长江流域河湖近期演变与保护研究进展

姚仕明 王洪杨 刘玉娇 胡呈维 章运超 黎礼刚

（1.长江水利委员会长江科学院，武汉 430010；2.水利部长江中下游河湖治理与防洪重点实验室，武汉 430010）

0 引 言

长江流域横贯我国西南、华中、华东三大区域，流域总面积180 万km2，“山水林田湖草沙”浑然一体。流域内河湖、水库、湿地面积约占全国的20%，拥有独特和丰富的生态系统和物种多样性[1-2]。长江流域总面积仅占国土总面积的18.8%，却拥有全国约36%的水资源、48%的水能资源和33%的淡水鱼类，是我国重要的战略水源地、水电能源基地和珍稀水生生物天然宝库[3-4]，在我国经济社会发展和生态环境保护中具有重要的战略地位。

近几十年来，全球气候变暖，人类活动加剧，特别是长江流域水利水电工程、取用水工程、引调水工程等分布密集，这些都极大地改变了流域内的河流属性及其水文情势，打破了天然河道水沙条件与河床形态的相对平衡状态，对江、河、湖等湿地水文过程、地貌演化及江湖格局等产生了重要影响[5-7]。当前长江流域河湖水系仍面临洪涝频繁、供水不足、河湖萎缩、水生态退化、水环境污染等诸多问题[8]，引发了河湖系统洪水调蓄、物质输移、水体自净、生物多样性繁衍等自然功能的下降[9-10]，同样会对长江流域防洪、航运、供水、发电等社会服务功能的发挥产生影响。因此，在当前共抓大保护、不搞大开发的长江经济带发展战略前提下，如何权衡人类活动、气候变化、流域开发利用与保护等之间的关系，提升长江保护与修复能力，支撑沿江地区经济社会可持续、高质量发展，以及维护生态系统平衡，正成为政府和社会各界共同关注的焦点。

本文在广泛查阅国内外相关文献的基础上，围绕长江流域河湖水沙输移变化特性、河湖近期演变规律及河湖保护与修复几个方面展开了系统论述，总结了当前长江流域在江河湖库保护与治理方面取得的成效与存在的不足，并提出了未来研究工作应关注的重点方向和内容，旨在为长江流域河湖保护与治理研究提供参考。

1 长江流域河湖水系概况

长江作为我国第一大河，发源于青藏高原唐古拉山脉主峰各拉丹冬雪山，流域涉及19 个省（自治区、直辖市）。干流以宜昌和湖口为节点，分为上中下3 段，全长约6 397 km。宜昌以上为上游段，长约4 504 km，其中巴塘河汇口以上为长江源区，由正源沱沱河、南源当曲、北源楚玛尔河和通天河组成，巴塘河汇口以下至宜宾河段称金沙江，宜宾至宜昌段称川江。宜昌至湖口段为中游段，长约955 km，其中宜昌至大埠街为砂卵石河段，大埠街以下为沙质河床，宜昌至枝城河段两岸多为丘陵、阶地，河床抗冲能力较强；枝城至城陵矶段为荆江河段，其两岸山矶节点分布较少，河道九曲回肠，历史上裁弯、切滩频繁；城陵矶至湖口段，两岸地势更趋平坦，以两岸边界条件限制较强的弯曲或微弯型分汊河道为主，汊道段主支地位较为稳定[11]。湖口至长江口原50 号灯标段为长江下游，长约938 km，湖口至徐六泾段以节点控制下的藕节状分汊河型为主，江心洲及汊道众多，滩槽冲淤演变较为剧烈[10]。长江口段受径流、潮流及风暴潮等多重作用，水沙动力过程复杂多变，形成“三级分汊、四口入海”的河势格局。此外，流域内支流众多，面积超过8 万km2的一级支流共有8 条，分别为雅砻江、岷江、嘉陵江、乌江、湘江、沅江、汉江、赣江（图1）。

图1 长江流域示意图

长江流域湖泊数量众多，总面积约1.52万km2，面积大于100 km2的有34 个。青藏高原江源区湖泊受人类活动影响较小，多为咸水湖和盐湖，湖泊总数达1.1 万多个，总面积约1 027 km2。云贵高原为我国淡水湖泊分布较多的地区之一，大多为内流型湖泊，湖区水系不发育，面积大于30 km2的长湖泊包括滇池、程海（咸水湖）和泸沽湖。长江中下游是我国淡水湖泊分布最集中的区域之一，湖泊面积为14 073 km2，约占全流域的93%。百年来，受自然变化、湖泊围垦、工程建设等因素综合影响，长江中下游100余个通江湖泊大量淤积萎缩消失和被人为阻隔，目前仅有洞庭湖、鄱阳湖、石臼湖仍与长江保持自然连通。此外，流域内水库众多，共有水库51 600余座。截至2018年年底，长江上游已建成水库14 753 座，约70%为河道型水库，其中，大型、中型、小型水库分别约占0.8%、3.6%和95.6%，累计总库容约2 259.37亿m3[12]。

