鄱阳湖出口近10 年水沙特征及变化初析

殷环环，张 航，王 悦

（长江水利委员会水文局长江下游水文水资源勘测局，江苏南京，210037）

0 引 言

鄱阳湖是吞吐型、过水性、季节性淡水湖泊，主要汇集赣江、抚河、信江、饶河、修河五河及湖区区间来水，经湖口水道汇入长江[1]。鄱阳湖在长江中下游调蓄防洪、生物多样性保护、社会经济发展等方面发挥着重大作用。湖口水文站位于鄱阳湖区湖口水道末端，为鄱阳湖汇入长江的控制站。

鄱阳湖出口水沙关系复杂，主要受长江干流来水和湖口水道出水相互顶托影响，从而对鄱阳湖出口水沙特性产生重大影响。鄱阳湖流域主汛期与长江干流主汛期时间不同，鄱阳湖流域主汛期集中在4～7 月，径流量占全年径流量达52.7%[2]，而长江干流主汛期则相对延后，一般为7～9 月。每年从3 月开始，鄱阳湖来水量加大，挟沙能力强，出湖径流量和出湖泥沙量增大。7～9 月鄱阳湖五河来水逐渐减少，长江水位逐渐抬高，长江对鄱阳湖出流顶托作用逐渐增大，当长江来水的顶托作用强于鄱阳湖盆地作用时，将发生江水倒灌[3]，此时长江泥沙将进入湖区。从9 月下旬至10 月底，随着长江水位的降低，顶托作用逐渐减小。12 月至次年3 月，长江与鄱阳湖同处于枯水期，顶托作用达到最小。

目前已有众多学者研究了进出湖泥沙量变化过程及原因。闵骞等[4]认为2001～2007 年鄱阳湖出湖年径流量有所减少，但沙通量急剧增加，主要是航道整治及湖底采砂活动影响了水体中的含沙量；罗小平等[5]认为鄱阳湖入江沙通量在进入21 世纪后呈明显的上升趋势，且沙通量季节变化明显；李微等[6]利用Mann-Kendall检验法等方法分析2001～2011 年鄱阳湖出湖水沙变化趋势性及突变性，认为河床冲刷、采砂活动使出湖泥沙量增加。近10 年鄱阳湖水沙情况又发生了巨大的变化，并且相应的研究文献也较少，因此需要再次分析鄱阳湖的水沙变化情况。本文通过分析鄱阳湖出口近10年的水沙变化趋势，总结水沙特性及初步分析其变化成因，以期为鄱阳湖泥沙治理及湿地保护等提供参考依据。

1 数据源及方法

本文所采用数据主要为鄱阳湖出口控制站-湖口水文站2012～2021 年实测流量、悬移质含沙量等资料，以及据此整编得到的径流量、输沙量等资料，资料来源于长江水利委员会水文局长江下游水文水资源勘测局，“五河”年输沙量等部分数据来源于历年《中国河流泥沙公报》。利用数理统计、Mann-Kendall 趋势突变检验法、水沙双累积曲线法等方法分析出湖水沙的趋势性、突变性。Mann-Kendall 法是在时间序列平稳前提下，用来评估水文气候要素时间序列趋势的检验方法[7]。

2 鄱阳湖出口水沙特性分析

2.1 年际变化

一般情况下，径流量的大小决定输沙率的大小，河流中水沙呈正相关关系，也存在一定的波动性，但总体呈现“丰水多沙，枯水少沙”的现象。

湖口站近10 年平均年径流量（2012-2021 年）1 662 亿m3，比多年平均年径流量（1950-2020 年）1 518 亿m3增加9.5%，比2003 年三峡水库蓄水后多年平均年径流量（2003-2012 年）1 403 亿m3增加18.5%。受鄱阳湖流域降雨量变化影响，湖口站年径流量呈现一定的波动性，近10 年年径流量增加明显。

通过湖口站近10 年悬移质泥沙实测资料分析，近10 年平均含沙量0.049kg/m3小于多年平均含沙量（1952-2020 年）0.066 kg/m3，比多年平均值减少25.8%。特别是近五年平均含沙量只有0.029 kg/m3，比多年平均值减少56.1%。年平均含沙量呈现逐年减少趋势。

