鄱陽湖水位變化特征及河湖相轉(zhuǎn)化規(guī)律探究

李子龍，莫淑紅,2,*，萬曉明，沈　冰

(1.西安理工大學(xué) 西北旱區(qū)生態(tài)水利工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，西安 710048；2.南京水利科學(xué)研究院水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210029；3．江西省鄱陽湖水利樞紐建設(shè)辦公室，南昌 330046)

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鄱陽湖水位變化特征及河湖相轉(zhuǎn)化規(guī)律探究

李子龍1，莫淑紅1,2,*，萬曉明3，沈冰1

(1.西安理工大學(xué) 西北旱區(qū)生態(tài)水利工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，西安 710048；2.南京水利科學(xué)研究院水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210029；3．江西省鄱陽湖水利樞紐建設(shè)辦公室，南昌 330046)

摘要：基于鄱陽湖代表水文站的水位監(jiān)測資料，以三峽工程修建運(yùn)行時(shí)間為分界點(diǎn)，分析鄱陽湖的年最高水位、年最低水位、年平均水位，多年平均水位、逐月平均水位及河湖相轉(zhuǎn)換的前后差異及其變化規(guī)律。通過定量計(jì)算及對(duì)比，結(jié)果表明三峽工程修建后，鄱陽湖的水位特征及河湖相轉(zhuǎn)換均發(fā)生了較為明顯的變化。建議優(yōu)化三峽水庫蓄泄方式，并與鄱陽湖5河來水協(xié)調(diào)處理，從而保證鄱陽湖的正常水位。

關(guān)鍵詞：鄱陽湖;水位變化;相轉(zhuǎn)換

三峽工程運(yùn)行產(chǎn)生的巨大效益顯而易見，與此同時(shí)，它所帶來的影響也不容忽視。鄱陽湖位于長江中下游，三峽水庫的運(yùn)營對(duì)鄱陽湖的影響也愈加引起人們的重視。

鄱陽湖是我國目前最大的淡水湖泊，位于28°22′N～29°45′N，115°47′E～116°45′E，處于長江中下游交界處的南岸，江西省的北部，是長江僅存的幾個(gè)通江湖泊之一，有“高水是湖，低水似河”，“洪水一片，枯水一線”的獨(dú)特景觀。鄱陽湖以松門山為界，分為南北兩部分，北面為入江水道，長40 km，寬3～5 km，最窄處約2.8 km；南面為主湖體，長133 km，最寬處達(dá)74 km。

鄱陽湖湖區(qū)水位的變化與漁業(yè)、農(nóng)業(yè)的發(fā)展、候鳥遷徙、生物多樣性、堤岸保護(hù)、濕地生態(tài)密切相關(guān)。國內(nèi)外開展了諸多有關(guān)鄱陽湖水文特征變化的相關(guān)研究。文獻(xiàn)[1-3]研究了三峽水庫的調(diào)度運(yùn)行對(duì)鄱陽湖地區(qū)的影響；文獻(xiàn)[4-5]厘清了長江與鄱陽湖相互作用的基本特征，并分析了長江上游修建三峽水庫后，對(duì)下游鄱陽湖的影響程度；文獻(xiàn)[6]探討了鄱陽湖枯水變化的原因，認(rèn)為鄱陽湖枯水變化主要由流域內(nèi)的降水決定，三峽水庫調(diào)度運(yùn)行并不是鄱陽湖枯水變化的主要原因；文獻(xiàn)[7]分析了鄱陽湖湖區(qū)水位的演變趨勢和周期性，認(rèn)為年平均水位、年最高水位無顯著變化趨勢，年最低水位具有顯著下降趨勢。

上述文獻(xiàn)對(duì)鄱陽湖水位受三峽工程的影響做了機(jī)理性分析，但對(duì)鄱陽湖的水位如何演變的研究較少，本文利用鄱陽湖星子站、康山站、都昌站的逐日水位資料，從年最高水位、年最低水位、年平均水位、多年年平均水位、月平均水位及河湖相轉(zhuǎn)換等多方面，探討鄱陽湖水位受三峽工程的影響程度，以期為鄱陽湖流域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)和諧發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1鄱陽湖水位變化

1.1年最高水位、年最低水位、年平均水位

星子站位于鄱陽湖北部湖口水道進(jìn)口處，離湖口45 km。因?yàn)樾亲铀恼咀罡咚?、平均水位、最低水位資料相對(duì)完整，而且地理位置能夠表示鄱陽湖的水位特征，故以該站為代表，分析鄱陽湖的水位變化。以三峽工程投入運(yùn)行時(shí)間為界點(diǎn)，將星子站64 a的水位資料劃分為1950—2002年與2003—2013年兩個(gè)階段，分別選取豐、平、枯水代表年，對(duì)比各代表年的年最高水位、年最低水位、年平均水位及前后兩段時(shí)間的多年平均水位、月平均水位的變化情況，分析三峽工程的運(yùn)行對(duì)鄱陽湖水位的影響，并對(duì)影響程度進(jìn)行定量分析。