2 长江流域水沙输移变化特点

长江河流水量充沛，根据1957—2020年多年平均径流量和输沙量统计数据，长江源区直门达站多年平均径流量为134 亿m³、上游宜昌站为4 330 亿m³、中游汉口站为7 074 亿m³、下游大通站为8 983 亿m³，长江源区直门达站多年平均输沙量为0.115 亿t、宜昌站为3.76 亿t、汉口站为3.17 亿t、大通站为3.51 亿t。整体来看，长江上游来水量和中下游来水量约各占一半，泥沙主要来源于长江上游。近几十年来，受气温、降雨等自然条件变化和建坝、水土保持等人类活动的影响，长江流域水沙条件发生了显著变化。

2.1 长江源区水沙变化特点

近20年来长江源区整体呈现出暖湿化的趋势，多年平均气温和降水量分别增加了1.4℃和11.5%。气温升高加速了冰川萎缩和积雪消融，冰川冻土融水和降雨的增加使得长江源区河流径流输沙量显著增加[13-15]。通过数学统计方法，包括累积距平法、Mann-Kendall 趋势检验和滑动T 检验，判断出沱沱河站水沙序列的突变年份为1998 年，直门达站水沙序列的突变年份为2004 年和2016 年。如图2 所示，沱沱河站1999—2021年年均径流量和输沙量较1985—1998 年分别增加91%和165%。如图3 所示，直门达站2017—2021 年年均径流量较1957—2004 年和2005—2016 年分别增加28% 和59%，年均输沙量较1957—2004 年和2005—2016 年分别增加20%和72%。年内分布上，沱沱河站6—9 月径流量占比有所增大，以9 月增加最多，表明径流量分布更加集中，同时汛期略有向后延长的趋势；6—9 月输沙量占全年比例也在增大，输沙量分布更加集中，1998 年以后，8 月、9 月输沙量占比增加，与径流量变化较为一致。直门达站6—9 月径流量占比有所减小，径流分布略分散，6 月、9 月径流量占比略增大，汛期有前后延长的趋势；6—9 月输沙量占比也在减小，表明输沙量分布更加分散，8 月输沙量占比减小，但是9 月输沙量绝对值和占比均明显增大。

图2 沱沱河站年径流量和年输沙量水沙变化情况

图3 直门达站年径流量和年输沙量水沙变化情况

2.2 长江上游干支流水沙变化特点

长江上游径流量主要源自金沙江、岷江、沱江、嘉陵江和乌江等（表1），而输沙量则主要源自金沙江和嘉陵江流域。金沙江屏山站以上流域面积为三峡水库长江干流入库站——寸滩站的52.9%，其多年平均径流量和输沙量分别占寸滩站的42.19%和64.26%；嘉陵江北碚站以上流域面积占寸滩站的18.0%，其多年平均径流量和输沙量分别占寸滩站的19.15%和26.42%。两江多年来水来沙量分别占寸滩站的61.34%和90.68%，而其他河流来水来沙量则较小。

从长江上游来水来沙地区组成变化来看，与1990年前相比，1991—2002 年金沙江来水来沙量均略有增大，特别是屏山站输沙量占寸滩站的比重由54.02% 增大至83.50%；而嘉陵江来水来沙量则有所减小，北碚站径流量占寸滩站的比重由20.14%减小至15.86%，输沙量占寸滩站的比重由31.51%减小至11.06%。

三峡蓄水以后的2003—2016年，金沙江屏山站水量略有减小，年径流量减少145 亿m3，占寸滩站的比重与1991—2002 年的45.10% 基本持平，减少为41.74%；与1991—2002 年相比，输沙量则有显著减小[16]，由2.81 亿t骤减为1.11亿t，减幅达到了60.50%。嘉陵江北碚站的径流量有所增加（由529.4 亿m3增至633.1 亿m3，），而输沙量继续减小（由0.37 亿t 减至0.27 亿t）。三峡蓄水后，金沙江和嘉陵江的来水量占寸滩的比重由1991—2002年的60.96%增至61.16%，而输沙量的比重由94.56%减小为91.4%。

从三峡水库入库水沙量来看（寸滩和武隆），与1990年前相比，1991—2002 年，寸滩和武隆总的年均径流量减小86.9 亿m3，减幅仅为2.2%；年均输沙量减小1.25 亿t，减幅达25.9%。与1990 年前相比，1991—2002 年，长江上游干流来水来沙量均有所减少，寸滩站年均径流量减少132 亿m3，年均输沙量减少1.15 亿t，减幅分别为3.8%和25.4%；乌江武隆站径流量有所增加，年均增加45.1 亿m3，但输沙量减少0.10 亿t。三峡入库沙量减小主要以嘉陵江为主，其输沙量减小值占寸滩站减小值的92.17%；金沙江沙量显著增加，而横江、岷江和沱江等支流径流量、输沙量均变化不大。