湖口站近10 年平均年输沙量819×104t，小于多年平均输沙量（1952-2020 年）的1 000×104t，比多年平均值减少18.1%。比2003 年三峡水库蓄水后多年平均输沙量（2003-2012 年）1 240×104t 减少34.0%，2003-2012 年出湖沙量明显偏大与入江水道大规模采砂活动有关[8]。近10 年年输沙量呈现出逐年减少趋势，特别是2017年以后年输沙量明显减少，近五年平均年输沙量415×104t，比多年平均值减少58.5%。

鄱阳湖出口湖口站历年平均含沙量变化过程见图1，湖口站2012-2021 年输沙量及径流量变化过程见图2。

图1 湖口站历年平均含沙量变化过程

图2 湖口站历年输沙量及径流量变化过程

2.2 年内变化

通过对湖口站近10 年水文资料统计分析，鄱阳湖出湖径流量年内总体呈现先增加后减少的变化过程，最大值出现在6 月，为263 亿m3，最小值出现在2 月，为68 亿m3。湖口站汛期（4～9 月）平均径流量为1 122亿m3，占多年（2012-2021 年）平均径流量的67.4%，其汛期径流量占比在60.7%～73.8%之间，湖口站4～7 月平均径流量为851 亿m3，占多年（2012-2021 年）平均径流量的51.1%，鄱阳湖出湖水量主要集中在汛期。分析发现，湖口站3 月平均月径流量普遍大于9 月平均月径流量，这与7～9 月长江进入主汛期，长江水位高、流量较大，对鄱阳湖形成顶托作用或倒灌密不可分。

湖口站汛期平均输沙量为377.7 万t，占多年（2012-2021 年） 平均输沙量的46.1%，3 月份平均输沙量为157.8 万t，占比为19.2%，2 月份平均输沙量最小，仅占4.9%，除3 月份其他月占比在4.9%～10.5%之间，年内变化呈现出汛期输沙量小于非汛期输沙量。每年11 月至次年4 月，鄱阳湖水位较低，水流在河槽中流动，流速较快，河槽容易产生冲刷，出湖泥沙量较多。随着鄱阳湖水位的上涨，鄱阳湖呈现“湖相”，7～9 月长江进入主汛期，对鄱阳湖形成顶托作用或倒灌，湖区水流流速变缓，湖区泥沙形成沉积，出湖泥沙量减少[9]。2012-2021 年湖口站多年逐月平均输沙量和径流量变化过程见图3。

图3 湖口站多年逐月平均输沙量和径流量变化过程

2.3 水沙变化趋势性初析

通过出湖年水沙量双累积曲线（图4）看出，出湖水沙双累积曲线自2017 年明显下偏，曲线斜率K 由2012-2016 年的0.67 下降至2017-2021 年的0.28，变率为58%，出湖输沙量呈减少的变化趋势，2012-2016年和2017-2021 年对应的年平均输沙量分别为1 224×104t，414.8×104t。

图4 鄱阳湖出湖年水沙累积曲线

通过鄱阳湖出口水沙Mann-Kendall 趋势突变（见图5）分析得出，出湖径流量UF、UB 曲线多次在临界线内交叉，属于小幅度波动，径流量总体趋势变化不明显。出湖年输沙量、含沙量UF、UB 曲线在2017 年左右在95%的置信度区间内交叉，年输沙量、含沙量减少趋势明显并发生突变。

图5 鄱阳湖出口水沙Mann-Kendall 统计值

3 鄱阳湖倒灌期水沙特性分析

7～9 月为长江主汛期，长江水位逐渐抬高，此时鄱阳湖五河来水逐渐减少，长江对鄱阳湖出流顶托作用逐渐增大，当长江来水的顶托作用强于鄱阳湖盆地作用时，将发生江水倒灌。

2012-2021 年，只有2015 年未发生倒灌，倒灌期集中在7～9 月份。最大倒灌水量为21.64 亿m3（2017 年），占当月月径流量的80.1%，但仅占年径流量的1.38%。最大倒灌沙量为24.1 万t（2016 年），占当月月输沙量的85.8%，但仅占年输沙量的2.0%。现对湖口站近10年倒灌水沙情况进行统计，见表1。

