鄱陽湖區(qū)水資源安全問題分析

徐衛(wèi)紅，張雙虎，蔣云鐘，劉曉志

（中國水利水電科學研究院 水資源研究所，北京 100038）

1 引言

鄱陽湖位于江西省北部，長江中游南岸，承納贛江、撫河、信江、饒河、修水等五大水系以及博陽河等支流來水，經(jīng)調(diào)蓄后由湖口注入長江，是一個過水型、吞吐型和季節(jié)性的湖泊。湖泊水面面積為4 497km2，湖體容積為355億m3（相應于星子水位22.5m，吳淞高程，下同）。鄱陽湖是我國最大的淡水湖泊，是長江水系及其生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，也是長江洪水重要的調(diào)蓄場所，在長江流域治理、開發(fā)和保護中占有十分重要的地位。受湖側五河來水和長江干流來水的雙重影響，湖區(qū)“高水是湖、低水似河、枯水成溝，洪水一片、枯水一線”特征明顯，湖區(qū)水位年內(nèi)、年際變化較大，給湖區(qū)水資源開發(fā)利用帶來了一定的困難，制約了湖區(qū)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。如何興利除弊，合理開發(fā)利用水資源，推動湖區(qū)又好又快發(fā)展，引起社會各界高度關注。

2 鄱陽湖流域水資源演變趨勢及湖區(qū)水位分析

鄱陽湖流域位于東亞季風區(qū)，水資源總量豐富，但水資源的年際、年內(nèi)變化較大。進入21世紀以來，鄱陽湖流域及長江干流來水持續(xù)偏枯，枯水期湖區(qū)水位屢創(chuàng)新低，嚴重影響了環(huán)湖區(qū)的供水安全。

2.1 鄱陽湖流域天然徑流量變化趨勢分析鄱陽湖流域多年平均天然徑流量為1 513億m3，其中年徑流量最大值為2 448億m3，最小值為632億m3，極值比為3.87；豐水期6個月來水是枯水期6個月來水的兩倍。長江流域“98”大水年之后，鄱陽湖流域來水持續(xù)偏枯，1998—2008年平均天然徑流量為1 281億m3，與多年平均相比減少了232億m3，減少幅度高達15%。圖1為1956—2008年鄱陽湖流域天然徑流量系列、五年滑動平均以及趨勢線圖。從長系列來看，鄱陽湖天然年徑流量有緩慢增長的趨勢，應用無參數(shù)的肯德爾秩次檢驗對增長趨勢的顯著性進行檢驗，增長趨勢未通過顯著性檢驗。圖2為鄱陽湖流域1956—2008年天然徑流系列差積曲線，表1為1962—1968年、1984—1991年和2003—2008年3個枯水系列特征值統(tǒng)計。從圖2及表1可知，鄱陽湖流域歷史上曾出現(xiàn)2段類似于2003—2008年的連續(xù)枯水年，分別是1962—1968年和1984—1991年，且1962—1968年系列比2003—2008年系列更枯。

表1 鄱陽湖流域3個枯水系列特征值統(tǒng)計 （單位：億m3）

通過上述分析可以看出：鄱陽湖流域天然徑流量沒有顯著的趨勢性變化，2003—2008年鄱陽湖流域持續(xù)偏枯屬于長系列水文豐枯交替現(xiàn)象中的枯水段，以后仍有可能出現(xiàn)。

2.2 湖區(qū)水位分析湖區(qū)水位的高低受湖側五河來水和長江干流頂托雙重影響，每年3—4月份，湖側五河來水逐漸增多，水位開始緩慢上升；5—9月份，受五河來水增多和長江干流來水頂托影響，湖區(qū)水位較高；10月—翌年2月份，湖側五河和長江干流來水減少，湖口出流大于湖側總入流，湖區(qū)水位持續(xù)降低。圖3為2001年1月1日—2002年12月31日湖區(qū)4個不同站點水位過程線。由圖3可見：4站水位漲落過程基本一致；低水位時，同一時刻湖區(qū)4站水位相差較大，說明低水位時鄱陽湖具有河道特征；高水位時，同一時刻湖區(qū)4站水位相差較小，當湖區(qū)星子水位在15m以上時，湖區(qū)4站水位基本一致，表明鄱陽湖具有湖泊特征。

表2為湖區(qū)代表站星子站水位特征值。實測星子站日最高水位22.50m，日最低水位7.12m，相差15.38m，相應容積差350億m3；從湖區(qū)星子水位年內(nèi)各月分布情況來看，月最高平均水位17.69m，月最低平均水位9.03m，相差8.66m，相應容積差147億m3，湖區(qū)水位年內(nèi)、年際相差較大。