2.3 长江中下游干支流水沙输移变化特点

长江中下游河道自2003 年三峡工程运用后径流过程发生了较大变化。由图4分析可知，三峡工程蓄水后长江中下游主要水文站枯水期平均流量均明显增加，消落期平均流量基本变化不大，汛期与蓄水期均有所减少。其中枯水期平均流量增幅为5.2%～28.3%，其增幅沿程呈递减趋势；在汛期平均流量减幅为10.7%～14.4%，蓄水期平均流量减幅为8.8%～12.2%。汛期减幅较大的主要原因与水文过程有关，若1990—2002年期间排除1998年、1999年大水年的影响，2003—2021 年期间排除2006 年、2011 年特枯水年的影响，则汛期平均流量减幅为0.3%～3.7%。

图4 三峡工程蓄水前后长江中下游干流河道不同时段平均径流量变化

由图5分析可知，与三峡工程蓄水前相比，长江中下游干流河道蓄水后4 个时段平均输沙量均呈明显递减趋势。枯水期的大通站平均输沙量恢复程度最大，较蓄水前，蓄水后大通站平均输沙量恢复至蓄水前的82%，消落期、汛期及蓄水期依次恢复至蓄水前的57%、33%及32%，主要原因与水库下泄平均流量增加密切相关，而蓄水期输沙量恢复程度低与水库下泄平均流量减少相关。

图5 三峡工程蓄水前后长江中下游干流河道不同时段平均输沙量变化

由图6分析可知，与三峡工程蓄水前相比，蓄水后除鄱阳湖（湖口站）汇入年均径流量基本变化不大之外，洞庭湖（城陵矶站）与汉江（仙桃站）汇入年均径流量减幅分别为16%、14%，洞庭湖与汉江汇入年均径流量减少的主要原因分别为荆江三口分泄入湖的分流量减少、2014 年开始南水北调中线工程调水等。同样除鄱阳湖汇入年均输沙量基本变化不大之外，洞庭湖与汉江汇入年均输沙量减幅分别为56%、78%。综上，三峡工程蓄水后，除鄱阳湖汇入年均径流量与年均输沙量基本变化不大之外，洞庭湖与汉江汇入年均径流量与年均输沙量均出现不同程度的减少。

图6 三峡工程蓄水前后长江中下游主要江湖汇入年均径流量与年均输沙量变化

3 长江流域河湖演变特征

近年来，随着自然条件变化与人类活动对河湖系统日益凸显的影响，如全球气候变化、长江上游大规模的水利水电工程建设及水土保持等因素，长江源、上游水库库区及中下游干流及部分湖泊的水沙过程发生了较大变化，河湖演变呈现出一些新的特点，主要表现为：江源湖泊扩张、河道调整加速；上游湖泊和河道变化不大，但水库淤积较大；中下游通江湖泊淤积放缓且局部冲刷，河道持续冲刷，河势调整加剧；长江口前缘潮滩淤涨放缓，水下三角洲局部由淤转冲，滩槽河势格局发生新的变化。

3.1 长江源区河湖演变规律

长江源区河流比降大、宽窄相间、宽谷为主、河型多样，根据河谷形态和河流地貌，可沿程划分为高原冲积型、丘陵坦谷型和高山峡谷型3 类。高原冲积型河段存在大量的“辫状”游荡型河流，具有悬移质含沙量大、粒径粗且均匀，床沙粒径较细的特点，河道宽度与水流含沙量呈正相关关系[17]。长江源区典型游荡型河流沱沱河，年内冲淤调整规律为汛冲枯淤，年际间小水小沙年份，河床淤积为主，中水中沙年份，河床汛冲枯淤，大水大沙年份，汛期河床冲槽淤滩，枯期淤槽冲滩。受径流量、输沙量增加的影响，河床调整进程有所加剧，江心过流汊道进一步增加，河道有拓宽趋势（图7）。

图7 沱沱河河床演变[15]

由于降水增多，冰川径流增加，高原湖泊呈现扩张趋势，1987 年长江源区湖泊总面积2 855.32 km2，到2020 年极显著扩张至3 349.95 km2，总湖泊面积增长了17.32% ，年平均扩张14.98 km2。所有研究湖泊中，极显著收缩湖泊2 个，极显著扩张湖泊34 个，显著扩张湖泊2 个，变化不明显湖泊1 个。在面积大于100 km2的12 个湖泊中，除太阳湖和霍鲁诺尔（又名卓乃湖）呈极显著收缩趋势外，其余10个湖泊均呈现极显著扩张趋势（表2）[18]。

表2 1987—2020年面积100 km2以上湖泊基本情况和变化趋势[18]

