赣江尾闾碟形湖水体季节性分布特征

刘星根 谭志强 范宏翔

摘要：碟形湖是鄱阳湖湿地的一类重要组成部分。赣江尾闾（中支）碟形湖分布广泛，地形和鄱阳湖水位变化共同造就了水体空间分布的季节性差异。为进一步了解碟形湖的形态特征和水体的空间分布情况，基于湖区5 m分辨率的数字高程模型提取了碟形湖地形，构建了主要碟形湖的水位-面积-容积曲线，以汛后期潴水型典型年2014年为例，基于Landsat 8遥感影像分析了典型水文时期赣江中支三角洲的碟形湖水体分布变化。结果表明：三角洲上游和下游的碟形湖形态差异明显;碟形湖四周高、中间低、深度较浅的地形特征导致其可以容纳的水量不及2亿m3;在秋季退水期和冬季枯水期，碟形湖水体占三角洲水体覆盖的70%～90%，是越冬候鸟栖息的重要湿生环境。

关 键 词：

碟形湖; 形态特征; 水位-面积-容积曲线; 遥感影像; 鄱阳湖; 赣江

中图法分类号： P343.5

文献标志码： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.05.011

0 引 言

碟形湖是鄱阳湖主湖区周边分布的许多大小不一、形状各异的碟形洼地，高水位时与主湖区水面连成一片，为通江水体的组成部分;低水位时被周围较高的自然淤地、人为圩堤等与主湖区隔离，成为暂时独立的小水体，也称为季节性内湖、小湖或湖中湖。碟形湖的自然形成与入湖水沙变化、湖水位涨退有关[1]。河流携带水沙进入平坦的三角洲平原，分汊水系把流域来水来沙输送到出口，分汊河道之间的洼地在洪水季节承纳洪水，流速缓滞，泥沙在河道两岸天然堤淤积，河道往下游延伸发展;当分汊河道在下游汇合或者在湖区趋向封闭，洼地形成封闭的碟形湖[2-3]。

碟形湖是鄱阳湖洪泛区的重要组成。季节性的流域来水、长江干流水位对鄱阳湖的顶托和拉空作用，共同导致了鄱阳湖水位的季节性变化，平均变幅达到10 m，从而在湖区形成面积约3 000 km2的洪泛区[4-5]。鄱阳湖洪泛区由五河入湖河道、滩地和近百个碟形湖组成[1]。赣江中支尾闾、赣江南支位于湖区西南侧，地形开阔、平缓，泥沙进积空间大，分汊河道和几十个碟形湖构成三角洲景观，河床深约3～8 m，碟形湖地形高程11～14 m，共同组成南矶湿地国家级自然保护区。

碟形湖是在自然與人为活动双重作用下形成的重要生境，其水位受到人为调控，形成了不同于通江水体的水位变化过程，为湿地植被发育、越冬候鸟栖息提供了良好的生境条件。碟形湖在维护鄱阳湖湿地生态系统完整性和物种多样性上起到了十分独特而重要的作用。鄱阳湖湿地草洲总面积约2 200 km2，碟形湖区占到23.09%，全湖沉水植被的54%分布于碟形湖中[1]。在水环境方面，碟形湖是入湖水流进入常年积水区的过渡带，对鄱阳湖水环境具有一定的净化作用。碟形湖滞纳的洪水在退水后期自然或人为排泄到邻近河道或湖盆，延缓了鄱阳湖水面萎缩速率，而且经过碟形湖调蓄的湖水中营养盐、污染物浓度可能比三角洲顶端更低[6-8]。碟形湖群也加剧了鄱阳湖洪泛水文的复杂性[4-5]。已有研究表明，因湖泊水位季节性涨退，碟形湖与主湖水体在湖泊高水位时连通，在湖泊低水位时地表水体断开联系[9]。另外，赣江尾闾分汊河道是水沙输移的重要通道，但在高水位时，碟形湖容纳了大部分的洪水，同时碟形湖的流速可能远远小于河道流速，有可能是泥沙沉积的优先区域。

碟形湖的形态特征和水体的空间分布是进一步认识其在鄱阳湖洪泛水文中的作用，以及碟形湖生态服务功能的基础。本文根据鄱阳湖区的地形、遥感影像和湖区水位以及文献调研信息，探讨赣江尾闾碟形湖的形态和地形特征，估算碟形湖的水位-面积-容积关系，分析典型时期碟形湖的水体分布，以期为碟形湖生态水文研究和鄱阳湖湿地管理提供支撑。

