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2021年1月15日下午，中国生态大讲堂（第202讲）邀请南昌大学鄱阳湖教育部重点实验室学术委员会副主任胡振鹏教授做学术报告，报告题目是“鄱阳湖水文生态特征及其演变”。胡教授指出，鄱阳湖是国际重要湿地、东亚地区候鸟最大的越冬地，对白鹤、长江江豚等珍稀濒危物种迁徙与繁衍有不可替代的作用。鄱阳湖对维系长江下游的水资源、水环境和水生态安全也具有举足轻重的重要作用。近年来，鄱阳湖秋冬季节低枯水位已对鄱阳湖湿地产生了不利影响,解决鄱阳湖低枯水位问题迫在眉睫。 胡振鹏教授从鄱阳湖水文特征、浮游植物的演变、水生植物30年的演变及特征、底栖动物与鱼类资源演变、越冬候鸟对水位变化的响应以及鄱阳湖枯水期生态需水最低水位过程等六个方面进行了全面系统地讲解。报告会后，胡教授和与会者进行了深入的讨论，进一步阐明了鄱阳湖秋冬季节低枯水位现象的形成原因、如何解决鄱阳湖低枯水位问题，以及鄱阳湖水利枢纽工程调度方案等问题。他强调指出，鄱阳湖秋冬季节低枯水位直接导致了湿地退化，建设鄱阳湖水利枢纽是解决鄱阳湖生态退化的关键措施。 根据胡振鹏教授的报告和讨论，现整理有关鄱阳湖生态水文变化的八个关键问题。 1.为什么鄱阳湖会呈现“洪水一片、枯水一线”的现象？ “洪水一片天，枯水一条线”是鄱阳湖的真实写照。鄱阳湖来水同时受到长江和鄱阳湖入湖“五河”（赣江、抚河、信江、饶河、修河）两方面的影响，季节变化上呈现“高水是湖、低水似河”的景观特征，或者说，具有“河相”与“湖相”的独特景观。星子站水位10m（黄海基面）为“河相”与 “湖相”的分界线，水位低于10m时，鄱阳湖呈现河流—小湖泊—洲滩状态；水位高于10m时，鄱阳湖呈现大湖特征。 鄱阳湖是过水性湖泊，“河相”与“湖相”特征以年为周期转换，导致水流在湖盆滞留时间较短。7～10月鄱阳湖水流分别滞留28、29和18天；其他月份6-13天。每年7～10月鄱阳湖属于“湖相”，其他月份均属于“河相”。同时，鄱阳湖也是一个浅水湖泊，当星子站多年平均水位11.57m（黄海高程）时，主湖区平均水深1.45m，适于沉水植物生长。 鄱阳湖过水性湖泊的“河-湖相”特征形成了独特的水文节律，该节律驱动湿地生态系统季节变化，对维持湿地生态系统功能和生物多样性至关重要。 2.鄱阳湖中的碟形湖湖有哪些特征和作用？ “碟形湖”是指鄱阳湖湖盆中由于泥沙沉积不均自然形成浅碟形洼地，后经过人工改造形成的具有特殊水文过程和生态学特征的季节性浅水湖泊。据调查，鄱阳湖湖盆内共有碟形湖102个，总面积816km2，占湖盆面积的22.25%。 特殊的水文过程是碟形湖的第一个特征。碟形湖与主湖区的关系表现为高水位相融，低水位分离。当主湖区水位比较高，碟形湖与主湖区融为一体，水面相平；主湖区水位消退以后，碟形湖开始逐步出露，成为一个个独立水域，也就是浅水湖泊。 生物多样性丰富是碟形湖的第二个生态特征。第一次、第二次鄱阳湖科学考察查表明，碟形湖区单位面积生物量分别是主湖区的1.51倍和1.39倍。相关监测显示：碟形湖中大型底栖动物的密度是主湖区的3.31倍、生物量为9.83倍。除了鲟科鱼类外，鄱阳湖其他鱼类物种均在碟形湖中出现过。碟形湖是鄱阳湖越冬候鸟的主要活动场所，大约2/3的越冬候鸟选择在碟形湖觅食、栖息。 碟形湖在鄱阳湖湿地生态系统中具有着重要的地位，主要体现在以下三个方面。 一是众多碟形湖的协同作用使越冬候鸟在鄱阳湖越冬时间达半年之久。越冬候鸟达到鄱阳湖后，先在碟形湖周边地势高的地方觅食栖息，随着碟形湖水位的缓慢下降，越冬水鸟的觅食活动也逐步转向湖心浅水或地势低的碟形湖。 二是碟形湖增强了鄱阳湖湿地生态系统应对自然灾害的弹性。鄱阳湖洪、旱灾害频繁。由于碟形湖地势和面积差异，在洪、旱灾害中起到过渡与缓冲作用，缓解了主湖区水位强烈变化所产生的负面影响。