三峡工程运行对洞庭湖浮游植物群落及水质的影响
三峡工程对洞庭湖湿地植被演替的影响
Project. Meanwhile, geological evolution of Dongting Lake should also be emphasized.
Key words：Dongting Lake; Three-Gorge Project; vegetation succession
３.
蒌蒿
水蓼 Polygonum hydropiper，野胡萝卜 Dau－
Artemisia selengensis cus carota，虉草 Phalaris arundinacea ，风花
菜 Rorippa palustris.
４.
芦苇
苔草 Carex sp., 野胡萝卜 Daucus carota，水
芦苇
虉草群落
挺水植物群落
淤
苔草
积
较
淤积慢
快
淤 积 快
洲滩裸地
图 １ 洞庭湖湿地植被演替示意图 ２．１ 水生演替系列
水生演替系列从 １－３ｍ 左右的浅水裸地开始，首先生长 着沉水植物群落如苦草、菹草、金鱼藻、黑藻、竹叶眼子菜等； 随着动植物残体、泥沙淤积等对湖底的填充和抬高，出现浮 叶根生植物莲、芡实等，由于这些植物叶的遮荫作用，沉水植 物逐渐消失，最终形成浮叶根生植物群落；当填高至 １ｍ 以内 时，浮叶根生植物群落中出现了挺水植物如香蒲、芦苇等，并 通过郁闭作用取而代之成为优势群落；继续填充抬高将出现 苔草属的湿生植物，再后出现荻和芦苇，最后出现木本植物 群落。 ２．２ 洲滩演替系列
洲滩植物群落的演替系列比较复杂，不仅洲滩的淤积抬 高影响着群落演替，而且演替序列随泥沙淤积的速度而异［７］ （图 １）。在白泥滩上，首先出现的是一年生植物如羊蹄、齿果 酸模等，植物死亡后积累一定的有机质，为其后的演替奠定 基础。若泥沙淤积速度很快，鸡婆柳往往速度较快，２－３ 年内就可发展为以虉草为建群种的群落类型，常见于航道中 孤立洲滩（如鹿角）及航道两侧湿地。若泥沙淤积速度较慢、 厚度较小，则逐渐出现根茎苔草草丛，并逐渐发展为苔草群 落。随着洲滩的进一步淤积抬高，芦苇较容易入侵到虉草群 落，并以密集的地下茎占据土壤表层形成优势群落。鸡婆柳 和苔草群落也将随着动植物残体的堆积和泥沙的缓慢淤积
三峡工程运行对洞庭湖水环境及富营养化风险影响评述
三峡工程运行对洞庭湖水环境及富营养化风险影响评述王婷;王坤;王丽婧;田泽斌;黄威;姜霞【摘要】洞庭湖的江湖关系受自然因素及人为因素影响,其江湖关系的变化影响洞庭湖水文、水质、水环境容量和营养状态.近年来洞庭湖的富营养化指数不断升高,但水环境变化及富营养化风险变化的原因错综复杂,如何区分三峡工程运行等人类活动和气候变化等自然因素对洞庭湖水环境、富营养化风险的影响是洞庭湖江湖关系研究的难点.根据近年来洞庭湖江湖关系、水环境或富营养化水平的相关研究,对洞庭湖由于三峡工程运行导致的江湖关系变化,以及该变化对洞庭湖水环境、富营养化风险的影响的研究进展进行系统梳理、分析、总结和评述.现阶段研究得出,三峡工程运行导致的江湖关系变化影响洞庭湖不同时段的水环境容量,在一定程度上改善了枯水期和泄水期洞庭湖水质;三峡工程运行后洞庭湖水体中的ρ(TP)有所降低,但洞庭湖湖体ρ(TN)、ρ(TP)仍相对较高,已能够满足藻类生长的需求,水华发生的制约条件是水体透明度和水流流速;江湖关系变化后洞庭湖富营养化风险增大的时段是蓄水期,其他时段富营养化风险减小;流速较低的东洞庭湖湖滩区、蓄水期流速降低明显的南洞庭湖滩区水华发生的风险增大,为水华发生的敏感区域.大型枢纽工程对通江湖泊污染物迁移转化影响的机理分析、对通江湖泊水环境影响的模拟及相关参数研究、对湖泊水环境及富营养化风险的长期影响等方面的研究还有待进一步完善.%River-lake interaction between the Dongting Lake and the Yangtze River has beensignificantly altered by physical factors and artificial factors, such as climate variability, rapid socio-economic development in Dongting Lake catchments, and operation of the Three Gorges Dam ( TGD) in the upper Yangtze River. Altered river-lake interaction has great impacts on water environment of Dongting Lake. Water quality deterioration worsensthe eutrophication of Dongting Lake recent decades. However, river-lake interaction and its associated mechanisms that give rise to potential impacts from the TGD are difficult to distinguish from interactions and impacts from the other factors. An improved understanding of the impacts of TGD operation on river-lake interaction, and impacts of altered river-lake interaction on water quality and eutrophication of Dongting Lake will provide significantly improved scientific bases to develop regulation strategies for the construction and operation of large hydraulic reservoirs. In this paper, these impacts was summarized and analyzed based on the conclusions of river-lake interaction, water quality and eutrophication trends of Dongting Lake in recent decades. The altered river-lake interaction impacted by TGD operation improved the water quality and increased the environmental capacity of Dongting Lake in dry season (from