殷環(huán)環(huán)，張 航，王 悅

（長江水利委員會(huì)水文局長江下游水文水資源勘測局，江蘇南京，210037）

0 引 言

鄱陽湖是吞吐型、過水性、季節(jié)性淡水湖泊，主要匯集贛江、撫河、信江、饒河、修河五河及湖區(qū)區(qū)間來水，經(jīng)湖口水道匯入長江[1]。鄱陽湖在長江中下游調(diào)蓄防洪、生物多樣性保護(hù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面發(fā)揮著重大作用。湖口水文站位于鄱陽湖區(qū)湖口水道末端，為鄱陽湖匯入長江的控制站。

鄱陽湖出口水沙關(guān)系復(fù)雜，主要受長江干流來水和湖口水道出水相互頂托影響，從而對(duì)鄱陽湖出口水沙特性產(chǎn)生重大影響。鄱陽湖流域主汛期與長江干流主汛期時(shí)間不同，鄱陽湖流域主汛期集中在4～7 月，徑流量占全年徑流量達(dá)52.7%[2]，而長江干流主汛期則相對(duì)延后，一般為7～9 月。每年從3 月開始，鄱陽湖來水量加大，挾沙能力強(qiáng)，出湖徑流量和出湖泥沙量增大。7～9 月鄱陽湖五河來水逐漸減少，長江水位逐漸抬高，長江對(duì)鄱陽湖出流頂托作用逐漸增大，當(dāng)長江來水的頂托作用強(qiáng)于鄱陽湖盆地作用時(shí)，將發(fā)生江水倒灌[3]，此時(shí)長江泥沙將進(jìn)入湖區(qū)。從9 月下旬至10 月底，隨著長江水位的降低，頂托作用逐漸減小。12 月至次年3 月，長江與鄱陽湖同處于枯水期，頂托作用達(dá)到最小。

目前已有眾多學(xué)者研究了進(jìn)出湖泥沙量變化過程及原因。閔騫等[4]認(rèn)為2001～2007 年鄱陽湖出湖年徑流量有所減少，但沙通量急劇增加，主要是航道整治及湖底采砂活動(dòng)影響了水體中的含沙量；羅小平等[5]認(rèn)為鄱陽湖入江沙通量在進(jìn)入21 世紀(jì)后呈明顯的上升趨勢，且沙通量季節(jié)變化明顯；李微等[6]利用Mann-Kendall檢驗(yàn)法等方法分析2001～2011 年鄱陽湖出湖水沙變化趨勢性及突變性，認(rèn)為河床沖刷、采砂活動(dòng)使出湖泥沙量增加。近10 年鄱陽湖水沙情況又發(fā)生了巨大的變化，并且相應(yīng)的研究文獻(xiàn)也較少，因此需要再次分析鄱陽湖的水沙變化情況。本文通過分析鄱陽湖出口近10年的水沙變化趨勢，總結(jié)水沙特性及初步分析其變化成因，以期為鄱陽湖泥沙治理及濕地保護(hù)等提供參考依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)源及方法

本文所采用數(shù)據(jù)主要為鄱陽湖出口控制站-湖口水文站2012～2021 年實(shí)測流量、懸移質(zhì)含沙量等資料，以及據(jù)此整編得到的徑流量、輸沙量等資料，資料來源于長江水利委員會(huì)水文局長江下游水文水資源勘測局，“五河”年輸沙量等部分?jǐn)?shù)據(jù)來源于歷年《中國河流泥沙公報(bào)》。利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、Mann-Kendall 趨勢突變檢驗(yàn)法、水沙雙累積曲線法等方法分析出湖水沙的趨勢性、突變性。Mann-Kendall 法是在時(shí)間序列平穩(wěn)前提下，用來評(píng)估水文氣候要素時(shí)間序列趨勢的檢驗(yàn)方法[7]。

2 鄱陽湖出口水沙特性分析

2.1 年際變化

一般情況下，徑流量的大小決定輸沙率的大小，河流中水沙呈正相關(guān)關(guān)系，也存在一定的波動(dòng)性，但總體呈現(xiàn)“豐水多沙，枯水少沙”的現(xiàn)象。

湖口站近10 年平均年徑流量（2012-2021 年）1 662 億m3，比多年平均年徑流量（1950-2020 年）1 518 億m3增加9.5%，比2003 年三峽水庫蓄水后多年平均年徑流量（2003-2012 年）1 403 億m3增加18.5%。受鄱陽湖流域降雨量變化影響，湖口站年徑流量呈現(xiàn)一定的波動(dòng)性，近10 年年徑流量增加明顯。

通過湖口站近10 年懸移質(zhì)泥沙實(shí)測資料分析，近10 年平均含沙量0.049kg/m3小于多年平均含沙量（1952-2020 年）0.066 kg/m3，比多年平均值減少25.8%。特別是近五年平均含沙量只有0.029 kg/m3，比多年平均值減少56.1%。年平均含沙量呈現(xiàn)逐年減少趨勢。

