胡振鵬，傅 靜

（1.南昌大學(xué)，江西 南昌 330029；2.江西水利職業(yè)學(xué)院，江西 南昌 330013）

1 研究背景

鄱陽湖是我國最大的淡水湖泊，承納贛江、撫河、信江、饒河和修河等五大河來水，調(diào)蓄后由湖口注入長江，是一個(gè)過水性、吞吐型和季節(jié)性的湖泊。鄱陽湖水位漲落受五河及長江來水的雙重影響，“高水是湖，低水似河”是鄱陽湖的自然地理特征。豐水季節(jié)呈現(xiàn)湖泊狀態(tài)，星子水位20 m時(shí)（85黃?；?，以下相同）水面面積為3572 km2，蓄水量為280.5億m3?？菟竟?jié)呈現(xiàn)河流狀態(tài)，星子水位10 m時(shí)水面面積為556.6 km2，蓄水量為9.2億m3。

1980 年代進(jìn)行鄱陽湖第一次科學(xué)考察發(fā)現(xiàn)，湖盆存在重力型、頂托型和倒灌型等水流狀態(tài)，不同流態(tài)與長江和鄱陽湖不同水文情勢有關(guān)［1］，長江對(duì)鄱陽湖的頂托和倒灌作用開始引起重視［2］。劉元波等［3］通過分析水文資料認(rèn)為，1960年代和1980年代鄱陽湖流域來水較枯，長江對(duì)鄱陽湖作用較強(qiáng)；1970年代和1990年代流域產(chǎn)水較豐，鄱陽湖對(duì)長江作用較強(qiáng)；其中7—9月是長江對(duì)鄱陽湖作用較強(qiáng)的季節(jié)［4-5］。楊沛鈞等［6］和萬榮榮等［7］認(rèn)為，可以用不同時(shí)段鄱陽湖進(jìn)、出湖平均流量之比來衡量長江對(duì)鄱陽湖的頂托作用。胡春宏等［8］對(duì)江湖關(guān)系及其演變進(jìn)行了系統(tǒng)研究。還有一些研究三峽工程運(yùn)行對(duì)鄱陽湖影響［9-10］、鄱陽湖形成演變過程的文獻(xiàn)也涉及到江湖關(guān)系問題［11］。但是到目前為止，鄱陽湖與長江水文關(guān)系、表現(xiàn)形式及其發(fā)生條件的量化研究文獻(xiàn)比較少見。

鄱陽湖具有供水、灌溉、航運(yùn)、水產(chǎn)品供給等經(jīng)濟(jì)功能，同時(shí)又是生物多樣性最豐富的天然濕地，提供多方面的生態(tài)服務(wù)功能。定量研究鄱陽湖與長江的水文關(guān)系及其表現(xiàn)形式、各種形式出現(xiàn)的條件，對(duì)于湖區(qū)水資源利用和水環(huán)境、水生態(tài)保護(hù)，具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義，對(duì)于其他湖泊類似問題研究，在理論和方法上也有一定借鑒作用。

2 鄱陽湖與長江的水文關(guān)系

湖口水文站位于鄱陽湖與長江交匯處，控制了鄱陽湖流域全部集雨面積。距湖口最近的長江干流水文站有漢口和大通站，水位、流量資料系列長、精度高。按多年平均流量統(tǒng)計(jì)，漢口流量占大通流量的79.2%，鄱陽湖湖口出流占大通流量的16.8%；漢口至湖口河段（長295.4 km）、湖口至大通河段（長219.0 km）兩岸入流以及太湖流域進(jìn)入長江流量僅占大通流量的4%［12］。因此，漢口流量基本可以反映湖口河段長江干流狀態(tài)。鄱陽湖湖盆共有9個(gè)水文站，過去一直以湖口站水位作為鄱陽湖蓄水狀態(tài)的代表，湖口站直接受長江干流水位、流量影響，代表性較差。2008年對(duì)鄱陽湖湖盆水底地形進(jìn)行測量，研制了1∶10000數(shù)字高程模型（DEM）。2010年開始鄱陽湖第二次科學(xué)考察，把選擇最有代表性、較為準(zhǔn)確反映鄱陽湖水情的水位站作為首要任務(wù)。經(jīng)過3年的研究分析和計(jì)算比較，確認(rèn)星子站水位反映鄱陽湖水面面積和蓄水量的代表性較強(qiáng)，區(qū)分漲水期（3—6月）、湖泊狀態(tài)（7—9月）和枯水期（10—次年2月）分別繪制了星子站水位-鄱陽湖水面面積-蓄水量關(guān)系曲線，供工程技術(shù)界使用；綜合這些成果制作星子水位-面積-蓄水量的綜合曲線。這一成果得到了同行的認(rèn)可和應(yīng)用［8］。

