鄱陽湖近10年來沖淤變化特征及成因分析

歐陽千林

（1.河北工程大學(xué)，河北 邯鄲，056001；2.鄱陽湖水文水資源監(jiān)測中心，江西 南昌，330009）

鄱陽湖是大型淺水性湖泊，中國最大的淡水湖。江西省內(nèi)贛、撫、信、饒、修五河來水經(jīng)鄱陽湖調(diào)蓄后由湖口注入長江。湖盆自東向西，由南向北傾斜，湖底較為平坦，灘地高程多在12～17m之間[1]，特殊的自然地理條件使其具有“洪水一片、枯水一線”獨特的水文特征。

鄱陽湖在歷史時期是一個從無到有的演變過程，最早可追溯到更新世中期，后幾經(jīng)演變，在唐末五代至北宋初期大體形成今天鄱陽湖范圍和形態(tài)，其形態(tài)演變與人類活動、洪水沖刷和泥沙淤積、氣象變化等有關(guān)[2]。近幾十年來，國內(nèi)各專家學(xué)者對鄱陽湖湖盆形態(tài)也開展大量的研究工作，馬逸麟[3]等和程時長[4]等認為2000年以前湖盆總體在淤淺，但淤積并不是均勻發(fā)展的，湖面總體在漫延擴大；朱玲玲[5]等認為三峽水庫蓄水后，鄱陽湖進入沖刷狀態(tài)，且沖刷主要集中在入江水道、贛江、修水河口區(qū)域；廖智[6]等分析1998、2010年典型斷面認為鄱陽湖南部表現(xiàn)為淤積，入江水道區(qū)整體表現(xiàn)為下切；歐陽千林[7]等分析遙感影像及典型斷面認為入江水道主槽不存在游蕩現(xiàn)象，但總體表現(xiàn)為沖刷；吳桂平[8]等基于1980～2010年湖盆地形測量數(shù)據(jù)分析認為近30年來“五河”入湖洲灘區(qū)域沖淤變化及趨勢有所差異。各項研究均得到類似結(jié)論，現(xiàn)代鄱陽湖總體變化為南部淤積、北部沖刷的特點。前人研究多集中在2010年以前，且沖淤變化趨勢及歸因尚未有最新研究成果。因此，本文基于2010年、2020年湖盆典型斷面監(jiān)測數(shù)據(jù)，綜合前人研究成果，分析鄱陽湖沖淤變化特征及變化趨勢，并對成因進行探討。

1 研究區(qū)域及數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)域

鄱陽湖位于長江中下游的南岸，江西的中北部，地處東經(jīng) 115°48′至 116°44′，北緯 28°25′至 29°45′之間。當(dāng)星子水文站水位21.00m（黃海高程，下同）時，湖泊面積達到4 902km2。根據(jù)鄱陽湖形態(tài)特征在湖盆內(nèi)均勻布設(shè)34個斷面，作為湖盆形態(tài)監(jiān)測的典型斷面。為便于對比研究，根據(jù)湖盆形態(tài)特點及斷面布設(shè)情況，將湖區(qū)劃分為入江水道區(qū)（1#～10#斷面）、贛—修河匯合口區(qū)（11#、12#、13-1#、14#斷面）、湖盆中部區(qū)（13-2#、15-1#、16-1#、17#-23#斷面）、湖盆東北部區(qū)（13-3#、15-2#、16-2#斷面）、湖盆南部區(qū)（24#-26#斷面）以及青嵐湖下游區(qū)（27#-28#斷面）等6個區(qū)域，見圖1。

圖1 鄱陽湖研究范圍及典型斷面分布

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文所使用的數(shù)據(jù)主要為2010年和2020年鄱陽湖典型斷面實測大斷面成果，來源于鄱陽湖水文水資源監(jiān)測中心。采用的泥沙、流速等數(shù)據(jù)均來自于江西省水文監(jiān)測中心，成果可靠。

2 沖淤變化特征

2.1 2010～2020年典型斷面變化特征

2.1.1 入江水道區(qū)

總體呈下切態(tài)勢，15m高程以下河床平均下切0.72m，10m高程以下的主槽下切最為嚴重。下切主要發(fā)生在湖口—蛤蟆石（1-3#斷面）、屏峰—星子（5-8#斷面）一帶。受采砂活動影響，在6#斷面、8#斷面分別形成260m、1 300m左右寬度的砂坑，較周邊灘地平均下切1.26m、5.50m左右。若除去人類活動影響，入江水道區(qū)平均下切0.68m，年下切速率達到0.068m/a。

2.1.2 贛—修河匯合口區(qū)

總體呈下切態(tài)勢，15m高程以下河床平均下切0.17m，12m高程主槽下切程度最大。下切主要發(fā)生在嘰山湖—渚溪河口附近（11-12#斷面），贛—修匯合口（13-1#、14#斷面）主槽受沖刷，洲灘略有淤積，繼續(xù)堆疊擴大三角洲范圍。

