长江与洞庭湖关系演变与调控
近100年来长江与洞庭湖汇流河段水文特征演变
ke SO)湖泊科学),2021,33(1):266-276DOI10.18307/2021.0119©2021by Journal—Lake Sciences近100年来长江与洞庭湖汇流河段水文特征演变*肖潇1,2二毛北平2,吴时强1,3(1:河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室"南京210098)(2:长江水利委员会水文局长江中游水文水资源勘测局"武汉430012)(3:南京水利科学研究院"南京210029)摘要:洞悉长江洞庭湖汇流河段的水文关系及其变化规律对确保长江中下游的防洪安全至关重要.为了掌握汇流河段水文特征演变情况"本文结合汇流河段处监利、城陵矶、螺山等国家重要水文控制断面的近百年水文资料"通过M—检验、MoO-小波分析等方法研究了该河段逐日水位、流量等水文数据"分析了汇流河段年内分配、年际变化、变化趋势、突变点及变化周期等水文特征"并探讨了具体成因•研究结果表明:①长江与洞庭湖汇流河段年最高水位一般出现在7月"年最低水位一般出现在1、2月'②汇流河段年径流量主要集中在5—9月,占年径流总量的6304%〜7304%'③近50年城陵矶水位高、中、低水分别约抬升008、006、106m;④近10年城陵矶与监利年径流比降至006.⑤在长江中下游水利开发历程中"经突变检验表明"下荆江裁弯取直和三峡蓄水175m对江湖水文特征的影响较为明显•⑥城陵矶站和螺山站的年径流量、水位平均周期约为16a,监利站的年径流量、水位平均周期约为8a.⑦1954—2017年间"汇流比最大值一直在降低"其发生时间在逐渐提前.以上成果为深入研究流域复杂的江湖演变规律提供了科学参考•关键词:汇流河段'水位'流量;M-P突变检验;小波分析;长江洞庭湖汇流河段Dynamics ot hydrological characteristics h Changjiong River and Lake Dongting confluence roach h the past100years*Xiao1'2**,Mao Beiping2&Wu Shiqiang1,3(1:State Key Laborcto^ry of Hydrology-Water Resources and Hydraulin Engineering,Hohai Unmersim,Nanjing210098,P.R.China)(2:Middle Chanagjiang River Burau of Hydrology and Water Resources Survey,Hydrology Burau of Changjiang Water Resources Commission,Wuhan430012,P.R.China)(3:Nanjing Hydraulic ResearcC Institute,Nanjing210029,P.R.China)Abstract:Understanding the hydrological relationship and its variation in the Changjiang Rives and Lake Dongting conOuence reach is imporWnt for tUe Oood control sZe:of the middle and lower reaches of Changiang ing the M-K mutahon test and Morlet wavelet transfocn methods,this paper analyses the hydrological data(daily water level and Oow data)of Chenglingi,Luos-han and Jianli in the past100yeac.We examine the hydrological chaocWOstics of the confluence reach,including annual distribution,interannual vvOation,variation trend,catastrophe chaocWOstics and variation period,and the specific causes are also discussed.We Ond that:(1)the maximum water level of the conOuence reach usui l y occuc in July,and the minimum water level occurs in Januay os Februay;(2)The annual onf O is mainly concentrated from May to September,w—the proportion about 6304%-7304%of the whole yeas;(3)The Cheng/ngi water level Oses as a whole in the recent50years(1968-2017),and the high,middle and low rise008,0.56and1.46m,respectively;(4)The annual runf O ratio of Chenglingi and Jianli Stations deceeased eo0.66=n eheeeceneeen yeaes;(5)Thecu e ngand seeagheen=ng n ehe1970sand ehe mpound=ng175m ofeheTheee Goryes in2008has obvious inOuence on the hydrological characteristics over the yeac;(6)The annual onf O and water leve/s ac *2019-10-12收稿;2020-02-31收修改稿•水文水资源与水利工程科学国家重点实验室开放基金项目(2017491111)和三峡库区生态环境教育部工程研究中心开放研究基金项目(KF2018-05)联合资助•**通信作者;E-mail:xxxtina@16360m.肖潇等:近100年来长江与洞庭湖汇流河段水文特征演变267erage period is about16a in ie Chenglingi and Luoshan Stations,and Jianli Station is about8a;(7)From1954te2017,ie maximum value of discharge ratio has been decreasing,and its occurrence time is gradually advvnced.The results provide a scientific reference for the further study of the complex river and lake evolution in the river basin.Keywords:ConOuence reach;water level;Oow;M-K muwyon test;wavelet transform;Changiang River and Lake Dongting con-tiuenceeeach长江在荆江三口分流(调弦口1958年建闸控制)进入洞庭湖后,与湘、资、沅、澧来水经洞庭湖调蓄作用后在城陵矶与长江再度汇流,构成江湖分合、相互影响、相互制约的错综复杂的江湖关系⑴.在长期的演变过程中,尤其在近百年来江湖整治等人类活动和气候变化影响下,江湖关系持续发生改变,长江洞庭湖的水文特征不断发生变化,影响着整个长江中下游的防洪、水资源利用等问题.因而,长江洞庭湖的江湖关系一直是学者们研究的热点.周柏林、付湘等[2"3]通过建立数学模型研究在三峡工程影响下城陵矶水域水位变化情况.唐金武、丛振涛、王鸿翔等[4"6]认为城陵矶水位是洞庭湖水位的重要标志,城陵矶水位发生变化主要是三峡工程引起的.而李景保等⑺通过对长江洞庭湖的水量交换研究认为江湖关系是互补过程,丰水期荆江三口对洞庭湖补给强,枯水期洞庭湖对长江的补给强;何征等凶发现洞庭湖在枯水期湖泊出流减缓,丰水期三口分流减少,江湖关系复杂多变.柯文莉等⑷试图通过研究洞庭湖水面面积与城陵矶水位的相关性,建立城陵矶水位在丰水期与洞庭湖水面面积的相关关系.Cheng等+1切分析三峡工程对洞庭湖水文变化的影响,表明洞庭湖秋季水位下降0.52-2.26m,最低年水位日提前5~35d.Dai等[11]建立20092013年三峡工程运行对洞庭湖与长江水体交换影响的水动力模型,得出三峡工程运行明显降低了洞庭湖和干流的洪峰流量和洪涝量的结论.以上针对长江、洞庭湖江湖关系的研究虽然方法多种多样,但结合监利、城陵矶、螺山3个水文站历史实测水文资料,分析长江洞庭湖汇流河段水文特征演变及相互机理的较少.鉴于此,本文主要以城陵矶1904年建站以来100多年的长系列水文资料,结合监利站、螺山站的长系列水文资料,系统分析汇流河段水文要素变化特征,进一步梳理河段年内分配、年际变化趋势、突变特征及变化周期等,深化对江湖关系的认识.