湖口站近10 年平均年輸沙量819×104t，小于多年平均輸沙量（1952-2020 年）的1 000×104t，比多年平均值減少18.1%。比2003 年三峽水庫蓄水后多年平均輸沙量（2003-2012 年）1 240×104t 減少34.0%，2003-2012 年出湖沙量明顯偏大與入江水道大規(guī)模采砂活動(dòng)有關(guān)[8]。近10 年年輸沙量呈現(xiàn)出逐年減少趨勢，特別是2017年以后年輸沙量明顯減少，近五年平均年輸沙量415×104t，比多年平均值減少58.5%。

鄱陽湖出口湖口站歷年平均含沙量變化過程見圖1，湖口站2012-2021 年輸沙量及徑流量變化過程見圖2。

圖1 湖口站歷年平均含沙量變化過程

圖2 湖口站歷年輸沙量及徑流量變化過程

2.2 年內(nèi)變化

通過對(duì)湖口站近10 年水文資料統(tǒng)計(jì)分析，鄱陽湖出湖徑流量年內(nèi)總體呈現(xiàn)先增加后減少的變化過程，最大值出現(xiàn)在6 月，為263 億m3，最小值出現(xiàn)在2 月，為68 億m3。湖口站汛期（4～9 月）平均徑流量為1 122億m3，占多年（2012-2021 年）平均徑流量的67.4%，其汛期徑流量占比在60.7%～73.8%之間，湖口站4～7 月平均徑流量為851 億m3，占多年（2012-2021 年）平均徑流量的51.1%，鄱陽湖出湖水量主要集中在汛期。分析發(fā)現(xiàn)，湖口站3 月平均月徑流量普遍大于9 月平均月徑流量，這與7～9 月長江進(jìn)入主汛期，長江水位高、流量較大，對(duì)鄱陽湖形成頂托作用或倒灌密不可分。

湖口站汛期平均輸沙量為377.7 萬t，占多年（2012-2021 年） 平均輸沙量的46.1%，3 月份平均輸沙量為157.8 萬t，占比為19.2%，2 月份平均輸沙量最小，僅占4.9%，除3 月份其他月占比在4.9%～10.5%之間，年內(nèi)變化呈現(xiàn)出汛期輸沙量小于非汛期輸沙量。每年11 月至次年4 月，鄱陽湖水位較低，水流在河槽中流動(dòng)，流速較快，河槽容易產(chǎn)生沖刷，出湖泥沙量較多。隨著鄱陽湖水位的上漲，鄱陽湖呈現(xiàn)“湖相”，7～9 月長江進(jìn)入主汛期，對(duì)鄱陽湖形成頂托作用或倒灌，湖區(qū)水流流速變緩，湖區(qū)泥沙形成沉積，出湖泥沙量減少[9]。2012-2021 年湖口站多年逐月平均輸沙量和徑流量變化過程見圖3。

圖3 湖口站多年逐月平均輸沙量和徑流量變化過程

2.3 水沙變化趨勢性初析

通過出湖年水沙量雙累積曲線（圖4）看出，出湖水沙雙累積曲線自2017 年明顯下偏，曲線斜率K 由2012-2016 年的0.67 下降至2017-2021 年的0.28，變率為58%，出湖輸沙量呈減少的變化趨勢，2012-2016年和2017-2021 年對(duì)應(yīng)的年平均輸沙量分別為1 224×104t，414.8×104t。

圖4 鄱陽湖出湖年水沙累積曲線

通過鄱陽湖出口水沙Mann-Kendall 趨勢突變（見圖5）分析得出，出湖徑流量UF、UB 曲線多次在臨界線內(nèi)交叉，屬于小幅度波動(dòng)，徑流量總體趨勢變化不明顯。出湖年輸沙量、含沙量UF、UB 曲線在2017 年左右在95%的置信度區(qū)間內(nèi)交叉，年輸沙量、含沙量減少趨勢明顯并發(fā)生突變。

圖5 鄱陽湖出口水沙Mann-Kendall 統(tǒng)計(jì)值

3 鄱陽湖倒灌期水沙特性分析

7～9 月為長江主汛期，長江水位逐漸抬高，此時(shí)鄱陽湖五河來水逐漸減少，長江對(duì)鄱陽湖出流頂托作用逐漸增大，當(dāng)長江來水的頂托作用強(qiáng)于鄱陽湖盆地作用時(shí)，將發(fā)生江水倒灌。

2012-2021 年，只有2015 年未發(fā)生倒灌，倒灌期集中在7～9 月份。最大倒灌水量為21.64 億m3（2017 年），占當(dāng)月月徑流量的80.1%，但僅占年徑流量的1.38%。最大倒灌沙量為24.1 萬t（2016 年），占當(dāng)月月輸沙量的85.8%，但僅占年輸沙量的2.0%?，F(xiàn)對(duì)湖口站近10年倒灌水沙情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見表1。