December to March) and pre-flood releasing (from April to May).After TDG operation water total phosphorus (TP) in Dongting Lake was decreased, however, the limiting conditions for algal bloom were water transparency and flow velocity. The risk of eutrophication in Dongting Lake increased during the TDG storage period, and decreased during other periods. During storage period, there were increased risks of eutrophication in easternand southern Dongting Lake with low flow velocity, which were the sensitive lake regions for algal bloom. Further studies should be focused on the mechanism of the impacts of large dam projects on pollutants transportation and transformation in a long sequence.【期刊名称】《环境科学研究》【年(卷),期】2018(031)001【总页数】10页(P15-24)【关键词】洞庭湖;江湖关系;富营养化;三峡工程【作者】王婷;王坤;王丽婧;田泽斌;黄威;姜霞【作者单位】中国环境科学研究院,湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室,北京 100012;中国环境科学研究院,环境基准与风险评估国家重点实验室,北京100012;中国环境科学研究院,湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室,北京 100012;中国环境科学研究院,环境基准与风险评估国家重点实验室,北京100012;中国环境科学研究院,湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室,北京 100012;中国环境科学研究院,环境基准与风险评估国家重点实验室,北京100012;中国环境科学研究院,国家环境保护饮用水水源地保护重点实验室,北京100012;中国环境科学研究院,湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室,北京 100012;中国环境科学研究院,环境基准与风险评估国家重点实验室,北京100012;中国环境科学研究院,国家环境保护饮用水水源地保护重点实验室,北京100012;中国环境科学研究院,湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室,北京 100012;中国环境科学研究院,环境基准与风险评估国家重点实验室,北京100012;中国环境科学研究院,湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室,北京 100012;中国环境科学研究院,环境基准与风险评估国家重点实验室,北京100012【正文语种】中文【中图分类】X52洞庭湖(111°53′E～113°05′E、28°44′N～29°35′N)是位于长江中游的大型通江湖泊，由西洞庭湖、南洞庭湖和东洞庭湖组成，有高水湖相、低水河相的水文特征. 长江中游地区湖泊密布，历史上均与长江自然连通，形成自然的江、河、湖生态系统，位于其中的洞庭湖至今仍保持着与长江的自然连通状态. 长江与洞庭湖之间相互作用、互为制约，长期演变形成错综复杂的江湖关系，包括河湖间的水量交换、河床湖盆的自然演变及其产生的物质能量交换[1].洞庭湖来水组成复杂，荆江南岸沿程有松滋口、太平口和藕池口(三口)分流入洞庭湖，洞庭湖又集湘江、资江、沅江、澧水(四水)经湖区调节后由城陵矶汇入长江(见图1). 出入湖水量及污染物受长江干流、本地流域上游和湖区的多重影响. 与长江的江湖关系决定了洞庭湖独特的水文、水质、水环境及其形成机制[2-4]. 江湖关系的变化对洞庭湖的水文、水质水环境容量和营养状态产生影响. 洞庭湖与长江的江湖关系受到气候变化、构造沉降、水土流失、泥沙淤积等自然因素的影响，也受到大型水利工程建设运行等人类活动的影响. 近年来，长江上游、中游三峡工程等大型水利工程建设运行也对长江与通江湖泊的水沙交换产生巨大影响，加速了洞庭湖江湖关系的变化，进而影响通江湖泊水文水动力条件、湖泊污染物迁移转化、水环境容量及富营养化风险[5-6].三峡工程是位于长江中游，库容393×108 m3(水位为175 m)的大型水利工程. 2003年三峡工程运行以来，实行“丰水期蓄水、枯水期放水”的整体调度原则，影响下游长江荆江段的自然径流，进而影响下游通江湖泊的江湖关系. 洞庭湖是三峡工程下游第一个天然大型湖泊，受三峡工程等人类活动影响较大；同时洞庭湖也是长江中游重要的调蓄湖泊，其水环境变化及富营养化风险变化的原因错综复杂；此外，近年来洞庭湖的富营养化指数不断升高，富营养化风险不容忽视. 根据近年来洞庭湖江湖关系、水环境或富营养化水平的相关研究，对由于三峡工程运行导致的洞庭湖江湖关系变化，以及该变化对洞庭湖水环境、富营养化风险的影响进行深入分析、系统总结和评述；以期深入了解三峡工程运行对下游河湖水环境、富营养化风险的影响机制，为洞庭湖等通江湖泊内源、外源污染控制的进一步研究奠定理论基础，为三峡工程等大型水利工程的环境影响及运行管理研究提供依据.1 洞庭湖水环境的时空演变趋势1.1 洞庭湖水情变化趋势及其影响因素1951—2011年洞庭湖出入湖径流量总体上呈现减少趋势，其中三口径流量显著减少，四水径流总体上没有显著变化，出湖径流呈现减少的趋势[2]；洞庭湖出入湖泥沙量呈减少趋势，并且输沙量的减小程度远大于径流量的减小程度，其中三口输沙量显著减少，四水输沙量的下降趋势较小，出湖泥沙量呈持续性减少的趋势[3,7]. 由于入湖泥沙量的减少，洞庭湖湖区冲淤发生变化，从洞庭湖的出入湖径流泥沙量变化的突变年份可以得出，气候变化和人类活动均对洞庭湖流域径流量变化产生影响. 气候变化引起的区域降水量减少且分布不均是引起洞庭湖流域径流量减少的因素之一；水土流失和水利工程等人类活动也在一定程度上加速了径流演变的进程[6].洞庭湖流域进出湖径流年内分配具有较为明显的不均匀性. 汛期多年平均入湖径流量占总量的79.96%，入湖泥沙量占总量的92.02%[7]. 