长江洞庭湖汇流河段经历的水利历史背景特殊,是人类积极改造自然、利用自然的发展史,系统地对长江洞庭湖汇流河段水文要素变化特征进行深入分析,对今后进一步治理和 改善江湖关系意义重大.1研究区和资料情况1.1研究区概况长江洞庭湖汇流河段[12],跨越湖北和湖南两省交界区域,位于长江中游,属于亚热带湿润季风气候,降水充足,但降水集中,降水量年际变化较大.监利水文站位于长江下荆江河段,上距洞庭湖汇合口约80km,是下荆江河段重要水文控制站.城陵矶水文站位于洞庭湖出口段,上距长江汇合口约4km[13],是洞庭湖出口河段水文控制站.而螺山水文站位于长江干流,下距洞庭湖与长江汇合口约30km[14].研究区具体位置见图1.1>资料来源与处理本文依据的水文数据资料为长江水利委员会水文局提供的长江洞庭湖汇流河段3个水文站的实测资料,包括逐日水位数据:监利(19501969、1974—2017年)、城陵矶(1904—1938、1945—2017年)和螺山(19532017年);以及逐日流量数据:监利(1950—1969、1975—2017年)、城陵矶(1946—2017年)、螺山(1953—2017年).资料的主要处理方法为:图1长江洞庭湖汇流河段示意图Fig.1Diagram of the Changjiang River and Lake Dongting conOuenccreach268J.Loke SO(湖泊科学),2021,33(1)1)根据三站水位、流量逐日数据分析汇流河段年内水文分布特征及年际水文变化特征,下文中水位的高程基面均采用冻结基面;2)利用M-检验〔⑸分析水文数据变化趋势及突变点;3)利用MoOet小波〔⑹函数分析水文数据的周期性变化;4)分析时段主要是考虑1966年下荆江裁弯取直、1981年葛洲坝运行和2003年三峡水库运行进行划分-2长江与洞庭湖汇流河段水文要素的分布特征25年内水文要素的分布特征2.1.1水位根据长江洞庭湖汇流河段监利、城陵矶、螺山三站的水位年内变化规律发现,3个水文站的水位波动特征相似(图2)-洞庭湖水位变化大致可分为4个阶段:12月至次年3月为枯水期,4—6月为涨水期, 7T月为丰水期,10—11月为退水期〔⑹-监利、城陵矶、螺山三站多年月均最大值均岀现在7月,分别为33X8、29O5、29O4m;监利站多年月均最小值岀现在2月,为24.47m,而城陵矶、螺山二站多年月均最小值岀现在1月,分别为19O5、18O9m-监利、城陵矶、螺山三站月均最大值与最小值的差值分别为801、1060、10-35m-汇流河段的年内差值变化大,而洞庭湖水位比下荆江河段年内变化大,造成长江洞庭湖汇流后下游水位变化更明显-监利、城陵矶、螺山三站涨水期的上升速率分别为2-00、2-24、2-22i月,退水期的下降速率分别为2X4、2O8、2O6i月,退水期下降速率快于涨水期的上升速率,涨水期和落水期的变化机理存在差异,季节性变化对洞庭湖水位的影响大于长江干流-图2水位的年内变化FigO Annual variaZon of water level长江洞庭湖汇流河段的水面比降季节性变化明显(图3)-城陵矶站与螺山站的月均水面比降在0.035"-0.046"之间,最大比降发生在2月,最小比降发生在8月;监利站与螺山站的月均水面比降在0.035"-0.057"之间,最大比降发生在1月,最小比降发生在7月;监利站与城陵矶站的月均水面比降在0.034"-0.053"之间,最大比降发生在1月,最小比降发生在5月.仅涨水期城陵矶一螺山河段的水面比降会大于监利一城陵矶河段,丰枯水期及退水期均低于监利一城陵矶河段水面比降.年均相关系数显示,城陵矶与螺山的年均相关系数R2为0.97,监利与螺山的年均相关系数R2为0.96,城陵矶与监利的年均相关系数R2为0.96-3站相关性在涨水和退水期较稳定,此期间相关性强,在枯水期和丰水期,相关性较弱•枯水期时,城陵矶站与监利站、城陵矶站与螺山站的水位关联性较强,但监利站与螺山站的水位关联性较弱,表明长江干流水位在枯水期受洞庭湖影响明显;丰水期时,螺山站与监利站的水位关联性较强,而螺山站与城陵矶站的水位关联性弱,表明丰水期长江城陵矶下游干流水位受洞庭湖来流的影响减弱,而受荆江来流影响增强-2.1.2流量根据长江洞庭湖汇流河段三站年内流量变化规律(图4),将城陵矶岀流与荆江来流即城陵矶站流量与监利站流量定义为汇流比,以下简称汇流比•从图4可以看岀,3—6月城陵矶站流量大于监利站,期间洞庭湖岀流对下游螺山河段流量的贡献率较大,占480%〜540%,汇流比在1.04-1.28之间.该时段处于涨水期,洞庭湖岀流对下游水位上涨驱动作用明显,相关性强•从7月至次年2月监利站流量大于城陵矶站,即荆江来流对下游螺山河段流量的贡献率较大,占58.2%〜690%,汇流比在0.48-0.84之间.尤其是枯水期荆江来流占的比重最大,即汇流比最小-汇流河段年径流量主要集中在5—9月(图5),监利站、城陵矶站、螺山站各占其年径流总量的65.59%、肖潇等:近100年来长江与洞庭湖汇流河段水文特征演变269a 10(a)L —08-fc t -3O4.O2 o.o.a 城陵矶与螺山 监利与螺山 城陵矶与监利 1.00.90.8°'71 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11(b)f *城陵矶与螺山 ♦监利与螺山—城陵矶与监利2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 月12月图3三站之间的水面比降及相关系数的年内变化Fig. 3 Annual variation of the wateo suOace slope and correlation coe/icient(SA旦、*無呵口O 5000040000300002000010000O O O O O O O O O O9876543212469月1图4流量及其占比的年内变化Fig.4 Annual variation of Oow and its percentage73.44% $63.64%-三站最大月径流量均岀现在7月,各占年径流总量的16.50% $ 16.34% $ 16.45%.城陵矶站 最小月径流量一般岀现在1月,占年径流总量的2.27% '而螺山站、监利站一般岀现在2月,各占年径流总量 的3.02% $3.06%.可见枯水期经城陵矶流入长江的流量较小,螺山站流量来自长江干流-图5径流量及其占比的年内变化Fig. 5 Annual variation of runU f and its percentage24年际水文变化特征2.2.1水位从长江洞庭湖汇流河段监利站、螺山站、城陵矶站历年水位时空分布变化(图6)可知,城陵矶站 和螺山站水位在高洪期间关联密切,而监利站高洪时由于洞庭湖调蓄使得下游螺山站洪水明显缓和.由于 城陵矶站与螺山站之间距离较近,两者水位图谱关联性较强.随着年份的变化,城陵矶站与螺山站低水变化 明显,分界点是1980s ,其整体上升显著.监利站的低水位也在上升,不过明显的分界点是2003年后.那么城 陵矶站与螺山站低水位上升主要是由于地形的改变⑴08〕,监利站的低水位上升则是由于三峡工程的调蓄作270J. Lake Sci.(湖泊科学),2021,33( 1)用+11;19].高洪期,城陵矶站发生时期相比1950s 明显提前,监利站发生时期则在逐年提前.城陵矶站和螺山站的年平均水位、最高水位、最低水位整体呈上升趋势,而监利站水位变化整体稳定. 1951 — 1966年相比1904— 1950年,城陵矶站高、中、低水位均有所下降,变幅为0.02〜0.36 m. 1967— 1980年 相比1951—1966年,监利站高水位上升,中、低水位下降,而城陵矶站、螺山站水位均呈上升趋势,变幅为 0.17〜0.58 m. 1966—1969年实施过下荆江裁弯取直工程,该工程应该是引起江湖汇流河段水位上升的主要 因子.1981—2002年相比1951— 1966年,监利站、城陵矶站、螺山站水位均上升明显,变幅在0.23〜0.97 m 之间.很多学者都探讨过汇流河段水位上升的原因,大多数认为是河床形态改变引起的;2003—2017年相比 1981 2002年,监利站、城陵矶站、螺山站表现为低水位上升且波动幅度小,中、高水位下降,主要是三峡工程调蓄作用造成的.从百年来看,1968—2017年相比1904— 1967年,城陵矶站水位整体抬升,高、中、低水位 分别抬升0•9)、0•56、1•46 m ,即汇流河段百年来水位特征变化明显.5555544332211—平均值—•—最咼值■最低值HSJ 二01 6:9s寸353025205 0 5 0 5 0 53 3 2 2 1 1 日/皐一平岂值 -•-最高值—最低值吊新申丁溝声我叙炉於。
洞庭湖湖区生态环境问题及保护对策
引言洞庭湖是我国第二大淡水湖泊,分为东洞庭湖、南洞庭湖、西洞庭湖,它的北面有长江的太平、藕池、松滋三口流入,它的西南面有沅、澧、湘、资四水入湖。
它平均有3126亿m3的过湖水量,有26.28万km2的流域总面积,是长江流域极为重要的调蓄滞洪区[1]。
洞庭湖的湿地内的动物、植物资源相当丰富,特别是拥有白鳍豚、江豚、中华秋沙鸭、白鹤等国家一级保护动物等10多种。
洞庭湖对于当地和附近省、市的调蓄洪水、沉沙净污具有非常重要的作用,随着洞庭湖区人口的增长和土地的不合理开发和利用,破坏了湿地生态环境,洞庭湖之生态问题如水域面积不断缩减、自然生境破坏、水体污染、生物多样性显著减少等愈来愈严重。