本文以漢口站作為長江干流代表站、星子站作為鄱陽湖代表站來分析長江與鄱陽湖水文關(guān)系。長江流域水文過程以年為周期，根據(jù)1956—2012年長江漢口站流量、鄱陽湖入湖流量資料，通過回歸分析，得到星子站水位年平均H（黃海高程，m）與漢口站年均流量Q1、鄱陽湖流域入湖年平均流量Q2的關(guān)系為：

復(fù)相關(guān)系數(shù)R2=0.9446；在0.001置信水平通過了F檢驗(yàn)。復(fù)測定系數(shù)為0.8922，表明用自變量Q1、Q2可解釋因變量H變差的89.22%。式（1）說明，鄱陽湖星子站水位與長江干流和本流域入湖流量密切相關(guān)，其關(guān)系表現(xiàn)為3種情況：（1）長江水流對(duì)鄱陽湖出流基本無影響；（2）長江對(duì)鄱陽湖出流產(chǎn)生頂托；（3）江水倒灌入湖。

2.1 長江低水位對(duì)鄱陽湖出流影響甚微 1980年代，鄱陽湖區(qū)結(jié)束了大規(guī)模圍湖造田活動(dòng)，湖泊水域大致穩(wěn)定。2001年以后，鄱陽湖入湖泥沙少于出湖泥沙量，湖盆總體上處于沖刷狀態(tài)，但沖淤分布不均衡，松門山以南主湖區(qū)呈現(xiàn)淤積狀態(tài)，松門山以北的入江水道處于沖刷狀態(tài)。另外，長江干流全面禁止采沙以后，鄱陽湖采沙問題特別突出。監(jiān)測成果顯示，2010年與1998年相比較，在沖刷與采沙的雙重影響下，入江水道斷面平均下切1.15 m，最大下切深度7.91 m（老爺廟斷面）［13］。入江水道過水?dāng)嗝鏀U(kuò)大、水面坡降平緩，前者致使入江水道過流能力增大，后者使其減少；但湖口斷面沒有受到?jīng)_刷。為了分析入江水道過水能力變化趨勢，選擇1987—2000年作為1998年斷面測量的代表，2001—2012年作為2010年斷面測量的代表，分別計(jì)算兩個(gè)時(shí)期枯水期（9—次年3月）的日流量平均值，2001—2012年比1987—2000年減少11.3%，其中9、10、1月減少23.5%、17.9%和20.3%，11、12月平均流量增大。分別提取12年枯水期每天的最大日流量作為上包絡(luò)線，除2001—2012年11月比1987—2000年大12.0%以外，其他各月都比1987—2000年小，枯水期平均小27.8%。分別提取12年中最小日流量作為下包絡(luò)線，2001—2012年9、11、1、2月分別比1987—2000年小79%、1.4%、9.6%和26.5%，其余3個(gè)月均比1987—2000年大，枯水期平均小13.2%。由此可見，因沖刷與采沙擴(kuò)大了入江水道過流能力的觀點(diǎn)事實(shí)支持不夠，入江水道過流能力沒有明顯的趨勢性改變。2001年以后平均流量、上、下包絡(luò)線減小的原因主要是長江和鄱陽湖水文情勢所致［13］。

