五河控制性水庫對(duì)鄱陽湖枯水期水文情勢(shì)的影響

游 中 瓊，袁 迪，李 昌 文

(長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430010)

鄱陽湖是我國目前最大的淡水湖泊。它不僅是長江水資源重要的調(diào)蓄場所，也是世界著名的濕地、長江流域生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分[1-2]。

近年來，鄱陽湖區(qū)枯水開始時(shí)間提前、枯水位降低、枯水歷時(shí)延長，并呈現(xiàn)出常態(tài)化趨勢(shì)[1，3-4]，對(duì)湖區(qū)生產(chǎn)和生活用水、水生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性及水生生物多樣性等造成了嚴(yán)重的影響[5-7]，引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。專家學(xué)者們對(duì)鄱陽湖區(qū)枯水期水文情勢(shì)變化特征進(jìn)行了大量研究，認(rèn)為天然徑流變化、水利工程調(diào)度運(yùn)用、河道沖刷下切、鄱陽湖區(qū)采砂等的綜合作用，是導(dǎo)致鄱陽湖區(qū)枯水期水文情勢(shì)變化的主要影響因素[8-11]。徐照明等[8]認(rèn)為在影響鄱陽湖水位降低的因素中，9月下旬、10月和11月三峽水庫運(yùn)用對(duì)水位降低的總體影響(包括蓄水和干流河道沖刷下切)均超過50%，天然徑流變化對(duì)其影響較大，入江水道段河道的沖刷下切也有一定的影響。部分學(xué)者認(rèn)為長江枯水期流量變化對(duì)鄱陽湖湖口水位影響最大，湖口以下長江河道發(fā)生的大幅度沖刷也導(dǎo)致水位下降，鄱陽湖湖區(qū)過度采砂是導(dǎo)致湖區(qū)枯季極低水位的關(guān)鍵原因[12-15]。已有研究中，關(guān)于鄱陽湖流域大型水利工程調(diào)度運(yùn)用對(duì)湖區(qū)枯水期水文情勢(shì)的影響相對(duì)較少，相關(guān)的研究成果亦未多見。

為明晰鄱陽湖水系水庫蓄放水調(diào)度運(yùn)用對(duì)湖區(qū)枯水期水文情勢(shì)的影響，本文選擇鄱陽湖五河水系(贛江、撫河、信江、饒河、修水，以下簡稱“五河”)上7座調(diào)節(jié)性能較好的控制性水庫，運(yùn)用長系列徑流調(diào)節(jié)計(jì)算方法，從流量、水位兩個(gè)方面分析水庫調(diào)度運(yùn)用對(duì)鄱陽湖枯水期水文情勢(shì)的影響，為鄱陽湖湖區(qū)及五河尾閭枯水治理緩解措施提供思路。

1 鄱陽湖水系概況

鄱陽湖水系位于長江中下游南岸，是鄱陽湖與贛江、撫河、信江、饒河、修水等5條河流的總稱，流域面積為16.22萬km2，約占長江流域面積的9%(見圖1)。

圖1 鄱陽湖水系及控制性水庫分布Fig.1 River systems and large reservoirs distribution in Poyang Lake basin

鄱陽湖水位漲落受五河及長江來水的雙重影響，每當(dāng)洪水季節(jié)，水位升高，湖面寬闊，一望無際；枯水季節(jié)，水位下降，洲灘出露，湖水歸槽，蜿蜒一線?！案咚呛?，低水似河”“洪水一片，枯水一線”是鄱陽湖的自然地理特征。

2 鄱陽湖區(qū)枯水期水文情勢(shì)變化

入湖五河尾閭控制站為贛江外洲站、撫河李家渡站、信江梅港站、饒河渡峰坑站和虎山站、修水虬津站和萬家埠站，鄱陽湖區(qū)水位控制站為星子站、吳城(贛)站、都昌站、棠蔭站、康山站，出湖控制站為湖口站。

根據(jù)鄱陽湖水情變化規(guī)律[8，11，14]，利用實(shí)測資料對(duì)1956～2002年與2003～2018年2個(gè)時(shí)段、枯水期為9月至次年3月的水文情勢(shì)變化進(jìn)行比較。

2.1 出入湖徑流變化

2003～2018年與1956～2002年9月至次年3月枯水期，五河尾閭控制站總?cè)牒?、湖口站出湖各月平均徑流量差值如圖2所示。

與1956～2002年相比，2003～2018年枯水期9月至次年3月，五河總?cè)牒?、湖口站出湖徑流量增加值分別為22.6億，19.8億m3；除2月和11月外，五河七口總?cè)牒搅髁颗c湖口出湖徑流量增、減變化趨勢(shì)基本一致。

