鄱陽湖入江水道演變對湖區(qū)水位影響分析

黃志文，許新發(fā)，王志超，周蘇芬

(江西省水利科學院防災減災與水工程安全研究所，江西 南昌 330029)

鄱陽湖承納自身流域內的贛江、撫河、信江、饒河、修水5河及湖周區(qū)間來水，調蓄后經由湖口入注長江。近年來，鄱陽湖水位不斷跌破歷史最低記錄且其低水位持續(xù)時間延長[1]，導致鄱陽湖濕地生態(tài)系統(tǒng)遭受嚴重破壞。入江水道作為鄱陽湖出流的唯一通道，其出流水力特征就成為維持鄱陽湖水位的關鍵因素。近年來，國內外學者從不同角度分析了氣候變化、入湖徑流變化[2-4]和三峽工程運行[5-7]等對鄱陽湖水位影響。劉章君等[8]分析了鄱陽湖水位受三峽水庫蓄水的影響大小及空間格局特征；賴錫軍等[9]運用長江中游江湖耦合水動力學模型，計算了汛末蓄水對鄱陽湖水情的影響分量，水位影響格局呈北高南低。鄔年華等[10]開展物理模型試驗探索三峽工程運行對湖區(qū)水位的影響程度。趙軍凱等[11-12]分析了近50年來鄱陽湖水位變化階段性和趨勢性特征，并探討了長江干流上游水庫群調節(jié)和湖區(qū)采砂活動對鄱陽湖水位變化的影響機制。王丹、姚靜等[13-14]分析了鄱陽湖不同時期地形變化對鄱陽湖水位變化影響程度和范圍。

鄱陽湖水位變化實際上與入江水道演變特性存在一定的關系，本文基于鄱陽湖入江水道泄流能力與湖口水位關系的長系列變化關系，分析了入江水道演變過程與鄱陽湖湖區(qū)水位變化的相關關系，揭示了入江水道演變對鄱陽湖枯水期水位影響機制。

1 入江水道泄流能力與湖口水位關系演變

1.1 泄流能力變化與湖口水位關系

選取1953年～2016年最新長時間序列水文數(shù)據(jù)，采用文獻[15]中的以鄱陽湖湖口流量作為湖泊總泄流量，湖口水位作為湖泊出口水位，星子站水位代表湖泊水位，鄱陽湖泄流能力與湖口水位呈單調上升的曲線關系(見圖1)。21世紀之前，鄱陽湖泄流能力與湖口水位關系較為穩(wěn)定，且湖口水位與泄流能力基本呈一一對應的關系(見圖1)。但是2000年后，鄱陽湖泄流能力開始發(fā)生調整。鄱陽湖泄流能力與湖口水位的關系開始逐步偏離原來長期形成的穩(wěn)定曲線關系。2000年初是一個變化的轉折點。從圖1可以明顯看出，2002年～2010年，相同湖口水位條件下鄱陽湖泄流能力開始逐年提高；2010年之后，同一湖口水位條件下的泄流能力有了明顯上升，基本上已完全偏離原來的歷史曲線關系。2010年～2016年間鄱陽湖泄流能力有逐步穩(wěn)定的趨勢。

圖1 鄱陽湖入江水道泄流能力與湖口水位關系及其變化

1.2 鄱陽湖入江水道泄流能力與水位變化分析

湖泊泄流能力改變已引起湖泊水位的變化。對相同的星子站和湖口水位，由于湖泊泄流能力的增強，現(xiàn)在的湖口流量要明顯高于歷史時期的流量，即湖泊蓄水能力降低，使得湖水快速下泄，湖泊水位降低。從另一個角度來看，由于湖泊泄流能力顯著增強，維持同等下泄流量所需的星子湖口水位落差要小得多。因此，如若流域來水與過去相同，則湖泊水位(星子站)必然較歷史同期要明顯偏低。

2 鄱陽湖入江水道斷面演變對湖區(qū)水位影響分析

2.1 入江水道河段演變分析

選取入江水道典型斷面進行演變分析(見圖2)。由圖2可以看出，與1998年相比，2010年湖口水道星子斷面(RJ5)平均湖底高程下降2.4 m，屏峰斷面(RJ8)平均下降4.15 m。鄱陽湖入江水道泄流能力在2000年之前基本趨于一個穩(wěn)定的關系，從2000年以后，逐漸開始增大，在2010年之后基本又趨于穩(wěn)定。這主要是由于2000年之前入江水道河段變化不明顯，而2000年后，河床大幅下切，加大了入江水道的泄流能力，2010年后鄱陽湖采砂得到有效控制，入江水道斷面變化不明顯。