長江流域氣候與水文具有10～20年為一周期的特點(diǎn)，20世紀(jì)80、90年代屬于一個(gè)水量豐沛的完整周期［3，12］，21世紀(jì)進(jìn)入水量偏枯的新周期［12］。分別利用2000—2014年共15年以及1980—1999年共20年漢口站日流量和鄱陽湖星子站當(dāng)天日均水位建立相關(guān)關(guān)系（圖1），回歸方程為：

（1）2000—2014年：

圖1 漢口流量和星子水位關(guān)系

（2）1980—1999年：

式（2）、式（3）在0.05置信水平通過了F檢驗(yàn)，滿足可靠性要求；且結(jié)構(gòu)一樣，僅參數(shù)有所不同。對(duì)式（2）、式（3）分別求導(dǎo)，得：

式（4）表示星子站水位對(duì)漢口流量變化的響應(yīng)，即漢口流量改變一單位，星子水位變化的數(shù)量。為了直觀反映漢口流量增加星子站水位邊際遞減效果，現(xiàn)將漢口不同流量時(shí)每增加100 m3/s星子站水位增加值（cm）列在表1中。如表1第3列所示，2000年以后，每減少100 m3/s流量，當(dāng)漢口流量為10 000 m3/s時(shí)，星子水位降低6.02 cm；漢口流量為50 000 m3/s時(shí)，星子水位僅減少1.20 cm。由表1可見漢口流量小于15 000 m3/s時(shí)，對(duì)鄱陽湖出流影響較小，對(duì)星子水位影響顯著，鄱陽湖基本保持自由出流狀態(tài)；漢口流量大于20 000 m3/s，對(duì)星子水位變化影響較小，頂托作用明顯。

表1 2000年前后漢口不同流量改變100m3/s對(duì)星子水位影響 （單位：cm）

2.2 長江流量較大時(shí)對(duì)鄱陽湖出流的頂托作用 所謂頂托是指長江干流流量較大，鄱陽湖水流不能自由流出而滯蓄在湖盆中的現(xiàn)象。假設(shè)長江干流不發(fā)生頂托，鄱陽湖水量平衡方程為：

如果存在頂托現(xiàn)象，湖泊水量平衡方程為：

式中：st、st+1為時(shí)段t（在此取1d）初、末湖泊蓄水量；It為時(shí)段平均入湖流量；qt、Qt分別為有、無頂托時(shí)的湖口出湖流量；?st為t時(shí)段因頂托湖盆增加的蓄水量；?t為時(shí)段秒數(shù)，在此為86 400 s。

將式（6）代入式（5）得：

定義為時(shí)段t的頂托比，表示因頂托滯留在湖盆中水量與沒有頂托自由出流的水量比值，可由式（7）求頂托比α。

qt為湖口實(shí)際出流量，有水文監(jiān)測記錄，關(guān)鍵是求得Qt。在長江頂托情況下湖口與鄱陽湖星子站的水位-流量關(guān)系十分紊亂，圖2顯示2005—2011年星子站水位與當(dāng)天湖口流量關(guān)系，左邊負(fù)數(shù)是長江倒灌流量。

在現(xiàn)狀情況下，漢口流量小于15 000 m3/s時(shí)，長江頂托作用不明顯，鄱陽湖基本上屬于自由出流。為此從1980—2014年的漢口流量資料中選擇日流量小于15 000 m3/s樣本與當(dāng)日星子站日平均水位進(jìn)行回歸分析，如圖3所示。回歸方程為：

圖2 星子站水位與當(dāng)天湖口流量關(guān)系（2005—2011年）

圖3 長江不頂托時(shí)鄱陽湖星子站與湖口出流量關(guān)系（1980—2014年）

式中：Q為長江不頂托情況下湖口出流量；h為星子站水位（黃海，m）。

樣本數(shù)據(jù)n=1760，相關(guān)系數(shù)R2=0.9008，在0.05置信水平通過了F檢驗(yàn)。湖口斷面出流Q=Av，其中v為流速，A為過流斷面面積，可用過水深的二次函數(shù)描述。所以，式（8）具有一定的水力學(xué)基礎(chǔ)，由于湖口出流不是恒定流過程，回歸方程點(diǎn)據(jù)不甚集中。