3.2 长江上游典型水库淤积规律

长江上游主要为山区性河流，地势落差大，水库数量众多，河道冲淤变化主要为三峡库区泥沙淤积和坝下游河床冲刷[19-20]。早期建设的水库库龄较长，库区淤积较为严重，如大渡河的铜街子水库和岷江的紫坪铺水库。铜街子水库蓄水初期，坝前6 km 区域内泥沙淤积厚度较小，横断面变化不大，主要表现为泥沙沿湿周均匀淤积，随着水电站运行时间的增加，逐步演变成主槽淤积，河底高程逐年抬高，槽底渐趋平缓，断面宽深比增大，但2016 年3 月以后，铜街子水库已基本趋于冲淤平衡；紫坪铺水库受汶川地震影响十分严重，库区发生多处滑坡，库尾淤积严重，已成为河道形态，累积性淤积抬高，但近年来汶川地震期间淤积的高滩呈逐渐冲刷之势，泥沙向坝前区域推进，据分析，紫坪铺水库2006—2015 年损失库容1.349 亿m3，水库年均淤积量1 350万t，淤积率约1.2%。

近年来，受上游新建水库拦沙作用影响，下游水库淤积发展过程减缓，如三峡水库和溪洛渡水库。溪洛渡水库、向家坝水库建成后，坝下游输沙量大幅减少，加之受河道采砂影响，大坝下游河床冲刷明显。2008 年3 月至2017 年10 月，向家坝坝下至宜宾河段（29.8 km）累计冲刷泥沙2 585.1 万m3，冲刷主要发生在向家坝水库初期蓄水前（2008 年3 月至2012 年10 月），泥沙累计冲刷量约占总量的53.69%。需要说明的是，河道采砂是向家坝坝下游河床冲刷的主要原因。2003—2021 年，三峡水库累计入库沙量为26.81 亿t，不考虑三峡库区区间来沙，累计淤积量为20.48 亿t，年平均淤积量为1.108 亿t，约为三峡工程论证阶段的33%。三峡水库泥沙淤积主要集中在涪陵以下的常年回水区，变动回水区总体冲刷，呈现出“藕节状”淤积分布规律（图8），在新的水沙情势下其淤积特征持续时间显著延长，受水库调度引起的水位频繁变化等因素影响，在库面较宽段及滩槽差异较小河段呈现沿湿周淤积的特征（图9），支汊逐渐萎缩，并朝单一河型转化[21]。

图8 三峡库区干流沿程淤积厚度

图9 三峡水库典型断面沿湿周淤积

2008 年2 月至2020 年11 月，溪洛渡水库库区干流和主要支流河口段共计淤积泥沙约6.07亿m3，主要集中在库区干流，其淤积量占比为95.8%。支流河口段泥沙淤积量占比较小，沿程泥沙主要淤积在常年回水区内，变动回水区淤积量占比不足4%，85.7%的泥沙淤积在540 m 以下的死库容内，断面主河槽大多淤积抬高，局部断面两侧向江心淤进。

3.3 长江中下游河道演变特征及趋势

3.3.1 顺直型河道演变特征

长江中下游顺直河道众多，如太平口河段、界牌河段、天星洲河段等，其形态特征主要为深浅相间的河床纵剖面和两岸交错分布的边滩[22]。由于交错边滩对枯水河槽主流线的方向有很大影响，同时也决定了河岸的侵蚀位置，因此，当前关于顺直河道演变的成果主要集中于顺直河道交错边滩的形成机理[23]、演变特性及水沙输移特性[21]等方面，研究方法以数值模拟、水槽试验为主，或针对某些河段进行具体分析。在数值模拟方面，多对顺直河道交错边滩的形成过程进行模拟；在水槽试验方面，常通过改变水沙边界条件，对顺直河道边滩发育过程进行机理性研究。

近年来，长江上游干支流水库的建成运行对冲积性河流的河道演变与水沙输移规律产生了显著的影响，引发下游河道河床剧烈的再造过程，如上荆江较为顺直的沙市河段上段在三峡水库蓄水运用后，两岸边滩发生明显冲刷，滩槽形态也发生明显改变。界牌河段河床总体朝窄深方向发展：高程低于平滩水位的潜洲或滩面，断面趋于宽浅；高程高于平滩水位的江心洲，断面趋于窄深[24]，给航运、取水和防洪安全带来了一定的影响。总体来说，顺直河道演变规律的研究成果较弯曲型河道和分汊型河道来说相对较少，主要原因是在许多河型分类体系中，顺直河道都被当作一种河型转化过程中暂时的过渡形态。