一、洞庭湖湖区生态环境存在的主要问题1.水污染负荷加重,渔业生产受到严重影响①在工业污染方面:洞庭湖湖区内现有的工业企业有:中国石化股份有限公司巴陵分公司、安康造纸有限公司、津市造纸厂、西洞庭湖纸厂、芙蓉纸业有限公司、沅江造纸厂、汉寿县氮肥厂、岳阳康神药业集团和氮肥厂等39家企业[2],它们分别分布在西洞庭湖16家、东洞庭湖18家、南洞庭湖5家。
造纸行业是洞庭湖湖区污染的重点行业,其排放的BOD5和COD分别占排放总量的79.13%和81.71%。
这些工业企业的大量排放,使生物多样性减少、渔业资源枯竭。
如氮肥厂和岳阳康神药业集团,排人东洞庭端的废水每天多达2万t,造成鱼类和鱼卵的大量死亡,接近1.8亿粒。
②在生活源污染方面:洞庭湖两岸居民排放的生活污水,虽然大都县级城镇都建立了污水处理厂,这些处理厂设施建设严重滞后,生活污水大量注入洞庭湖内,没有经过处理或简单处理,这些加重了洞庭湖污染负荷,特别是居民生活过程中洗涤剂的大量使用,造成部分湖区的富营养化。
在洞庭湖内从事捕鱼、挖沙般、游客船接近6000多艘,他们在作业的过程中,产生的生活废水,船舶的压舱废水、动力冷却水都没有经过处理或安装收集装置,特别是动力冷却水、压舱废水的石油含量严重超标,更加重了洞庭湖区的污染。
洞庭湖的变迁
洞庭湖的变迁北宋范仲淹在《岳阳楼记》中描写洞庭湖的文字是“衔远山,吞长江,浩浩汤汤,横无际涯。
”。
目前的洞庭湖,包括西洞庭湖、南洞庭湖和东洞庭湖三大湖泊及穿插于其间的密集河网,南有湘江、资水、沅江、澧水“四水”汇入,北有松滋、太平、藕池、调弦“四口”(1959年调弦口封堵以后为三口)接纳长江分泄的来水来沙,通过洞庭湖调蓄后在城陵矶注入长江。
1、面积与容积的变化据资料记载,1852年洞庭湖天然湖面近6000平方公里。
由于泥沙淤积和人类活动影响,至1949年湖面缩小为4350平方公里,容积293亿立方米(按城陵矶水位33.5米计,下同)。
此后30年间,由于大规模开发和垦殖等原因,湖面与容积迅速缩小。
20世纪80年代之后,情况得到控制。
至1995年,实测湖面为2623平方公里,容积167亿方米。
2、入湖泥沙淤积量据水文资料统计,洞庭湖多年平均(1956至1995年)入湖年输沙量为1.6 7亿吨,其中1.32亿吨来自长江的入流,0.3亿吨来自湘、资、沅、澧四水。
由城陵矶注入到长江的年均沙量为0.43亿吨。
由此所得洞庭湖年均泥沙淤积量约1.24亿吨。
洞庭湖区自20世纪50年代以来,湖底平均淤高了1.7米,年均淤高3厘米多,淤积最厉害的澧水尾的七里湖最大淤高13米,完全淤积成了平原,作为湖泊从版图上彻底消失,半个世纪以来,洞庭湖区淤积而成的洲土面积将近2000平方公里,湖面因此迅速萎缩,湖容急剧下降,调蓄洪水的能力只有初期的56%。
3、洞庭湖的人工围垦在湖区的浅滩荒州上围成的民堤堤内洲滩经过耕作,渐渐变成肥沃的良田熟地,范围大的有几万亩,小的也有几千亩,里面有村庄、集镇,看上去与普通的村庄并无不同,这种地方,在湖南、湖北的平原湖区叫“垸”。
这种民垸,到2 0世纪40年代,最多时仅湖南部分就将近1000处,垸堤总长6000多公里。
1949年后,由于修堤并垸,进行围垦,以扩大耕地面积,仅五十年代,洞庭湖即萎缩了1209平方公里。
洞庭湖
大通湖在湖南省南县的青树嘴镇东,接沅江市界,亦洞庭之一隅也。是组成洞庭湖的四个较大的湖泊之一, 其面积12.4万亩,是湖南省最大的内陆养殖湖泊。
水文特征
洞庭湖自古为五湖之首,是中国水量最大的通江湖泊,由于自然因素和人为因素的相互作用、相互制约,洞 庭湖经历了由小到大、再由大到小的演变过程。至1949年,减至4350平方公里;至1983年,据湖南省水电勘测设 计院量算测绘的《洞庭湖高程、面积、容积曲线图》计算,已减至2691平方公里。20世纪90年代末,据水利部门 测算,有面积2579.2平方公里(一说2740平方公里 );但它还有湘、资、沅、澧四水和“长江四口”1300多 平方公里洪道面积(一说1.878万平方公里 )。两者合计,仍有3879.2平方公里,面积多于鄱阳湖近400平方 公里。湖盆周长为803.2公里,总容积220亿立方米,其中天然湖泊容积178亿立方米,河道容积42亿立方米。 1998年洪水期间,以城陵矶(莲花塘)实际水位35米,洞庭湖容积则多达228.77亿立方米,其中天然湖泊容积 230亿立方米。河道容积50亿立方米;年均入湖径流量3018亿立方米,是鄱阳湖的3倍、太湖的10倍。(在岳阳水 位(黄海基面)33.50米时,湖泊容积167亿立方米,湖体水域面积2691平方公里,洪道面积1300平方公里,总计 3991平方公里。 )。它的具大蓄洪能力,曾使长江无数次的洪患化险为夷,江汉平原和武汉三镇得以安全渡汛。 无论是调蓄面积还是调蓄水量,仍然为长江流域最大的调节湖泊,是国内第一大淡水湖。1978年后,有人称它为 国内第二大淡水湖,值得商榷。
西洞庭湖,在益阳市、常德市境,指赤山湖以西诸湖泊,到20世纪仅存七里湖和目平湖(有资料显示还有半 边湖、大连湖),湖泊面积443.9平方公里。 有澧水流经西北,沅水流经西南,松滋河、虎渡河及藕池河西支诸 水自北注入,现有通外江湖的河湖面积约520平方公里,环湖的汉寿县、安乡县、鼎城区、澧县、津市市、桃源 县、临澧县、武陵区的平原区称为西洞庭湖区,有吴淞高程51米以下的平原河湖面积6285平方公里。西洞庭湖早 期系赤沙湖的一部分。经历代治理,西洞庭湖区的天然湖泊面积已缩减至520平方公里,能与东、南洞庭湖通流 的湖泊,仅剩余目平湖、七里湖。
被人类活动改变的洞庭湖
军事建 制 ,县长是总指挥长 ,而大的围
垦组织 属于团级建制 ,生 产队长 则是排 长 ,命令要层层落实 ,下 级见 上级 ,要
说敬礼 ,报告 ,请指示; 男女分成两大阵
营 ,露 宿 在 大 堤 上 , 3 月 内不 允 许 回 个
家 ,他搜 集的资料 中,就有一些所谓 的 “ 落后分 子”回家后被斗争 ,然后终 于 被组织挽救 的记录 。而播种则采取男女
画像。
但是 围垦带来 的洪水 问题 ,显然超 出 了他们 的理解范 围——或者说 ,大多
数 湖区人不愿意承认 围垦和洪水有直接
的关 系 。
垦 ,当时就 耗资 10 多万元 ,结果 17 20 96
年夏天 的汛期都 没有挺过去 , “ 当时外 湖 的水位也 不算 高 ,也就3 米多 ,可是 2 仓促 围起来 的堤垸 占据 了水道—— 也就 是说 他 们 在根 本 不 能 围垦 的地 方 围垦 了 ,尽管弄 了1 万名劳动力上堤 防洪 ,还
代 ,面积也达 到了最大— —6 0 平方公 00 里左 右 。 “ 尽管唐朝末 年开始流行洞庭
八 百里的说法 ,但是那 只是一种好 听的 说 辞。”他和谭其骧先生 早年根据古文
献研究 洞庭湖 的变迁 ,得 出了洞庭湖从
无 到 有 ,从 有 到大 ,再从 大 到 衰落 的 结论 ,但 是衰落到今天 的20 多平方公 60 里 ,还是出乎他 的意料 。
7 年 代 围垦 的多数 垸 田都是 这 样 0
的命 运。 “ 地不让水水争地 。”何 培金
说 ,他 印象 中,这种7 年代 围垦而最终 0
被水夺走 的大垸有1余处。 0
“ 实 围垦 的真正 高 潮还 是 1 5 其 98 年 。”张修桂用 15 年来作为 洞庭 湖面 98
洞庭湖生态问题的分析及其解决措施
课程:环境经济学班级:xx题目:洞庭湖生态问题的分析及其解决措施——利用生态学思维组员: xx(14%)目录1、洞庭湖简介(图1-1和1-2) (4)2、洞庭湖的作用(图2-1和2-2) (5)2、1生态服务功能 (5)2、2具有超强的调蓄洪水和气候调节功能 (5)2、3人类提供了丰富多彩的舒适性服务 (6)2、4分解、转移、容纳经济活动的副产品 (6)3、洞庭湖生态环境的变化 (6)3、1洞庭湖生态环境的历史演变具体过程 (6)3、1、1水域面积的演变(图3-1) (6)3、1、2水文环境的演变(表1) (7)3、1、3质质量演变 (7)4、洞庭湖生态环境问题产生的原因 (8)4、1围湖造田(图4-1) (8)4、1、1围湖造田的具体影响 (9)4、2三峡工程 (13)4.2.1三峡工程的具体影响 (13)4.3外来生物 (13)4、3、1外来生物的具体影响 (14)4、4工业等其他因素的影响 (14)5、洞庭湖生态系统的分析 (15)6、治理措施 (16)6.1 加强湖区蓄洪能力建设 (16)6.2 加强生物灾害防控 (16)6.3 加强长江及四水上游生态建设,开展绿化生态工程 (17)6.4 调整湖区工业企业结构,控制工业污染 (17)6、5加强法制工作,强化执法力 (17)7、总结与建议 (18)洞庭湖生态问题的分析及其解决措施——利用生态学思维摘要:洞庭湖是我国最大的淡水湖泊湿地景观生态系统之一,自然资源丰富。
由于围湖造田和泥沙淤积,洞庭湖调蓄容积减少、洪水水位不断抬升,江湖关系改变。
在加重湖区防洪负担、造成严重的洪涝灾害的同时,也降低了湖泊水体对各种污染物稀释能力和水环境承载能力,导致湖泊湿地生态系统严重退化;由于气候干旱化,加之三峡水库蓄水影响,导致洞庭湖入湖水量季节性减少,湖区水位下降,干旱期延长,同时三峡工程的螺钉也对洞庭湖的水质造成影响;四十三种植物入侵,造成洞庭湖湿地生物多样性下降、湿地生态环境退化;与此同时,工业污染和水灾等一系列其它因素也在对洞庭湖的生态环境造成破坏;这些结果给我们敲响了警钟,将强对洞庭湖的生态环境的保护迫在眉睫。