利用2003—2015年湖口平均出湖流量和星子日平均水位資料（不考慮倒灌情況），按照式（8）計(jì)算長江不頂托情況下湖口出流量Qt，按照式（7）計(jì)算每天的頂托比，然后根據(jù)漢口流量大小進(jìn)行聚類分析。得到下述結(jié)論：（1）漢口流量16 100～18 000 m3/s，共202 d，頂托比平均值αˉ=0.25，Cv=αˉσ=0.876，α點(diǎn)據(jù)分布離散度較大，頂托作用的一致性較差，在這一范圍內(nèi)從長江影響較小向頂托過渡，表2未列出。（2）漢口流量18 100～22 000 m3/s，共計(jì)316 d，頂托比平均值αˉ=0.319，Cv=0.675，α點(diǎn)據(jù)分布較為分散。這一流量范圍內(nèi)，星子水位均在8 m以上（其中8～9 m共12 d，9～10 m共45 d），處于鄱陽湖河相向湖相的過渡狀態(tài)。由此可知，星子水位低于8 m，鄱陽湖河相狀態(tài)不會(huì)發(fā)生頂托。（3）漢口流量超過22 000 m3/s，頂托明顯，點(diǎn)據(jù)集中。頂托比大小，與漢口站流量緊密相關(guān)，漢口流量越大，頂托比平均值αˉ越大、Cv越小，α點(diǎn)據(jù)分布越集中。漢口流量不同等級(jí)時(shí)的頂托比平均值αˉ、離差系數(shù)Cv具體見表2。

表2 長江干流流量對(duì)鄱陽湖頂托作用

2.3 倒灌作用 如果長江干流流量增大，干流水位高于鄱陽湖水位，江水流進(jìn)鄱陽湖，稱為江水倒灌，湖口實(shí)測流量為負(fù)值。根據(jù)1956—2014年湖口實(shí)測資料，統(tǒng)計(jì)了歷年倒灌出現(xiàn)首日的星子站水位、一次倒灌持續(xù)天數(shù)（一次倒灌過程中偶然1、2 d未發(fā)生倒灌仍做一次處理）、倒灌水量以及倒灌首日漢口日均流量。各個(gè)階段具體情況列在表3中。從表3可見，1956—2014年59年共有48年發(fā)生倒灌，共99次；1972、1977、1992、1993、1995、1997、1998、1999、2001、2006、2010和2011年沒有發(fā)生倒灌。48年發(fā)生倒灌682 d，倒灌水量1280億m3，按發(fā)生年數(shù)平均每年26.67億m3，平均每次2.88億m3。按月統(tǒng)計(jì)，倒灌發(fā)生主要發(fā)生在7、8、9、10四個(gè)月，6月、11月偶有發(fā)生。按月份統(tǒng)計(jì)的倒灌特征如表4所示。

倒灌首日漢口流量大小和星子站水位高低是倒灌發(fā)生與否的重要水文條件。如圖4所示，倒灌首日星子站水位與漢口日均流量正相關(guān)，星子站水位越高，產(chǎn)生倒灌長江所需流量越大。用P-Ⅲ型理論頻率曲線適線法將各次鄱陽湖倒灌首日星子站水位進(jìn)行頻率分析，均值Xˉ=14.09m，Cv=0.15、Cs=2.5Cv，如圖5所示。從圖4、圖5看出，星子水位低于10.50 m僅5個(gè)樣本，水位分別為9.30、9.79、10.30、10.33 m，漢口相應(yīng)日流量為18 000、17 900、20 000、27 700和29 100 m3/s。星子水位高于防汛警戒水位（17.14 m）僅5個(gè)樣本，分別為17.43、17.54、17.59、17.62、17.64 m時(shí)，漢口相應(yīng)日均流量為45 800、53 900、49 000、48 300、55 900 m3/s。長江對(duì)鄱陽湖倒灌特征可以概括為：

