長江陸溪口汊道開辟為豚類遷地保護區(qū)的可行性探討

朱 瑤，馮順新，廖文根

（1.中國水利水電科學(xué)研究院 國際合作處，北京 100038 2.中國水利水電科學(xué)研究院 水電可持續(xù)發(fā)展研究中心，北京 100038）

1 研究背景

白鱀豚（Lipotesvexillifer）和長江江豚（（Neophocaenaphocaenoidesasiaeorientalis）是生活在我國長江的兩種重要豚類。2006年全長江考察未見白鱀豚，白鱀豚已基本滅絕；長江江豚的種群數(shù)量也在急劇減少，正處于極度瀕危的狀態(tài)[1-2]。導(dǎo)致長江豚類種群數(shù)量減少的因素很多，包括漁業(yè)資源衰退、水污染、航運、水利工程的影響等。按照目前的發(fā)展趨勢，長江江豚有可能在未來25～100年面臨和白鱀豚相同的命運[1]，對長江豚類的保護刻不容緩。

我國正處在經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展的時期，受其影響，今后相當長時期內(nèi)豚類在長江的生存環(huán)境難有顯著的改善。對豚類實行遷地保護是實行豚類保護、避免豚類滅絕的重要手段。長江江豚的遷地保護已在湖北石首天鵝洲故道內(nèi)取得成功，故道內(nèi)已有江豚30多頭[1]。隨著天鵝洲故道內(nèi)長江江豚種群數(shù)量的擴大，故道面臨環(huán)境容量不足的問題。為進一步做好長江江豚保護工作，相關(guān)機構(gòu)提出了將位于湖北洪湖長江陸溪口江段的左汊開辟為與天鵝洲故道類似的豚類遷地保護區(qū)的設(shè)想。

陸溪口汊道位于湖北長江新螺江段豚類國家級自然保護區(qū)內(nèi)，為典型的鵝頭型汊道，將其左汊（見圖1）開辟為半封閉式江豚遷地保護區(qū)的設(shè)想得到了當?shù)卣?、豚類保護區(qū)管理處等政府和機構(gòu)的支持。左汊能否被開辟為豚類遷徙保護區(qū)尚需進行科學(xué)論證。本文從陸溪口汊道的地形特征、汊道自身的演變趨勢、三峽水庫長期運行和河道整治工程的影響，以及豚類對生境的需求（水深、封閉性、食物資源）等方面，對將陸溪口汊道左汊開辟為豚類保護區(qū)的可行性進行論證。

2 長江江豚的生活習(xí)性及對棲息地的需求

一個水域是否能滿足長江江豚對棲息地的一般需求，直接影響到該水域能否被開辟為江豚的保護區(qū)或棲息地。在長江八里江江段進行的觀測表明，江豚一般在離岸100～300m的范圍內(nèi)活動（占81.8%），在離岸距離小于100m以及大于300m的范圍內(nèi)江豚出現(xiàn)的機會很少；江豚對水深的要求一般大于3m[3]，而且出現(xiàn)在水深小于9m的水域比例占73.3%；江豚活動水域流速范圍為0.3～1.2m/s[4]。但在半自然水域如天鵝洲故道的靜水環(huán)境中，江豚多在地形多樣性高，有一定水深，淺灘發(fā)育的水區(qū)活動，而回避河床平坦，人類活動較多區(qū)域。另外，江豚有明顯地回避狹長的“門”或“網(wǎng)”結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象[5]。

長江江豚的食性較廣，小型淡水魚是其主要食物來源。江豚的核心生境為覓食生境。在長江中，江豚較多地在順直分汊河段近岸帶、磯頭挑流形成的回水區(qū)、江心洲洲頭附近、以及曲率較大的彎道捕食和棲息[6]。在半自然水域（如天鵝洲故道），江豚活動較多的小生境（水域）一般具有如下特征：食物資源較為豐富；水下地貌多樣性程度較高；人類活動影響較小；水質(zhì)較好。此外，江豚對水質(zhì)較為敏感，明顯回避污水和含沙量較高的水域[5，7]。總體上看，在半自然水域（靜水或準靜水環(huán)境），影響江豚棲息地質(zhì)量的主要因素是魚類資源、水質(zhì)以及人類活動。