2.1.3 湖盆中部區(qū)

總體呈下切態(tài)勢，具體表現(xiàn)為槽沖灘淤狀態(tài)。15m高程以下河床平均下切0.16m，10m以下主槽平均下切0.27m。下切主要發(fā)生在松門山—棠蔭（15-1#、16-1#、17#斷面），其余斷面以淤積為主。受采砂活動影響，在 13-2#、19-2#斷面分別形成1 800m、470m左右寬度的砂坑，較周邊灘地分別平均下切5.71m、14.22m。若除去人類活動影響，湖盆中部區(qū)平均下切0.05m，年下切速率達到0.005m/a。

2.1.4 湖盆東北部區(qū)

基本維持沖淤平衡。15m高程以下河床平均淤高0.03m；12m以下河床略有沖刷，斷面變化較小。變化最大的主要是16-2#斷面，采砂坑被填充約2.14m，8m以下河床呈淤積狀態(tài)，淤積0.78m，應(yīng)為周邊泥沙崩塌淤積所致。

2.1.5 湖盆南部區(qū)

總體呈淤積態(tài)勢，15m高程以下河床平均淤高0.30m。淤積主要發(fā)生在金溪湖出口處（24-25#斷面）。

2.1.6 青嵐湖下游區(qū)

總體呈淤積狀態(tài)，15m高程以下河床平均淤高0.42m。

綜上所述，2010-2020年鄱陽湖總體處于沖刷狀態(tài)，呈“北沖南淤”態(tài)勢，沖刷主要發(fā)生在棠蔭以北的入江水道及“五河”入湖河道部分，棠蔭以南以淤積為主。同時，受人類采砂活動影響，星子斷面、松門山及饒河入湖口附近出現(xiàn)大小不一的沙坑，直接改變湖盆微地形構(gòu)造。

2.2 斷面形態(tài)演變

2.2.1 各區(qū)域沖淤程度趨勢分析

對比分析1998-2010年及2010-2020年15m高程以下湖盆各區(qū)域平均淤積或下切程度，見表2。入江水道區(qū)仍處于沖刷態(tài)勢，但沖刷速率有所降低；贛—修河匯合口維持著沖刷速率；湖盆中部、湖盆東北部仍將維持基本穩(wěn)定態(tài)勢；湖盆南部及青嵐湖下游區(qū)由下切轉(zhuǎn)為淤積狀態(tài)。從對比分析來看，2010-2020年沖淤規(guī)律較1998-2010年發(fā)生一定程度上的改變，主要表現(xiàn)在入江水道沖刷速率的減小，沖刷程度不會繼續(xù)嚴重下去；湖盆南部及青嵐湖下游地區(qū)由輕微沖刷轉(zhuǎn)為淤積狀態(tài)，將有利于三角洲的發(fā)育。

表2 1965-2020年湖口站不同水位級下河底平均高程年際變化統(tǒng)計

2.2.2 長江—鄱陽湖交匯口沖淤特征演變

長江—鄱陽湖交匯口水流條件復(fù)雜，沖淤特征既受到鄱陽湖洪水、泥沙影響，同時還受到長江洪水、泥沙影響，且人類大規(guī)?；顒虞^少，能較好反應(yīng)真實沖淤特征。繪制湖口水文站1965-2020年大斷面成果，見圖2。從圖中可以看出，湖口站大斷面并不穩(wěn)定，特別是10m以下主槽部分，沖刷較為嚴重；河底最低高程整整下切了4.68m，年平均下切速率達到0.09m/a。

表1 1998-2020年各區(qū)域平均淤積或下切程度統(tǒng)計表

圖2 1965-2020年湖口站大斷面圖

從年代際上看，1985年以前湖口斷面主河槽雖然也在沖刷，但沖刷速率不大，相對較為穩(wěn)定。2006～2010年沖刷程度最大，河底最低高程年沖刷速率達到0.18m/a，10m以下平均河底高程年沖刷速率達到0.06m/a；經(jīng)計算，10m以下河寬有約1 000m，每年至少1km長度河床整整下切6cm。1986-2002年和2003-2005年河底最低高程沖刷速率相同，且2003-2005年沖刷范圍更加集中于深槽。2011年以后，6m以下主槽沖刷程度大幅度下降，沖刷范圍主要集中于6～10m河底高程處。