表3 1956—2014年長江倒灌情況

表4 不同月份長江倒灌特征統(tǒng)計(jì)

（1）星子水位10.5～16.5 m、漢口流量大于20 000 m3/s時(shí)，發(fā)生倒灌的可能性最大，這種情況覆蓋P-Ⅲ型曲線理論頻率曲線約89%區(qū)間。在此范圍內(nèi)，如果星子水位低、漢口流量大，倒灌時(shí)間長、水量大。如1991年7月3日，星子水位13.69 m、漢口流量50 300 m3/s，連續(xù)倒灌17 d，倒灌水量最大，達(dá)107.41億m3；1988年8月22日星子水位12.44 m、漢口流量35 200 m3/s，連續(xù)倒灌時(shí)間最長，達(dá)27 d，倒灌水量52.16億m3。

圖4 鄱陽湖倒灌初日星子水位與漢口流量關(guān)系

（2）當(dāng)長江干流漢口流量大于18 000 m3/s、鄱陽湖水位處于9～10 m時(shí)，長江可能倒灌鄱陽湖，一般倒灌時(shí)間不長、入湖水量不多（表5第1種情景），星子水位高于防汛警戒水位17.14 m，長江漢口站流量大于45 000 m3/s，也可能發(fā)生倒灌，倒灌日數(shù)不多、入湖水量也不大（表5第2種情景）。

（3）鄱陽湖主汛期一般不發(fā)生長江倒灌。鄱陽湖主汛期為4—6月，倒灌主要發(fā)生在7—10月，6月偶爾也會(huì)發(fā)生倒灌。有監(jiān)測資料以來，6月份發(fā)生3次倒灌，一般均發(fā)生在月末，倒灌時(shí)間不長、入湖水量不多（表5第3種情景），發(fā)生在主汛期結(jié)束較早的年份。另外，11月份倒灌發(fā)生2次，星子站水位較低，倒灌時(shí)間短、入湖水量也不多（表5第4種情景）。

表5 不同情境下長江倒灌概況

3 2000年以后長江與鄱陽湖水文關(guān)系變化

3.1 長江水文情勢發(fā)生變化 1949年以來，鄱陽湖流域面雨量、進(jìn)出湖徑流量沒有趨勢性變化，2000年以后（2000—2012年）比2000年以前（1953—1999年），流域面雨量減少2.61%，贛江等五河平均入湖流量減少3.45%，湖口進(jìn)入長江平均流量僅減少1.76%。降水、入湖和出湖徑流年內(nèi)分布有所變化，豐水期降水量、入湖流量略微減少，枯水期有所增加，詳細(xì)分析參見文獻(xiàn)［13］。

但是，長江水文情勢發(fā)生變化。統(tǒng)計(jì)了漢口站1949—2002年、2003—2014年的月平均流量過程，如圖6所示。1949—2002年平均流量為22 809 m3/s，2003—2014年平均流量為21 231 m3/s，平均減少的1578 m3/s，主要由氣候變化所致。9、10、11月流量減少，分別為3637、7687和2343 m3/s，10月份減少幅度最大；1、2、3月份有所增加，分別增加2018、1975和2222 m3/s。同樣統(tǒng)計(jì)了鄱陽湖星子站1956—2002年、2003—2015年的旬平均水位過程如圖7所示。星子站2003—2015年比1956—2002年平均水位低0.98 m。其中豐水期降低0.95m；枯水期降低1 m，10月上、中、下旬分別下降2.58、2.38和3.06 m，11月上旬下降2.74 m。根據(jù)星子水位-水面面積關(guān)系可知，2003年以后鄱陽湖豐水期水面面積比2003年以前減少470 km2，枯水期則減少120 km2。