3.3.2 弯曲型河道演变特征

弯曲型河道中的水流一般呈现低水傍岸、高水居中的运动特点，弯道演变一般呈现凹岸冲刷、凸岸淤积等变化特点。随着三峡工程的建成运行，长江中下游弯道演变呈现出新特点：沙质弯曲河道原有的凸岸边滩淤积，凹岸深槽冲深的演变规律发生较大变化[25-26]，部分弯道，特别是急弯段，出现较为显著的、带有某种趋向性的冲淤调整，不少弯道以“渐进”或“突变”方式发展，弯道演变呈现出一些新特点[27]。如在三峡水库蓄水运用后，下荆江调关至莱家铺急弯段、尺八口水道、碾子湾水道等弯道的凸岸边滩逐步冲刷，凹岸侧甚至已淤出心滩，这与三峡水库蓄水前弯道“凹冲凸淤”[26]的一般规律有明显差异。尽管三峡水库蓄水运用前，“凸冲凹淤”现象也偶有发生，但在蓄水后则呈现群发性。

对于三峡水库建成运行后长江中下游弯曲河道演变的新特点，许多专家学者划分了不同的切滩模式，并对弯曲河型发育的不同模式[28]及撇弯切滩的机理进行了探讨[29-32]。大多数学者研究认为弯道演变出现“凸冲凹淤”现象主要是河道边界条件改变[33]，以及水库蓄水后来沙条件变化引起[34]。还有部分研究认为弯道“凸冲凹淤”现象主要是弯道环流作用、水流动力轴线摆动及特大洪水强力冲刷等水流动力特性变化引起。

总之，当前关于三峡水库下游弯曲河道演变的研究成果，都反映出水沙条件变化是导致三峡水库下游弯曲河道演变新特点的主要原因。但本质上，弯道的演变与水沙条件的变化之间是一种互馈耦合关系。因此，今后的研究可采用物理模型试验与数值试验相结合的方法，进一步对弯曲河道演变过程与水沙条件之间的耦合机制开展研究。在此基础上，通过试验手段，复演水沙变化条件下的弯道演变过程，验证已有的结论，以更全面地认识三峡水库下游弯道的演变机理。

3.3.3 分汊型河道演变特征

长江中下游分汊河型十分发育，且平面形态差异较大，可大体分为顺直微弯型、弯曲型和鹅头型3 种亚类河型。其最显著的特征是主支汊周期性交替，在充分发育的冲积平原上，侧向侵蚀和摆动是汊道交替的重要方式，呈现“原地易位”和“移位交替”2种模式[35]。

三峡水库蓄水运用后，由于下泄沙量大幅减少，同时局部河床边界条件发生变化，长江中游分汊河段普遍出现支汊冲刷发展、中低滩冲刷变形、高滩滩缘崩退等现象[35-37]。如朱玲玲等[36]统计发现，宜昌至湖口段分汊河段支汊大多冲刷发展，且以顺直型分汊段最明显，其次是微弯型和弯曲型分汊段，这与原先“塞支强干”的观点并不完全相符。另外，三峡水库蓄水运用后，对于分流比相差悬殊的分汊河道，发生主支汊易位的可能性很小，主支汊地位在较长时间内可以得到维持，如梅子洲汊道、燕子窝汊道及太平洲汊道等；对于分流比相差不大，且为顺直或微弯的分汊型河道，主支汊易位仍有可能发生，如成德洲汊道、戴家洲汊道、鹅眉洲汊道等[10]。

由于长江中下游分汊河道演变的复杂性及其对防洪、航运等方面的影响，其演变因素及机制一直是研究的热点[35-40]。总体来说，进口水沙条件及边界条件的改变是分汊河道主支汊交替的主导因素[35]，若水沙或边界特征周期性被破坏，则分汊河道演变特征会发生显著调整。三峡水库蓄水导致下游水沙通量和输移过程发生改变，对河床冲淤变形产生重要影响。但以往研究更多地强调枯期流量增加、输沙量减少的影响，从而忽略了流量过程变化的重要作用[36]；另外，三峡水库蓄水后，坝下游河道河床普遍冲刷变形，对节点挑流强度产生了一定影响，也是造成长江中下游分汊河段滩槽冲淤调整差异性的重要因素[40]。分汊河道主支汊交替这一物理现象涉及众多因素，其中包括水沙条件（如弯道环流、底沙输移等）及边界条件（如岸线崩退、节点挑流等）的改变，且各因素间交错复杂，研究单一因素的变化不足以揭示长江中下游弯曲分汊河道演变机制，应用于具体河道治理的工程实践还需进一步提升。

3.3.4 长江中下游河道冲淤演变趋势

长江科学院对未来30 年长江中下游宜昌至大通河道河床冲淤变化趋势的预测结果显示：随着上游水库群持续联合运用，2021—2050 年，长江中下游干流河段总体呈冲刷趋势；除了宜昌至枝城河段基本达到冲淤平衡状态外，其他河段仍将继续呈现冲刷发展趋势。2050 年年末，长江干流宜昌至大通河段悬移质累计总冲刷量为35.80 亿m3（表3），其中2021—2035 年、2036—2050 年期间年均冲刷量为1.34 亿m3、1.05 亿m3，均小于实测2002—2020 年年均冲刷量（1.66亿m3）。