表2 湖區(qū)星子站水位特征值 （單位：m）

3 鄱陽湖區(qū)水資源安全問題

單從鄱陽湖流域水資源總量和水資源開發(fā)利用率來看，濱湖區(qū)（直接以鄱陽湖為水源地的地區(qū)）并不缺水，但由于降水時空分布不均，供水設施建設滯后，水資源調(diào)蓄能力不足，特別是受湖區(qū)“高水湖相、低水河相”特征的影響，湖區(qū)水位變幅較大，使得濱湖區(qū)存在季節(jié)性和區(qū)域性缺水，缺水類型屬于工程型缺水。

3.1 供水能力與湖區(qū)水位關系分析供水能力是指現(xiàn)狀供水設施在一定時間內(nèi)、一定來水頻率下的最大可供水量，與取水水源的來水狀況、取水水源和供水對象的相對應位置關系、供水對象的需水特性、供水工程的規(guī)模和運行調(diào)度方式等因素有關。圖4是根據(jù)最新調(diào)查成果繪制的湖區(qū)星子水位與湖區(qū)工業(yè)和生活供水能力關系圖，表3為湖區(qū)星子水位與農(nóng)業(yè)供水能力關系。從現(xiàn)狀供水設施供水能力及湖區(qū)需水情況來看，當湖區(qū)星子水位高于14m時，濱湖區(qū)生產(chǎn)生活取水不受水位的影響；若水位低于14m，濱湖區(qū)農(nóng)業(yè)取水受到一定影響，若水位低于13m時，工業(yè)和生活取水會受到一定的影響。

表3 湖區(qū)星子水位與農(nóng)業(yè)供水設施取水能力關系 （單位：萬m3）

3.2 濱湖區(qū)現(xiàn)狀及未來缺水分析對星子站1951—2008年日水位進行統(tǒng)計，在濱環(huán)湖區(qū)用水高峰期5—11月，特別是汛后10、11月份分別有38.5%和83.6%的時段水位低于14m，分別有20.7%和66.4%的時段水位低于13m，造成濱湖區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉保證率普遍較低，農(nóng)田灌溉保證率一般只有50%～75%。湖區(qū)水位變化影響濱湖區(qū)的水利工程效益的正常發(fā)揮。

以2007年（來水頻率75%）為典型年進行濱湖區(qū)缺水分析。2007年由于五河入湖徑流減少和長江九江段水位比歷史同期中水位低，導致全年152d星子水位低于10m，約占全年總天數(shù)的40%，給沿湖地區(qū)居民生活、生產(chǎn)供水造成困難。2007年濱湖區(qū)總需水為39.7億m3，根據(jù)本文調(diào)查統(tǒng)計星子水位與濱湖區(qū)取水能力關系，初步估算2007年濱湖區(qū)總供水量約為34.31億m3，缺水量5.39億m3，缺水率為15.8%，其中農(nóng)業(yè)缺水3.7億m3，工業(yè)缺水1.4億m3，生活缺水0.28億m3。濱湖區(qū)缺水主要是農(nóng)業(yè)缺水，約占總缺水的50%。

濱湖區(qū)目前存在的供水安全問題，隨著經(jīng)濟社會發(fā)展，人民生活水平提高，特別是鄱陽湖區(qū)作為我國百億斤糧食增產(chǎn)基地，需水量還將持續(xù)增長。一方面，鄱陽湖上游水系未來用水將進一步增加，導致入湖水量還將減少；另一方面，湖區(qū)自身用水量增加，對湖區(qū)水位的依賴性更強，未來供水安全形勢將更加嚴峻。結合《長江流域水資源綜合規(guī)劃》的研究，預計到2030水平年，50%來水頻率年鄱陽湖上游水系需水量將比2004年基準年增長約31.1億m3，若需水全部得到滿足，相應減少入湖水量14.2億m3；2020年水平年，75%來水頻率年，濱湖區(qū)總需水量約為47.9億m3，比2007年現(xiàn)狀年多8.2億m3，若按2007年供水能力供水，濱湖區(qū)將缺水9.5億m3，缺水率達20%。

4 三峽水庫運行對鄱陽湖區(qū)水資源安全的影響

三峽水庫運用后，一方面是清水下泄，河道沖刷，造成同流量下湖口水位降低，另一方面是汛后集中蓄水，使得汛后10—11月長江干流來水小于天然流量，兩方面作用使得三峽水庫蓄水期間鄱陽湖出湖流量增加，水位下降加快，湖區(qū)提前進入枯水期，加劇了枯水期湖區(qū)用水困難。