1950—2002年與2003—2013年的豐、平、枯水年分別為1983年、1966年、1986年和2003年、2004年、2009年。各代表年的年最高水位、年最低水位、年平均水位見表1。由表1可見，不同水平年的特征水位在三峽工程修建后均有下降現(xiàn)象，下降幅度為0.42～2.39 m。

表1　星子站不同代表年的年特征水位對(duì)比

1.2多年年平均水位、月平均水位

同樣以2003年三峽水庫投入運(yùn)行為時(shí)間界點(diǎn)，對(duì)星子站 1950—2002年與2003—2013年，年平均水位及月平均水位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見圖1和表2。圖1表明鄱陽湖的年平均水位在2003年前后有一個(gè)明顯的跳躍。1950—2002年的多年平均水位為13.50 m，2003—2013年的多年平均水位為12.47 m。表2證明三峽工程運(yùn)行前多年月平均水位高于三峽工程運(yùn)行后，平均水位之差為1.03 m，與對(duì)比不同水平年的特征水位變化規(guī)律一致。

圖1　星子站歷年平均水位變化過程線Fig.1　Xingzi station’s average water level change process line

月份1234567891011121950—2002年各月平均水位/m9.099.7411.1713.1114.9416.1817.8216.8616.1514.7712.369.892003—2013年各月平均水位/m8.789.1310.8811.8013.7515.7716.7616.1214.9312.2810.318.94

2河湖相轉(zhuǎn)換的演變

鄱陽湖有著“高水是湖，低水似河”的獨(dú)特景觀，選取位于湖區(qū)上游的康山站、中游的都昌站和下游的星子站的水位資料進(jìn)行研究，當(dāng)3個(gè)水位代表站的水位差值較小時(shí)，就認(rèn)為此時(shí)鄱陽湖呈湖相狀態(tài)；當(dāng)3個(gè)水位代表站的水位差值較大時(shí)，就認(rèn)為此時(shí)鄱陽湖呈河相狀態(tài)。

為了研究河湖相轉(zhuǎn)換的時(shí)間和水位分界點(diǎn)的變化規(guī)律，綜合分析3個(gè)代表站的水位資料，在三峽工程修建前，分別選取1983年、1997年、1963年為豐、平、枯水代表年，在三峽工程修建后，分別選取2003年、2008年、2006年為豐、平、枯水代表年。為了簡化繪制過程線，且清晰地判斷河湖相轉(zhuǎn)化的分界點(diǎn)，故僅做各代表年年內(nèi)3—6月和8—11月的水位過程線,見圖2～圖13(注：在下列的圖示中，橫坐標(biāo)為時(shí)間，將日期以當(dāng)天在一年當(dāng)中的第幾天表示)。

如前文所說，在汛期水位較高，上下游水位落差小，呈現(xiàn)的是湖相；在枯水期水位較低，上下游水位落差大，呈現(xiàn)的是河相。觀察上中下游3個(gè)站點(diǎn)在同時(shí)刻的水位落差后，水位落差由大變小時(shí)象征河相轉(zhuǎn)換為湖相，水位落差由小變大時(shí)象征湖相轉(zhuǎn)換為河相。由觀察所得的分界點(diǎn)匯總見表3與表4。

根據(jù)三峽水庫調(diào)度原則，1—3月長江處于枯水期，三峽電站發(fā)電保證出力流量5 800 m3/s，宜昌以下河道流量較天然情況增加1 000～2 000 m3/s，對(duì)于長江中下游水位抬高0.1～0.2 m，對(duì)鄱陽湖水位抬升作用不明顯，但可減緩鄱陽湖枯水位的下降趨勢，故鄱陽湖河相轉(zhuǎn)換湖相的時(shí)間稍微延后。三峽水庫9月15日開始蓄水，一般情況下在10月31日結(jié)束，正是因?yàn)槿龒{水庫蓄水，鄱陽湖湖區(qū)水量下泄加大，水位下降加快，低水位提前，從而使鄱陽湖湖相轉(zhuǎn)換河相的時(shí)間提前。

圖2　1983年3—6月3站水位過程線Fig.2　Three stations’ water level change lines from March to June in 1983

圖3　1983年8—11月3站水位過程線Fig.3　Three stations’ water level change lines from August to November in 1983

圖4　2003年3—6月3站水位過程線Fig.4　Three stations’ water level change lines from March to June in 2003

圖5　2003年8—11月3站水位過程線Fig.5　Three stations’ water level change lines from August to November in 2003

圖6　1997年3—6月3站水位過程線Fig.6　Three stations’ water level change lines from March to June in 1997

圖8　2008年3—6月3站水位過程線Fig.8　Three stations’ water level change lines from March to June in 2008

圖9　2008年8—11月3站水位過程線Fig.9　Three stations’ water level change lines from August to November in 2008

圖10　1963年3—6月3站水位過程線Fig.10　Three stations’ water level change lines from March to June in 1963

圖11　1963年8—11月3站水位過程線Fig.11　Three stations’ water level change lines from August to November in 1963