2.2 主要控制站水位變化

根據(jù)實(shí)測資料，鄱陽湖區(qū)各控制站點(diǎn)2003～2018年與1956～2002年枯水期9月至次年3月的月平均水位差如圖3所示。受三峽水庫等水庫補(bǔ)水影響，與1956～2002年相比，2003～2018年枯水期，湖口站1～3月水位升高，但湖區(qū)各站仍表現(xiàn)為降低；星子以上湖區(qū)各站12月至次年3月月均水位降低值呈馬鞍狀，以湖區(qū)中間的都昌站最大；各站9，10，11月的月均水位降低明顯，都昌以北各站10月平均水位降低值在2 m以上。

注：差值為2003～2018年數(shù)據(jù)減去1956～2002年數(shù)據(jù)。圖2 2003～2018年與1956～2002年五河總?cè)牒?、湖口站出湖枯水期各月平均徑流量變化差值Fig.2 Comparison of monthly mean runoff changes of five tributaries total inlet and Hukou hydrological station outlet between 2003 to 2018 and 1956 to 2002 during the dry period

注：差值為2003～2018年數(shù)據(jù)減去1956～2002年數(shù)據(jù)。圖3 湖區(qū)各站2003～2018年與1956～2002年枯水期月均水位差比較Fig.3 Comparison of monthly mean water level changes of stations in Poyang Lake between 2003 to 2018 and before 2002 during the dry period

從圖2～3可以看出：9～11月湖區(qū)各站水位隨著湖口站水位降低、出湖徑流量減少而降低；12月至次年3月，湖口站月均出湖徑流量增加、水位抬升，但湖區(qū)各站水位仍表現(xiàn)為降低，其主要原因在于入江水道下切，湖口站水位抬升難以作用到湖區(qū)各站。

湖區(qū)各站低水位持續(xù)時(shí)間延長，低水位出現(xiàn)的時(shí)間也大幅度提前，星子站1956～2002年和2003～2018年枯水位持續(xù)時(shí)間統(tǒng)計(jì)列于表1。從表1可以看出：2003年以來，星子站12，10，8 m枯水位最早出現(xiàn)時(shí)間分別提前10，16，5 d，多年平均出現(xiàn)日期(出現(xiàn)日期的多年平均值)分別提前了20，34，6 d，持續(xù)時(shí)間分別延長了50，15，7 d。

表1 鄱陽湖星子站不同等級(jí)枯水位平均出現(xiàn)天數(shù)及時(shí)間Tab.1 Average occurrence days and time under different low water levels at Xingzi station in Poyang Lake

3 五河控制性水庫基本情況

鄱陽湖流域已建成各類蓄水工程24.2萬座。根據(jù)流域內(nèi)控制性水庫工程建設(shè)情況、控制集水面積與調(diào)節(jié)性能等，選擇贛江干流的萬安水庫和峽江水庫、支流袁河江口水庫，撫河干流廖坊水庫、支流黎灘河洪門水庫，饒河的浯溪口水庫以及修水的柘林水庫等共7座水庫為控制性水庫。各水庫分布情況示于圖1，基本情況列于表2。

表2 五河7座控制性水庫基本情況Tab.2 Information of 7 controlled reservoirs in the five tributaries of Poyang Lake basin

4 五河控制性水庫調(diào)度運(yùn)用及其對(duì)鄱陽湖枯水期水文情勢(shì)的影響

4.1 水庫調(diào)度運(yùn)行方式

7座控制性水庫中，萬安、峽江、廖坊、浯溪口、柘林共5座水庫為防洪水庫，調(diào)度包括防洪調(diào)度與興利調(diào)度；江口、洪門水庫則主要按發(fā)電要求調(diào)度。

防洪調(diào)度：5座防洪水庫，汛期按汛限水位運(yùn)行；萬安水庫汛期限制水位運(yùn)行結(jié)束時(shí)間為6月20日，其他4座水庫為6月30日。

興利調(diào)度：在滿足防洪與城鎮(zhèn)生產(chǎn)生活用水、灌溉用水以及最小航運(yùn)需水、河道最小生態(tài)需水要求等前提下，水庫蓄水時(shí)間一般為3～8月，8月份以后為供水期。

各水庫按現(xiàn)行調(diào)度運(yùn)用方式運(yùn)行時(shí)，必須滿足下游供水、航運(yùn)等最小流量需求：柘林水庫為80 m3/s，廖坊水庫為60 m3/s，萬安水庫為130 m3/s，峽江水庫為221 m3/s[16-19]。

4.2 對(duì)枯水期湖區(qū)水文情勢(shì)的影響

對(duì)1953～2018年各水庫入庫徑流系列，采用長系列調(diào)節(jié)計(jì)算方法，按照各水庫現(xiàn)行調(diào)度運(yùn)行方式對(duì)7座水庫進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)計(jì)算，成果列于表3。