1 研究区域

赣江在外洲站以下分4支入湖，其中赣江北支和赣江中支在朱港农场汇合，本文研究区为赣江北支和中支汇合后形成的赣江中支尾闾区（以下统称赣江尾闾，见图1）。研究区气候特征为热量丰富、雨量充沛、四季分明。多年平均气温17.7 ℃，最冷月1月平均气温5.1 ℃，最热月（7月）平均气温29.6 ℃;多年平均降水量1 450～1 550 mm，主要集中在4～6月[10]。研究区土壤类型为草甸土、草甸沼泽土和水下沉积物。地形高程约为11～14 m。受流域来水和长江水位的双重影响，赣江尾闾具有年内季节性高变幅的水情。丰水季节水草丰盛，是鱼类天然产卵场和育肥地，枯水季节洲滩出露，形成的碟形湖、发育的草洲为越冬候鸟提供了优良的生境。研究区优势植被群落为苔草群落、芦苇群落、蓼群落等[10]。

3 结果分析

3.1 碟形湖分布与地形特征

赣江尾闾的主要碟形湖共14个（见图1与表2），主要分布在干流河道右侧，其地形平坦，地势开阔，泥沙易于淤积;干流左侧为圩堤（成朱联圩），河道分汊少，泥沙淤积空间受限。碟形湖主要分布在分汊河道之间，研究区右侧的分汊河道从上游往下游依次是双岭河、明溪河、龙谭里，研究区分汊河道更为发育。双岭河与明溪河之间发育大沙坊湖、边湖、泥湖3个碟形湖，明溪河与龙谭里之间发育銘溪湖、门池洲，其他9个碟形湖分布在龙谭里以下的三角洲平原上。

赣江尾闾的地形、泥沙淤积和水文情势共同构成了碟形湖发育的基础，上游和下游的碟形湖在形态上存在显著差异（见表2）。赣江尾闾上游河道附近的碟形湖面积较大，平均为11.6 km2，平面形态接近圆形或椭圆形，如大沙坊湖、泥湖、上段湖;而下游的碟形湖面积偏小，平均为3.2 km2，平面形态趋向狭长形，以草鱼角湖、饭湖和赣江尾闾最明显（见图1）。

碟形湖的平均高程在10.7～13.5 m（见表3），上游河道附近的碟形湖高程高于下游的碟形湖。岸堤的平均高程在11.8～15.1 m，比碟形湖平均高程高出约1.6 m，碟形湖的深度较浅，大约在0.7～2.5 m。碟形湖四周高、中间低，由于岸堤较矮，碟形湖的容积非常小，其中大沙坊湖的容积最大，达4 495万 m3。赣江尾闾碟形湖可以容纳的最大水量仅有1.78亿 m3。

3.2 碟形湖水位-库容曲线

碟形湖面积占赣江尾闾的42%。基于各个碟形湖的DEM数据，可以估算不同水位下的碟形湖面积和容积。考虑到14个碟形湖的地形特征类似，选取了4个碟形湖分析其库容曲线，分别是大沙坊湖、泥湖、上段湖和饭湖。

碟形湖的水位-面积-容积曲线呈现共同的特征。以大沙坊湖为例，水位低于11.5 m时，水面面积极小;水位在11.5～12.5 m时，水面积随水位上升而迅速增加;当水位上升到13.5 m时，水面达到最大值，当水位在14.5 m时，水量几乎达到最大值，可见大沙坊湖湖盆高程主要在11.5～14.5 m。泥湖湖盆的高程主要在11.0～13.0 m，上段湖、饭湖的湖盆高程与泥湖类似（见图3）。根据DEM对碟形湖的高程-面积结构进行统计分析，结果表明碟形湖的高程在10～15 m之间，其中12～13 m范围的面积最大，约占所有碟形湖总面积的35%。

水位-面积-容积曲线显示，当水位低于13.0 m时，碟形湖水面面积与水位呈正相关，湖泊呈现河相特征;当水位高于13.0 m时，碟形湖面积与水位相关性极差，此时呈现湖相。这种关系在湖泊大断面图中得到进一步的印证（见图4）。图4可见碟形湖的湖底最低高程一般在10～11 m之间，碟形湖围堤高程一般在13～15 m之间。由于地形差异和鄱阳湖的水文节律，碟形湖有着不同于鄱阳湖通江水体的水文过程特征，与鄱阳湖的水位关系总体表现为“高水位相连、中水位相关、低水位分离”的特点。