长江三口及洞庭湖简介
长江三口及洞庭湖简介一、长江三口情况1.淞滋口。
1870年长江大洪水决口形成。
淞滋河分东、西两支,西支自湖北大口起,经新江口、淞滋县城,在王家汊接纳洈水后经杨家垱进入澧县,至青龙窖再分为中、西两支,西支至官垸壕口注入七里湖与澧水交汇,全长113公里,其中青龙窖至壕口又称官垸河,长27公里;中支从三汊佬起经夹夹、自治局至汇口与五里河汇合,再至小望角与淞滋东支合流,长38公里,其中三汊佬至汇口又称自治局河。
东支自湖北的岔河口起经沙道观、甘家厂入安乡,在小望角接纳中支后经安乡县城至小河口与虎渡河交汇,再经武圣宫至肖家湾注入目平湖,全长162公里(其中湖南境内80公里)。
在长江向洞庭湖分流比逐渐减小的情况下,淞滋口的分流量有所增加。
1981年7月19日达10510m3/s,比1954年多380 m3/s。
现在中支洲滩发育,泥沙淤积严重,而东、西两支流量比逐年加大。
对淞滋河进行治理的两条根本措施:一是淞滋口建闸,控制中低水位时的分流量;二是恢复淞澧分流工程。
2.太平口(又称虎渡口)。
十六世纪后期大洪水决口而成。
经黄山头过南闸后进入安乡,再经董家垱、陆家渡至小河口与淞滋东支汇合,全长110.7公里。
1952年修建荆江分洪区时,在黄山头附近建南闸,控制下泄流量不超过3800秒立米。
3.藕池口。
1852年长江大水决口而成。
分三支,东支为主流,并歧出多支。
东支自管家铺至梅田湖入湖南南县,再往东至注滋口入东洞庭湖,全长106公里,中途歧出两支,一支称鲇鱼须河,一支称沱江(2000年封堵)。
中支自东支黄金岔歧出,经南鼎垸的陆家岭分成东西两河入南县,至任和垸复合后经荷花嘴到下柴市与西支汇合,长54.2公里。
西支又称官垱河,自康家岗分流,经石首市入安乡,再经麻河口至下柴市与中支汇合,从茅草街西侧注入西洞庭湖,长86.6公里。
藕池河由于泥沙淤积,河床迅速抬高,过流能力逐年萎缩,犹以西支最为严重,1954年实测河床平均高成26米,1980年淤高至32米,过流能力仅630 m3/s,常年250天左右时间断流。
长江中游通江湖泊江湖关系演变及环境生态效应与调控
长江中游通江湖泊江湖关系演变及环境生态效应与调控长江中游通江湖泊江湖关系演化及环境生态效应与调控首席迷信家:杨桂山中国迷信院南京天文与湖泊研讨所起止年限:2021.1-2021.8依托部门:中国迷信院水利部一、关键迷信效果及研讨内容〔一〕拟处置的关键迷信效果及其外延长江中游通江湖泊江湖水沙交流进程与通质变化是江湖、尤其是湖泊演化的控制要素之一,长江中下游严重水利工程树立运转经过改动坝下河道水文情势和河床形状而对江湖水沙交流关系发生庞大影响。
深化提醒江湖关系演化进程及严重水利工程影响机理,说明严重水利工程影响下江湖关系变化的湖泊水文、水环境和水生态效应,提出江湖两利的江湖关系优化调控的方法与对策是本项研讨的三个关键环节。
据此,本项研讨需求处置的关键迷信效果包括:〔1〕长江中游通江湖泊江湖关系演化进程及严重水利工程影响机理;〔2〕湖泊水文、水环境和水生态对江湖关系改动的照应机制;〔3〕江湖关系安康评价与优化调控的原理和方法。
1、长江中游通江湖泊江湖关系演化进程及严重水利工程影响机理长江中游通江湖泊江湖关系中心是长江和湖泊之间的水沙交流,包括交流进程与通量,这种水沙交流与长江支流和湖泊水沙输移、河床和湖盆地形演化等要素构成互馈影响关系。
河湖整治和应用等严重水利工程树立、气候动摇惹起的下游来水来沙质变化等,都将对江湖水沙进程和通量发生庞大影响。
严重水利工程的树立运转,作为剧烈的人类活动之一,其对水文系统的影响及互馈机制是以后国际水文学研讨热点和开展趋向,与气候动摇性和突变性影响不同,严重水利工程影响具有趋向性和突变性的特点,其与河湖水文系统的互馈影响机理也十分复杂。
本迷信效果的主要外延包括:通江湖泊江湖水沙交流进程与通量的年际变化及年内散布;不同时期江湖关系变化的主要影响要素;长江、鄱阳湖和洞庭湖水沙运动的动力学机制;严重水利工程不同运转方案下泄水沙在江湖水系中的传达与衰减规律;江湖水沙进程与河床、湖盆演化的互馈影响机理;严重水利工程影响下江湖水沙交流进程和通质变化趋向等。
整治洞庭湖水系 拯救洞庭湖生态——以益阳南县为例对洞庭湖综合
南县地处湘北,洞庭腹地,地势低平,属典型的洞庭湖冲积平原。
洞庭湖是长江的重要调蓄湖泊,然而,经过千百年的演变,特别是三峡工程建成运行以来,江湖关系发生巨变。
目前,洞庭湖区水源短缺、生态退化、河流消亡的趋势愈来愈严重,陷入了“守着水窝子喊渴”的尴尬境地。
2018年4月25日习近平总书记考察长江,站在洞庭湖边嘱托大家,要继续做好长江保护和修复工作,守护好一江碧水。
为了总书记的殷殷嘱托,确保一江碧水浩荡东流,地处洞庭湖腹地的南县以高度的政治自觉、思想自觉和行动自觉,开展洞庭湖综合整治调研,并查阅了相关资料,现将调查报告汇整如下。
1洞庭湖之变1)河湖淤积床底逐年抬高。
三峡工程运行前,平均年淤积在洞庭湖的泥沙达1.28亿t 。
三峡工程蓄水运行后,平均年淤积在洞庭湖的泥沙达0.045亿t (不含区间来沙)。
1825年,洞庭湖湖面面积约为6000km 2;到目前仅为2579.2km 2。
同时,长江洪水携带大量泥沙在松滋口、太平口、藕池口、调弦口(以下简称“四口”)水系沉积,洲滩不断发育,河床不断抬高,断流时间不断延长。
藕池河系是南县的水源,是连接长江与洞庭湖的重要通道。
藕池河年均淤高0.06~0.18m ,导致藕池河成为季节性河流。
目前,藕池河东支河床海拔高程21.3~29.6m ;藕池河中支24.32~32.0m ;藕池河西支31.7~34.4m ;陈家岭河27.30m 。
2)分洪调蓄能力急剧下降。
三峡工程建成运行前,“四口”入洞庭湖多年平均水量为922亿m 3;三峡工程建成运行后,“四口”入洞庭湖水量历年平均仅为478.4亿m 3,入湖水量减少48%左右,分洪调蓄能力急剧黄厚国(南县水利局,湖南益阳413200)收稿日期:2019-12-18作者简介:黄厚国(1971-),男,湖南南县人,大学本科,工程师,现从事水利水电工程管理工作,手机:159********。
摘要:江湖关系的发展演变,特别是三峡工程建成运行导致江湖发生巨变,洞庭湖的保护与综合整治迫在眉睫。
长江中下游河道演变趋势及对策_潘庆
藕池 口至城陵矶 段又称下 荆江 ,属 典型的蜿 蜒河型 ,自然 条件下 河道演变 的特点是凹 岸崩坍、凸岸边滩 淤长 ,并可能发 生撇弯切滩或自然裁弯。 1967年以来中 洲子、上车湾人工裁弯 和沙滩子自然裁弯后 ,在金鱼沟至荆江门裁弯段实施河势控制 工程 ,总体河 势已初步稳 定 ,河 床演变主要 表现为河 床年内和 年际冲淤变化 ,有江心洲的弯道主支汊的兴衰交替。 其余河段 自然演变仍较剧烈。
随着堤防的修建 ,人们为保护堤防免受河岸崩坍的威胁而 修建护岸工程。 从一个河段总体来看 ,护岸工程能够起到调整 和控制河势的作用。 因此 ,按照河势控制规划方案实施护岸工 程 ,对河段的河道演变不致产生不良作用。 40多年的护岸工程 实践表明 ,下列几种情况必须力求避 免: ① 护岸 工程实施前未 制定全河段的河势控制规划 ,仅从局部岸段的防守而实施护岸 工程 ,形成河势不顺的被动局面。 例如上荆江公安河弯的杨家 场护岸 工程 ,实施过早 ,未能尽 量改善公安 河弯与郝 穴河弯之 间的 过渡段过短、荆江大堤迎 流顶冲的状 态 (图 2); ② 虽有全 河段的 河势控制 规划 ,但 由于各种 原因 ,未 能掌握在 有利时机 实施 ,造成河势不顺的局面。 例如沙滩子自然裁弯下游金鱼沟 至调关段 ,造成现今两个弯道紧接 ,调关一矶过于 突出 ,冲刷剧 烈 ;③ 护岸工程建筑物对 局部河段河床演变有一定影响。例如 已往较多采用的矶头 (短丁坝 )护岸建筑物 ,形成较大局部冲刷 坑 ,对船舶航行安全也有不利影响。 目前长江中下游护岸工程 均改用平顺护岸形式。 2. 3 裁弯工程
洞庭湖近30年水环境演变态势及影响因素研究
2.National Engineering Laboratory of Lake Pollution Control and Ecological Restorationꎬ Chinese Research Academy of Environmental
Sciencesꎬ Beijing 100012ꎬ China
5.中国环境科学研究院ꎬ 国家环境保护河口与海岸带环境重点实验室ꎬ 北京 100012
摘要: 水量、泥沙和污染物交换作为河流与湖泊之间的关键过程ꎬ对湖泊生态环境演变具有复杂而深远的影响. 以长江中游典型
通江湖泊洞庭湖为研究对象ꎬ着眼于“ 江湖” “ 河湖” “ 人湖” 三重作用关系变化ꎬ从水文情势、水质、富营养化 3 个层面剖析了近
ZHENG Binghui 2∗
1.Eco ̄Environment Research Center of Yangtze River Economic Beltꎬ Chinese Research Academy of Environmental Sciencesꎬ Beijing
100012ꎬ China
“ 河湖” 一体化监测管理模式ꎬ保障湖泊水环境质量ꎻ对于“ 人湖” 作用主导的生态破坏问题ꎬ以生态空间管控为核心ꎬ划定并坚守
生态红线ꎬ保障生态空间.