表1 鄱陽湖近10 年湖口倒灌特征

近10 年，長江倒灌進(jìn)入鄱陽湖的水量和沙量呈減小趨勢，這與三峽水庫的運(yùn)行和長江水體泥沙含量減少有一定關(guān)系[10]。

4 鄱陽湖出口水沙特性成因初探

4.1 鄱陽湖入湖沙量情況

鄱陽湖泥沙主要來源于“五河”入湖水體所攜帶的泥沙。通過鄱陽湖入湖主要控制站徑流量和輸沙量變化過程（圖6）可知，入湖輸沙量與徑流量呈正相關(guān)關(guān)系，符合豐水沙多，枯水沙少的現(xiàn)象。然而鄱陽湖出湖輸沙量呈現(xiàn)逐年減少趨勢，特別是2017 年以后年輸沙量明顯減少，這與鄱陽湖區(qū)泥沙含量變化有很大關(guān)系。

圖6 鄱陽湖歷年入湖輸沙量及徑流量變化過程

4.2 鄱陽湖區(qū)采砂情況

眾多研究表明，人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響是巨大的，如興修水利工程、植樹造林、河道整治等。鄱陽湖區(qū)超范圍、超量、超時(shí)開采問題較突出，大規(guī)模的采砂活動(dòng)對(duì)河流泥沙影響較大。通過公布的數(shù)據(jù)，鄱陽湖近10年最大年采砂量是3 830 萬t（2016 年），最小年采砂量是478 萬t（2018 年），2012 年-2021 年平均年采砂量為2 732 萬t，湖口站多年（2012-2021 年）平均輸沙量為819.4 萬t。近五年的采砂量有所減少，平均年采砂量為1 922 萬t，比2012 年-2016 年平均年采砂量減少了近五成。采砂活動(dòng)擾動(dòng)河床，使床沙進(jìn)入水體，造成含沙量偏大[8]，江西省于2016-2017 年組織開展 “清河行動(dòng)”，安排了非法采砂專項(xiàng)整治行動(dòng)，規(guī)范采砂秩序，對(duì)輸沙量的減少有很大影響[11]。

4.3 湖口斷面沖淤情況

通過分析2012～2021 年湖口站大斷面變化情況，10m 高程以下河床平均下切0.21m，2012-2017 年年下切速率達(dá)0.038m/a，2017 -2021 年年下切速率僅為0.005m/a。鄱陽湖入江水道區(qū)湖口站斷面10m 高程以下主槽呈沖刷狀態(tài)，且沖刷程度逐漸減弱。這與歐陽千林[12]基于2010 年、2020 年湖盆典型斷面監(jiān)測數(shù)據(jù)認(rèn)為鄱陽湖總體處于沖刷狀態(tài)，入江水道沖刷程度逐漸減弱結(jié)論一致。水流對(duì)河床的沖刷，泥沙顆粒進(jìn)入水體，導(dǎo)致水體中泥沙含量增大，進(jìn)而影響輸沙量。

4.4 其他變化原因分析

3 月平均月徑流量為156 億m3，占2012-2021 年平均徑流量的9.4%，但3 月輸沙量為157.8 萬t，占平均年輸沙量的19.2%，輸沙量明顯大于其他月份。通過分析多年（2012-2021 年）月平均水位，湖口站3 月平均水位較2 月平均水位漲幅1.94m，長江干流九江站水位漲幅1.79m，鄱陽湖區(qū)較長江干流來水量較早，水位漲幅較大。3 月份五河來水量增大，水面比降也增大，湖水出流較快，沖刷河床，使輸沙量偏離全年的變化趨勢。

5 結(jié) 論

通過鄱陽湖出口湖口站近10 年實(shí)測水沙資料，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、Mann-Kendall 趨勢突變檢驗(yàn)法、水沙雙累積曲線法等方法，分析鄱陽湖出口水沙基本特征及變化趨勢，并進(jìn)行了初步分析，得出以下結(jié)論：

（1） 近10 年鄱陽湖汛期受五河來水量較大影響，汛期出湖水量大于非汛期；受長江對(duì)鄱陽湖頂托作用或倒灌的影響，鄱陽湖出湖沙量年內(nèi)分配一致性較差，鄱陽湖汛期出湖沙量小于非汛期出湖沙量。

（2） 三峽水庫蓄水后，2003-2012 年出湖水量受五河來水量減少影響，出湖水量處于下降趨勢；受入江水道大規(guī)模采砂影響，出湖沙量明顯偏大。

（3）近10 年鄱陽湖出湖沙量呈減小趨勢，鄱陽湖出湖沙量和含沙量出現(xiàn)明顯的突變點(diǎn)在2017 年左右，主要與鄱陽湖區(qū)采砂活動(dòng)的減少和河道沖刷程度的逐漸減弱關(guān)系較大。出湖年徑流量受鄱陽湖流域年降雨量變化影響，表現(xiàn)出一定的波動(dòng)性，不存在突變點(diǎn)。