三峡枢纽运用后鄱阳湖的水位变化特性分析

吕婷婷， 陈界仁， 任莎莎

(河海大学 水利水电学院， 江苏 南京 210098)

1 研究背景

鄱阳湖是我国第一大淡水湖，位于江西省的北部、长江中下游的南岸。南承修河、赣江、抚河、信江、饶河5河来水经潘阳湖调蓄后由湖口站北注长江，是一个过水型、吞吐型湖泊。鄱阳湖在调节江湖关系方面发挥着巨大的作用，不仅受长江的顶托作用，同时对上游来水的5河产生顶托作用，而且作为5河入湖的唯一通道，在洪水季节起到调节5河洪峰的重要作用[1]。

2003年三峡水库运行后鄱阳湖的枯水水情日益严重，严重破坏了湖区内的生态环境，影响了当地居民的生产和生活。已有不少学者对鄱阳湖进行了一系列的研究，近年来鄱阳湖水位变化剧烈[2]；姚静等[3]研究了地形变化对鄱阳湖水位的影响；邓志民等[4]指出鄱阳湖星子站1963-2009年的水位呈现显著下降趋势,其中,冬季水位下降倾向率最大,春季最小；闵骞等[5]分析了鄱阳湖1952-2011年60年来的水文资料，表明进入21世纪以来鄱阳湖枯水程度显著加剧；李世勤等[6]探究2006年鄱阳湖枯水成因及其特征，表明长江上游夏秋季来水偏少和江西5河来水偏少是2006年枯水的主要原因，此外三峡水库蓄水也起到了推波助澜的作用；杨沛钧等[1]指出三峡水库运行后鄱阳湖的水文节律发生显著改变，对鄱阳湖的水位变化存在潜在影响；赖锡军等[7]分析了三峡水库蓄水对鄱阳湖水情的影响格局，指出干流水位快速下降，加速湖水下泄是三峡水库蓄水对鄱阳湖水位的主要影响方式；刘章君等[8]得出鄱阳湖水位影响随三峡水库起蓄时间的提前而减弱；邬年华等[9]得出蓄水期三峡工程运行造成湖区水位降幅较大，枯水期影响较小，增泄期会增加湖区水位；李子龙等[10]指出三峡工程修建后，鄱阳湖的水位特征及河湖相转换均发生了较为明显的变化；许继军等[11]建议优化三峡水库蓄水方式，协调好与5河蓄水工程之间的调度问题，以减小三峡水库运行对鄱阳湖的影响。此外还有一些学者对水位变化对鄱阳湖的生态环境的影响进行了研究，罗蔚[12]指出水位变化是影响其生态系统状态变化的最主要因素；夏少霞等[13]、叶春等[14]探讨了鄱阳湖水位变化对湿地植被的影响；齐述华等[15]研究了水位降低对越冬候鸟生境范围和组成结构造成的影响。上述水文节律的研究大多关注鄱阳湖某一水文站或者某一典型年的水情变化，而对鄱阳湖多个水文站的多年水位变化规律研究较少，缺乏整体认识。本文基于鄱阳湖湖口站、星子站、都昌站、棠荫站、康山站5个水文(水位)站的多年水文资料，探究了三峡水库运行后鄱阳湖水位的变化特性，为鄱阳湖区的水资源合理利用和生态环境的保护以及社会经济

的发展提供科学依据。

2 数据与分析方法

本文从北向南依次选取了湖口、星子、都昌、棠荫、康山5个水文(水位)站1964-2016年共53 a的水文资料来分析鄱阳湖的水位变化趋势。三峡水库自2003年开始蓄水后，鄱阳湖的枯水水情日益严重，本文通过分析5站最高水位、最低水位、年平均水位以及枯水期水位和时间的变化趋势来分析鄱阳湖的水情。其中5站水位的趋势性分析采用Mann-Kendall法。