3 成因分析

湖盆形態(tài)的改變主要受入、出湖泥沙和水流條件的綜合影響。氣候變化和人類活動通過影響著泥沙和水流而參與湖盆形態(tài)的塑造。

3.1 氣候變化和人類活動改變直接入湖泥沙變化過程

鄱陽湖入湖輸沙量呈顯著下降趨勢（見圖3）。1960-1989年，年入湖輸沙量較為穩(wěn)定，平均維持1 800萬t左右（考慮了未控區(qū)間）；1990-1999年下降至1 400余萬t；2000-2009年繼續(xù)下降至630余萬t，是20世紀90年代的45%，20世紀90年代之前的35%；2010-2020年年入湖輸沙量為 900余萬t，較2000-2009年有所上升，但仍較1960-1999年小。

圖3 鄱陽湖歷年入、出湖輸沙量變化過程

從變化成因上分析，人類活動顯著改變了入湖泥沙變化過程。一方面是流域上游水利工程的建設(shè)。至2012年，鄱陽湖流域已建大型水庫27座，總庫容175.2億m3，中型水庫232座，總庫容56.1億m3。但鄱陽湖流域水庫多于1958年之后建設(shè)，后逐步進行除險加固，1986年都正常使用。從泥沙變化來看，水庫對上游來沙起到一定的攔截作用，但效果并非想象中顯著。其二是江西“山江湖”工程自1985年以來大力治理水土流失。據(jù)統(tǒng)計，水土流失從1985年的4.65萬km2下降到2000年的3.35萬km2；森林覆蓋率由1985年的31.5%上升至2012年的63.1%[9]。從泥沙變化過程來看，流域上游的植樹造林顯著減少入湖泥沙量，“五河”年平均輸沙量均整體顯著下降佐證這一判斷[10]。

洪水量級也一定程度上影響著入湖泥沙變化過程。以2000-2020年為例，在鄱陽湖年最高水位超過20m的年份里，2000-2009年間僅出現(xiàn)1年，而2010-2020年間出現(xiàn)了5年。而2010-2020年年輸沙量較2000-2009年多270余萬t。同時，也反映出在沒有大的人類活動影響下，入湖輸沙量將維持在900萬t以下。

3.2 人類活動改變鄱陽湖出流條件

大型水利工程的建設(shè)勢必對下游河道形態(tài)造成一定的影響。三峽水庫蓄水前，九江河段主要以淤積為主，湖口至江蔭河段有輕微沖刷。三峽水庫蓄水后（2001-2010年），九江河段以沖刷為主，10年間平灘河槽累計沖刷量達到1.2億m3，且主要集中在2001-2006年之間；湖口至棠蔭河段沖刷程度加劇，10年間累計沖刷量達6.88億m3。九江河段及湖口至棠蔭河段的沖刷直接降低出湖控制“門檻”，對鄱陽湖出流形成拉空作用，加大入江水道流速，從而加大沖刷力度。但隨著新的沖淤平衡的形成，這種作用不會加劇，入江水道沖刷速率的下降佐證了這一說法，也可判斷出入江水道后期沖刷速率將會進一步減小，直至穩(wěn)定。

3.4 湖盆流速的分布影響著沖淤空間變化

根據(jù)鄱陽湖湖流監(jiān)測成果，選取不同水情條件，分別統(tǒng)計各區(qū)域平均流速變化情況，見表3。鄱陽湖湖流分布呈現(xiàn)幾個特點：河相條件下流速大于湖相條件下流速，漲水期流速大于退水期流速，主槽流速大于洲灘流速；贛—修匯合口區(qū)流速最大，其次是入江水道區(qū)、湖盆中部區(qū)。水流空間分布與前述的沖淤空間變化特征極為類似，流速大的總體表現(xiàn)為沖刷、流速小的總體表現(xiàn)為淤積，流速的分布直接影響著沖淤空間的變化。

表3 不同水情條件下鄱陽湖各區(qū)域平均流速統(tǒng)計 m/s

4 結(jié)論

本文利用2010年、2020年湖盆典型斷面實時監(jiān)測成果，分析近10年來鄱陽湖沖淤變化特征，并綜合前人研究成果，對沖淤變化趨勢及成因進行分析，得出結(jié)論如下：

（1）2010-2020年，鄱陽湖總體處于沖刷狀態(tài)，以棠蔭為界呈“北沖南淤”態(tài)勢。同時，受人類采砂活動影響，星子斷面、松門山及饒河入湖口附近出現(xiàn)大小不一的沙坑，直接改變湖盆微地形構(gòu)造。

（2）入江水道沖刷程度逐漸減弱，湖盆南部及尾閭地區(qū)灘地淤積程度加劇，有利于三角洲的發(fā)育。1985年來，入江湖口處沖刷主要集中在2006-2010年；2011年以后，主槽沖刷程度大幅度下降。

（3）水利工程、水土保持等人類活動通過改變?nèi)?、出湖泥沙含量及水文情勢顯著影響湖盆地形的塑造；若不考慮人類活動影響，洪水量級年際變化和流速大小空間分布是影響湖盆形態(tài)時空變化的主要因素。