中上游工程對(duì)長(zhǎng)江口水文的影響

李道季 高 磊

（李道季為華東師范大學(xué)河口海岸學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授；高磊為華東師范大學(xué)河口海岸學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副教授)

大型水利工程使入海泥沙量急劇下降。

直接影響入海徑流量的季節(jié)性變化，導(dǎo)致長(zhǎng)江口鹽水入侵加劇。

長(zhǎng)江入河口營(yíng)養(yǎng)鹽濃度及通量顯著下降。

河口是海岸帶最重要組成部分,是全流域水系統(tǒng)物質(zhì)的主匯，也是近海陸源物質(zhì)的主源。河口區(qū)域陸海相互作用特別強(qiáng)烈，生態(tài)與環(huán)境尤為脆弱。近年來由于流域環(huán)境的巨大變化和系列重大水利工程的實(shí)施和運(yùn)行，使長(zhǎng)江口物質(zhì)通量及組成發(fā)生了重大變化，導(dǎo)致河口三角洲海岸蝕退，河口濕地萎縮，生態(tài)服務(wù)功能退化，河口及其鄰近海域水質(zhì)不斷惡化，赤潮頻發(fā)，生態(tài)系統(tǒng)衰退，生物資源再生能力和水產(chǎn)品安全受到嚴(yán)重影響，對(duì)長(zhǎng)江口近海生態(tài)系統(tǒng)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

長(zhǎng)江的長(zhǎng)度、輸沙率和徑流量分別居世界第三、第四和第五位。在流域人類活動(dòng)特別是建壩等大型水利工程影響下，近期入海泥沙通量出現(xiàn)急劇下降。

一是三峽工程對(duì)長(zhǎng)江口水沙通量變化的影響。長(zhǎng)江入海徑流量年際變化主要受氣候控制。長(zhǎng)江大通水文站年徑流量呈現(xiàn)顯著下降趨勢(shì)，主要原因是降水量變化、人口和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)導(dǎo)致耗水量增多以及上游水庫(kù)的修建。

在1950年代以前，長(zhǎng)江入海輸沙率呈緩慢上升趨勢(shì)，主要原因是隨著人口增多和植被覆蓋面積降低，水土流失加重。1960年代是長(zhǎng)江歷史上輸沙率最大的年代。此后，水庫(kù)淤積的減沙作用超過水土流失加重的增沙作用，輸沙率呈下降趨勢(shì)。2003年三峽水庫(kù)蓄水后，輸沙量降至有記錄以來最低水平。這一下降趨勢(shì)與氣候變化關(guān)系不大，也與中下游湖泊的淤積速率變化無關(guān)，根本原因是流域修建了大量水庫(kù)，也與近年退耕還林和采砂等行動(dòng)有一定關(guān)系。近40年（截至2012年）長(zhǎng)江入海泥沙通量下降總量中人類活動(dòng)貢獻(xiàn)約占90%；其中三峽工程運(yùn)行10年中導(dǎo)致長(zhǎng)江入海泥沙通量平均下降1.13 億t/a，占同期泥沙通量下降實(shí)際觀測(cè)值的65%，占40年來泥沙通量下降總量的32%。（在流域極端干旱的2006 和2011年，降水減少的影響超過三峽工程的影響，成為泥沙通量下降的首要原因。）預(yù)測(cè)今后幾十年在金沙江梯級(jí)大型水庫(kù)修建和南水北調(diào)等綜合影響下，長(zhǎng)江入海泥沙通量還將下降約20%。

二是長(zhǎng)江上游一大批控制性水利水電工程直接影響入海徑流量的季節(jié)性變化，影響長(zhǎng)江口鹽水入侵和長(zhǎng)江沖淡水?dāng)U展。

三峽工程對(duì)長(zhǎng)江河口鹽水入侵的影響，是通過其調(diào)節(jié)徑流量來體現(xiàn)的。三峽工程調(diào)節(jié)后的每日徑流量隨時(shí)間變化，10 到11月三峽水庫(kù)蓄水，徑流量下降；1 到4月三峽水庫(kù)放水，徑流量增加?？菟?0月和11月徑流量減小，造成鹽水入侵提前和加劇。北支鹽水倒灌和外海鹽水入侵顯著增強(qiáng)，鹽度大于1.0 等值線范圍大幅擴(kuò)大，達(dá)到了南支南岸，南支大部分區(qū)域、陳行水庫(kù)和青草沙水庫(kù)取不到淡水。因此，秋季三峽蓄水使徑流量下降，造成長(zhǎng)江口鹽水入侵明顯加劇。

三是在流域筑壩、長(zhǎng)江泥沙通量急劇降低背景下，長(zhǎng)江入河口營(yíng)養(yǎng)鹽濃度及通量發(fā)生變化，1960年以來和濃度顯著增長(zhǎng)。其中，三峽大壩蓄水的2003年是長(zhǎng)江及長(zhǎng)江口營(yíng)養(yǎng)鹽變化的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

長(zhǎng)江口海域溶解態(tài)無機(jī)氮（DIN）主要依賴長(zhǎng)江徑流輸送。1996年以來，長(zhǎng)江口及近海DIN 濃度表現(xiàn)出一升一降趨勢(shì)，與流域變化類似。1996年后的DIN 上升趨勢(shì)應(yīng)該與化肥施用量增加密切相關(guān)。2000年以后，長(zhǎng)江口附近海域DIN 含量下降，可能是由于污染源治理力度加大以及長(zhǎng)江流域水土流失、農(nóng)業(yè)面源污染控制有關(guān)。另外，2003年三峽大壩對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的攔截有可能也對(duì)DIN 含量下降起到一定的促進(jìn)作用。

長(zhǎng)江口及近海溶解態(tài)磷酸鹽（DIP）濃度變化趨勢(shì)從1996年均值為0.029 mg/L 上升到2003年三峽水庫(kù)蓄水的0.041mg/L，2004年以來明顯回落。

長(zhǎng)江口海域的溶解態(tài)硅酸鹽（DSi）主要也是依賴長(zhǎng)江徑流輸送。溶解態(tài)硅酸鹽（DSi）濃度從1996年到2003年大體呈現(xiàn)出平穩(wěn)趨勢(shì)（約在2.6 mg/L）。三峽大壩開始蓄水以來，長(zhǎng)江口DSi 通量有所下降，相比蓄水前長(zhǎng)江口及近海DSi 含量下降趨勢(shì)更加明顯。這主要因?yàn)?，長(zhǎng)江流域越來越多的水利工程，尤其是三峽大壩的建成和蓄水，顯著降低了長(zhǎng)江泥沙含量，再加上長(zhǎng)江中氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽含量偏高，刺激浮游植物大量生長(zhǎng)，大量的DSi 被吸收并沉降到水庫(kù)底層。

40 多年來，長(zhǎng)江下游營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化，一方面DIN 濃度不斷增加，另一方面，DSi 濃度又在持續(xù)減少，因此硅氮的摩爾比趨于不平衡，已從上世紀(jì)60年代的10 左右下降到目前已接近1.0 的水平，并且還在加劇。低硅氮比值的變化對(duì)該區(qū)域的浮游植物生長(zhǎng)產(chǎn)生影響。雖然，目前我們還不知道整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)此響應(yīng)程度，但影響在可預(yù)見的將來會(huì)持續(xù)加強(qiáng)。