，平均削减百分比为27.3%；对大通站年最大60 d洪量对应的一次洪峰调蓄中，鄱阳湖与长江河槽总的调蓄量为20.6～415.8 亿m3，平均189.9 亿m3，其中鄱阳湖调蓄量平均为59.6 亿m3，占总调蓄量的31.4%。可见鄱阳湖对“五河”洪水的调蓄作用显著，对长江武汉至八里江江段洪水的调蓄作用也较大[4]。三者关系的示意图见图2。

图2 鄱阳湖流域江湖关系图

4 鄱阳湖江湖关系研究热点现状

4.1 长江和鄱阳湖的水量交换机制和模拟

研究鄱阳湖流域的江湖关系，首要任务就是要搞清楚鄱阳湖和上游五河及长江之间是如何进行水量交换的。由于2003年开始不断出现的严重枯水事件，近年来，越来越多的学者投入到三者之间的水量交换机制的研究之中，开始逐步弄清鄱阳湖水量是如何受到长江、五河影响的。有研究已指出，鄱阳湖流域的气象因素以及五河来水是鄱阳湖水位水量以及鄱阳湖和长江之间相互作用的主导因素[8]，在此基础上，又有许多学者仔细研究了鄱阳湖和长江之间的水量交换，得出了其时间季节变化特征，提出了河湖水量交换系数(某一时段内由支流汇入湖泊的径流量与湖泊泄入干流的径流量的比值)：

该系数可以很好地用以判别鄱阳湖和长江之间的关系，并进一步得到长江干流与鄱阳湖水交换系数的量化公式：

(2)

通过1953-2011年的数据计算得到I值与“五河”径流量进行相关性检验可知：近60多年来河湖水交换系数的年际变化没有明显趋势性，表明河湖关系目前没有明显变化，河湖系统演化比较健康[9]。该研究直接去寻找入湖径流量与出湖径流量之间的关系，与“五河”相联系，得出了长江—鄱阳湖之间水量交换仅通过湖口区域来完成的结论，将问题简化，并且找出“五河”、鄱阳湖、长江整个水系水量变化规律与趋势，表明长江干流径流量的大小是河湖水量交换过程中的主控因素，为今后研究鄱阳湖问题提供了较为明确的研究方向，可以说在这一方面目前已经取得了很多成果，研究得也较为透彻[10,11]。

4.2 长江和鄱阳湖的泥沙运动情况

三峡水库运行后，下游水文泥沙情势显著调整，尤其是沙量的大幅减少使得长江中游两大通江湖泊(洞庭湖和鄱阳湖)泥沙冲淤总量及分布特征相应出现一定变化，由此造成江湖泥沙冲淤格局的调整，使得江湖关系发生变化。三峡水库蓄水前，鄱阳湖湖区年均淤积泥沙469 万t，三峡水库蓄水后，鄱阳湖进入冲刷状态，且冲刷主要集中在北部入江水道以及赣江、修水河口区域[12]。采砂活动对湖区泥沙冲淤的影响显著，入江水道含沙量异常偏大主要与采砂有关[13]。三峡水库蓄水对泥沙冲淤的影响均主要体现在入湖沙量方面。另一方面，长江干流输入鄱阳湖的泥沙主要通过倒灌的形式，三峡水库蓄水后，鄱阳湖倒灌水量变化不大，沙量大幅减少[14]，但其总量占入湖沙量的比例较小[13]，对湖区泥沙影响较大的仍然是入江口处大规模的挖砂活动导致的入江沙量增大。

4.3 江湖关系变化产生的影响

鄱阳湖江湖关系的变化必将在鄱阳湖地区导致一系列后果，目前的研究主要集中在两点：水文节律以及水环境的变化。

2003-2011年与1980-2002年相比，鄱阳湖水文节律发生显著改变，涨、退水阶段水位均偏低，进而导致枯水阶段延长，同时促成丰水阶段的缩短。各水文期的变化综合表现为鄱阳湖水文节律洪旱急转的情势。文献[15]从大范围时间尺度指出，2003-2011年退水阶段初期，湖水持续大量入江，湖泊水资源量锐减；而涨水阶段，湖水亦顺利汇入长江而涨水缓慢；丰水阶段江湖水量交换则因顶托作用而长时间壅水甚至倒灌，湖水下泄入江受阻，初步表明江湖水量交换对鄱阳湖水文节律的改变具有重要作用。而文献[10]则更进一步给出了利用 EFDC的水动力模块、染色剂模块和水龄模块，模拟鄱阳湖的水动力学过程的方法，并通过对倒灌期的模拟结果进行分析证明了这是从细节上描述江湖关系变化后果的有效方法。