圖2 入江水道典型斷面變化

天然條件下鄱陽湖的湖口水道處既有沖又有淤，沖淤變化不明顯。從2000年以來鄱陽湖湖口水道的河道形態(tài)發(fā)生了明顯變化，2010年湖口水道主槽橫向明顯展寬，斷面展寬從幾十米到上千米不等，且有明顯的人工挖掘形成的鋸齒形洲灘邊緣。這說明采砂引起河床下切。由此可推斷，采砂引起的地形顯著變化是的湖口水道的過水能力明顯提高，從而成為枯水期水位下降的主要驅動因子。

2.2 鄱陽湖沖淤演變對湖區(qū)水位影響

為研究鄱陽湖的沖淤變化(特別是入江水道段的大幅度下切)對湖區(qū)水情的影響，采用湖區(qū)實測水位數(shù)據(jù)分析湖口與湖區(qū)各站水位的相關關系的變化。

2.2.1 湖口站與星子站的落差分析

一般情況下，星子站水位高于湖口站水位，星子站與湖口站日平均水位落差見表1。

表1 星子站與湖口站日平均水位落差分析

表2 2002年、2012年及2017年湖口站與星子站間日平均水位相關關系 m

由表1可以看出，2003年～2010年星子與湖口的日平均水位落差比1953年～2002年明顯減小，特別是湖口水位12 m以下時落差減小更為明顯。這應該是入江水道星子站附近河道大幅度下切、枯水河槽斷面面積大幅度增加所造成的；而2011年～2017年來變化不大，這與前面分析的2010年以來入江水道河床斷面變化不明顯也較為吻合。

表3 星子站與都昌站、都昌站與棠蔭站、棠蔭站與康山站日平均水位相關關系 m

2.2.2 湖區(qū)各站水位相關分析

鄱陽湖湖區(qū)水位站點分布見圖3。分別以2002年和2012年水位資料建立湖口、星子、都昌、棠蔭與康山站的相關關系(見表2，圖4～7)。由圖4～7可以看出，湖區(qū)各站之間相關關系與彼此之間距離有關，距離越近，相關關系越好；從上游到下游，湖區(qū)各站之間相關關系越來越好，而且越往下游，2002年和2012年各自的點群分開越明顯；從湖口與星子站、星子與都昌站的水位相關關系來看，2002年以后星子站和都昌站水位均出現(xiàn)低枯水位有明顯的下降，這說明了湖床下切的影響較為明顯；然而從都昌與棠蔭、棠蔭與康山站的水位相關關系來看，棠蔭以上水位基本不受鄱陽湖沖淤變化的影響。

圖3 鄱陽湖區(qū)主要水位站點分布

圖4 星子與湖口站2002年、2012年、2017年水位相關

圖5 都昌與星子站2002年、2012年、2018年水位相關

圖6 棠蔭與都昌站2002年、2012年、2016年水位相關

圖7 康山與棠蔭站2002年、2012年、2018年水位相關

3 結 論

本文研究了鄱陽湖入江水道河段的泄流能力特征及其演變過程，分析討論了泄流能力變化對鄱陽湖湖區(qū)水位的影響，以及鄱陽湖入江水道斷面變化與湖泊泄流能力的關聯(lián)性。結果表明：①20世紀之前鄱陽湖泄流能力基本維持不變，之后鄱陽湖泄流能力逐年明顯提高，近年開始趨于穩(wěn)定。②泄流能力的變化改變了鄱陽湖與長江相互作用的水力特性，從而使得鄱陽湖水量平衡發(fā)生了變化，加劇了近年的枯水情勢。③湖區(qū)各站之間相關關系與彼此之間距離有關，距離越近，相關關系越好；從上游到下游，湖區(qū)各站之間相關關系越來越好，而且越往下游，2002年和2012年各自的點群分開越明顯；從湖口與星子站、星子與都昌站的水位相關關系來看，2002年以后星子站和都昌站水位均出現(xiàn)低枯水位有明顯的下降，說明了湖床下切的影響較為明顯；從都昌與棠蔭、棠蔭與康山站的水位相關關系來看，棠蔭以上水位受鄱陽湖沖淤變化影響不大，都昌以下水位受湖區(qū)尤其是入江水道河床下切影響較大。