关键词: 洞庭湖ꎻ 通江湖泊ꎻ 水环境ꎻ 演变态势ꎻ “ 江湖” 关系ꎻ “ 河湖” 关系
中图分类号: X524 文章编号: 1001 ̄6929(2020)05 ̄1140 ̄10
基金项目: 国家青年科学基金项目( No.51609225) ꎻ 三峡后续工作项目( No.2017HXXY ̄05)
Supported by National Science Fund for Distinguished Young Scholars of China ( No.51609225) ꎻ Follow ̄Up Work Project of the Three Gorges of China
近30年洞庭湖季节性水情变化及其对江湖水量交换变化的响应
近30年洞庭湖季节性水情变化及其对江湖水量交换变化的响应何征;万荣荣;戴雪;杨桂山【摘要】江湖水量交换的变化影响着通江湖泊洞庭湖的水情,进而影响湖区社会经济及生态的可持续发展.以洞庭湖城陵矶站、南咀站以及长江干流宜昌站、螺山站1981-2012年逐日水位、流量观测数据为基础,采用单位根检验、方差分析和水位-流量绳套曲线等方法对洞庭湖季节性水情变化特征进行提取,并探究江湖水量交换变化对其产生的影响.研究表明:近30年来洞庭湖水情呈阶段性特征,与相对稳定的1981-2002年相比,2003-2012年湖泊水位总体呈下降趋势,年均水位下降0.43 m;枯、涨、丰、退水期各季水情变化特征为:2003年以后洞庭湖丰水期水位平均下降0.60m,呈现出“高水不高”现象;退水期水位平均下降1.49 m,退水加快;枯水期水位略有上升,平均上升0.18 m;涨水期水位变化不明显.湖泊退水期水位降幅最为明显,尤其是10月大幅下降,平均下降2.03 m,有提前进入枯水期的趋势.水情变化与江湖水量交换变化密切相关:丰水期,三口(松滋、太平和藕池)分流量减小在一定程度上降低湖泊水位;退水期,三口分流量减小叠加城陵矶出口长江水位下降对洞庭湖产生拉空作用,湖泊出流加快水位被拉低;枯水期,主要是1-3月,城陵矶出口长江水位上升对湖泊顶托作用增强,湖泊出流减缓水位略有抬升.【期刊名称】《湖泊科学》【年(卷),期】2015(027)006【总页数】6页(P991-996)【关键词】湖泊季节性水情;江湖水量交换;水位-流量绳套曲线;洞庭湖【作者】何征;万荣荣;戴雪;杨桂山【作者单位】中国科学院南京地理与湖泊研究所流域地理学重点实验室,南京210008;中国科学院大学,北京100049;中国科学院南京地理与湖泊研究所流域地理学重点实验室,南京210008;中国科学院南京地理与湖泊研究所流域地理学重点实验室,南京210008;中国科学院大学,北京100049;中国科学院南京地理与湖泊研究所流域地理学重点实验室,南京210008【正文语种】中文洞庭湖(28°44′~29°35′N,111°53′~113°05′E)是中国第二大淡水湖,位于湖南省东北部,长江中游荆江段南岸. 洞庭湖南有湘、资、沅、澧四水入湖,北有长江水自松滋、太平、藕池三口入湖,来水经湖泊调蓄由城陵矶注入长江,形成复杂的江湖水系格局(图1).江湖关系在自然和人类活动的双重作用下不断调整[1-5],尤其近百年来的一系列水利水电工程对其产生了不可逆转的影响[6-8].卢金友等指出荆江裁弯期间,荆江三口分流分沙比大幅下降[9-10];而三峡工程建库蓄水,使得清水下泄,荆江河段遭受严重冲刷,长江水位降低,湖泊出流加快[11-15].江湖关系变化对长江中下游及洞庭湖产生了不同程度的影响[16-18]. 因此,有学者试图从江湖关系变化的角度探讨其对湖泊水情的影响规律[19-21].湖泊水情具有重要的季节循环[22-23],洞庭湖遵循着枯(12、1、2、3月)-涨(4、5月)-丰(6、7、8、9月)-退(10、11月)的水位季节波动. 现有工作对洞庭湖水情的研究多从年尺度进行[7-8,24-26],对季节尺度的研究尚有不足,且从江湖关系的视角揭示湖泊水情变化的研究还有待深入开展.基于此,本文将着重分析洞庭湖水位季节波动变化特征,并尝试揭示江湖水量交换变化对其产生的影响.这对科学认识洞庭湖水情以及恢复湖泊自然水情变化具有重要的现实意义.本文数据来源于长江水利委员会和湖南省水文局,选用了洞庭湖城陵矶站、南咀站1981-2012年的水位、流量日观测数据,长江干流螺山站1981-2012年的水位、流量日观测数据和宜昌站1981-2012年的月平均流量数据(水位均采用黄海高程).洞庭湖分为东洞庭湖、南洞庭湖、西洞庭湖,其中东洞庭湖为主体.城陵矶站位于洞庭湖湖口处,是洞庭湖代表性水文站,不仅反映东洞庭湖水情,还反映洞庭湖出流变化;南咀站位于西洞庭湖,接纳长江松滋口、太平口分流和流域上游澧水来水,在一定程度上反映三口分流对洞庭湖水情的影响[20,24]. 螺山站位于城陵矶下游,可反映长江城陵矶-螺山河段水位变化.宜昌站位于三峡大坝下游,可反映三口上游长江流量变化.为探究洞庭湖近30年的水情变化规律,首先以2003年为时间节点划分两个时段,对城陵矶站进行时间序列分析,检验各阶段水位序列的平稳性.然后,采用方差分析得到不同阶段水情差异最为显著的季节和月份;对城陵矶站月尺度水位数据进行滑动平均,探索总结湖泊各季节水位波动变化特征.最后,通过城陵矶站、南咀站和螺山站不同阶段水位-流量绳套曲线对比,以及同期宜昌站流量的变化情况,从江湖水量交换变化的角度揭示洞庭湖季节性水情发生变化的原因.2.1 洞庭湖近30年水情的阶段性洞庭湖水情不仅受气候变化的影响,还受到水利工程建设等人类活动的影响[27-28]. 自1980s以来,以2003年三峡水库蓄水为节点,湖泊水情可划分为1981-2002年和2003-2012年2个阶段.对这2个时段城陵矶站水位数据进行时间序列分析,结果表明,1981-2002年湖泊水位呈弱上升趋势,时间序列相对平稳,除了5月之外,年、季、月水位序列均通过单位根检验(P<0.05);而2003-2012年水位呈显著下降趋势.1981-2002年和2003-2012年平均水位分别为23.31和22.88 m.2.2 不同阶段湖泊水情特征以方差分析验证城陵矶站1981-2002年和2003-2012年多年日平均水位在各月份差异的显著性,结果表明大部分月份水位差异都很显著(表1),只有5、6月表现不明显.表明2003年前后除了涨水期后期和丰水期前期,洞庭湖其他季节水位均差异显著.2003-2012年与1981-2002年相比,城陵矶站7月和10月水位变化幅度最大.7月水位从1980s中后期至1990s后期呈上升趋势,2000年后水位呈明显下降趋势(图2a),水位平均下降1.05 m.10月水位2000年前保持平稳,2000年后出现下降趋势(图2b),水位平均下降2.03 m.从季节尺度来看,城陵矶站枯水期12月水位下降0.41 m,而1-3月水位均升高,分别升高0.36、0.32、0.47 m;因此,其枯水期水位总体呈现微弱的上升趋势,平均上升0.18 m. 涨水期4月水位下降0.60 m,但涨水期水位总体变化不明显(P>0.1).丰水期除了7月水位大幅下降,其8、9月水位也均下降,分别下降0.59、0.83 m;因此,丰水期水位总体呈现显著下降趋势,平均下降0.60 m,因而呈现“高水不高”水情.退水期除了10月,其11月水位也显著下降,下降0.93 m;因此,退水期水位总体亦呈显著的下降趋势,平均下降1.49 m,表现为退水加快. 综上所述,洞庭湖水情的变化特征为:2003年后,丰水期水位大幅下降,呈现“高水不高”水情;退水期水位亦大幅下降,尤其是10月,退水加快;枯水期,水位略有上升;涨水期水位变化不明显.因此,洞庭湖退水期水位变化最大,出现了枯水期提前的趋势.荆江三口分泄长江水补给洞庭湖,经湖泊调蓄后,由城陵矶出流补给长江,由此构成江湖水量交换关系. 城陵矶站、南咀站多年平均的日水位、流量绘制而成的水位-流量绳套曲线可以表征湖泊蓄泄过程.对比城陵矶站、南咀站1981-2002年和2003-2012年的水位-流量绳套能够得到2个阶段湖泊年内蓄泄过程变化,辅以螺山站同步水位-流量绳套曲线进而反映江湖水量交换变化.城陵矶站位于洞庭湖下游湖口处,水位-流量绳套曲线呈逆时针,而南咀站位于洞庭湖上游,湖泊蓄泄过程对它的作用与城陵矶站相反,使得南咀站水位-流量绳套曲线呈顺时针.螺山站位于长江干流,因存在河底比降水位-流量绳套曲线趋近单一曲线.3.1 城陵矶站水位-流量绳套曲线城陵矶站2003-2012年水位-流量绳套曲线与1981-2002年相比各个季节均有不同程度的差异(图3):①枯水期,1-3月同水位流量下降,说明出流减缓.②涨水期,4月同水位流量减少,但涨水期整体蓄泄关系变化并不明显.③丰水期,7-9月水位-流量曲线发生显著位移,并且水位显著下降的同时伴随流量的大幅减少.以7月为例,相对稳定阶段7月的最高水位和最大流量分别为29.15 m和18770.9 m3/s,而2003-2012年7月的最高水位和最大流量为28.40 m和15069 m3/s,分别减少了0.75 m和3701.9 m3/s.水位、流量的同步大幅下降说明湖泊入流量减少,而与此同时,洞庭湖上游南咀站7-9月流量分别减少了549.48、278.03、456.17 m3/s.