三口径流集中期为7月，四水集中期为5—7月，城陵矶出湖径流集中期为7月. 荆江三口5—6月进入汛期，7月径流量达到最大峰值；四水流域4—5月进入汛期，汛期峰值出现在5—6月. 出湖径流受荆江三口、四水汛期峰值的交替影响，汛期相对较长，出湖汛期相对较长，6—7月径流量最大，8月底径流量减少后进入枯水期[2]. 洞庭湖的出入湖径流量年内分配整体趋势变化不大，输沙量年内分配呈现出越来越不均匀的趋势[8]. 气候变化和人类活动均对洞庭湖年内径流变化产生影响. 气候变暖(气温升高)增加降水强度，扩大干旱范围，延长干旱时段，使得洞庭湖流域极端水文气候事件的发生概率增加，径流泥沙年内分配呈现出越来越不均匀的趋势[8-9]. 三峡工程在蓄水期和泄水期的运行导致在一定程度上加重了洞庭湖秋旱[10-11]，但其在枯水期和汛期的调度运行也使洞庭湖年内径流分配更加均匀[8].1.2 洞庭湖水质变化趋势及其影响因素1986—2015年监测数据[12]显示，洞庭湖水质从以GB 3838—2002《水环境质量标准》Ⅱ类水质为主逐渐降为以Ⅳ类为主. 而2011—2015年的水质指标中，除ρ(TN)和ρ(TP)外的其余22项指标均达到Ⅰ～Ⅲ 类标准，影响洞庭湖水质类别的主要污染物为TN和TP. 时间序列分析得出，2004—2015年洞庭湖ρ(TN)、ρ(TP)平均值的长期趋势和循环变动趋势(STC)有所不同(见图2). ρ(TN)年均值总体上呈显著上升的趋势；其中1986—2002年，全湖ρ(TN)呈现波动上升的趋势；2003—2008年ρ(TN)相对平稳，约为1.5 mgL；2009—2015年，ρ(TN)(2.0 mgL)有所升高[12-13]. 洞庭湖ρ(TP)年均值总体呈先升后降的趋势；其中1986—1991年全湖ρ(TP)呈下降的趋势；1991—2005年ρ(TP)显著增高；2006—2008年ρ(TP)波动较大，2008年到达峰值(0.15 mgL)；2008—2015年，洞庭湖ρ(TP)有所下降[12-13]. 洞庭湖ρ(TN)、ρ(TP)年际变化趋势的不同与氮磷主要来源存在明显差异有关. 因素分析结果表明，洞庭湖TN的主要来源是洞庭湖区过量施用的化肥(R≥0.811)[14]，而洞庭湖TP主要来源于三口四水的入湖泥沙[15]. 洞庭湖TP 主要以泥沙结合的颗粒态为主(80%以上)，2003年三峡工程运行以来入湖泥沙的大幅降低，是ρ(PP)(PP为颗粒态磷)、ρ(TP)降低的主要原因，但洞庭湖区的ρ(DTP)(DTP为溶解态磷)有增加趋势，TP的组成结构由PP为主逐渐转变为DTP 为主[16].图2 洞庭湖ρ(TN)、ρ(TP)平均值的STCFig.2 Trends of TN and TP concentrations in Dongting Lake based on time series analysis不同水情下，洞庭湖ρ(TN)、ρ(TP)总体表现为枯水期>平水期>丰水期(1996—2014年). 枯水期洞庭湖的水环境容量较小自净能力弱，入湖径流主要为水质较差的四水来水，是枯水期洞庭湖ρ(TN)、ρ(TP)较高的原因[17-18]. 丰水期洞庭湖水环境容量较大，水生植物生长旺盛，消耗氮磷营养盐，是丰水期洞庭湖ρ(TN)、ρ(TP)较低的原因[19-20].在空间分布上，洞庭湖ρ(TN)总体表现为东洞庭湖>南洞庭湖>西洞庭湖，ρ(TP)总体表现为西洞庭湖>东洞庭湖>南洞庭湖[17]. 东洞庭湖水体ρ(TN)、ρ(TP)较高的原因：①东洞庭湖农业资源丰富，入湖污染物较多. ②东洞庭湖西北部有大片自然湿地，生物种类繁多，每年有大量候鸟迁徙，生物代谢产生的有机氮长期累积[20].③由于洞庭湖的入湖径流均在东洞庭湖汇集后从出湖口进入长江，而东洞庭湖断面较宽，长江水流对出湖水流有顶托作用，使东洞庭湖的流速减慢，随径流入湖的泥沙大量淤积，泥沙携带的氮磷等污染物在东洞庭湖中累积；而沉积物中的氮磷作为内源向上覆水中释放[20-22]，使东洞庭湖中ρ(TN)、ρ(TP)较高. 三口来沙量占入湖沙量的81%[7]，从西洞庭湖汇入洞庭湖的三口来水携带的大量泥沙是西洞庭湖ρ(TP)较高的原因.1.3 洞庭湖富营养化、藻类变化趋势及其影响因素从洞庭湖水质的监测数据可以得出，洞庭湖的∑TLI(富营养化指数)总体呈上升趋势(1986—2015年)，2008年之后基本维持在50左右[12-13]，1991—2014年洞庭湖平均∑TLI如图3所示. 2003年以来，东洞庭湖∑TLI均高于西洞庭湖、南洞庭湖；并且水质数据显示，2008—2010年、2012年、2015年东洞庭湖已达到轻度富营养水平(∑TLI>50)[13,20,23]. 对洞庭湖营养状况演变成因及趋势进行的分析显示[12]：1986—2002年，洞庭湖多次暴发洪水(1988年、1996年、1998年、1999年)，洪水期间洞庭湖的∑TLI接近富营养水平，其他时段洞庭湖的∑TLI总体维持在中营养水平，洪水期间地表径流携带大量悬浮颗粒物(泥沙)，泥沙吸附大量农业面源污染物进入洞庭湖后释放进入水体，是ρ(TN)、ρ(TP)及∑TLI升高的原因.2003—2015年洞庭湖∑TLI呈波动上升趋势，该时段洞庭湖流域工业污染、农业面源污染及湖内沉积物释放增加，以及三峡工程运行和严重干旱导致的来水量减少是富营养化加剧的原因[13,20,23].注：虚线表示∑TLI=50.图3 洞庭湖∑TLI平均值变化趋势Fig.3 Trends of ∑TLI in Dongting Lake富营养化加剧的同时，洞庭湖中浮游植物数量呈增加的趋势(1991—2011年). 藻类监测数据显示，洞庭湖中藻类以硅藻门分布较广，数量相对较多；湖中的优势藻类由舟形藻(1986—2007年)转变为小环藻(2008—2015年)；并且近年来洞庭湖中的硅藻(中-富营养型代表种)比例下降，蓝藻(富营养型代表种)比例迅速上升，藻类演变呈现从中营养型向富营养型转变的趋势[7]. 不同时段洞庭湖藻类的分布及优势功能群有所差异[25]，水温、水位、最低水位及ρ(NH3-N)是影响洞庭湖水体营养等级及藻类分布的主要环境因子[26]. 卫星遥感数据显示，2008年以来洞庭湖丰水期已开始暴发水华，水华多发生在东洞庭湖. 其中，2008年东洞庭湖水华面积为10 km2，藻类密度指数达118×104～485×104 L-1，ρ(Chla)为11.47～33.85 mgm3. 而2013年东洞庭湖水华面积增至400 km2左右，ρ(Chla)为411 mgm3，优势种为微囊藻[27].2 三峡工程运行对洞庭湖水环境的影响2.1 三峡工程运行对洞庭湖水情的影响2003年以来三峡工程运行改变了下游长江荆江段的自然径流，并对长江和洞庭湖之间的江湖关系产生一系列影响[28-29]：①三峡工程运行过程中对长江汛期洪水进行调蓄，也对洞庭湖的自然节律产生影响. 在汛期及蓄水期(7—11月)三峡工程减少下泄流量，从而减少了荆江径流量，加速了洞庭湖的水位下降；在枯水期及泄水期(12月—翌年5月)增加下泄流量，从而增加荆江的径流量，使荆江和洞庭湖水位上升[30]. 