表1 鄱阳湖近10 年湖口倒灌特征

近10 年，长江倒灌进入鄱阳湖的水量和沙量呈减小趋势，这与三峡水库的运行和长江水体泥沙含量减少有一定关系[10]。

4 鄱阳湖出口水沙特性成因初探

4.1 鄱阳湖入湖沙量情况

鄱阳湖泥沙主要来源于“五河”入湖水体所携带的泥沙。通过鄱阳湖入湖主要控制站径流量和输沙量变化过程（图6）可知，入湖输沙量与径流量呈正相关关系，符合丰水沙多，枯水沙少的现象。然而鄱阳湖出湖输沙量呈现逐年减少趋势，特别是2017 年以后年输沙量明显减少，这与鄱阳湖区泥沙含量变化有很大关系。

图6 鄱阳湖历年入湖输沙量及径流量变化过程

4.2 鄱阳湖区采砂情况

众多研究表明，人类活动对环境的影响是巨大的，如兴修水利工程、植树造林、河道整治等。鄱阳湖区超范围、超量、超时开采问题较突出，大规模的采砂活动对河流泥沙影响较大。通过公布的数据，鄱阳湖近10年最大年采砂量是3 830 万t（2016 年），最小年采砂量是478 万t（2018 年），2012 年-2021 年平均年采砂量为2 732 万t，湖口站多年（2012-2021 年）平均输沙量为819.4 万t。近五年的采砂量有所减少，平均年采砂量为1 922 万t，比2012 年-2016 年平均年采砂量减少了近五成。采砂活动扰动河床，使床沙进入水体，造成含沙量偏大[8]，江西省于2016-2017 年组织开展 “清河行动”，安排了非法采砂专项整治行动，规范采砂秩序，对输沙量的减少有很大影响[11]。

4.3 湖口断面冲淤情况

通过分析2012～2021 年湖口站大断面变化情况，10m 高程以下河床平均下切0.21m，2012-2017 年年下切速率达0.038m/a，2017 -2021 年年下切速率仅为0.005m/a。鄱阳湖入江水道区湖口站断面10m 高程以下主槽呈冲刷状态，且冲刷程度逐渐减弱。这与欧阳千林[12]基于2010 年、2020 年湖盆典型断面监测数据认为鄱阳湖总体处于冲刷状态，入江水道冲刷程度逐渐减弱结论一致。水流对河床的冲刷，泥沙颗粒进入水体，导致水体中泥沙含量增大，进而影响输沙量。

4.4 其他变化原因分析

3 月平均月径流量为156 亿m3，占2012-2021 年平均径流量的9.4%，但3 月输沙量为157.8 万t，占平均年输沙量的19.2%，输沙量明显大于其他月份。通过分析多年（2012-2021 年）月平均水位，湖口站3 月平均水位较2 月平均水位涨幅1.94m，长江干流九江站水位涨幅1.79m，鄱阳湖区较长江干流来水量较早，水位涨幅较大。3 月份五河来水量增大，水面比降也增大，湖水出流较快，冲刷河床，使输沙量偏离全年的变化趋势。

5 结 论

通过鄱阳湖出口湖口站近10 年实测水沙资料，运用数理统计、Mann-Kendall 趋势突变检验法、水沙双累积曲线法等方法，分析鄱阳湖出口水沙基本特征及变化趋势，并进行了初步分析，得出以下结论：

（1） 近10 年鄱阳湖汛期受五河来水量较大影响，汛期出湖水量大于非汛期；受长江对鄱阳湖顶托作用或倒灌的影响，鄱阳湖出湖沙量年内分配一致性较差，鄱阳湖汛期出湖沙量小于非汛期出湖沙量。

（2） 三峡水库蓄水后，2003-2012 年出湖水量受五河来水量减少影响，出湖水量处于下降趋势；受入江水道大规模采砂影响，出湖沙量明显偏大。

（3）近10 年鄱阳湖出湖沙量呈减小趋势，鄱阳湖出湖沙量和含沙量出现明显的突变点在2017 年左右，主要与鄱阳湖区采砂活动的减少和河道冲刷程度的逐渐减弱关系较大。出湖年径流量受鄱阳湖流域年降雨量变化影响，表现出一定的波动性，不存在突变点。