在水环境方面，与1956-2002年的水位序列相比，受入湖河流上游水库的影响，4-6月入湖量略有减小，湖区水位抬升较慢，但湖内的水体流动较快，换水周期快，通过湖泊自净作用的时间周期也变短。近10年情景下五河汛期及秋季退水期水质变差趋势明显。TN浓度在这两个时间段内分别上升10.6%和12.4%，TP浓度在两期间内分别升高11.7%和13.6%。江湖关系变化引起的水位变化增大了鄱阳湖沉积物NH+4-N释放风险，表现为沉积物TN蓄积量升高，潜在氮释放量较大。沉积物NH+4-N吸附/解吸平衡浓度(EC0)升高，NH4-N将更容易通过沉积物—水界面释放；单位沉积物NH+4-N最大释放量及初始NH+4-N释放速率升高。鄱阳湖与长江江湖关系的变化将引起沉积物蓄积更多的氮，沉积物氨氮更易被释放进入上覆水，增大NH+4-N释放风险，加速水质恶化[16,17]。

5 研究展望

鄱阳湖湿地生态系统是一个复杂、开放的交互系统。随着鄱阳湖流域社会经济的不断发展以及长江中上游进一步的水利水电开发，鄱阳湖正在经历着新的变化。而从目前的情况来看，鄱阳湖正呈现出水量逐渐减少、污染物扩散风险加剧的危险趋势；鄱阳湖湿地生态系统退化有加剧的趋势；人口持续增长、不合理的经济发展模式、湿地保护相关政策的缺失等都加剧了湿地生态系统的退化。

而从上述总结可以发现，目前关于鄱阳湖江湖关系的研究热点已经聚焦在鄱阳湖和周边江河水量交换机制以及由此带来的鄱阳湖水文和生态后果上，并且在这方面已经取得较为丰硕的成果。然而要想真正揭示鄱阳湖江湖关系变化的前因后果，仍有许多问题需要继续深入研究，比如在量化江湖关系变化之后进一步考虑气候变化因素与大型水利工程运行以及其他因素各自对江湖关系变化的贡献大小，从而找出主次要矛盾以便有针对性的展开调整；针对鄱阳湖水位进一步降低可能导致的大规模氨氮释放问题应尽快研究弄清潜在的氨氮释放量以及可能影响的水体面积，建立相应的预警方案；针对鄱阳湖湖区存在的大规模挖砂问题，当地政府应当进一步采取措施规范采砂船的活动，这就需要知道什么样的采砂强度不会对湖床断面产生根本性的影响，这些问题都亟待研究。

□

[1] 江西省地方志编篡委员会.江西省自然地理志[Z].北京:方志出版社,2003:99.

[2] 长江中游鄱阳湖.http://www.china-changjiang.net/website/public_detail/detail/447/16766.shtml[EB/OL]. 2016-03-06.

[3] 欧阳千林,刘卫林.近50年鄱阳湖水位特征变化研究[J].长江流域资源与环境,2014,23(11):1 545-1 550.

[4] 刘志刚,倪兆奎.鄱阳湖发展演变及江湖关系变化影响[J].环境科学学报,2015,35(5):1 265-1 273.

[5] 吕兰军.长江九江段、鄱阳湖枯水期水位偏低原因分析与思考[J].江西水利科技,2014,40(2):126-129.

[6] 万荣荣,杨桂山.长江中游通江湖泊江湖关系研究进展[J].湖泊科学,2014,26(1):1-8.

[7] 叶许春,李相虎,张 奇.长江倒灌鄱阳湖的时序变化特征及其影响因素[J].西南大学学报,2012,34(11):69-74.

[8] 郭华,Hu Qi,张 奇.近50年来长江与鄱阳湖水文相互作用的变化[J].地理学报,2011,66(5):609-617.

[9] 赵军凯,李九发,蒋陈娟,等.长江中下游河湖水量交换过程[J].水科学进展,2013,24(6):759-768.

[10] 杜彦良,周怀东,彭文启,等.近10年流域江湖关系变化作用下鄱阳湖水动力及水质特征模拟[J].环境科学学报,2015,35(5):1 274-1 284.

[11] 李云良,张 奇,姚 静,等.鄱阳湖湖泊流域系统水文水动力联合模拟[J].湖泊科学,2013,25(2):227-235.

[12] 朱玲玲,陈剑池,袁 晶,等.洞庭湖和鄱阳湖泥沙冲淤特征及三峡水库对其影响[J].水科学进展,2014,25(3):348-357.

[13] 赖锡军,黄 群,张英豪,等.鄱阳湖泄流能力分析[J].湖泊科学,2014,26(4):529-534.

[14] 王延贵,刘 茜,史红玲.长江中下游水沙态势变异及主要影响因素[J].泥沙研究,2014,10(5):38-47.

[15] 戴雪,万荣荣,杨桂山,等水文节律变化及其与江湖水量交换的关系[J].地理科学,2014,34(12):1 488-1 496.

[16] 何宗健,吴志强,倪兆奎,等.江湖关系变化对鄱阳湖沉积物氨氮释放风险的影响[J].中国环境科学,2014,34(5):1 277-1 284.

[17] 沈洪艳,张绵绵,倪兆奎,等.鄱阳湖沉积物可转化态氮分布特征及其对江湖关系变化的响应[J].环境科学,2015,36(1):87-93.