3 陸溪口汊道的地形特征

3.1 陸溪口汊道陸溪口汊道位于長江的城陵磯至漢口江段，為典型的鵝頭型汊道。鵝頭型汊道為長江中下游所特有河道類型，多數(shù)具有2個或2個以上的江心洲，河道分成3支或3支以上的復(fù)式汊道，其中彎道的出口和直道的出口交角很大；各股汊道中至少有一股彎曲系數(shù)較大，超過1.5，成為彎曲度大或鵝頭狀的河道[8]。陸溪口汊道上游右岸有赤壁山作為單邊控制節(jié)點，而左岸為廣闊的沖積平原。陸溪口汊道共有3汊，分別為左汊、中汊和右汊（航道管理部門通常稱為圓港、中港和直港），左汊最為彎曲，左汊和中汊之間的江心洲稱為“中洲”，而中汊和右汊之間的江心洲為“新洲”。陸溪口汊道的左汊寬約100～300m，當?shù)胤Q其為老灣故道（因其不是長江故道而應(yīng)被稱為老灣支汊）。陸溪口汊道的示意圖見圖1。

3.2 陸溪口汊道左汊地形及水力學(xué)特征圖2為2008年10月陸溪口汊道的地形（已換算為吳淞高程），左汊寬度較為均勻，深泓線高程變化不大，18m等高線幾乎能貫穿整個左汊，深泓線平均高程為18m。長江水位為22m時左汊水面寬為100～150m，長江水位27m時左汊水面寬為250～300m。按照長江江豚活動區(qū)域的水深應(yīng)大于3m[3]的要求，若將左汊開辟為豚類棲息地，左汊內(nèi)水位不宜低于21m。

由于缺乏長江陸溪口河段的水位資料，本文利用位于本河段上游約50km的長江螺山水文站水位以及長江宜昌—武漢段的一維水動力學(xué)模型[6]來推算陸溪口河段的水位特征值。由一維水動力學(xué)數(shù)學(xué)模型計算得到的2005—2008年螺山水文站與陸溪口代表斷面的逐日水位差見圖3?？梢妰蓴嗝嫜雌诘乃徊罴s為1.0m，而非汛期水位差約為1.3～1.4m。

由一維水動力學(xué)模型計算得到，從1984—1999年，陸溪口河段的水位最高為33.9m，最低為16.0m，部分時段的水位低于左汊深泓線平均高程18m；2005—2008年三峽水庫運行后，陸溪口代表性斷面最高水位約為32.4m，最低水位約為17.2m，也出現(xiàn)部分時段水位低于左汊深泓線平均高程的現(xiàn)象。這表明，由于支汊內(nèi)地形高程過高，無論在三峽工程建設(shè)前或蓄水后的枯水期左汊均可能出現(xiàn)斷流的現(xiàn)象，水深無法滿足3m要求。

3.3 中洲地形特征由圖2可知，中洲（以及左汊的上下口門處）高程大于30m的面積有限，而28m等高線幾乎能包圍全島。若遇百年一遇洪水，對應(yīng)的中洲附近長江水位約為33.9m，大部分中洲將被淹沒，而28m等高線處水深為5.9m。

綜上所述，由于陸溪口汊道左汊在枯水期水深無法滿足3m的最低要求，乃至?xí)嗔?；而豐水期中洲淹沒水深可達5.9m，沒有阻攔江豚進入長江干流的天然屏障。

4 陸溪口汊道的演變趨勢

4.1 陸溪口汊道的歷史演變

4.1.1 陸溪口汊道中汊的周期性演替 鵝頭型汊道的形成需具備以下幾個條件：（1）河段處于地質(zhì)凹陷區(qū)；（2）具有二元結(jié)構(gòu)的河岸組成；（3）河段上游具有單邊抗沖節(jié)點；（4）來水來沙具有變異性[8]。陸溪口汊道的形成與上游的單邊節(jié)點赤壁山有關(guān)。在1861年時赤壁山已瀕臨大江，之后由于赤壁上游河岸發(fā)生坍塌，赤壁山便凸出形成山磯，把水流挑向左岸。經(jīng)過1926、1931和1933年大水的作用，左岸顯著崩退，到1934年本河段終于形成了鵝頭型分汊河道[9]。