3.2 長江對(duì)鄱陽湖出流影響弱化 對(duì)比圖1和表1，2000年以后長江對(duì)鄱陽湖出流的影響比2000年以前減弱，星子水位變化幅度大些，當(dāng)漢口流量為10 000 m3/s時(shí)，每減少100 m3/s，2000年以前星子水位降低5.16 cm，2000年以后降低6.02 cm；當(dāng)漢口流量為15 000 m3/s時(shí)，每減少100 m3/s，2000年前后星子水位分別降低3.44和4.01cm。表明2000年以后鄱陽湖自由出流更順暢，長江對(duì)鄱陽湖出流的頂托作用減弱。其原因主要是長江干流河床因沖刷受到侵蝕刷深等。監(jiān)測顯示，九江—湖口河段31 km長江干流2001—2012年泥沙沖刷量達(dá)2.11億m3，干流河槽下切。長江頂托鄱陽湖出流的直接因素是長江干流，河道受到?jīng)_刷，長江同樣流量的來水，其水位降低了，對(duì)鄱陽湖影響隨之減小。

3.3 鄱陽湖水位持續(xù)低枯 長江頂托作用弱化，出湖水量更快更多，導(dǎo)致鄱陽湖水位低枯，秋冬季尤甚。具體表現(xiàn)低枯水位出現(xiàn)時(shí)間提前、枯水期延長、極端枯水位屢創(chuàng)新低。

圖6 1949—2002、2003—2014年漢口月均流量過程

圖7 1956—2002、2003—2015年鄱陽湖星子站旬平均過程

（1）低枯水位出現(xiàn)時(shí)間提前，枯水期延長。分別統(tǒng)計(jì)星子站每個(gè)水文年各級(jí)別枯水位出現(xiàn)時(shí)間和持續(xù)天數(shù)。按照20世紀(jì)60年代、70年代、……、21世紀(jì)（2003—2012年）和全系列（1956—2012年）口徑計(jì)算，星子站枯水（水位10 m以下）和嚴(yán)重枯水（水位8 m以下）、特別枯水（6 m以下）出現(xiàn)時(shí)間、持續(xù)時(shí)間等特征值，然后計(jì)算每個(gè)年代的平均值，結(jié)果表明，鄱陽湖枯水期提前，枯水期時(shí)間延長。具體結(jié)果見表6。

表6 星子站不同等級(jí)枯水位平均每年出現(xiàn)天數(shù)及時(shí)間

枯水位出現(xiàn)時(shí)間提前，2003年以前星子站枯水位10 m初現(xiàn)時(shí)間在9月1日—11月17日之間，2003年以后提前到8月22日，提前了9 d。2003年以前嚴(yán)重枯水位8 m初現(xiàn)時(shí)間在10月24日—11月25日之間，2003年以后提前到9月28日，提前了26 d。

星子站1956—2002年系列10 m以下枯水位平均每年124 d，嚴(yán)重枯水位8 m以下時(shí)間共68 d，特別枯水6 m時(shí)間平均僅為9 d；而2003—2012年這三個(gè)特征枯水位以下平均天數(shù)分別增加到175 d、106 d和20 d。特別是2006年10 m和8 m以下持續(xù)時(shí)間分別達(dá)到277 d和156 d，2010年10 m和8 m以下持續(xù)時(shí)間分別達(dá)到216 d和166 d，在57年整個(gè)系列中枯水時(shí)間最長的前兩位。

（2）極端枯水位屢創(chuàng)新低。表7歸納了鄱陽湖各水位站最枯水位。除湖口站外，湖區(qū)各個(gè)主要監(jiān)測站實(shí)測最低水位均發(fā)生在2003年以后。從表7可以看出，星子、康山站均在2004年出現(xiàn)歷史最低水位；都昌站2007年出現(xiàn)歷史最低水位6.53 m以后，2008、2009年屢創(chuàng)新低，2012年最新歷史最低水位記錄為6.27 m。棠蔭站在2007年出現(xiàn)歷史最低水位。湖口站水位受長江、鄱陽湖雙重影響，歷史最低水位出現(xiàn)在1963年（4.02 m），2004年出現(xiàn)歷史第二低枯水位4.74 m。2003年以后，除湖口站外，湖區(qū)所有水位站均出現(xiàn)有實(shí)測資料以來的最低水位。