洪水时，鄱阳湖水位高，沉水植物活体只存在于地势较高的碟形湖中，因而大多数越冬候鸟选择在碟形湖中觅食越冬；干旱时鄱阳湖水位低枯，碟形湖保留部分水面，仍然是水生动植物和水鸟主要的生存场所。 三是碟形湖的开放性维护了鄱阳湖湿地生态系统的可持续性。丰水期碟形湖与鄱阳湖主湖区融为一体，频繁地进行物质、能量和生物交换，使不同地区和高程的碟形湖生态系统具有许多共性。冬秋季节，主湖区湖水消退，碟形湖湖底也裸露晒滩，底泥及有机质与大气、阳光充分接触，加速生物残体的分解，改善土壤结构。这种开放性系统使得碟形湖具有很高生产力，保障湿地生态系统稳定和持续发展。 3.鄱阳湖与长江的水文关系有哪些类型？ 鄱阳湖与长江的水文关系简称江湖关系，是鄱阳湖最重要的水文关系。鄱阳湖是一个过水性、吞吐型湖泊，其水文变化取决于长江以及鄱阳湖上游五河来水。鄱阳湖与长江的江湖关系可以概括为拉空、顶托和倒灌三种类型（图4所示）。 “拉空”是指鄱阳湖水位高，长江水位低，鄱阳湖水快速流入长江。研究表明，长江汉口流量与星子站水位之间具有良好的线性关系。汉口流量越小，影响星子水位的消降作用越强。当汉口流量小于15000m3/s时，长江干流低水位对鄱阳湖出流影响很小，拉空作用明显。 “顶托”是指长江水位与鄱阳湖水位基本持平，长江水顶托鄱阳湖水，鄱阳湖水不能快速流入长江。当汉口流量超过18000m3/s时，长江水流对鄱阳湖有比较明显的顶托作用，且汉口流量越大，其顶托作用越强。 “倒灌”是鄱阳湖水位低，长江水位高，长江水倒灌流入鄱阳湖。这种情况也是鄱阳湖对长江洪水调蓄作用的体现。在发生顶托的条件下，长江水流是否倒灌进鄱阳湖，取决于星子站水位。星子水位在10.5～16.5m、汉口流量大于20000m3/s时最容易发生倒灌，约占长江倒灌鄱阳湖的90%，此时倒灌持续时间长、入湖水量大；当星子站水位低于11m、汉口相应日流量大于18000m3/s时可能发生倒灌；当星子站水位高于防洪警戒水位17.14m，长江汉口站流量大于45000m3/s，也可能发生倒灌。值得注意的是，当发生后两种情况时，长江水流倒灌进鄱阳湖的水量不多。 4.鄱阳湖秋冬季节枯水期的特征和形成原因是什么？ 枯水期提前、枯水时期延长及极端枯水位屡创新低是鄱阳湖秋冬季节枯水期的三个特征。相比于2003年以前，2003年以后鄱阳湖10m枯水位平均出现时间提前并延长29天，8m严重枯水位出现时间提前9天、延长14天（如图5），鄱阳湖区星子、都昌等水文站不断出现极端枯水位情况。 鄱阳湖秋冬季节低枯水位与长江水文情势变化和长江干流河床冲刷直接相关。 2000年以来，长江流域进入枯水期，流量明显下降。相关监测表明：2003～2014年汉口年平均流量与1949～2002年相比减幅5.5%；由于上游水库10月蓄水导致10月汉口平均流量减幅达25.3%。 长江水文情势变化是2003年以后鄱阳湖水位长期低枯的主要因素。2003年以后，鄱阳湖星子站水位比2003年以前年平均水位低1.0米；枯水期水位降低1.14米，其中10月下旬水位低3.06m（如图5）。鄱阳湖流域丰水期来水减少2.8%，枯水期入湖径流量有所增加。经水文计算可知，在鄱阳湖枯水期水位降低的原因中，长江流量减少的贡献率为73%，五河入湖水量减少占27%。从图6和图7对比可见，汉口流量与星子站流量具有很好的相关性。因此，长江上游水库蓄水导致汉口流量减少，使得长江对鄱阳湖的顶托作用大大弱化，是导致鄱阳湖水位低枯的主要原因。 长江上游水库清水下泄，导致长江中下游干流河床被长时间、远距离冲刷是鄱阳湖水位长期低枯的另一个重要原因。监测资料表明，2003～2018年汉口至湖口江段主河槽冲刷量达6.67亿方，湖口江段主槽刷深1.2米。因此，同样流量下长江的水位有所降低，对鄱阳湖的顶托作用减弱，进一步导致鄱阳湖低枯水位。