④退水期,水位-流量曲线不仅发生了明显的位移,且在形态上也表现出巨大的差异.10月下旬的水位、流量都大幅减少,其最低水位由23.53 m下降到21.51 m,最小流量由6090 m3/s下降到3300 m3/s;11月上旬出现水位稳定波动而流量迅速增大的“大转折”,水位维持在21.50 m附近,而流量则由3212 m3/s增加到4673 m3/s,随后水位和流量才同步稳定下降.3.2 南咀站水位-流量绳套曲线南咀站2003-2012年水位-流量绳套曲线与1981-2002年相比各个季节均有不同程度的差异(图3):①枯水期和涨水期,12-5月同水位流量均增大,但是这种变化并不明显.②丰水期,6月水位、流量变幅减小,2个阶段最小水位和流量相差不大,均在28.50 m和2100 m3/s附近;而最高水位由30.46 m下降到29.68 m,最大流量由5017.3 m3/s下降到4166 m3/s.7-9月,水位-流量曲线有明显位移,水位、流量同时大幅减小,最高水位分别减小0.6、0.5、0.8 m;8、9月最大流量分别减少151.5、345.8 m3/s.同一时期,长江干流宜昌站7-9月流量分别减少4149.5、2733.4、2967.7 m3/s.由此可见,丰水期长江流量减少在一定程度上造成了三口分流量减小,使得湖泊水位降低.③退水期,10月水位、流量都大幅降低,其最高水位(27.64 m)还未达到相对稳定阶段的最低水位(27.76 m),最小流量由1981-2002年的1617.9 m3/s下降到984.7 m3/s;11月同水位流量增大.2003-2012和1981-2002年宜昌站流量分别下降5008.9和726.2 m3/s.由此可见,退水期长江流量减少同样造成三口分流量减小,降低了湖泊水位.3.3 螺山站水位-流量绳套曲线螺山站2003-2012年水位-流量绳套曲线与1981-2002年相比各个季节均有不同程度的差异(图3):①枯水期,1月水位、流量均大幅上升,其最低水位(17.64 m)和最小流量(8016 m3/s)超过了1981-2002年同期最高水位(17.58 m)和最大流量(7814.5 m3/s).2、3月的最低水位分别上升0.23、0.36 m,最小流量分别增加578.8、828.5 m3/s;此时,城陵矶站水位与螺山站水位差出现了减小,主要集中在2月下旬和3月中旬,分别由1.25 m和1.20 m减小到1.24 m和1.18 m,落差减小了0.017 m和0.02 m.以上分析表明城陵矶出口长江水位上升对洞庭湖顶托作用增强从而造成湖泊出流减缓.②涨水期,4-5月水位-流量曲线无明显变化.③丰水期,6-9月水位、流量出现大幅下降,最高水位由28.19 m下降到27.36 m,最大流量由43400 m3/s减少到37740 m3/s.④退水期,10月水位、流量大幅下降,其最低水位由23.53 m下降到21.51 m,最小流量由6090 m3/s下降到3300 m3/s.11月上旬出现了与城陵矶站类似的水位稳定波动而流量迅速增大的“大转折”,水位维持在20.34 m附近,而流量则由13230 m3/s增加到14990 m3/s,随后水位和流量才同步稳定下降.11月城陵矶站与螺山站水位差明显增大,由1.07 m增加到1.16 m,落差增加了0.09 m.由此推断,退水期城陵矶出口长江水位下降对洞庭湖产生拉空作用导致湖泊出流加快.综上所述,江湖水量交换变化对洞庭湖水情变化具有极其重要的影响.2003年后,洞庭湖在丰水期呈现出“高水不高”水情,江湖水量交换中三口分流量下降、湖泊入流减少是其重要原因.在退水期呈现的迅速退水现象,是三口分流量减少和城陵矶出口长江水位下降对湖泊产生拉空导致的湖泊出流加快共同作用的结果.在枯水期水位总体上呈现出微弱上升的趋势,可能是城陵矶出口长江水位上升对湖泊产生顶托导致的洞庭湖出流减缓的结果.涨水期,江湖水量交换变化对湖泊水情的影响较小.1980s以来,洞庭湖水情演变呈现阶段性特征,以三峡水库蓄水为节点分为1981-2002年和2003-2012年2个阶段,其中1981-2002年相对稳定,2003年以来洞庭湖水位总体呈下降趋势,具体表现为:1) 洞庭湖水情:丰水期水位大幅下降,平均下降0.60 m,呈现“高水不高”水情;退水期水位亦大幅下降,平均下降1.49 m,退水加快;枯水期,水位略有上升,上升0.18 m;涨水期水位变化不明显.洞庭湖退水期水位降低最为显著,尤其是10月,下降2.03 m,枯水期有提前趋势.2) 江湖水量交换:枯水期,湖泊出流减缓,可能是城陵矶出口长江水位上升对洞庭湖产生顶托作用;涨水期,江湖水量交换无明显变化;丰水期,三口分流量减小;退水期,三口分流量减小且湖泊出流加快,可能是城陵矶出口长江水位下降对湖泊产生了拉空作用导致的.3) 水情对江湖水量交换变化的响应:枯水期,主要在1-3月,城陵矶出口长江水位上升对洞庭湖水位产生顶托,使得湖泊水位抬升;涨水期,湖泊水位变化不大;丰水期,三口分流量减少在一定程度上造成湖泊水位降低,湖泊偏干;退水期,三口分流量减小叠加城陵矶出口长江水位下降对洞庭湖产生拉空作用,湖泊水位被拉低.。
三峡水库蓄水期洞庭湖区水文情势变化研究
三峡水库蓄水期洞庭湖区水文情势变化研究徐长江;徐高洪;戴明龙;张冬冬【摘要】洞庭湖湖区的水文情势变化直接影响到区域洪水灾害防治、水资源利用、水环境保护和水生态安全维护,意义重大.基于实测资料分析了三峡水库运行前后洞庭湖区水文情势变化,受三口分流量减少和来水偏枯等综合因素影响,2003~2016年8~11月洞庭湖入、出湖水量较1981~2002年分别减少26%和23.7%,湖区水位下降0.76~1.27 m.建立了长江与洞庭湖一、二维耦合水动力模型,模拟计算了三峡水库蓄水期初设调度方案、优化调度方案和规程调度方案下长江干流及洞庭湖区的水文过程,3种方案对应的城陵矶站蓄水期多年旬平均流量分别减少1220,928,900 m3/s,湖区鹿角站蓄水期多年旬平均水位分别降低1.47,1.23,1.20 m.实际调度流量减小812 m3/s,水位降低1.14 m,表明实际调度最优.从不同调度方案比较来看,实际调度提前了起蓄时间,减缓了对洞庭湖区水文情势的不利影响.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2019(050)002【总页数】7页(P6-12)【关键词】水文情势;蓄水期;水动力模型;三峡水库;洞庭湖【作者】徐长江;徐高洪;戴明龙;张冬冬【作者单位】长江水利委员会水文局,湖北武汉430010;长江水利委员会水文局,湖北武汉430010;长江水利委员会水文局,湖北武汉430010;长江水利委员会水文局,湖北武汉430010【正文语种】中文【中图分类】P3331 研究背景洞庭湖位于长江中游荆江河段南岸,是吞吐长江的通江湖泊,南纳湘、资、沅、澧四水来水,北承长江松滋、太平、藕池三口分流,湖区水系错综紊乱[1],入湖径流经湖区调蓄后,再由城陵矶注入长江,江湖关系复杂。
洞庭湖水文情势受长江干流与湖区水系支流来水的双重影响,如2006,2009,2011年,受三口分流减少和四水来水偏少的影响,湖区发生了大面积干旱,致使湖区生态、生活用水出现一定程度的困难,引起了社会各界的广泛关注[2]。
洞庭湖
《把脉四大淡水湖系列》亿立方米;底质多泥或淤泥型;主要入湖河流有湘江、资江、沅江、澧江四水、长江三口、汨罗江、藕池东支、华容河。
洞庭湖区习惯上是指洞庭湖、湘、资、沅、澧四水尾闾、长江入湖口洪道以及受堤垸保护的区域,地跨湘、鄂两省,总面积为18,780平方公里,其中湖南省境内15,200平方公里,占总面积的80.9%。
湖区范围内,水域包括天然湖泊、垸内湖泊、洪道等,陆地主要为耕地。
洞庭湖经历了一个由小变大、然后又由大变小的演变过程。
1.湖盆的形成洞庭湖区在中生代的燕山运动中形成大小不一的盆地,西北部接受海陆交替沉降,东南部则长期隆起,喜马拉雅运动使第三纪岩层发生断裂、拗陷,盆地扩大。
此时,湘江、资、沅、澧四水形成,流注湖盆,形成湖泊群。
2.湖盆的扩大在早更新世至中更新世,湖盆区域的地壳运动以下降为主,湖盆扩大,但湖水不深,属断陷式浅水型湖泊。
公元450-524年,荆江太平、调弦两口溃决,长江水进入洞庭湖平原,开始干扰洞庭湖水系,迫使洞庭湖与青草湖相连,湖泊扩大到五百里。
3.湖盆的衰退 1852年起,随着藕池、松滋两口的出现,荆江四口分流局面形成。
约占荆江45%的泥沙,经由四口排入洞庭湖,加速了洞庭湖的淤积。
洲土发育快,人工围垦日盛,湖盆开始逐渐萎缩。
经过100年时间的演变,洞庭湖由全盛时期的6000平方公里缩至今日的2625平方公里。
洞庭湖水域具有生活饮用、航运、渔业养殖、工业、农田灌溉、旅游、调节气候等多种用途和功能。
它作为长江中下游重要的“江河吞吐器”,除了调蓄、滞洪外,每年还接纳来自沿湖和三口四水上游的大量工业废水和生活污水。
湖区是我国重要的商品渔业基地,还是天然的淡水渔业养殖场。
湖区已建成大小水库4409座,塘坝43.89万座。
由于泥沙淤积和人为因素的影响,致使洞庭湖水位变幅不一。