4.1 三峽水庫運行對枯水期湖區(qū)水位的影響采用一維河網(wǎng)模型計算三峽水庫初期運行（2006—2008年）對湖區(qū)水位的影響。2006—2008年三峽水庫運行初期，10—11月日最大降低湖口水位1.76m，降低星子水位1.37m；10月份平均（2006—2008年平均）降低湖口水位0.73m，降低星子水位0.62m；11月份平均降低星子水位0.29m，降低湖口水位0.25m。有無三峽水庫情景下，湖口星子水位對比見表4。

表4 三峽水庫初期運行對湖區(qū)水位的影響

表5為三峽水庫運行20年后，三峽水庫可能對湖區(qū)水位造成的影響。三峽水庫正常運行20年，若只考慮清水下泄河道沖刷，汛后10月份湖口水位平均降低1.12m；若考慮清水下泄河道沖刷和汛后集中蓄水雙重影響，汛后10月份湖口水位平均降低1.37m。

表5 三峽水庫運行20年后對湖區(qū)水位的影響

4.2 三峽水庫運行湖區(qū)供水安全的影響三峽水庫運行對濱湖區(qū)水資源開發(fā)利用影響以2007年和2020年（接近三峽水庫運行20年）兩個典型年進行分析，其中2020年濱湖區(qū)需水按2020水平年75%來水年份考慮。2020年星子水位按相同來水頻率2007年水位近似代替。兩個典型年份的主要區(qū)別在于濱湖區(qū)的需水不一樣，所以三峽水庫對濱湖區(qū)水資源開發(fā)利用的影響也不一樣。

2007年10月濱湖區(qū)總需水4.86億m3。三峽水庫正常運行，將加大濱湖區(qū)的取水壓力，若只考慮三峽水庫汛后蓄水對濱湖區(qū)水資源影響，將增加濱湖區(qū)缺水0.7億m3，濱湖區(qū)10月份缺水量1.81億m3，缺水率高達37%；若考慮三峽水庫汛后蓄水和河道沖刷雙重影響，將增加濱湖區(qū)缺水0.87億m3，濱湖區(qū)10月份缺水量1.95億m3，缺水率高達40%。

2020年75%來水頻率年份濱湖區(qū)總需水47.80億m3。無三峽水庫情況下濱湖區(qū)總缺水9.20億m3，其中10月份缺水1.47億m3；若考慮三峽水庫運行，2020年濱湖區(qū)總缺水為10.30億m3，其中10月份缺水2.5億m3。由于三峽水庫運行，2020年75%來水年將增加濱湖區(qū)缺水約1億m3。

5 結語

鄱陽湖豐富的水資源和特殊的氣候地理條件孕育了豐富的生物多樣性，為區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展提供了優(yōu)越的自然條件。但由于降水時空分布不均，水利基礎設施建設滯后，特別是湖區(qū)水位變幅較大，使得濱湖區(qū)存在不同程度的水資源安全問題，在一定程度上阻礙了對湖區(qū)水資源的合理有效利用，制約了當?shù)亟?jīng)濟社會穩(wěn)定發(fā)展。通過以上研究，取得如下初步認識：（1）鄱陽湖流域天然水資源情勢未發(fā)生趨勢性變化，湖區(qū)“高水湖相，低水河相”特征明顯，制約了湖區(qū)水資源有效利用；（2）近年來鄱陽湖上游用水增加，五河入湖流量減少，枯水季節(jié)湖區(qū)用水困難，存在工程型缺水問題；（3）三峽水庫運用后，造成長江中下游河道沖刷、水位下降，鄱陽湖蓄水量減少。三峽水庫蓄水期間鄱陽湖出湖流量增加，加劇了枯水期湖區(qū)用水困難。

［1］中國水利水電科學研究院.鄱陽湖水利樞紐關鍵技術研究［R］.北京：中國水利水電科學研究院，2010.

［2］水利部長江水利委員會.長江流域水資源綜合規(guī)劃報告［R］.武漢：水利部長江水利委員會，2007.

［3］江西省水利廳.江西省水資源及開發(fā)利用調(diào)查評價報告［R］.南昌：江西省水利廳，2008.

［4］長江勘測規(guī)劃設計研究有限責任公司，江西省水利規(guī)劃設計院.鄱陽湖區(qū)綜合規(guī)劃［R］.南昌：2009.

［5］長江水利委會員長江勘測規(guī)劃設計研究院，江西省水利規(guī)劃設計院.鄱陽湖水利樞紐項目建議書［R］.2009.

［6］江西省水利科學研究院.三峽工程運用后對鄱陽湖及江西“五河”的影響研究［R］.南昌：江西省水利科學研究院，2009.

［7］江西省水文局.鄱陽湖生態(tài)水利樞紐工程對湖區(qū)防洪、泥沙、水質(zhì)、枯水期水量補充的影響及對策研究［R］.南昌：江西省水文局，2008.