陸溪口汊道的演變具有鵝頭型汊道演變的一般特征，即中汊的周期性切割變化。其演變過程可概括為：新中汊產(chǎn)生、老中汊萎縮——新中汊發(fā)展下擺——新、老中汊重合——中汊繼續(xù)彎曲下擺——新中汊再次產(chǎn)生與發(fā)展[10]。自1921年形成三汊格局后，陸溪口汊道已出現(xiàn)過4次周期性汊道交替變化，完成一個演變周期平均約需20年[11]。1993—2002年間，陸溪口汊道處于新、老中汊合并時期，汊道在平面上呈現(xiàn)“兩洲、三汊”的形態(tài)。2002年汛后，陸溪口汊道的河床形態(tài)發(fā)生了較大的變化：新洲頭部灘面大面積刷低2～3m，在新洲中部形成寬300～450m（航行基面上4m時的水面寬度）、最大深度在航行基面下1.1m的橫向竄溝，與汛前地形相比，竄溝部位最大沖深達8m。另外右汊進口航槽發(fā)生了明顯淤積，與汛前相比，淤積厚度在1m左右，出淺礙航情況加重。由歷史演變規(guī)律來看，竄溝的出現(xiàn)標志著新中汊可能即將形成，該水道即將進入新一輪演變周期[12]。

4.1.2 陸溪口汊道左汊的持續(xù)萎縮 近幾十年來，陸溪口汊道的左汊持續(xù)萎縮。1935年時左汊為主汊，最小水深在4m以上；之后從1959—2000年，雖然中汊已經(jīng)歷過兩輪周期性的發(fā)展，但左汊分流比始終逐步減小，從1959年的26%下降到2000年的2.7%[10]。由于泥沙淤積，從20世紀70年代開始左汊不再被作為航道。1998—2007年左汊淤積明顯，斷面平均淤積厚度從1.87～2.81m不等，淤積較多地發(fā)生在凸岸[3]。

長江中下游鵝頭型汊道左汊的萎縮并不是個例。長江上另一個典型的鵝頭型汊道——團鳳汊道的左汊從20世紀70年代以來一直處于淤積衰退中，分流比逐步減小，左汊枯水時斷流，河床年平均抬高近0.29m[9]。目前團鳳汊道左汊已淤死，常年不過流[11]。

4.2 陸溪口航道整治工程對汊道演變的影響長江陸溪口江段為有名的淺灘礙航江段。為控制河勢、改善通航條件，長江航道管理部門從2003年起對本江段進行了整治。于2003年6月首先實施了臨時工程，在竄溝下口處拋沙枕進行河床護底，以控制新洲頭部串溝的發(fā)展；從2004年11月至2008年5月，實施了“長江中游陸溪口水道航道整治工程”，工程的主要內(nèi)容見圖4[12-13]。

航道整治工程施工時，陸溪口汊道正處在新洲上的新中汊快要形成的階段。由于實施了臨時工程控制串溝的發(fā)展，串溝不久即淤平。后續(xù)建設(shè)的魚嘴順壩、洲脊順壩、格壩、鎖壩以及在中洲上半段修建的護岸工程穩(wěn)定了河勢，已經(jīng)并將繼續(xù)對陸溪口汊道的演變產(chǎn)生影響：（1）同流量下中汊分流比增大。由于新洲灘頭高程較低，原有部分進入中汊的水流轉(zhuǎn)而經(jīng)過新洲洲頭流往右汊（從而在中洲上沖刷出“串溝”）。航道整治工程完成后，這部分水流通道被截斷，導(dǎo)致中汊分流比加大。這會加劇新洲洲頭以及中洲右岸的沖刷。實測地形證實了這一點[12]。（2）由于中汊斷面擴大，水流動力軸線偏向左岸的幾率變小。這導(dǎo)致水流對左汊（老灣支汊）進口上游部位的沖刷減弱，使左汊的分流比變小，不利于左汊的維持。

4.3 三峽水庫蓄水運用后陸溪口汊道的演變趨勢河流建壩后，由于水庫下游河道流量變幅變小、水庫攔截泥沙導(dǎo)致清水沖刷，壩下游分汊河道一般向分汊程度減小的方向發(fā)展。韓其為等[14]認為在沖刷過程中水庫下游河道普遍出現(xiàn)支汊萎縮、主汊擴大的趨向。依據(jù)數(shù)學(xué)模型計算成果，沖刷初、中期（1～34年）長江九江以下的8個汊道中有6個主汊沖刷、支汊淤積，其中4個汊道自始至終（1～82年）均是主汊沖、支汊淤。如支汊淤塞，則分汊河道將逐漸改變性質(zhì)，中、低水位時將轉(zhuǎn)變?yōu)閱我缓拥繹14]。潘慶燊[15]認為三峽水庫運用后長江中下游各段的河型和河勢均不會出現(xiàn)重大調(diào)整，河道演變主要表現(xiàn)為河床沖深、河勢的局部調(diào)整以及分汊河段支汊的萎縮。