表7 鄱陽湖各水位監(jiān)測站最枯水位（黃海高程，m）

2007 年以來都昌水位持續(xù)下降，與入江水道老爺廟斷面下切密切相關(guān)。鄱陽湖湖盆沖淤分布不均衡，都昌水域處于淤積與沖刷的過渡帶，旁邊的松門山水域采沙活動(dòng)最集中，上游的棠蔭水域持續(xù)2001年以前狀態(tài)，繼續(xù)淤積，淤積發(fā)生在高程16 m以下的主河槽，致使枯水期水道水流受阻，船只航行困難。下游老爺廟斷面原來是一道大沙埂，受沖刷與采沙影響，斷面逐年下切，2010年與1998年相比，過水?dāng)嗝鏀U(kuò)大3.24萬m2，致使都昌水域水位逐年下降［13］，枯水期與棠蔭水位懸殊越來越大，隨著老爺廟斷面不斷下切，都昌水位屢創(chuàng)新低。

（3）湖區(qū)主要水位站枯水期水位全面降低。 圖8顯示，星子站2003—2015年比1956—2002年平均水位低0.98 m，其中10月下旬下降幅度達(dá)3.06 m。分析了湖區(qū)湖口、星子、都昌、棠蔭和康山等主要水位站監(jiān)測站9月—次年3月各月水位變化，將2003—2012年系列月平均值減去1956—2002年系列月平均值，結(jié)果見表8。從表8可以看出，鄱陽湖主要水位站水位降低從9月開始水位降低，最大降幅出現(xiàn)在10月，然后降幅逐步減小，一直持續(xù)到次年3月。就空間分布而言，都昌站降幅最大，星子次之，都昌站上游的棠陰、康山減少較小。湖口站直接受長江和鄱陽湖水位影響，在三峽工程補(bǔ)水期1—3月水位逐步提升。

表8 鄱陽湖各站9月—次年3月平均水位變化差值 （單位：m）

3.4 湖水位漲落幅度增大 利用1980—1999年、2000—2015年星子站日水位變化過程資料，計(jì)算了日平均水位上漲和下落幅度變化情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鄱陽湖水位日漲落幅度增大。

（1）2000年以后平均日上漲和下降幅度比以前增大。分別計(jì)算1980—1999年、2000—2015年星子站日水位每天上漲或下降幅度，統(tǒng)計(jì)兩個(gè)時(shí)期每個(gè)月的平均值，結(jié)果如圖8所示。

圖8 鄱陽湖星子站1980—1999年、2000—2015年日漲落幅度變化

從圖8可知，2000—2015年平均每年共151 d上漲，每天平均上漲13.3 cm；1980—1999年平均每年共152.5 d上漲，每天平均上漲12.8 cm；其中2000—2015年11月平均上漲幅度16.7 cm，1980—1999年僅6.9 cm。2000—2015年平均每年共184 d下降，每天平均下降9.8 cm；1980—1999年平均每年共185.6 d水位下降，每天平均下降8.6 cm。2000年以后漲幅、降幅有所增加。

（2）急漲、急落時(shí)間與頻次增多。以每日上漲幅度超過30 cm、下降幅度超過20 cm作為急漲、急落標(biāo)準(zhǔn)，分別統(tǒng)計(jì)1980—1999年、2000—2015年平均每月急漲、急落天數(shù)，如圖9所示。2000—2015年上漲超過30 cm天數(shù)增加最多的是3、5月，分別由2000年以前的2.24、2.33 d增加到2000年以后的2.94和2.63 d。2000—2015年日下降幅度超20 cm天數(shù)增加最多的是8、9、10月，分別由2000年以前的2.30、2.10、2.00 d增加到2000年以后的2.41、3.06、6.53 d，下降幅度最大值由2000年以前的39 cm增加到現(xiàn)在的43 cm。

圖9 鄱陽湖星子站1980—1999年、2000—2015年月平均急漲急落天數(shù)