湖区经济日益发展,成为湖南省的粮、鱼、棉基地,也是全国重要的商品粮、渔业基地。
洞庭湖区经济结构以农业为主、工农并重形成该地区独特的农业-工业经济体系。
江汉—洞庭湖平原湿地的历史变迁与可持续利用
文章编号:100428227(2002)0620569206江汉—洞庭湖平原湿地的历史变迁与可持续利用Ξ龚胜生(华中师范大学资源与环境科学系,湖北武汉430079)摘 要:2200a BP以前,江汉—洞庭湖平原是一个完整的湿地生态系统,在人类活动影响下,其湿地空间逐渐由平原边缘向腹心萎缩,水陆交错型湿地之生物多样性的破坏早于水体型湿地之生物多样性的破坏,耕地转化是湿地空间萎缩和湿地生物多样性损失的主因。
从湿地历史变迁看,江汉—洞庭湖平原现有湿地的保护与可持续利用必须:调整传统的“国家粮仓”的区域战略定位,实施湿地生态大农业和湿地生态旅游发展战略;加强湿地效益的宣传教育,提高湿地保护与可持续利用的政府决策能力和公众参与水平;协调耕地保护与湿地保护关系,推行湿地总量动态平衡制度;优化湿地生态系统的整体功能,将退田还湖作为区域发展的一项长期战略;扩大湿地自然保护区面积,恢复和增强湿地的景观多样性、文化多样性和生物多样性;加强国际合作,借鉴国外先进的成功管理湿地的经验。
关键词:湿地;湿地变迁;生物多样性;可持续利用;江汉—洞庭湖平原文献标识码:A 湿地是具有重大经济、文化、科学及娱乐价值的自然资源,湿地生态系统是地球三大生态系统之一,对人类未来的发展具有十分重要的战略意义。
江汉—洞庭湖平原河湖密布,史前时期是一个巨大而完整的湿地生态系统,2200a来,在人类活动影响下,其自然湿地景观逐步演变成农田聚落景观,湿地生态功能不断退化,洪涝灾害日趋频繁。
本文旨在通过分析江汉—洞庭湖平原湿地生态系统的历史变迁,为现有湿地的保护、恢复和可持续利用提供历史借鉴和科学依据。
1 2200a BP江汉—洞庭湖平原的原始湿地景观江汉—洞庭湖平原系典型河湖淤积平原,构造上大致分为江汉凹陷、华容隆起、东洞庭湖凹陷、西洞庭湖凹陷、赤山隆起等地质单元;华容隆起将江汉凹陷和洞庭湖凹陷分隔,赤山隆起将东洞庭湖凹陷和西洞庭湖凹陷分割。
这些地质构造,深深地制约着其环境演变。
洞庭湖水位变化对水质影响分析
洞庭湖水位变化对水质影响分析王旭;肖伟华;朱维耀;史璇【摘要】长江中下游江湖关系的剧烈演变引起了洞庭湖水位的相应变化,并带来了显著的生态环境效应。
为了揭示洞庭湖水位变化与水质变化的内在联系和特征,根据洞庭湖区典型水文站1995年-2010年历史水位与水质观测资料,从年内季节和年际时间尺度上,对洞庭湖水位变动情况及其对水质的影响进行了分析。
结果表明,所选的洞庭湖区的典型水文站15年来水位总体呈现下降的趋势;在年际变化上,水质指标TN、高锰酸盐指数随着水位的降低而升高;年内季节变化上,TN含量表现出枯水期>平水期>丰水期的特征,而TP含量表现出相反的特性,随着丰水期水位的升高而含量也相对升高。
总体上,洞庭湖水位变化与水质状况表现出较强的相关性。
%10.3724/SP.J.1201.2012.05059【期刊名称】《南水北调与水利科技》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】4页(P59-62)【关键词】水位变化;水质;时空变化;洞庭湖【作者】王旭;肖伟华;朱维耀;史璇【作者单位】北京科技大学土木与环境工程学院,北京100083; 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京100038;中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京100038;北京科技大学土木与环境工程学院,北京100083;中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京100038; 东华大学环境科学与工程学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】P343.3水位是湖泊贮水量变化的量度,是控制湖泊生态环境系统的重要因素[1-3]。
水位变化有年际、年内季节以及短期水位变化[4]。
已有不少学者研究了湖泊(水库)水位变动情况对湖泊生态环境的影响,但主要针对的是水位变化对生态的影响,包括浮游生物群落、水生植被、候鸟栖息地等研究,针对湖泊水位变化的水质响应机理的研究还未深入的开展[5-7]。
洞庭湖演变的历史过程
洞庭湖演变的历史过程张修桂洞庭湖位于湖南省北部、长江中游下荆江的南岸,面积2,740平方公里,容积178亿立方米,是我国第二大淡水湖泊。
它接纳湖南的湘、资、沅、澧四水和长江的松滋■太平、藕池、调弦四口分流(调弦口已于1958年冬堵塞八由岳阳城陵矶泄入长江,多年平均径流量1661.5亿立方米,是长江流域最重要的集水、蓄洪湖盆。
整个洞庭湖区,以赤山一南山一线为界,可分为东西两大部分。
东部湖区由东洞庭湖(包括大通湖、漉湖)和南洞庭湖组成$西部湖区目前已为星罗棋布的小湖群所取代,目平湖是西部残存的最大湖泊。
全新世,特别是有史以来,由于内外营力相互作用、相互制约的结果,洞庭湖经历着一个由小到大,由大到小的演变过程,即由河网交错的平原地貌景观,沉沦为“周极八百里,凝眸望则劳”①的浩渺无涯的湖沼景观,最后又淤塞为目前的陆上三角洲占主体的平原一湖沼地貌景观」在不久的将来,洞庭湖将因自然務淤而走向消亡。
研究洞庭湖演变的历史过程,一方面可以从中掌握它形成、发展以至最后消亡的客观规律,为正确使用、合理整治湖区提供理论根据;另一方面,研究此类大型湖沼的演变模式,认识现代陆上三角洲和湖沼沉积相的建造过程,还可以加深人们对地质时期陆相地层建造过程的感性知识,从而为寻找陆相地层的矿物资源提供有益的依据.所以积极开展大型湖沼的历史研究.无论在理论上或生产实践上都有重大意义卩本文根据历史文献资料,结合湖区地质、地貌■水文.考古调査和卫星遥感象片,对洞庭湖演变的全过程,特别是历史过程和今后发展趋势进行论证,供有关方面参考,不妥之处,恳请读者批评指正灯亠、河网交错的洞庭平原「全新世初一公元三世纪洞庭湖是燕山运动时期所形成的地堑型盆地,后经老第三纪末的褶皱抬升,新第三纪的剥烛夷平,湖盆形态基本消失。
随着新构造运动的来临,夷平面在第四纪之初的继承性断块差异运动中迅速解体:湖区外围东、南、西三部分沿复活断裂带崛起成高山专北部自第三纪即已存在的华容隆起发生比较普遍的微弱沉降;湖区中部则因强烈拗陷成湖,重■新开始接受沉积。
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单位:亿m3
备注 不含1998 不含2006
-33.0
4189.0 4164.0
-56.1
562.1 493.8 不含1998、1999
相差
-174.0
-128.5
-25.0
-68.3
三峡水库运行前
三峡水库运行后 2008 2009 2010 2011 2012 平均 4280.8 4043.2 4194.2 3577.6 4724.4 4164.0 528.7 444.9 566.0 276.4 653.1 493.8 1996 2002 2001 1997 2000 平均
1952-2003年荆南三河累计淤积泥沙6.5亿m3,占同期三口输沙量的13%
其中松滋河、虎渡河、松虎洪道、藕池河淤分别占总淤积量的26.2%、 13.2%、6.6%、53.9%
荆南三河洪水逐渐抬高,断流时间提前、延长
1.3 三峡水库运行前的江湖关系
三口断流时间延长
三口五站中,除新江口站外其余四站全部断流;断流时间逐渐延长,藕 池河在9月份就开始断流,断流时间8个月。
松滋河、虎渡河冲刷; 松虎洪道、藕池河2009年 前冲刷、2009年后淤积
2003-2006年 2006-2009年 2009-2011年 2003-2011年 松滋河 虎渡河 松虎洪道 藕池河 -1598 -615 -1238 -3099 499 -320 -94 50 -2421 -558 596 1280 -3520 -1493 -736 -1769
城汉河段 27380 -9960 -6694
-14400
沙市水文站
-34680
4876
-29804
螺山水文站
10726
6000
10000 20000
1.98
1.62
-0.67
-2.41 -2.07 10000 20000
1.46
40000
1.3 三峡水库运行前的江湖关系
三口分流分沙量减少
三峡水库运用前荆南三口年分流量过程 不同阶段荆南三口分流量统计
阶段 1959-1966 1967-1972 1973-1980 1981-1998 1999-2002 枝城 4595 4287 4430 4459 4403 松滋河 490.6 445.5 426.9 379.1 344.9 虎渡河 215.4 185.8 159.9 134.8 125.6 藕池河 625.3 390.3 225.7 190 154.7
2008-2012年与 1991-2002年相 比,三口分流 减少129亿m3.