表3 宜昌至大通河段冲淤量预测成果表

3.4 长江口演变规律

近十几年，受水文气象条件变化、上游水利工程调度运用及河口区人类活动的综合影响，长江口入海泥沙通量减少，水体含沙量下降，前缘潮滩淤涨放缓，水下三角洲局部由淤转冲，滩槽河势格局发生新的变化[41]。根据黎兵等[42]研究，受三峡水库调蓄影响，长江口区域于2002—2007 年发生由淤积主导向侵蚀为主的转变，且2007 年后侵蚀趋势加剧，相比三峡水库蓄水前的2002 年，2013 年长江口侵蚀泥沙超过10 亿t。针对不同情景下长江口未来几十年的演变趋势预测，一些学者对长江口局部区域开展了数值模拟研究，如九段沙、前缘潮滩、南支河段、拦门沙地区等，尤其深化了对整治工程影响及冲淤平衡趋向的认识。栾华龙等[43]对长江口年代际时间尺度上的冲淤格局演变进行了趋势预测模拟，结果表明到2035年长江口将整体以冲刷为主，口内河段主槽和浅滩边缘冲刷较明显，仅高滩局部淤积；到2050 年口内河段保持净冲刷状态，拦门沙地区在现状来沙量条件下略有淤积，但在极端低来沙量条件下转变为净冲刷状态，尽管海平面上升对拦门沙地区冲刷具有一定抵消作用，但不会使冲淤状态产生本质改变。

3.5 通江湖泊演变规律

目前长江中下游面积在500 km2以上的湖泊仅有洞庭湖、鄱阳湖（以下简称两湖）仍与长江保持自然连通。几十年来，随着人类活动的加剧，特别是随着以三峡工程为骨干的众多干支流控制性水库的建成运行，长江中下游河道由中沙河流变为少沙河流，对江湖水沙交换及两湖冲淤情势产生了重要影响[7]。

近年来针对两湖水沙交换及演变问题，许多学者开展了相关研究。对洞庭湖而言，卢金友等[26]采用一维数学模型预测了三峡及上游水库运用后洞庭湖湖区的冲淤演变趋势，结果表明，洞庭湖湖区呈累积性淤积，但淤积量逐年递减，湖区泥沙淤积速率减缓，三峡及上游水库运用50年，洞庭湖湖区累计淤积量为6.297 亿m3；胡春宏[44]利用一维江湖河网数学模型，预测了洞庭湖未来100年的变化趋势，预计三峡及上游控制性水库群联合运用100 年内，洞庭湖累积淤积泥沙10.36 亿m3，年平均淤积泥沙约1 036 万m3。对鄱阳湖而言，受水库蓄水和自然因素的双重影响，其枯水位出现新的变化，不仅枯水出现时间大幅提前，枯水持续时间显著延长，而且湖区控制站普遍出现历史最低水位。受长江干流水位降低引起溯源冲刷及采砂影响，鄱阳湖入江水道河床下切明显。考虑到长江上游水库的调度运行方式，对鄱阳湖出口湖口站水位的影响会是常态，湖口站水位的快速退落会加大鄱阳湖入江水道的比降，增加入江水道的流速，可能会引起入江水道冲刷，并溯源向湖区发展，有利于维持鄱阳湖的容量，这对鄱阳湖调蓄能力的保持和防洪大为有利[7]。

综上所述，目前对两湖演变的成因及效应等方面已取得了一定的进展，但在重大工程对江湖关系影响的贡献区分、江湖关系调整后两湖对长江的影响等方面研究不足。此外，两湖演变是人类活动与流域气候变化综合作用的结果，已有研究分析了两湖演变影响的因素，重点考虑了不同时期人类活动尤其是重大水利工程的影响[45]。因此，如何考虑人类活动与流域气候变化对两湖演变的综合影响，并且定量区分其影响贡献率是江湖关系研究的一个核心问题。

4 长江流域河湖保护与修复

近年来，在国家生态文明建设战略框架指引和长江经济带高质量发展要求下，沿江各地统筹推进生态环境综合治理，流域内水生态环境质量明显改善，总体态势发生了转折性变化。但与此同时，长江流域整体治污压力仍然较大，局部区域水环境问题突出，部分河流生态流量保障程度较低，河湖湿地系统生态脆弱性加剧，江河湖等水文过程、滩槽地貌演变及江湖格局等发生新的变化，河湖保护与修复形势依然严峻。