表3 五河控制性水庫1953～2018年長系列徑流調(diào)節(jié)計(jì)算成果Tab.3 Runoff regulation calculation results of 7 controlled reservoirs in the five tributaries of Poyang Lake basin from 1953 to 2018 m3/s

4.2.1對(duì)下游河道流量的影響

由徑流調(diào)節(jié)作用成果可看出：柘林水庫對(duì)徑流的調(diào)節(jié)效果最好，在供水期的8月至次年2月，柘林水庫均為下游增加流量，多年平均12月可增加流量152 m3/s，9，10月可分別增加76，127 m3/s；峽江水庫2月份平均增泄流量128 m3/s；萬安水庫、江口水庫、洪門水庫在供水各月對(duì)河道徑流也均有一定的增加；廖坊與浯溪口水庫調(diào)節(jié)能力較差，對(duì)徑流的調(diào)節(jié)效果不明顯。

4.2.2對(duì)鄱陽湖入湖流量的影響

萬安與峽江水庫、洪門與廖坊水庫分別為贛江和撫河的上下游梯級(jí)，徑流調(diào)節(jié)作用為梯級(jí)聯(lián)合調(diào)度效果，徑流影響值采用下游梯級(jí)差值。

計(jì)算表明：多年平均情況下，7座水庫徑流調(diào)節(jié)作用疊加后，9月至次年2月，可增加鄱陽湖入湖流量；12月增加值最大達(dá)到289 m3/s，占該月多年平均總?cè)牒髁康?9.1%；10，11，1，2月流量增加值分別達(dá)到150，169，225，203 m3/s，占比分別為8.1%，9.4%，14.3%，8.4%。

4.2.3對(duì)下游河道典型斷面水位的影響

利用下游河道代表站的水位流量關(guān)系曲線，通過水庫的徑流調(diào)節(jié)差值估算對(duì)水位的影響值(見表4)。結(jié)果表明：

表4 五河控制性水庫調(diào)度運(yùn)用對(duì)下游河道多年月均水位影響計(jì)算分析Tab.4 Influence of the operation by controlled reservoirs in the five tributaries on average monthly water level of downstream channel

(1) 贛江的萬安、峽江、江口水庫起到補(bǔ)水作用，抬高外洲水位值：2月約0.21 m，1月為0.12 m，9，10，11月均在0.10 m以下。

(2) 修水柘林水庫枯水期補(bǔ)水對(duì)下游虬津站水位抬升作用較大，12月約0.68 m，1月約0.60 m，10，11月分別為0.57，0.54 m，9月和2月的抬高值在0.30 m左右。

(3) 撫河的洪門、廖坊水庫和昌江浯溪口水庫補(bǔ)水作用較小，9月至次年2月對(duì)下游水位抬高值在0.13 m以內(nèi)。

4.2.4對(duì)鄱陽湖區(qū)水位的影響

根據(jù)7座水庫對(duì)入湖流量的影響值，采用水面線法計(jì)算對(duì)鄱陽湖區(qū)水位的影響值，成果列于表5。計(jì)算成果表明：五河控制性水庫對(duì)星子站以南的鄱陽湖不同區(qū)域作用不同，越往南湖區(qū)水位抬高值越?。欢疾员眳^(qū)域受贛江、修水控制性水庫補(bǔ)水影響，水位抬高值明顯大于都昌以南湖區(qū)；12月各水庫調(diào)度運(yùn)用對(duì)鄱陽湖區(qū)水位抬升作用最大，都昌以北湖區(qū)水位抬高值在0.40～0.48 m，棠蔭以南區(qū)域水位抬高值在0.14～0.28 m；其他月份一般在0.20 m以內(nèi)。

表5 五河控制性水庫調(diào)度運(yùn)用對(duì)湖區(qū)多年月均水位影響值Tab.5 Influence of the operation by controlled reservoirs in the five tributaries on the average monthly water level of Poyang Lake m

5 結(jié) 論

(1) 2003年以后，鄱陽湖區(qū)各站枯水期水位降低、枯水出現(xiàn)時(shí)間提前、枯水持續(xù)時(shí)間延長。

(2) 五河控制性水庫按現(xiàn)狀調(diào)度運(yùn)用方式，9月至次年2月為供水期，可增加鄱陽湖月均入湖流量62～289 m3/s，以12月最大，9月最小。

(3) 五河控制性水庫按現(xiàn)狀調(diào)度運(yùn)用方式，9月至次年2月可不同程度抬高鄱陽湖區(qū)水位，以12月抬升作用最大。