3.3 典型水文时期碟形湖水体景观

赣江尾闾位于鄱阳湖洪泛区，水体的空间分布受鄱阳湖季节性水位变化控制。鄱阳湖水位呈现涨-丰-退-枯的阶段性特征。春季涨水使湖水位上涨、入湖河道水面拓宽，赣江尾闾分汊河道的水文连通性增强，碟形湖水体也受降水和地下水影响而逐渐增长，碟形湖与河道的连通性逐渐恢复。夏季的高水位状态下，河道-滩地-碟形湖共同承纳湖水，融为一体。秋季后的湖泊水位快速下降导致地形较高的滩地和碟形湖岸堤出露，水文连通性减弱。枯水期，碟形湖与河道阻隔，碟形湖的水位变化主要受当地渔民调控。

以2014年5幅影像为例，分析赣江尾闾碟形湖和河道水体景观的变化（见图5）。涨水前（2014年以1月25日为例，星子水位7.7 m），碟形湖水面面积占研究区水体的70%（见表4），河道水體局限在干流和部分支流。碟形湖水深较浅、水面宽阔，维持了枯水季节的湿生环境，3个较大的碟形湖水体均位于赣江尾闾的上游，包括銘溪湖、大沙坊湖和泥湖（见图5（a））。春季赣江中支入流增加，导致河道水面扩张，同时鄱阳湖水位整体上升，下游和末端的滩地和碟形湖被淹没，与枯水季节相比，下游的碟形湖水体数量明显增加（见图5（b）），碟形湖水体面积由枯水季节的约26 km2增加到43 km2左右。夏季鄱阳湖水位持续升高，河道、碟形湖、滩地均被湖水淹没（见图5（c））。秋季退水期，鄱阳湖水位快速削落，滩地整体性出露，河道水体渐窄，碟形湖岸堤出露（见图5（d）），由于碟形湖四周高、中间低的地形特征，此时碟形湖容纳的水体与河道水体断开了地表水力联系，碟形湖的水量变化主要取决于当地渔民的调控。与涨水期相比，此时碟形湖水体数量更多，水体覆盖面积更大。2014年枯水季节（见图5（e）），碟形湖水体面积仍然维持在50 km2（见表4），碟形湖水体数量与退水期（2014年10月24日）相当。总体上，碟形湖与鄱阳湖主湖表现为低水阻隔、高水连通的水体景观特征。图6记录了碟形湖与星子站2015～2016年水位变化，水位变化也反映了碟形湖与鄱阳湖主湖的水体连通关系：1～3月和9～12月水位较低，碟形湖与通江水体不连通;4～8月水位较高，碟形湖与通江水体连通。

4 讨 论

4.1 碟形湖的形态差异

碟形湖分布在赣江尾闾分汊河道之间。分汊河道岸堤不断往前延伸，当两股分汊河道再次相遇时即可形成碟形湖。在赣江尾闾上游，碟形湖的形态多呈近似圆形，面积较大，而下游碟形湖面积较小，多呈狭长形。原因可能是赣江尾闾上游河道分汊少，分汊河道间滩地空间较大;下游河道分汊频繁，分汊角更小，分汊河道间滩地空间受限;另外自上游往下游，分汊河道不断把干流水沙分配到各支流，减少了赣江尾闾下游河道岸堤的泥沙补给，不利于碟形湖形成。赣江尾闾上游和下游的碟形湖的形态差异还表现在形状因子上，上游各碟形湖的形状因子较小，而靠近赣江尾闾末端的几个碟形湖，饭湖、草鱼角湖（见图1） 的形状因子均较大，表明下游的碟形湖与周围水体的接触比上游碟形湖更大。

4.2 碟形湖水体分布与候鸟栖息

碟形湖的地形特征表现为四周高、中间低。这种“浅碟型”特征具体表现在以下几个方面：碟形湖岸堤平均高程与湖底高程之差仅有约1.6 m，碟形湖的平均深度约为0.7～2.5 m，碟形湖水面面积和容积的变化范围局限在特定的水位区间（见图3）。针对候鸟的野外调查发现，碟形湖是候鸟栖息和觅食的主要场所之一[17-19]，这可能与碟形湖的地形特征有关。赣江尾闾大部分碟形湖湖底高程在10.0～13.0 m，碟形湖岸堤高程约为11.0～14.0 m。星子站的水位一般在4月达到14.0 m，南矶湿地国家级自然保护区的碟形湖与湖盆水体逐渐连通，9月末碟形湖开始与湖盆水体断开了地表水流联系。由于大部分碟形湖平均深度较浅，碟形湖在退水期和枯水季节维持了面积宽阔的湿生环境，10月份初越冬候鸟开始迁入南矶湿地，适宜的水深、丰富的湿地植物根茎、浅水湖泊中的鱼虾为候鸟觅食提供条件。