陸溪口鵝頭型汊道從其形成以來直至2007年，左汊均在向萎縮的方向發(fā)展。韓冬等[16]對長江宜昌至武漢段河道沖淤進行的分析表明，三峽水庫初期蓄水以來，陸溪口汊道所在長江干流先淤積而后轉(zhuǎn)為沖刷，但1998—2007年老灣支汊全面淤積，平均淤積厚度約為2m。他們使用一維水流泥沙數(shù)學(xué)模型，以2003年10月—2008年10月共5年宜昌站以及湘資沅醴四水的實測水沙條件循環(huán)作為邊界條件進行的計算表明，陸溪口汊道所在江段在2020年前總體趨勢為強度不大的沖刷，但左汊內(nèi)仍會出現(xiàn)較大淤積；由于長江螺山段沖淤幅度不大，尚未發(fā)現(xiàn)左汊有脫流的跡象，但本江段將來可能發(fā)生較大沖刷，主流存在擺動的可能?？梢姅?shù)學(xué)模型預(yù)測表明左汊仍會進一步淤積。

流量變化導(dǎo)致的水流動力軸線擺動是鵝頭型汊道得以維持的重要條件。如前文所述，陸溪口鵝頭型汊道的形成本身與1926、1931和1933大洪水的作用有關(guān)。鵝頭型汊道形成后，流量變化（尤其是大流量）導(dǎo)致的水流動力軸線擺動對左汊的維持仍具有重要意義。圖2（以及相應(yīng)的Google Earth地圖）表明，陸溪口汊道左汊進口上游地形較高，此處在洪水作用下形成了兩個與河岸平行、長約6km的條帶狀沙洲，條帶狀沙洲之間、以及沙洲和左岸之間有帶狀的凹槽。這表明在洪水時，由于右岸赤壁山的挑流，主流在一定程度上被導(dǎo)向左岸，導(dǎo)致左汊進口上游部位的沖刷及左汊分流比擴大。這在客觀上起到了減緩左汊淤積、長期維持左汊的作用。

綜上所述，陸溪口汊道左汊按自然演變規(guī)律呈萎縮趨勢；陸溪口航道整治工程抑制了鵝頭型汊道中汊的周期性演替，可能導(dǎo)致中汊的分流比增大，對左汊的維持不利；同時三峽工程運行后，由于河道沖刷，本河段出現(xiàn)大洪水的幾率減小，洪水沖刷左汊的機會也變小，對維持左汊不利?？傮w上看，陸溪口汊道左汊在未來將繼續(xù)萎縮。

5 開辟為豚類遷地保護區(qū)的可行性分析

食物資源不是左汊能否被開辟為豚類遷地保護區(qū)的決定性因素。研究表明，左汊內(nèi)魚類資源量豐富，種類較多，且主要以中小魚類為主，而中小型魚類為長江江豚的適口性魚類；枯水期左汊內(nèi)的魚類資源相對較少，可能導(dǎo)致江豚的食物不足，但這可通過魚類放流等措施解決[2]。近年對左汊水質(zhì)的監(jiān)測結(jié)果表明，左汊內(nèi)水質(zhì)和長江水質(zhì)接近，能達到江豚棲息所需要的水質(zhì)條件[2]。

根據(jù)以上對陸溪口汊道地形條件、歷史演變規(guī)律、水力學(xué)條件、工程建設(shè)等因素對左汊影響的綜合分析，影響左汊開辟為豚類保護區(qū)的主要因素是水深不能滿足3m最低需求，而且中洲地形較低，洪水期無法形成天然屏障。如若在陸溪口汊道左汊建立半自然豚類遷地保護區(qū)需增加一定量的工程措施，或建閘設(shè)網(wǎng)，或挖深河床，以保證左汊內(nèi)的水深全年滿足3m水深要求，而且在洪水期，有安全的屏障保證江豚不會順洪水游入長江干流。

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