目前情况来看，长江中下游干流河床冲刷还将持续，鄱阳湖水位低枯现象将进一步恶化。 综上所述，三峡等大型水利工程蓄水和干流河床冲刷是鄱阳湖出现枯水期提前、枯水时期延长及极端枯水位屡创新低的主要原因。 5.为什么鄱阳湖秋冬季节低枯水位是常态？ 综前所述，三峡工程等蓄水和干流河床冲刷是导致鄱阳湖出现枯水期提前、枯水时期延长及极端枯水位屡创新低的主要原因。随着乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝等大型骨干水电工程相继建成并运行后，长江上游水利工程等蓄水量还将大幅度增加。而且，长江干流河床冲刷尚未达到河流泥沙冲淤的平衡点，河床将进一步冲刷。据计算，到2030年，上游清水下泄导致的长江干流长时期、远距离地被冲刷还在继续，鄱阳湖汉口至湖口江段河床仍将继续冲刷，同样流量下的长江水位还要进一步降低，长江对鄱阳湖顶托作用会进一步减弱。鉴于导致鄱阳湖冬秋季节低枯水位的两个原因将长期存在，鄱阳湖冬秋季节低枯水必然呈现为“常态化”。 2003～2015年，长江流域总体属于枯水年，鄱阳湖冬秋季节持续出现低枯水位；2016～2020年，长江流域及鄱阳湖流域都是丰水年，鄱阳湖5年中有4年出现洪水灾害，但丰水年10月以后的鄱阳湖仍然处于低枯水位状态。例如，2019年鄱阳湖丰水期发生大洪水，水位高且持续时间长，但到9月份水位急剧降低，低枯水位持续时间将近6个月，其中最大变幅出现在9月上中旬，星子站水位消落5m（如图8）。由此可见，无论鄱阳湖处于丰水年还是枯水年，鄱阳湖秋冬季节出现低枯水位的现象都已成为常态。 6.鄱阳湖低枯水位造成湿地退化有哪些科学依据？ 鄱阳湖低枯水位使得鄱阳湖的蓄水量以及水面面积减少，首先影响到湖泊水质，进而会影响水生植被、底栖动物以及鱼类，从而造成鄱阳湖湿地退化。 一是水生植被发生退化。水生植被退化的表现在以下六个方面,即：沉水植被的优势物种由马来眼子草变为苦草；水生植被面积减少，与1983年相比，水生植被的面积仅有849km 2，减少近1/4；水生植被群落结构简单化，组成物种由1983年的9种减少到2013年的6种；水生植被生物量降低，鄱阳湖全湖平均生物量减少到1253g/m 2，减少34%；鄱阳湖喜清洁物种减少；耐污物种的面积扩张。如图9与图10。 湖泊水文情势变化是沉水植被退化的主要原因。2003年后，鄱阳湖平均水位降低1.0米，丰水期水位降低0.98米，鄱阳湖水面面积减少245km 2，沉水植被面积则减少275km 2。除此之外，鄱阳湖营养负荷增加、无序采沙、捞螺捕蚌、拦湖养鱼等人类活动也是加剧了水生植物退化。 二是对底栖动物产生影响。鄱阳湖底栖动物生物量减少主要与鄱阳湖水文情势变化有关。20年间，鄱阳湖底栖动物密度减少了41.44%、生物量减少 55.53%。 湖泊水质、水深、透明度、流速等许多因素影响底栖动物分布。鄱阳湖考察结果发现，在受淹3个月（7～9月）的淹没带，底栖动物的密度和生物量较小；受淹半年（5～10月）的淹没带底栖动物物种种类最多、密度较大；全年受淹的水体密度和生物量最大。2003年以后，鄱阳湖水位低枯，水面面积缩小，半年淹没和全年淹没区面积大幅度减少，三个月淹没带明显增加，导致底栖动物群落结构的变化，严重影响大型底栖动物的密度和生物量。另外，长江顶托作用减弱，导致鄱阳湖水位急剧下降，栖息在湖岸边岩石或者洲滩上的底栖动物来不及随着水位下降运动到水中，最终脱水旱死。 三是对鱼类产生影响。鄱阳湖低枯水位导致鱼类生存空间和食物资源减少，鄱阳湖鱼类资源结构发生变化，刀鲚、银鱼等珍稀鱼类数量减少，主要经济鱼类呈现出鱼龄低幼化、个体小型化、品质低劣化的趋势。鱼类生存空间缩减包括鱼类“产卵场”、“索饵场”和“越冬场”减少。调查研究结果表明，鱼类“产卵场”面积与鄱阳湖4～5月平均水位呈正相关，4～5月星子站平均水位低于10m，洲滩淹水时间和深度不足，导致产卵场面积减少，严重影响鲤、鲫鱼等定居性鱼类繁殖。