平水年及枯水年三峡工程蓄水期对洞庭湖出湖流量的影响，是近10a来洞庭湖枯水期提前及延长、洞庭湖水位降低的主要原因[31]. 而洞庭湖枯水期提前，使得东洞庭湖、南洞庭湖、洪道附近洲滩湿地提前出露，湿地类型发生变化[32-33]. ②三峡工程运行后，汛期及蓄水期(7—11月)荆江径流量的减少，也加重了长江三口的淤积，延长了三口断流时间，从而减弱了长江和洞庭湖之间的水沙交换[28]. ③三峡工程运行以来，大量拦截上游来水的泥沙，使得下游荆江河床下切，洞庭湖出湖口的长江顶托作用减小、拉空效应增强，出湖流速增大，进而使洞庭湖主湖区在不同时段下的流速均有增加. 但三峡工程运行以来，长江三口淤积的加重以及使南洞庭湖滩区在蓄水期的流速降低，对东洞庭湖滩区流速(<0.1 ms)的影响较小[28,34]. ④三峡工程运行增大洞庭湖流速的同时，降低洞庭湖水位. 三峡工程运行以来洞庭湖的年平均水位和运行前(1956—2002年)相比降低了0.19～0.40 m. 就不同水期而言，三峡工程运行后，枯水期洞庭湖水位(0.21～0.63 m)增加；涨水期、丰水期、退水期洞庭湖水位有不同程度的降低(见图4)，而东洞庭湖水位的变幅最大[35-36].2.2 三峡工程运行对洞庭湖水质的影响图4 三峡工程运行后洞庭湖水位变化[36]Fig.4 Variations of inundation extent and depth resulting from the Three Gorges Dam regulation[36]三口四水的来水是洞庭湖水体中氮磷的主要来源(84.96%～98.29%). 三峡工程运行前(1999—2002年)洞庭湖经由三口四水NH4+-N、TP入湖总通量分别为67.42×103、19.32×103 t. 2010年洞庭湖三口四水入湖水量共减少了5.60%，NH4+-N入湖总通量变化不明显，TP入湖总通量减少了22.20%. 其中，2010年三口入湖水量减少了约33.3%，NH4+-N、TP入湖总通量减少了约50%；四水入湖水量增加了5.63%，NH4+-N入湖总通量增加了16.20%，TP入湖总通量略有减少. 受水情的影响，洞庭湖氮磷入湖通量在年内分配不均，最高值出现在6—7月. 空间分布上，入湖污染负荷主要来源于四水水系(83.40%～87.54%)，其中湘江和沅江贡献较大，长江三口氮磷入湖通量仅占入湖总量的12.46%～17.18%[37]. 洞庭湖区的面源污染也是洞庭湖水体中氮磷的来源之一. 对洞庭湖区主要污染源(包括工业企业、城镇生活、农村生活、农田径流、畜禽养殖和水产养殖等主要类型)进行的调查得出[38]，2008年洞庭湖区TN和TP的入湖量分别为59 049 和 6 913 t. 其中来源于畜禽养殖、农田径流和城镇生活污染的TN、TP分别占面源污染总量的83%和81%. 此外，沉积物中氮磷的释放也是洞庭湖水体中氮磷的来源之一. 洞庭湖沉积物中w(TN)随深度增加而减少，东洞庭湖上覆水及沉积物中TN、NH4+-N和NO3--N含量最高，底层水中的ρ(TN)、ρ(NH4+-N)和ρ(NO3--N)高于表层水，沉积物中的氮通过扩散作用释放到上覆水中，表层沉积物中NH4+-N的最大释放量为281.70～307.13 mgkg[39]. 东洞庭湖沉积物中w(TP)较高，洞庭湖沉积物中w(溶解性活性磷)随深度增加而增加，洞庭湖沉积物中的磷均向上覆水扩散释放，释放量为1.9～88 ng(m2·d)，其中，沅江、醴水、资水入湖口沉积物磷释放量相对较大[22]. 因此，洞庭湖水体中的主要污染物氮磷主要来源于三口四水来水、湖区面源氮磷污染以及沉积物内源氮磷释放.三峡工程运行导致的江湖关系变化对洞庭湖的自然节律、泥沙含量、水位、流速产生显著影响，进而影响洞庭湖水体中氮磷的输移转化、水环境容量以及水质. 三峡工程运行后，长江三口入湖泥沙量大幅降低，导致入湖水体中ρ(PP)的减少，是洞庭湖水体中ρ(TP)降低的主要原因. 随着洞庭湖入湖水量减少、水流变缓，水体中的PP沉降并存贮于沉积物中，使水体中PP在TP中所占的比例进一步降低. 但三峡工程运行后，洞庭湖水体中ρ(TP)的降低，促进了沉积物中磷向上覆水中扩散释放[40]；洞庭湖中泥沙等悬浮颗粒物的减少，也降低了DTP在颗粒物上的吸附沉淀[41]，洞庭湖水体中ρ(DTP)有增加趋势. 洞庭湖水体中TP的形态组成由PP为主逐渐转变为DTP为主.三峡工程运行对洞庭湖氮形态的影响不显著[15]. 三峡工程运行后，洞庭湖主湖区流速增大，影响沉积物中氮磷的释放. 模拟试验表明，0～0.50 ms流速下，洞庭湖沉积物孔隙水中的ρ(TN)均高于沉积物-水界面处和上覆水中，沉积物中的氮作为内源向上覆水中释放，释放过程中孔隙水中的NH4+-N向NO3--N转化[42]. 三峡工程运行后，洞庭湖沉积物的出露时间延长，沉积物的出露面积增加，改变了沉积物的氧化还原条件，而沉积物中铁的氧化还原循环是影响沉积物中磷吸附与解吸过程的关键因素，氧化还原电位较高，利于铁的氧化和有效磷固定；氧化还原电位较低，利于铁的还原和有效磷的释放[43].三峡工程运行后，除9月外，洞庭湖各污染物在汛期和蓄水期(7—11月)的水环境容量有不同幅度的降低(1.59%～65.31%)；除4月外，在枯水期和泄水期(12月—翌年5月)的水环境容量有一定程度的增加(2.39%～7.71%)(见图5). 在外源不变的前提下，水位、湖容增幅越大，水环境容量增加值越大，短期内三峡增加下泄水量会使湖区的纳污能力增加[14,16].综上，三峡工程运行主要影响洞庭湖中的磷，使洞庭湖水体ρ(PP)、ρ(TP)降低，沉积物中磷的释放量增大；但对洞庭湖中氮形态的影响不显著. 此外，三峡工程运行使洞庭湖枯水期和泄水期大部分时段的水环境容量增大，汛期和蓄水期大部分时段下的水环境容量减小. 三峡工程运行在一定程度上可以改善洞庭湖水质，主要改善时段在枯水期和泄水期.图5 三峡工程运行后洞庭湖TN、TP水环境容量变化Fig.5 Variations of water environmental capacity of TN and TP resulting from the Three Gorges Dam regulation2.3 三峡工程运行对洞庭湖富营养化风险的影响研究[12,27]表明，洞庭湖中藻类以硅藻门分布较广，数量较多，但近年来洞庭湖中硅藻比例下降，蓝藻比例上升，东洞庭湖水华暴发的优势种为微囊藻. 流速、水温、光照强度、悬浮颗粒物、氮磷质量浓度、氮磷比等环境因子都对微囊藻增殖聚集产生影响[44-46]. 对洞庭湖藻类监测数据的分析显示，水温、水位、最低水位及ρ(NH3-N)是影响洞庭湖藻类分布、水体营养等级的主要环境因子[25,47]. 洞庭湖水中ρ(TN)、ρ(TP)已满足藻类生长需求，而洞庭湖长期处于中营养状态，是由于洞庭湖为过水型湖泊，水体滞留时间(18.2 d)较短，水流流速较快，泥沙含量(悬浮颗粒物)高，水体透明度低，不利于藻类生长繁殖[13,48].