碟形湖作为候鸟栖息和觅食的适宜生境可能与水位变化过程密切相关。据前人研究，枯水期碟形湖水位逐渐下降，碟形湖向下渐次形成浅水和泥滩带，不断满足候鸟取食的需求，是冬候鸟维持栖息和觅食的重要条件[2]。10月初至10月底或11月初，最佳栖息水位为星子站14.0～13.0 m;11月初至12月初，最佳水位为12.0～10.0 m;此后至候鸟飞离，水位不低于8.0 m，或短时间（3～5 d）低于8.0 m，不影响候鸟栖息[20]。2014年退水期的水位变化过程与上述吻合，10月平均水位13.5 m，大部分碟形湖出露，11月份平均水位11.6 m，12月份平均水位9.7 m，碟形湖维持了一定比例的湿生环境。据报道，2014年越冬候鸟数量达到53万余只[21]。

碟形湖受到人为活动的影响较大，比如湖区渔民的水产养殖（中华绒毛蟹）对水生植被破坏极大，经调查：养殖3 a以上中华绒毛蟹的水体，高等水生维管植物几乎完全被破坏，沉水植物几乎灭绝，严重影响了湖泊生态功能[1]。碟形湖的水位也与人类活动相关。南矶湿地保护区内的20多个碟形湖均已承包给渔民[22]。渔民对碟形湖水量的调控可能是部分碟形湖水体覆盖变化的关键，进而影响候鸟栖息和觅食环境。斩秋湖渔民承包者基本上从10月份开始每天打开闸门放水捕鱼，湖池的水经壕沟排往大湖区，鱼被截留在闸扣的鱼网内。当水位放到一定位置时，形成新的泥滩和水陆交替地带为越冬候鸟觅食和栖息提供了条件。随着斩秋湖的继续放水，水位过低可能导致水鸟赖以为食的水生植被、浮游、底栖微生物等资源的衰竭，使有效的觅食面积减小。至1月份左右碟形湖水体覆盖最少，鱼虾等饵食消失，湿地根茎等资源耗竭，越冬候鸟数量较少[22-23]。

尽管如此，碟形湖对鄱阳湖湿地生物多样性保育仍然具有重要作用，通过江湖关系研究成果[14-15，24]，可以看出三峡水库蓄水后面临低枯水位加剧，历时延长的水文情势，但鄱阳湖生物多样性受影响不大，越冬候鸟数量变化并不明显，原因是碟形湖承载了81%的冬候鸟[1]，其地形特点决定了这一性质。比如文献[25-26]研究表明，鄱阳湖中部湖区湿地植被呈现显著的旱生化趋势，而碟形湖的植被群落结构变化相对较小。碟形湖以及临近的稻田、水塘等是近10 a来越冬候鸟频现的热点区域[22，27]。长江与鄱阳湖存在显著的江湖相互作用，这种作用对鄱阳湖主湖区通江水体影响较大，尤其是三峡水库运行后秋冬季长江水位偏低、鄱阳湖出流增强，导致主湖区通江水体快速萎缩;由于碟形湖的地形特征，秋冬季碟形湖水体与主湖区通江水体暂时隔离，江湖关系变化对碟形湖的水文过程影响相对较小，此时碟形湖是越冬候鸟栖息的重要生境。因此江湖关系调控应该充分考虑碟形湖的水文和生态功能，比如秋冬季碟形湖维持一定比例的湿生环境对越冬候鸟栖息具有重要意义。

5 结 论

赣江尾闾是鄱阳湖洪泛区的重要组成。通过文献调研、遥感技术、地理信息技术等分析了赣江尾闾碟形湖的形态、地形和水体分布特征。

研究结果表明，碟形湖地形特征和湖泊水文节律共同决定了碟形湖水文过程的独特性：高水位时碟形湖与通江水体连通，低水位时与通江水体隔离。考虑到三峡水库运行以来，湖泊秋冬季干旱开始时间提前、持续时间增加等趋势，碟形湖作为鄱阳湖重要组成部分和独特的水文系统，是延缓湖区干旱对湿地生态系统威胁的重要地带，对维持稳定的植物群落和越冬候鸟种群具有重要意义。今后应进一步深入研究面向碟形湖群和湿地生态保育的江湖关系调控，为鄱阳湖湿地保护和管理提供科学依据。

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（编辑：江 文）