图1 鄱阳湖流域与水文(水位)站分布图

3 结果分析

3.1 5站的年最高水位、年最低水位、年平均水位及其变化

采用Mann-Kendall法对鄱阳湖湖口、星子、都昌、棠荫、康山5站的年最高水位、年最低水位、年平均水位进行趋势性分析，结果见表1～3。

表1 5站的年最低水位M-K计算结果

表2 5站的年最高水位M-K计算结果

由表1可知，除湖口站外，星子、都昌、棠荫、康山4站的长序列均呈减小趋势。湖口站的年最低水位的检验值呈正趋势变化，且在长序列上通过了99%的置信度检验。三峡水库蓄水前，星子、都昌、棠荫、康山的最低水位呈正趋势变化，其中星子站和都昌站通过了99%的置信度检验，康山站通过了90%的置信度检验。三峡水库蓄水后，星子、棠荫、康山站最低水位呈正趋势变化，都昌站呈负趋势变化，且通过了99%的置信度检验。由表2可知，三峡水库蓄水前湖口、星子、都昌、棠荫、康山5站的最高水位呈正趋势变化，其中星子站通过了90%的置信度检验，其余4站通过了95%的置信度检验，三峡水库蓄水后呈不显著增大的变化趋势，从长序列的变化来看，5站的最高水位呈不显著减小的变化趋势。由表3可知，三峡水库蓄水前，5站的平均水位呈正趋势变化，其中都昌站通过了90%的显著性检验，三峡水库蓄水后5站的平均水位呈不显著增大的变化趋势，从长序列来看，5站的平均水位呈减小的变化趋势，其中都昌站通过了95%的置信度检验。史常乐等[16]得出都昌站2003-2014年最高水位、最低水位、平均水位呈不同程度的下降趋势，而本文2003-2016年短序列水位(除都昌站最低水位)基本呈不同程度的增大趋势，经计算可知，当短序列截止到2014年时所得出的结果与上述文献的结果一致，3种水位为不同程度的下降趋势，产生差异的原因可能在于2016年鄱阳湖为丰水年，最高水位和平均水位均比往年有所增大，使得数据分析中的对偶值增大，统计量S值由负变正，从而使最后标准正态统计量Z值为正，因此变为上升的趋势。

3.2 5站的枯水期水位的变化

鄱阳湖一般在每年10月-次年3月为枯水期，1964-2016年三峡枢纽运行前、后5站的枯水期月平均水位见表4。

由表4可知，三峡水库蓄水后，湖口站10-12月份及星子、都昌、棠荫和康山4站枯水期的水位较水库蓄水前均有不同程度的降低。其中10月份5站的水位下降值最大，星子、都昌、棠荫、康山4站3月份的水位下降值最小。星子和都昌站的水位变幅一直大于棠荫和康山站的水位变幅，棠荫站的水位变幅大于康山站的水位变幅，湖区水位变化呈北高南低的状态。从12月份-次年3月份，星子站的水位变幅小于都昌站的水位变幅。1-3月份因三峡水库增泄流量，湖口水位较建库前有所抬高[17]。

3.3 鄱阳湖枯水期时间变化

对于湖泊，一般称多年平均水位以下的水位为枯水位[6]。以星子站为鄱阳湖代表站，图2给出了1964-2016年各年份水位小于星子站多年平均水位13.32 m的天数历时的变化趋势。从图2可以看出，星子站1964-2016年每年枯水期出现的天数呈波动增长的趋势，1998年的天数最少，为94 d，2011年的天数最多，为287 d。1964-2002年星子站每年低于多年平均水位的天数平均值为173 d，2003-2016年星子站每年低于多年平均水位的天数平均值为214 d，平均增加了41 d。

表4 1964-2016年三峡枢纽运行前、后5站枯水期月平均水位变化 m

图2 1964-2016年星子站每年枯水天数图

由于星子站为水位站，无流量资料，所以本文采用距星子站较近的湖口站的径流量，依据距平百分率法进行丰、平、枯水年的划分。统计分析星子站1970-2016年枯水位出现时间，将枯水位出现时间分成丰、平、枯水年进行比较，结果见表5。从表5的对比看出，丰水年枯水位出现时间大部分从11月份开始，个别年甚至推迟到12月份；枯水年枯水位出现时间可提前至8、9月份，除个别年份外，最晚出现时间为10月份，平水年枯水位出现时间集中在10、11月份。但无论丰水年、枯水年还是平水年，枯水出现时间都呈波动提前的状态。

4 结 论

选择鄱阳湖湖区的5个水文(位)站，依据实测资料进行了鄱阳湖湖区的水位变化特性分析，主要结论如下：

(1)除湖口站外，星子站、都昌站、棠荫站、康山站的年最高水位、年最低水位和年平均水位均处于下降趋势；湖口站的年最低水位为显著增大的变化趋势，年最高水位和年平均水位为下降的变化趋势；

表5 1970-2016年星子站丰、平、枯水年枯水位出现时间

(2)鄱阳湖枯水期10月份水位变幅最大，从10月至次年3月份枯水水位变幅递减，除湖口站外，其余4站3月水位变幅最小；枯水期鄱阳湖区的水位变化幅度呈北高南低的状态，12月至次年3月，受三峡水库动用调节库容的影响，星子站的月均水位变化小于都昌站的月均水位变化，同时因三峡水库增泄流量，湖口水位较建库前有所抬高；

(3)三峡水库蓄水后，鄱阳湖枯水时间较水库蓄水前增加了41 d，丰水年枯水出现时间大部分为11月份，个别年甚至推迟到12月份；枯水年枯水出现时间可提前至8、9月份，除个别年份外，最晚出现时间为10月份，平水年枯水出现时间集中在10、11月份。无论丰水年、枯水年还是平水年，枯水出现时间都呈波动提前的状态。

(4)鄱阳湖枯水特性变化复杂，影响因素较多，如气象因素导致的入湖流量的变化、人类活动影响如采砂、湖区整治工程导致长江水文特性的变化等，对此变化的成因及定量分析需要进一步深入研究。