三峡工程运行后，长江三口入湖泥沙大幅降低，洞庭湖悬浮颗粒物减少，水体透明度增大；洞庭湖ρ(TP)减少，磷的形态组分由PP为主转变为DTP为主[28,35,49]. 在空间分布上，三峡工程运行后，东洞庭湖滩区水流流速较小(≤0.09 ms)，基本不受三口和四水的水动力影响，洞庭湖主湖区平均流速都在0.15 ms以上，而三口入湖口处、四水尾闾至湖区的流速可达0.68 ms，受江湖关系影响较大(见图6)；三峡工程运行前后ρ(TN)平均值在空间分布上均表现为东洞庭湖>南洞庭湖>西洞庭湖，ρ(TP)平均值均为西洞庭湖>东洞庭湖>南洞庭湖[14,49]. 在时间分布上，三峡工程运行后，洞庭湖水位降低，主湖区流速增大，水体停留时间减小；三峡工程运行前后ρ(T N)、ρ(TP)均为枯水期>平水期>丰水期[14-15].图6 三峡工程运行后洞庭湖流速分布[15]Fig.6 Velocity and direction of flow in Dongting Lake resulting from the Three Gorges Dam regulation[15]综上，三峡工程运行后洞庭湖水体中的ρ(TP)有所降低，但洞庭湖湖体ρ(TN)、ρ(TP)仍相对较高，已能够满足藻类生长的需求，水华发生的制约条件是水体透明度和水流流速. 三峡工程运行使洞庭湖水体透明度增大，水环境容量减少，利于水华暴发；另一方面，三峡工程运行也使洞庭湖主湖区大部分时段的流速增大，湖体生物可利用氮、磷浓度减少，不利于水华暴发. 因此，江湖关系变化后洞庭湖富营养化风险增大的时段是蓄水期，其他时段富营养化风险减小；流速较低的东洞庭湖湖滩区、蓄水期流速降低明显的南洞庭湖滩区水华发生的风险增大，为水华发生的敏感区域.3 存在问题及建议洞庭湖的水文条件复杂，与长江的江湖关系变化受自然因素和人类活动的双重影响. 洞庭湖的污染物来源复杂，受三口、四水来水、湖区众多污染源以及自身水环境容量的综合影响. 洞庭湖的营养状态和水华发生风险受营养盐浓度、透明度、悬浮颗粒物、水流流速等因素影响. 洞庭湖出入湖径流年内、年际变化较大，旱涝灾害发生几率高；并且近年来洞庭湖水质不断恶化、富营养化加剧，研究者们采用洞庭湖实际水文、水质数据，结合多种软件模型，从不同角度对洞庭湖水动力、水质及其影响因素进行了研究. 洞庭湖的水动力研究多采用二维水动力模型，对洞庭湖的流场、泥沙、水位进行模拟[10,30,33,35-36]；结合三峡工程运行调度数据，分析三峡工程运行对洞庭湖水位的影响[10,33,35-36]；采用Mann-Kendall法对年径流量和年输沙量的突变时间进行分析，分析洞庭湖水情变化的影响因素[2-3,7-8]. 洞庭湖水质及富营养化研究多结合因素分析法，分析水中主要污染物[12,23-24]；采用监测数据，分析主要污染物、富营养化指数、浮游藻类及蓝藻水华的年际、年内变化趋势及空间分布[13-15,17]；结合洞庭湖流域的工业污染、农业污染、生活污染以及上游三峡工程等大型水利枢纽工程运行数据，分析洞庭湖水质及富营养化风险变化的因素[37-38]；通过水动力模型，分析三峡工程运行对洞庭湖水环境容量的影响；结合三峡工程运行后的洞庭湖水情变化特征，研究三峡工程运行对沉积物和上覆水中氮磷迁移转化影响的机理[39-43].3.1 现阶段三峡工程运行对洞庭湖水环境及富营养化风险影响研究存在的问题a) 洞庭湖的水情受气候变化等自然因素和三峡工程运行等人为因素的综合影响. 三峡工程运行也从多个方面影响洞庭湖水情，如影响洞庭湖入湖径流量、入湖泥沙量、湖区冲淤、流场分布等. 如何在水动力模拟过程中区分并定量包括三峡工程运行在内的多种因素对洞庭湖水情的影响，还需要更系统的研究.b) 洞庭湖作为通江湖泊，其水环境、富营养化风险、水华发生风险受水文水动力、。
三峡工程运行后对洞庭湖湿地的影响_黄维
第３６卷第２０期２０１６年１０月生态学报ＡＣＴＡＥＣＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡＶｏｌ．３６，Ｎｏ．２０Ｏｃｔ．，２０１６基金项目：国家重点基础研究发展计划（９７３）项目（２００９ＣＢ４２１１０３）；国家水体污染控制与治理科技重大专项课题（２０１４ＺＸ０７４０５⁃００３）收稿日期：２０１５⁃０３⁃３０；㊀㊀网络出版日期：２０１５⁃００⁃００∗通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｗｄｗａｎｇｈ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍＤＯＩ：１０．５８４６／ｓｔｘｂ２０１５０３３００６１１黄维，王为东．三峡工程运行后对洞庭湖湿地的影响．生态学报，２０１６，３６（２０）：㊀⁃㊀．ＨｕａｎｇＷ，ＷａｎｇＷＤ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｒｅｅｇｏｒｇｅｓｄａｍｐｒｏｊｅｃｔｏｎｄｏｎｇｔｉｎｇｌａｋｅｗｅｔｌａｎｄｓ．ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０１６，３６（２０）：㊀⁃㊀．三峡工程运行后对洞庭湖湿地的影响黄㊀维１，２，王为东１，∗１中国科学院生态环境研究中心，中国科学院饮用水科学与技术重点实验室，北京㊀１０００８５２中国科学院大学，北京㊀１０００４９摘要：长江三峡工程建成运行后，其下游第一个大型通江湖泊 洞庭湖的水文㊁水质以及湿地环境等均发生了很大变化㊂三峡工程已经开始影响到洞庭湖的泥沙淤积㊁水位波动㊁水质以及植被演替等㊂以三峡水库调度运行方案㊁河湖交互作用和洞庭湖湿地植被分布格局为基础，从长江三峡工程对洞庭湖水文㊁水质以及湿地植被演替等方面综述了三峡工程对洞庭湖湿地的综合影响㊂三峡工程减缓了长江输入洞庭湖泥沙的淤积速率，对短期内增加洞庭湖区调蓄空间㊁延长洞庭湖寿命有利㊂总体上减少了洞庭湖上游的来水量，改变了洞庭湖原来的水位／量变化规律㊂给洞庭湖水环境质量造成了直接或间接的影响，对其水质改变尚存一定争议，但至少在局部地区加剧了污染㊂水位变化和泥沙淤积趋缓协同改变了洞庭湖湿地原有植被演替方式，改以慢速方式演替，即群落演替的主要模式为：水生植物 虉草或苔草 芦苇 木本植物㊂展望了今后的研究趋势与方向，为三峡工程与洞庭湖关系的进一步研究提供参考㊂关键词：长江；三峡工程；洞庭湖；江湖关系；泥沙淤积；水位波动；水质；植被演替ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｒｅｅｇｏｒｇｅｓｄａｍｐｒｏｊｅｃｔｏｎｄｏｎｇｔｉｎｇｌａｋｅｗｅｔｌａｎｄｓＨＵＡＮＧＷｅｉ１，２，ＷＡＮＧＷｅｉｄｏｎｇ１，∗１ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＤｒｉｎｋｉｎｇＷａｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥｃｏ⁃ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８５，Ｃｈｉｎａ２ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓＤａｍＰｒｏｊｅｃｔ（ＴＧＰ）ｏｎｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒｉｓｔｈｅｗｏｒｌｄᶄｓｌａｒｇｅｓｔｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒｃｏｍｐｌｅｘｐｒｏｊｅｃｔ．ＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅｉｓｔｈｅｆｉｒｓｔｌａｒｇｅｌａｋｅｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｏｆｔｈｅＴＧＰ，ａｎｄｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｃｈａｎｇｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｎｏｔｅｄｉｎｔｈｅｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｇｉｍｅｓ，ｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙ，ａｎｄｗｅｔｌａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓｓｉｎｃｅｔｈｅＴＧＰｂｅｇａｎｏｐｅｒａｔｉｏｎ．ＴｈｉｓｒｅｖｉｅｗｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅＴＧＰｏｎＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒｄｉｓｐａｔｃｈｓｃｈｅｍｅ，ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｒｉｖｅｒａｎｄｌａｋｅ，ａｎｄｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｌａｋｅｗｅｔｌａｎｄｓ．ＴｈｅＴＧＰｒｅｄｕｃｅｄｔｈｅｓｅｄｉｍｅｎｔｄｉｓｃｈａｒｇｅｆｒｏｍｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒｔｏＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅａｎｄｓｌｏｗｅｄｔｈｅｓｅｄｉｍｅｎｔｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｒａｔｅ．ＴｈｉｓｗａｓｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｆｏｒｔｈｅｌａｋｅｉｎｔｈｅｓｈｏｒｔｔｅｒｍｂｅｃａｕｓｅｉｔｉｎｃｒｅａｓｅｄｗａｔｅｒｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｐａｃｅａｎｄｅｘｔｅｎｄｅｄｔｈｅｌｉｆｅｏｆＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅ．ＴｈｅＴＧＰｒｅｄｕｃｅｄｗａｔｅｒｉｎｆｌｏｗｆｒｏｍｕｐｓｔｒｅａｍａｎｄｃｈａｎｇｅｄｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｉｎｗａｔｅｒｌｅｖｅｌ．ＴｈｅＴＧＰｅｘｅｒｔｅｄｄｉｒｅｃｔａｎｄｉｎｄｉｒｅｃｔｅｆｆｅｃｔｓｏｎｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｏｆＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅ．ＴｈｅｒｅａｒｅｓｔｉｌｌｃｏｎｔｒｏｖｅｒｓｉｅｓｒｅｇａｒｄｉｎｇｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｉｍｐａｃｔｓｏｆｔｈｅＴＧＰｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｎＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅ，ａｎｄｔｈｅＴＧＰｈａｓｅｘａｃｅｒｂａｔｅｄｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎｓｏｍｅｒｅｇｉｏｎｓ．ＲｅｄｕｃｅｄｗａｔｅｒｌｅｖｅｌｖａｒｉａｔｉｏｎａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎｈａｖｅｊｏｉｎｔｌｙｃｈａｎｇｅｄｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎｉｎＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅ．Ｔｈｅｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎｒａｔｅｂｅｃｏｍｅｓｓｌｏｗ，ａｎｄｔｈｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｉｓａｑｕａｔｉｃｐｌａｎｔｓ，ＰｈａｌａｒｉｓａｒｕｎｄｉｎａｃｅａｏｒＣａｒｅｘｓｐ．，Ｐｈｒａｇｍｉｔｅｓａｕｓｔｒａｌｉｓ，ａｎｄｌｉｇｎｅｏｕｓｐｌａｎｔｓ．Ｔｒｅｎｄｓａｎｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｏｆｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｓｅｓｕｂｊｅｃｔｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＴｈｉｓｓｔｕｄｙｗｉｌｌｐｒｏｖｉｄｅａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｂｅｔｗｅｅｎＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅａｎｄｔｈｅＴＧＰ．网络出版时间：2016-01-22 15:53:20网络出版地址：/kcms/detail/11.2031.Q.20160122.1553.032.html２㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３６卷㊀ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒ；ＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓＤａｍＰｒｏｊｅｃｔ；ＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅ；ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｒｉｖｅｒａｎｄｌａｋｅ；ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ；ｗａｔｅｒｌｅｖｅｌｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ；ｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙ；ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎ洞庭湖位于湖南省北部㊁长江荆江河段南岸，其地理坐标为１１１ʎ５３¢ １１３ʎ０５¢Ｅ，２８ʎ４４¢ ２９ʎ３５¢Ｎ，东南汇集湘水㊁资水㊁沅水㊁澧水四水及环湖中小河流，北接松滋口㊁太平口㊁藕池口㊁调弦口（１９５８年冬封堵）四口分泄的长江来流，经洞庭湖调蓄后又于岳阳市城陵矶注入长江㊂洞庭湖现为我国第二大淡水湖，湖泊总面积２６２５ｋｍ２㊁总容积１６７亿ｍ３，丰水期为每年６月至８月，枯水期为１２月至翌年３月，水深４ ２２ｍ，最大水位差为１７．１７ｍ［１］，为长江流域重要的调蓄湖泊和水源地，其分流和调蓄作用，对整个长江中游的防洪和水资源利用举足轻重［２］㊂洞庭湖湿地是与长江相连通的大型内陆淡水湿地，是我国最重要的淡水湿地之一，具有重要的生态功能和经济价值等㊂１９９４年，洞庭湖被国务院列为国家级自然保护区，１９９２年和２００１年东洞庭湖湿地与西㊁南洞庭湖湿地被联合国教科文组织列入‘国际重要湿地名录“㊂湿地是极其敏感的生态系统，自然和人类的干扰活动对其影响极其迅速［３］，因此长江三峡工程建成运行后，对洞庭湖的水位㊁水情会产生影响，亦必然对其生态环境产生影响［４］㊂研究三峡工程的建成运行对洞庭湖湿地水文㊁水质以及植被演替等的影响，为该区植物多样性及退化生态系统的恢复提供科学依据，同时对于调整其作物种植布局和产业结构等具有十分重要的意义㊂三峡工程于２００３年开始蓄水，三峡水库总体运行水位在１４５ １７５ｍ之间㊂每年６月，要求水位降低到１４５ｍ，以腾出防洪库容２２０亿ｍ３防汛㊂在夏季主要汛期（７ ９月）保持出库流量一定，可以将夏季大于此流量的洪峰削减在库区内，当来水小于此流量时，水位又开始下降，一直使水位降到１４５ｍ㊂等到汛期末期，即９月中下旬到１０月中旬，调节使入库流量大于出库流量，开始蓄水，大约一个月蓄满至１７５ｍ左右，之后保持出库水量和入库水量平衡，翌年从２月开始调节使出库水量大于入库水量，加大向下游的补水，直到６月水位降到１４５ｍ㊂以上就是三峡水库一整年的调度方案，每年的调度方案会根据三峡库区的水文气象预报㊁库区中小洪水的发生㊁发电㊁航运效益㊁水库排沙以及长江下游地区经济社会和生态环境需要适时综合调整［５］㊂近年来，随着生态环境保护意识的提高，三峡工程运行对江湖关系的影响成为众多学者关注的热点，国内外许多学者针对三峡水库蓄水运用前后对洞庭湖区的影响从不同角度做了较多研究㊂１㊀三峡工程对洞庭湖水文的影响１．１㊀对洞庭湖泥沙的影响洪林等［６］研究表明，三峡建坝后，由长江三口注入洞庭湖的泥沙将大幅减少㊂主要原因是挟沙能力最强的特大洪水被三峡水库大幅削峰，荆江由于冲刷作用加强而导致江流加速和淘深下切，结果使松滋㊁太平㊁藕池三口口门相对抬升㊂三峡水库运用后的百年内其下游径流的含沙量均会较之前降低，因此可以认为洞庭湖三口来水含沙量的减少将成为趋势［７］㊂Ｘｕ等［８］根据三峡水库的调度运行方案估计从２００３年到２００６年有６０％的泥沙被大坝拦截，导致大坝下游泥沙量的减少，长此以往会造成下游河道侵蚀，发生形态学的改变，而且下游河道的侵蚀产生的泥沙并不能抵消三峡水库截留的泥沙量，造成输入下游泥沙量降低㊂配合三峡水库，从１９８５年起在长江上游营造了大面积的水土保持林亦会有效地阻止水土流失㊂原先经三口进入洞庭湖的一部分泥沙将走荆江而径直下泄，使流入洞庭湖的泥沙大大减少㊂Ｙａｎｇ等［９］研究了三峡大坝对河流泥沙的影响，分析得出在三峡大坝实际运行之后，泥沙量减少了３１％，将导致河床的侵蚀和长江三角洲扩展速度的降低㊂因为河流流量影响河湖响应，三峡大坝对长江流量的降低的影响，影响长江和下游湖泊如洞庭湖㊁鄱阳湖等的河湖响应㊂张细兵等［１０］以圣维南方程组为基本方程组建立了长江宜昌至大通河段（含洞庭湖区）一维非恒定流水沙数学模型㊂模型求解采用河网三级算法，泥沙计算采用非耦合求解模式㊂研究表明三峡水库运用３０年后，荆江三口平均分流量和分沙量比多年平均值减少４３％和７３％，三口分流道的河床相应发生冲淤变化；三峡工程运用后，受荆江三口分流比减少影响，洞庭湖区泥沙淤积显著减少㊂秦文凯等［１１］通过模型计算也得出了类似的结果㊂郭小虎等［１２］研究表明，三峡工程蓄水后预计荆江三口分流能力将基本维持目前的格局，则三口分沙比也基本变化不大㊂总的来说，由于三峡工程截留使上游来沙减少，且三口分沙比不变或减少，使洞庭湖泥沙淤积速度放缓，对短期内增强洞庭湖区调蓄空间㊁延长洞庭湖寿命有利㊂１．２㊀对洞庭湖水位㊁水量的影响洞庭湖水位受到长江和流域内四水的共同影响，在江湖关系上既有长江分流入湖的作用，又有出口江湖相互顶托的作用㊂长江与洞庭湖以荆江三口分流和江湖汇流口（城陵矶）为纽带形成一个庞大复杂的江湖关系系统㊂系统任何一个要素发生变化，其他子系统均会做出相应的调整和变化㊂由于江湖具有自动调节作用，三峡水库蓄水前，长江中下游江湖水沙关系基本上处于相对平衡阶段［１３］㊂三峡工程建成后，水库调节改变下泄流量，直接影响着洞庭湖水系相互作用的水文过程㊂长江水位的变化取决于大坝截留㊁释放的水量和水流的季节性变化㊂水位受影响最大的是靠近三峡的河段，最大影响是下游河段的５倍㊂在下游河段，由于支流流入的混合作用，三峡对水位影响逐渐降低，而洞庭湖是长江三峡下游的第一个吞吐型湖泊，对于调节和缓冲长江上游水量和水位起着重要的作用，必然对自身有着不可忽视的影响［１４］㊂自２００３年三峡工程开始实验性蓄水以来，洞庭湖发生了秋季枯水提前㊁持续时间增长的现象，多次出现接近历史同期最低水位［１５］㊂黄群等［１６］通过ＢＰ神经网络对城陵矶水位进行了模拟，还原了在没有三峡工程情况下２００６年和２００９年洞庭湖水位，并和１９９０ｓ年代的对比，发现城陵矶水位有一定波动，但差别不大㊂而２００６年三峡蓄水使城陵矶水位平均下降２．０３ｍ，最大降幅３．３０ｍ，２００９年蓄水使城陵矶水位平均下降２．