三峡水库运行后三口月平均分流量变化
荆南三口分流量减少定量评估
1.4 三峡水库运行后的江湖关系
长江上游来水偏枯对三口分流量的影响
三峡水库运行前后荆南三口分流量统计
阶段 1991-2002 2003-2012 相差 1991-2002 2008-2012 枝城 4338.0 4092.0 -246.0 4338.0 4164.0 荆南三口 622.3 493.2 -129.1 622.3 493.8 枝城 4245.0 4212.0 荆南三口 583.8 527.7
系演变分为“两种状态、三个阶段”。
四口分流 入湖水量 持续增加
状态一
四口分流 入湖水量 持续减少
状态二 第二个阶段 2003年
四口分流 入湖水量 持续减少
状态二
第三个阶段
第一个阶段 1860~1870年
20世纪30~40年代
湖区9~10月份 水位消落速度加快
1.3 三峡水库运前的江湖关系
三峡水库运行前的江湖关系演变特征
1.2 江湖关系定义
荆
太平口
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
近代江湖格局形成
虎
渡
江
河
调弦口
1542年荆江大堤形成,太平口、 调弦口分流入湖; 1860年藕池口冲开、1870年松滋 口冲开,形成以“四口分流入湖 ”为标志的近代江湖格局。
华 容 河
1.2 江湖关系定义
江湖关系演变的阶段划分 近代江湖格局形成后,以入湖水沙量为标志,可以将江湖关
三峡水库蓄水前长江干流泥沙冲淤量
阶段 1975-1996 1996-1998 1998-2002 1975~2002 宜枝河段 -13498 3448 -4350 上荆江 -23770 -2558 -8352 下荆江 3410 3303 -1837 荆江河段 -20360 745 -10189
单位:万m3
洞庭湖位置示意图
1.2 江湖关系定义
江湖关系定义:
连通的江湖之间的相互作用,包括江湖水量交换、河床 湖盆的冲淤变化及其水文、生态、环境效应。长江与洞庭
湖关系主要表征有:
(1)荆江河段冲淤及其水位流量关系变化 (2)长江分流入洞庭湖水沙的变化 (3)荆南四河的冲淤变化 (4)洞庭湖冲淤及水文情势变化 (5)城汉河段冲淤及其水位流量关系变化 江湖关系演变是影响洞庭湖治理、开发与保护策略的重要因素。
洞庭湖年水位无明显变化趋势,略有抬高 。
三峡水库运行前洞庭湖典型站年平均水位变化
1.4 三峡水库运行后的江湖关系
三峡水库运用后江湖关系演变特征 (1)荆江河段冲刷加剧,城汉河段由淤转冲 (2)荆南三口分流分沙量锐减 (3)荆南三河发生暂时性冲刷 (4)洞庭湖水位降低、9-10月份消落幅度加大 洞庭湖治理以防洪与兴利并举。
1.4 三峡水库运行后的江湖关系
长江上游来水来沙变化
三峡水库运行后(2003-2012年)长江上游来水减少了347亿m3,减少8%,来 沙量减少(与1990年前比)2.94亿t,减少61%。
4.8亿t
4338
3991
3.57亿t 1.86亿t
三峡水库运行后入库水量变化
三峡水库运行前后入库沙量变化
2008-2012年与1980-2002年 相比,9-10月水位消落深度 增加1.5m 三峡水库运用后10月下旬 水位与运用前11月下旬水位 接近,枯水期提前1个月
三峡水库运行前后年水位过程
蓄水期
三峡水库运行前后月水位对比
1.4 三峡水库运行后的江湖关系
三口洪道发生暂时冲刷
三峡水库蓄水后荆南三河冲淤统计 单位:万m3
长江与洞庭湖关系演变与调控
中国水利水电科学研究院 胡春宏 张双虎 2016年9月13日
1
报告提纲
江湖关系定义
1
长江与洞庭湖关系演变
三峡水库运行前的江湖关系 三峡水库运行后的江湖关系
未来江湖关系演变趋势
2
洞庭湖综合治理措施
1.1 洞庭湖基本情况
洞庭湖地位: 中国第二大淡水湖泊 长江中下游重要调洪场所 长江中下游重要水源地 国际重要湿地 湖区百姓赖以生存的基础
沙市水文站 三峡水库运行前后长江干流冲淤变化 螺山水文站
1.4 三峡水库运行后的江湖关系
荆南三口分流分沙锐减
2003-2012年荆南三口年均分流 493.2亿m3,较1991-2000年平均 值减少129亿m3,减少了21% 8-9月份分流量减少最大 10月份降低幅度最大
三峡水库运行后三口年均分流量变化
单位:亿m3
三口合计 分流比 29.0% 23.8% 18.3% 15.8% 14.2%
1331.4
1021.6 812.6 703.9
1999-2002年与1959-1966年相 比,三口年均分流量减少706 亿m3,减少了53% 藕池河减少最多,减少了471 亿 m3 1967-1972年下荆江裁弯是三 口分流减少的主因。
1.3 三峡水库运行前的江湖关系
洞庭湖淤积萎缩,调洪能力下降
1959~2002年,洞庭湖淤积泥沙44.26亿t,年均淤积1.06亿t; 西洞庭湖淤高4~5m、南洞庭湖、东洞庭湖平均淤高约1.9m;
泥沙淤积和围湖造田等影响,洞庭湖严重萎缩。1954年以来洞庭湖最 大水域面积减少1290km2,容积减少101亿m3,分别减少33%、38%。
分流能力是指某一枝城流量三口分流量,可以表征荆江河道和荆南 三河冲淤对三口分流量的影响。
三峡水库运行前后荆南三河分流能力对比
中小流量下分流能力对比
枝城流量小于25000m3/s时三口分流能力降低,大于25000m3/s时分流 能力增加; 由于地形冲淤变化,2008-2012年荆南三口年均分流量减少20亿m3。
江 金
虎跳峡 梨园 阿海 金安桥 龙开口
沙
鲁地拉 观音岩 二 滩 乌东德 白鹤滩 双江口 瀑布沟
岷江
锦 屏 一 级
雅砻江
两 河 口
溪洛渡 向家坝
大 渡 河
紫 坪 铺
白 龙 江
江湖关系演变趋势总体同三 峡水库蓄水后,但变化幅度 逐渐趋缓
洪 家 渡
东 风
乌
乌 江 渡
构 皮 滩
思 林
江
沙 坨
彭 水
2003-2012年的9-10月,三峡水 库蓄水100亿m3;2008-2012年 的9-10月水库蓄水160亿m3
与三峡水库运行前相比,宜昌 站输沙0.47亿t,减少了90%
三峡水库对径流过程的调蓄
1.4 三峡水库运行后的江湖关系
荆江河段冲刷加剧,城汉河段由淤转冲
2003~2014年,荆江河段累计冲刷 7.92亿t,城汉河段累计冲刷2.19亿t, 荆江河段年均冲刷量是1975~2002年 的 6倍 荆江河段平均冲深2.13m,深泓最大 冲深16.5m(调关河段)
(1)荆江河段普遍冲刷、中枯流量水位下降
(2)荆南三口分流分沙量显著减少、断流天数增加
(3)荆南三河累积性淤积、洪水位不断抬高 (4)洞庭湖淤积萎缩、洪水位抬高 (5)城汉河段累积性淤积、同流量水位抬高