圖12　2006年3—6月3站水位過程線Fig.12　Three stations’ water level change lines from March to June in 2006

圖13　2006年8—11月3站水位過程線Fig.13　Three stations’ water level change lines from August to November in 2006

豐水年河轉(zhuǎn)湖湖轉(zhuǎn)河平水年河轉(zhuǎn)湖湖轉(zhuǎn)河枯水年河轉(zhuǎn)湖湖轉(zhuǎn)河修建前/月-日05-0711-2106-1510-2704-3011-11修建后/月-日05-1310-2706-1910-0905-1408-21

表4　特征年河相湖相水位分界點(diǎn)

表3表明鄱陽湖在5月左右由河相轉(zhuǎn)為湖相，在10月左右由湖相轉(zhuǎn)為河相。由于長江上游三峽水庫的蓄水泄水，影響了鄱陽湖的主要來水，鄱陽湖由河相轉(zhuǎn)為湖相的時(shí)間有所延后，而由湖相轉(zhuǎn)為河相又有所提前，與前文所敘述的三峽水庫對(duì)鄱陽湖的影響相照應(yīng)。表4表明鄱陽湖由河相轉(zhuǎn)化為湖相時(shí)的水位約為15 m，特別是在枯水年，由于三峽工程的調(diào)蓄作用，河相與湖相相互轉(zhuǎn)化時(shí)水位明顯有所升高。鄱陽湖由湖相轉(zhuǎn)化為河相時(shí)的水位約為14 m。

3結(jié)論

三峽水庫2003年6月蓄水位至135 m運(yùn)行后，期間蓄水位經(jīng)過多次調(diào)整變化，水庫出入流量過程基本對(duì)應(yīng)，試運(yùn)行照顧了出入流量的平衡，但2006—2009年10月，三峽水庫明顯攔截了上游入庫流量，造成下泄流量減少，與此同時(shí)鄱陽湖枯水情勢變化明顯，主要表現(xiàn)在枯水期出現(xiàn)時(shí)間提前，枯水位持續(xù)時(shí)間增長，三峽水庫的蓄水加快了鄱陽湖湖水下泄。本文從多個(gè)角度分析了鄱陽湖多年期間的水位特征變化規(guī)律，結(jié)果表明：①鄱陽湖的最高水位、最低水位、平均水位等代表水位在2003年后發(fā)生了顯著性下降，下降1 m左右；②河相轉(zhuǎn)換為湖湘的時(shí)間延后，臨界水位降低；湖湘轉(zhuǎn)換為河相的時(shí)間提前，臨界水位稍有升高，說明與2003年之前相比，鄱陽湖的枯水期有所提前，而且枯水期的時(shí)間變長，水位變低。建議優(yōu)化三峽水庫蓄泄方式，并與鄱陽湖5河來水協(xié)調(diào)處理，維持鄱陽湖的正常水位，保證鄱陽湖的正常生態(tài)功能和實(shí)現(xiàn)流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

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Poyang Lake water level variation characteristics and phase transformation rule between river and lake

LI Zi-Long1, MO Shu-Hong1，*, WAN Xiao-Ming2, SHEN Bing1

(1.StateKeyBaseofEco-HydraulicEngineeringinAridArea，Xi’anUniversityofTechnology，Xi’an710048,China;2.StateKeyLaboratoryofHydrology-WaterResourcesandHydraulicEngineering,NanjingHydraulicResearchInstitute,Nanjing210029,China;3.PoyangLakeinJiangxiProvinceWaterConservancyConstructionOffice,Nanchang330046,China)

Abstract：According to hydrological monitoring data of hydrologic station represented by Poyang Lake, the construction and running time of Three Gorges Project is a dividing point to analyze Poyang Lake’s annual highest, lowest, and average water levels. Meanwhile, the average water level for many years and that of many months are also sect1s of this analysis, and the difference of transformation between rivers and lakes and its phase transformation rule are also included. By doing quantitative calculation and comparison, the results indicate that at the time when Three Gorges Project was finished water level character of Poyang Lake as well as its transformation between rivers and lakes changed obviously. Therefore, to maintain Poyang Lake’s normal water level, this essay suggests that the storage drainage way of Three Gorges Reservoir should be improved, and the lake water from other five rivers should be treated coordinately.

Key words：Poyang Lake; water level variation; phase transformation

DOI:10.13524/j.2095-008x.2016.01.004

收稿日期：2016-01-03;

修訂日期：2016-01-20

基金項(xiàng)目：南京水利科學(xué)研究院水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金資助項(xiàng)目(2014491911)

作者簡介：李子龍(1992-)，男，河南鄭州人，碩士研究生，研究方向：旱區(qū)水文水資源， E-mail: lizilong.h@foxmail.com;*通訊作者：莫淑紅(1972-)，女，寧夏中衛(wèi)人，副教授,博士，研究方向：旱區(qū)水文水資源，E-mail: moshuhong@xaut.edu.cn。

中圖分類號(hào)：P343.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2095-008X(2016)01-0017-06