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成因分析:鄱阳湖江湖关系的变化

【摘要】:引起2003年以来鄱阳湖区枯水的影响因素主要包括天然降雨径流变化、江湖冲淤、流域用水量的增加和三峡水库蓄水四个方面。

引起2003年以来鄱阳湖区枯水的影响因素主要包括天然降雨径流变化、江湖冲淤、流域用水量的增加和三峡水库蓄水四个方面。

7.2.3.1 长江干流与鄱阳湖水系降雨径流变化

根据长江流域湖口以上干支流76个控制性水文站(不含鄱阳湖流域)的雨量资料,与1956—2002年系列相比,2003—2012年湖口以上多年平均降水量偏少3.62%,9月至次年3月多年平均降水量湖口以上偏少5.98%。根据鄱阳湖流域491个雨量站资料,与1956—2002年系列相比,2003—2012年鄱阳湖水系年降水量比多年平均降水量偏少5.15%。

1956—2002年汉口站和大通站实测多年平均年径流量比2003—2012年分别减少5.3%和6.1%,2003—2012年9—10月实测平均径流量与1956—2002年相比分别减少减少15.6%和12.8%。

采用Mann-Kendall非参数检验(M-K检验)等四种方法分析长江上中游干支流降水和主要水文站径流量的变化趋势,结果显示还原后的长江干流控制站宜昌、汉口和大通站的年径流量及9月至次年3月径流量均没有显著变化趋势。实测的长江干流宜昌、汉口站10月径流量出现显著降低趋势,这主要是由于三峡水库蓄水引起的,而10月大通站径流量并没有表现出显著趋势,鄱阳湖泄水量的增加发挥了一定的补给作用。

7.2.3.2 三峡水库蓄水运用以来中下游河湖冲淤变化对水情的影响

三峡水库蓄水运用以来,长江中下游干流河道总体处于冲刷态势。原型观测资料分析表明,2002年10月—2012年10月宜昌—湖口河段平滩以下河槽冲刷泥沙约11.80亿m3,主要集中在宜昌—城陵矶段,汉口—湖口段仅占总冲刷量的25.1%。从水位流量关系来看,与三峡水库蓄水运用前(1998—2002年)相比,九江站2008—2012年流量为10000m3/s和26000m3/s时,水位分别降低0.96m和0.31m;大通站流量为10000m3/s和30000m3/s时,水位分别降低0.32m和0.19m。

鄱阳湖2003—2012年入湖沙量与1957—2002年平均值相比,偏少59.9%,出湖总沙量偏大30.9%(出湖沙量偏大可能与鄱阳湖入江水道河道采砂活动有关)。由于入江水道段河道下切,湖口站同等水位下星子站水位明显降低,如图7.2-1所示。

图7.2-1 鄱阳湖星子站与湖口站2002年和2012年枯水水位关系

为了研究湖区冲淤对水位的影响,利用2002年和2012年水位资料建立湖口与星子、星子与都昌、都昌与棠荫、棠荫与康山站的相关关系(图7.2-2),分析表明,2003年以来,棠荫以上水位受湖区冲淤变化影响不大,都昌以下水位受湖区下切影响较大。

图7.2-2 鄱阳湖区主要水文站2002年和2012年水位关系

7.2.3.3 鄱阳湖流域用水量增加对鄱阳湖枯水情势的影响

根据水资源综合规划调查及近年来的水资源公报等资料,鄱阳湖流域各类用水量历年间存在变化。根据供水预测及供需平衡分析结果,2030规划水平年比2008基准年年均增加用水量约22.0亿m3。增加的耗水量即为减少的入湖水量,年平均减少入湖流量约为25.4m3/s,减少的入湖流量约占多年平均入湖流量(4209m3/s)的0.6%,占保证率95%入湖流量(654m3/s)的3.9%。由于各河及入湖水量影响值均较小,水位影响值基本在0.01m及以下,水位影响值较小。因此,流域用水量增加总体上对尾闾河道及湖区的水位降低作用较小,对平均流量情况而言,降低值基本可忽略不计。

7.2.3.4 鄱阳湖水位变化影响的综合分析

由于三峡水库2008年以来进入试验性蓄水期,水库在9—11月拦蓄水量较大。因此,采用2008—2012年平均情况与三峡水库蓄水运用前1956—2002年的平均情况相比较,进行各影响因素对湖口站水位影响的定量评价,其中,三峡水库的影响采用2008—2012年水量还原前后的水位变化来比较。

1.湖口站10月及11月平均水位下降的影响因素权重分析

2008—2012年期间,受三峡水库蓄水运用和径流变化等因素的共同影响,湖口站水位降低,10月降低值为2.53m,11月为1.21m。10月天然径流减少和三峡水库蓄水影响分别为49.0%、42.1%,三峡水库清水下泄导致河道冲刷的影响为8.9%;11月的主要影响因素中,径流减少影响占比为46.4%,三峡水库蓄水影响占比为27.7%,清水下泄引起干流河道冲刷的影响占比为25.9%(表7.2-4)。

表7.2-4 长江湖口站三峡水库蓄水期水位下降影响因素权重分析

2.星子站10月及11月平均水位下降的影响因素权重分析

与1956—2002年平均值相比,2008—2012年星子站水位降低值中,10月天然径流减少和三峡水库蓄水影响所占比例较为接近,分别为49.4%和42.9%,入江水道下切的影响为7.7%;11月的主要影响因素中,径流减少影响占比为39.8%,三峡水库蓄水影响占比为23.7%,入江水道下切的影响占比为36.4%。因此,近年来星子站水位降低的影响因素中,10月天然径流减少和三峡水库蓄水影响所占比例较为接近,入江水道河道下切也有一定影响(表7.2-5)。

3.补水期各因素影响分析

在三峡水库补水期,2009—2012年湖口站1—2月平均水位较1956—2002年系列抬高0.46m,其中,三峡水库补水作用导致湖口水位抬高0.48m,天然径流增加导致湖口水位平均抬高0.28m,干流河道冲刷导致湖口水位降低约0.37m(三者相加为抬高0.39m,与实测值0.46m接近),可见三峡水库补水期对抬高湖口水位有一定的作用。

表7.2-5 鄱阳湖星子站三峡水库蓄水期水位下降影响因素权重分析

2009—2012年,入江水道河床下切导致的水位降低,1—2月平均为0.93m,三峡水库补水对星子站水位降低的减缓值平均为0.35m,湖口站流量增加对水位降低的减缓值平均为0.05m,则水位降低幅度为0.93-0.35-0.05=0.53(m),与实测降低幅度0.58m接近。

4.各影响因素的趋势性分析

根据上述分析,鄱阳湖区近年来枯水变化的影响因素中,天然降雨径流为非趋势性变化;三峡等上游干支流水库蓄水导致径流变化、干流河道冲刷下切等的影响是趋势性的,且随着河道冲刷下切的发展,影响将逐渐增大;由于三峡水库蓄水运用后鄱阳湖呈微冲态势,鄱阳湖入江水道冲刷下切的影响难以消除;流域用水量的增加是趋势性的,但影响不大。