兩方面的因素促使湖水位漲落幅度增大。（1）鄱陽湖流域降水變化趨勢性不明顯，但2002年以來每年降水日數(shù)明顯減少，流域降水集中度增加［14］。（2）湖盆長期低水位，同樣的入湖、出湖流量，比高水位時(shí)的漲落幅度增大。水位漲落幅度增大，對(duì)于水生動(dòng)植物正常生長特別不利，4—5月水位急劇上漲30 cm以上，對(duì)于正在萌芽、成長的沉水植物影響顯著，植物生長速度趕不上水位上漲速度將會(huì)死亡。一天水位下降超過20 cm，對(duì)底棲動(dòng)物特別不利，棲息在巖石、淺灘的底棲動(dòng)物爬行轉(zhuǎn)移速度趕不上水位下降速度，也會(huì)脫水死亡。

4 討論與結(jié)語

本文根據(jù)長江漢口站和鄱陽湖1980年代湖泊水面基本穩(wěn)定后的水文監(jiān)測資料（倒灌使用了1980年以前資料），利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，研究分析了長江與鄱陽湖水文關(guān)系以及近些年來發(fā)生的變化。

長江與鄱陽湖水文關(guān)系可以簡要地歸納為：星子站水位變化受流域來水和長江干流流量雙重影響。2000年以后，當(dāng)漢口流量從8000 m3/s增加到15 000 m3/s時(shí)，邊際遞減率從7.53 cm/（100 m3/s）減少到4.01 cm/（100 m3/s），長江干流低水位對(duì)鄱陽湖出流影響很小，鄱陽湖出流基本上可以自由流淌，水位變化幅度較大。15 000～18 000 m3/s是影響較小向產(chǎn)生頂托的過渡區(qū)。漢口水位超過18 000 m3/s時(shí)，長江水流對(duì)鄱陽湖有較明顯的頂托作用，漢口流量越大，頂托越顯著。漢口流量從超過18 000 m3/s增加到45 000 m3/s時(shí)，因頂托不能順利出流而滯蓄在湖盆中的水量比達(dá)到31.9%～81.4%。在發(fā)生頂托前提下，長江水流是否倒灌進(jìn)鄱陽湖，則取決于星子站水位，星子水位低于8 m或鄱陽湖主汛期一般不會(huì)發(fā)生倒灌，星子水位10.5～16.5 m且漢口流量大于20 000 m3/s最容易發(fā)生倒灌，持續(xù)時(shí)間較長、入湖水量較多；星子站水位9～10.5 m且漢口相應(yīng)日流量大于18 000 m3/s、星子水位高于防汛警戒水位（17.14 m）且長江漢口站流量大于45 000 m3/s，也有發(fā)生倒灌的可能，但倒灌入湖的水量不多、時(shí)間較短。坐標(biāo)系以星子站水位為縱軸、漢口流量為橫軸，這些關(guān)系如圖10所示。

圖10 長江與鄱陽湖水文關(guān)系

鄱陽湖與長江水文關(guān)系的定量化分析，對(duì)于鄱陽湖水資源利用、水環(huán)境和水生態(tài)保護(hù)具有重要價(jià)值。鄱陽湖同樣的入湖水量，長江頂托不頂托，不僅湖水位有所不同，湖區(qū)流場也不相同；同樣的入湖污染負(fù)荷，長江頂托不頂托，湖泊水體污染物濃度分布完全不同，湖泊中污染物總量也不相同。

2000 年以后鄱陽湖與長江水文關(guān)系發(fā)生了一些變化，主要表現(xiàn)在長江對(duì)鄱陽湖頂托作用弱化，鄱陽湖出流更為自由，湖區(qū)出現(xiàn)枯水期提前并延長，枯水期湖水位普遍降低，日漲落幅度增大等情況。這些變化對(duì)于湖區(qū)水資源利用、水環(huán)境保護(hù)和水生態(tài)健康的維持產(chǎn)生了一些不利影響。加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)及鄱陽湖的綜合管理顯得非常必要和緊迫。

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