例如，2011年4～5月星子站平均水位仅7.54m，产卵场仅186km 2（如图12）此外，鱼类索饵面积也与鄱阳湖年平均水位呈正相关，当星子站年平均水位低于11.5m时，觅食场和索饵场面积减少；2003～2015年，仅有4年平均水位高于11.5米。此外，鱼类资源衰减的另一主要原因是酷渔滥捕（如图13）。 7.鄱阳湖五河、长江上游水利工程联合调度能否解决枯水期的问题？ 鄱阳湖五河、长江上游水利枢纽工程联合调度减缓鄱阳湖枯水问题的效果并不明显。鄱阳湖湿地生态系统退化主要原因不是水量不足，而是水位低枯。鄱阳湖流域虽然有一万多座水库，但只有20座大型水库，晚稻栽插完成后，中小型水库中水量所剩无几；大型水库中，除了柘林水库调蓄能力较强，其他大型水库调节性能都不高。计算结果表明，对鄱阳湖流域20个大型水库进行联合调度，在满足水库基本功能前提下，将所有水留到枯水期使用，仅可以将鄱阳湖水位提高17cm左右，对解决鄱阳湖水位低枯问题效果甚微。 长江上游的大型水利枢纽工程汛后蓄水时间集中在8～10月，汛期过后长江上游来水不多，在蓄满所有水库的前提下，要使在长江中下游干流保持15000m 3/s左右的流量，难度较大。长江上游来水有限，再怎么优化调度，仍是“巧媳妇难为无米之炊”。 8.拟建的鄱阳湖水利枢纽工程的调度方案如何遵循鄱阳湖的水文节律？ 鄱阳湖水利枢纽的定位为：（1）协调江湖水文关系，恢复和保持鄱阳湖正常的水文节律，并与生态节律相适应；（2）遏制鄱阳湖湿地生态系统退化状况，恢复和改善生态系统完整性和生物多样性；（3）保障民生，增强经济社会可持续发展能力。 鄱阳湖水利枢纽的调度的原则是：遵循自然规律、适应生态节律，水位逐步消退，适应性管理、动态调度。该原则集中反映了经济、社会和生态环境效益的协调与平衡。 鄱阳湖水利枢纽调度实行适应性管理和动态调度。也就是说，在枢纽工程运行初期，按照1956～2002年9月至次年2月的平均水位线进行调控，完全遵循鄱阳湖原来的水文节律，来满足湿地生态系统健康和民生、经济、社会发展的最低需求。经过一段时间的运行，如果没有出现突出问题，就将10月中旬到2月中旬的水位提高到8m，经过反复的“试验—监测—评估”，最高控制水位不超过10m，鄱阳湖国家级自然保护区和南矶国家级自然保护区不受影响，也不影响关键水鸟栖息地（如图14）。通过水利枢纽的适应性调度，逐步寻求最适宜的枯水期水位调度方案。按照1956～2002年枯水期多年平均水位线运行，而且，在上游水库蓄水期间还可以给长江下游适当补充一定水量，这充分体现了鄱阳湖水利枢纽“保护生态”的功能定位，符合长江经济带“只搞大保护，不搞大开发”的原则。 适应性管理的本质是尊重自然，在人类对自然现象认知的范围内遵循自然规律，进行谨慎的、有节制的调控，通过不断学习，积极试错，逐步寻求经济社会目标和生态环境效益协调统一的水位过程控制。 免责说明：本稿内容根据胡振鹏教授的学术报告整理。如需要更详细的信息和数据，请参阅文献 胡振鹏著，2020，鄱阳湖水文生态特征及演变.北京：科学出版社。 主讲人胡振鹏教授简介 南昌大学鄱阳湖教育部重点实验室学术委员会副主任，曾任江西省人民政府副省长、省人大常委会副主任、全国人大常委会委员。南昌大学和武汉大学教授、博士生导师，从事水文与水资源、生态学、系统工程等领域的研究与教学，长期致力于鄱阳湖水文生态研究。先后主持完成了10个国家大型科研项目以及国家自然科学基金项目、社会科学基金等课题，曾获江西省科技进步一等奖1项，国家教委、水利部科技进步二等奖各1项，出版专著4本，主编学术著作4本、发表学术论100多篇。 中国科学院地理科学与资源研究所CERN综合中心 王晨溪整理 |
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