4.1 河湖生态流量保障

长江流域河湖分布范围广，不同区域水文特征差异大，保护对象多且生态需水要求复杂，保障长江流域生态流量具有重要意义。自2012年起，长江水利委员会（以下简称长江委）先后在金沙江中游、汉江、大渡河、嘉陵江建立了水量调度协调工作机制，有效协调梯级水库蓄泄关系、蓄放水次序及各水库调度运行方式，督促各水库落实生态流量。2018年，长江委结合已批复的流域水量分配方案，对长江流域综合规划确定的重要河湖生态水量目标成果进行了梳理和复核，确定了62个重要河湖断面的生态水量指标，并分析断面的生态流量满足程度，结果显示月均流量满足率达100%的有50个断面，满足率达90%～100%的有7 个断面，满足率低于90%的有2 个断面[46-47]。2019—2021 年长江流域印发实施85 条跨省重点河湖131 个主要控制断面生态流量（水位）保障目标以及62 个控制断面生态流量保障实施方案。2021 年施行的《中华人民共和国长江保护法》明确提出加强长江流域生态用水保障，严格生态流量监管法律责任。2022 年，水利部选取跨省重点河湖上具有典型性、代表性的已建大中型水利水电工程，开展生态流量核定与保障先行先试，合理核定生态流量目标，提升生态流量保障水平，其中长江流域共有35 条河流、1 个湖泊列入试点。目前，长江流域生态流量保障工作中仍存在生态流量泄放设施未设置或设置不满足要求，生态流量相关标准规范精准性和适用性不足，生态流量监控难度大、手段单一等系列问题，亟须加大研究和管理力度。

4.2 水质保护与改善

近20 年来，通过实施长江片水资源保护规划、水污染防治行动计划、长江经济带生态环境保护规划等规划，以及城镇污水垃圾处理、黑臭水体治理、生态补偿机制等系列措施，长江干流及部分湖泊水质得以有效改善，干流监测断面Ⅰ～Ⅲ类水质比例从2003 年的71.8%提高到2022 年的98.1%，Ⅴ类及劣Ⅴ类水质比例从2003 年的10.7%下降到2022年的0.1%（图10）。截至2022年，牛栏江—滇池补水工程已累计向滇池生态补水42.15 亿m3，其水质已从劣Ⅴ类稳步提升至2022 年底的Ⅳ类。然而，长江流域湖泊水质整体改善仍较为滞后，流域内监测营养状态的湖库中，中度及轻度富营养化比例从2003年的25.1%增加至2022 年的29.9%[48]；三峡工程运行后，鄱阳湖与洞庭湖来沙量和来水量明显减少，水体交换周期变长，自身净化能力降低，富营养化指数总体呈明显升势；2003—2020 年太湖和巢湖年均蓝藻水华面积呈波动上升趋势，2020年夏秋季太湖和巢湖蓝藻水华最大面积分别达到1 100 km2和362 km2，超过湖泊水域面积的一半[5]。与此同时，随着城镇化进程加快，长江流域污水处理排放总量仍居高位；长江沿线石油化工、医药、采矿等风险企业数量较多，水环境风险不容忽视；沿江县城、乡（镇）建成区生活污水收集率偏低，基础设施缺口较大，水质保护与改善工作依然面临诸多挑战。

图10 近20年长江流域监测断面水质类型变化

4.3 水生态系统保护

近10年来，受水文情势变异、洄游通道阻断、栖息环境破坏、水质污染、过度捕捞等因素影响，长江流域水生生物多样性和资源量显著降低，白鱀豚已功能性灭绝，达氏鲟、胭脂鱼等珍稀鱼种及江豚等特有物种种群规模大幅减少。2017—2021 年长江本底状况调查期间共采集到鱼类323 种，较2017年前记录的443种下降显著；当前鱼类资源数量约为8.86 亿尾，仅相当于20 世纪80 年代的58.7%[49]。三峡库区超600 km 的静水环境使得圆口铜鱼等喜急流性鱼类的适宜栖息地大面积压缩，种群数量急剧下降。2013 年、2015 年、2017 年、2018 年、2019 年、2020 年中华鲟自然繁殖活动发生中断，物种延续岌岌可危。1981 年长江中下游“四大家鱼”（青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼）的总产卵规模为173 亿尾，三峡水库蓄水后“四大家鱼”的产卵规模显著减小，2007 年一度低至1 亿尾以下[50]。随着长江“十年禁渔”、生态调度试点、鱼类增殖放流等措施的深入实施，一些多年不见的鱼类开始在长江主要水域出现，鱼类资源出现恢复迹象[51]。2021年、2022年三峡水库生态调度期间，宜都江段分别监测到“四大家鱼”产卵量43 亿尾和88 亿尾。2022 年调查发现长江江豚种群数量约1 249 头，相比于2006 年的1 800 头、2012 年1 040 头、2017 年的1 012 头，江豚种群数量大幅下降的趋势得到遏制。未来，长江流域水生生物多样性恢复、珍稀物种抢救、栖息地保护工作仍任重道远。

4.4 河湖地貌形态保护与修复

长江泥沙分布不均，上游梯级水库建设后，大量泥沙被拦蓄在水库中，中下游泥沙大量减少，上游和中下游河道出现了截然相反的地貌形态，上游以淤积为主、中下游以冲刷为主[52]，由此带来不同的保护与修复策略。

根据长江上游典型水库淤积调查和拦沙率估算，长江上游水库淤积泥沙总量约为75 亿t，多数水库呈现不同程度的淤积问题，侵占防洪库容、减少水库综合利用效益、威胁枢纽安全、增加水库维护成本，制约水库防洪、供水、灌溉、发电等功能正常发挥，亟待治理恢复。目前，长江流域水库的淤积控制多通过“分、拦、排、挖”4种手段进行，“分”指在泥沙运动到坝前之前顺应河势先进行分沙；“拦”指控制和减少入库泥沙；“挖”指直接在水库中采用机械方式进行挖沙减淤；“排”指利用水力进行冲沙和排沙，各个手段在工程论证、设计、运行、管理阶段组合使用，即可构成水利枢纽的全生命周期泥沙管理策略。

2003 年以来，受三峡水库清水下泄影响，长江中下游河道呈现长历时冲刷趋势，坝下游河湖地貌演变格局发生新的变化，水利部、科研单位及沿江各地针对水库下游河流地貌保护与修复开展了大量研究工作与工程实践。在河流纵向连续性及形态修复方面，主要包括[53]：①荆江河段河势控制应急整治工程，治理长度约26 km；②长江中下游崩岸重点治理工程，处理河势及岸坡影响26 项；③荆江河段航道、南京以下12.5 m深水航道、武安段6 m水深航道等50余项航道治理工程；④安庆河段、铜陵河段、南京河段和镇扬河段等11个重点河段的综合治理与保护修复；⑤徐六泾节点整治、南北港分流口整治等长江口治理工程。2003—2011 年长江中下游河道完成治理长度约594 km。2016年以来，开展了宜昌至湖口段及湖口以下江西、安徽、江苏3 省崩岸重点治理工作。截至2018 年，长江中下游崩岸治理项目已完成护岸近200 km[10]。长江中下游河道保护与修复工程有效稳定与控制了河势，抑制了河道的大幅度摆动，为港口码头等基础设施建设、洲滩保护利用、航道等级提升等创造有利条件，维护了水生态系统健康，为沿江经济社会发展提供了重要基础支撑。

5 结 语

近几十年，气候条件变化及重大水利工程建设等人类活动对长江流域河湖系统演变与生态环境的影响愈发明显，并由此开展了大量研究工作。本文围绕长江流域水沙情势、江河湖库近期演变和河湖保护与修复3个方面，梳理总结了一些具有代表性的研究成果，系统论述了长江流域河湖系统水沙输移特性及演变特征的变化情况，以及河湖治理与保护方面的研究进展。鉴于问题的复杂性，在长江大保护总体战略下，当前迫切需要以新理念指导和构建长江流域河湖保护与治理的新格局，需加强以下几方面工作。

（1）加强多重因素驱动下长江流域水沙来源及时空分布规律研究。定量探讨气候变化因素（降水、蒸散发、温度、湿度等）和人类活动因素（坝库建设、水土保持生态环境建设、土地利用类型变化等）对长江流域源区、干支流、湖泊、水库等水沙情势变化的影响程度和差异性，进一步研究变化环境下长江流域水沙情势演变规律及变化趋势。

（2）持续开展自然变化与人类活动影响下江河湖库演变与保护治理研究。围绕河湖演变与治理、航道整治、蓄滞洪区建设、水库生态清淤、坝下游物质通量修复、河湖水系连通、河湖地貌修复与保护及长江口治理等方面进一步开展水工程群联合作用下长江流域江河湖库演变与保护治理研究，明晰江河湖库演变对河流功能和水生态环境的影响，研究长江流域河湖库系统多通道综合治理战略。

（3）加强长江流域河湖系统的水生态环境效应研究。从水沙变化、水环境、水生态等方面开展持续的观测和科学研究，揭示水沙变化条件下的长江流域生态环境效应内在驱动机制。从水生态系统完整性与服务功能两个方面整体掌握长江流域河湖水生态状况，分目标分区域分时序揭示影响长江流域河湖水生态安全的关键因子及其作用机制与演变趋势，并研究长江干支流重点河段与湖泊动态生态流量的确定方法。

（4）加强长江流域河湖系统监测与健康评价研究。加强源区冰川空天地立体监测工作，加快构建源区水安全科研与监测体系，建立全流域长江河湖保护核心要素监测网络，包括长江流域水文情势、江河湖库冲淤、重要栖息地生物多样性监测等，开展资源环境承载力评价、长江流域水生态系统评价等工作。