１１ｍ，最大降幅３．１２ｍ㊂史璇等［１７］研究得出，２００３年三峡工程蓄水运行后，洞庭湖水位的主要变化趋势有：水位年内变化趋缓，枯水期水位明显提升，丰水期水位有所下降，９ １０月水位消落速度加快等，径流年内分配区域均匀化㊂而李景保［１８］等运用洞庭湖区与长江干流相关控制站１９５１ ２０１０年实测水文数据，在分析江湖水力关系的基础上，从不同时间尺度分析江湖水体交换能力的演变特征及其对三峡水库运行的响应，江湖水体交换能力在时间尺度上的演变规律表现为：７ ９月长江三口对洞庭湖补给能力较强，１ ３月洞庭湖对长江的补给能力较强；１９５１ １９５８年㊁１９５９ １９６８年长江三口对洞庭湖的补给能力较强，而２００３ ２０１０年洞庭湖对长江的补给能力增强；三峡水库运行后无论是典型年还是水库不同调度方式运行期，都表现为三口分流量减少，长江三口对洞庭湖的补给能力减弱，而因四水入湖水量占绝对优势，湖泊对长江的补给能力明显增强㊂Ｚｈａｎｇ等［１９］收集了大量三峡和湖区的水文和水力数据，根据实测数据分析和采用ＧＡＭｓ（ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄａｄｄｉｔｉｖｅｍｏｄｅｌｓ）模型模拟均证实了三峡工程蓄水运行造成平均５％的长江来水量损失，可能是由于地下的渗漏或者是其它未知的过程造成的㊂长江流量和水位的变化能改变洞庭湖湖水流入长江的阻滞力，从而影响湖水水位㊁储存水量和湖水季节性波动㊂当６ ９月湖区效应较强（即洞庭湖区域降雨较多，四水来水较多），湖水水位较高，根据三峡水库调度运行方案，６ ９月保持一定的出库流量，水库蓄水较少，阻滞系数较大，对洞庭湖水位影响降低㊂９月下旬到１１月，三峡开始蓄水，长江水位降低，阻滞系数变小，洞庭湖向长江补水，以平衡长江水位与洞庭湖之间水位差，水位显著下降［２０］㊂１０月，三峡蓄水使东洞庭湖水位下降２ｍ左右，进入枯水期时间提前了约１个月，这种影响随着洞庭湖入江口下切，将进一步深化［２１］㊂Ｄａｉ等［２２］用２００７年的数据研究三峡水库在洪水季节减少了长江流量，而在干旱的季节增加了流量㊂三峡工程蓄水导致下泄流量在枯水期发生较大程度的调整，据实测资料表明：１０月㊁１１月城陵矶水位呈明显的递减趋势，主要是因为三峡水库１０月㊁１１月汛后蓄水引起，１２月 翌年３月无明显变化，４月㊁５月呈减小趋势［２３］㊂总之，三峡在枯水期增加下泄流量，洪水期减少下泄流量㊂枯水期，由于三峡增泄流量，洞庭湖的水位将比三峡运行前抬升；丰水期，由于三峡减泄流量，洞庭湖的水位将比三峡运行前降低，对洞庭湖水位变化的影响不容忽视㊂２㊀三峡工程对洞庭湖水质的影响２０世纪末开展的洞庭湖水质污染调查和监测评价成果表明，洞庭湖水域本底总体水质尚好，水质多在Ⅱ３㊀２０期㊀㊀㊀黄维㊀等：三峡工程运行后对洞庭湖湿地的影响㊀４㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３６卷㊀类和Ⅲ类之间，基本处于清洁和轻度污染状态㊂但进入２１世纪之后，湖区多数水域已受到氮㊁磷等污染，全湖基本处于中度富营养化，且水质呈恶化的趋势［２４］㊂随着人类活动影响的深入，尤其是三峡等重大水利工程的影响，对长江中下游水环境问题产生的影响不容小觑㊂洞庭湖环境问题主要是由于氮㊁磷导致的湖泊水域局部污染及生态系统破坏［２５］㊂李忠武等［２６］采用主成分分析法和基于超标权重的综合水质标识指数评价方法，发现三峡工程的运行对洞庭湖水环境质量变化有一定影响，在小河嘴㊁万子湖及东洞庭湖三个典型断面多年综合污染指数高于三峡工程建设前，表现为２００３年前水质多以Ⅲ类为主，２００３年以后以Ⅳ类为主；ＡｒｃＧＩＳ支持下的洞庭湖水环境质量时空分析表明，三峡工程运行后，洞庭湖水环境污染格局发生变化，表现为局部污染区域发生转移，东洞庭湖及洞庭湖出口污染最重，对洞庭湖总体水质情况表现出负面效应㊂王旭等［２７］结合洞庭湖区水文水质（１９９５ ２０１０年）观测资料，通过绘制洞庭湖水位－水质变化曲线及从相关性分析入手，结果表明洞庭湖水位变化与水质具有较好的相关性，三峡运行后洞庭湖总体水位呈下降趋势，水质指标ＴＮ和ＣＯＤＭｎ随水位下降而呈现升高的趋势㊂且三峡工程建设后，洞庭湖蓄水量会减少，水流速度减慢，湖泊换水周期就相应延长，致使洞庭湖水体交换能力与自净能力减弱，水环境质量下降，严重会出现富营养化，影响鱼类资源的生产；特别是非汛期对洞庭湖水体环境有较大影响，使洞庭湖提前退出汛期，由于目平湖和南洞庭湖湖底高程超２６ｍ，长江来水在枯水期将无法进入该湖区，水量的减少将对这一水域的污染形势变得更加严峻，水质也将呈恶化趋势［２８］㊂由于换水周期长，加上西洞庭湖㊁南洞庭湖水量减少，对局部水域，特别是西洞庭湖水域的污染形势将更加严峻，水质恶化的进程相对于整体水域将大大加快［２９］㊂但有些学者持有不同的看法，卢宏玮等［３０］运用模型对三峡工程运行前后洞庭湖的水环境容量进行预测表明，三峡运行对洞庭湖水环境容量产生了一定程度的影响，主要体现在对洞庭湖枯水期的ＣＯＤ㊁ＴＮ㊁ＴＰ环境容量均有一定程度的抬升，而丰水期的ＣＯＤ㊁ＴＮ㊁ＴＰ环境容量有小范围的下降㊂水环境容量在１１月减少，１２月变化较小，而１ ５月有所增加，综合来看，在全年的大部分月份中，三峡工程的运行在一定程度上提高了洞庭湖的水环境容量，对洞庭湖水体状况的改善起到了积极作用㊂总体来说，三口来水对于洞庭湖水质变化贡献率最高为５２．７３％，湖体本身产生污染负荷的贡献率为２９．２６％，四水贡献率为１８．０１％［３１］㊂田泽斌［３２］通过与１９９９ ２００２年（三峡工程运行前）相比，２０１０年洞庭湖三口来水量减少了约１／３，经由三口输入的ＣＯＤＭｎ㊁ＮＨ＋４㊁ＴＰ入湖通量分别减少了５３．１９％㊁４９．２７％㊁５２．６３％，但认为该变化特征仍需进一步论证㊂陈绍金［３３］则从利弊两个方面分析了三峡蓄水对洞庭湖水环境的影响，认为当三峡水库增泄流量时，对洞庭湖的水质改善整体是有利的，可以稀释湖水的污染浓度，但是对农田的排渍㊁土壤潜育化及湖区动植物的生存有一定的不利影响㊂３㊀三峡工程对洞庭湖湿地的影响洞庭湖具有独特的地理环境，每年洪水季节大量泥沙入湖淤积，形成了我国以敞水带㊁季节性淹水带㊁滞水低地为主的最大湖泊湿地景观，共有面积约８５．７８万ｈｍ２［３４⁃３５］㊂洞庭湖主要植被类型包括水生植被㊁草甸㊁沼泽植被和常绿阔叶林植被，面积较大的湿生群落类型有虉草（Ｐｈａｌａｒｉｓａｒｕｎｄｉｎａｃｅａ）㊁野胡萝卜（Ｄａｕｃｕｓｃａｒｏｔａ）㊁辣蓼（Ｐｏｌｙｇｏｎｕｍｈｙｄｒｏｐｉｐｅｒ）㊁蒌蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａｓｅｌｅｎｇｅｎｓｉｓ）㊁苔草（Ｃａｒｅｘｓｐ．）㊁荻（Ｍｉｓｃａｎｔｈｕｓｓａｃｃｈａｒｉｆｌｏｒｕｓ）㊁芦苇（Ｐｈｒａｇｍｉｔｅｓａｕｓｔｒａｌｉｓ）㊁旱柳（Ｓａｌｉｘｍａｔｓｕｄａｎａ）㊁美洲黑杨（Ｐｏｐｕｌｕｓｄｅｌｔｏｉｄｅｓ）等，其分布规律为由岸边向湖心逐渐倾斜，植物随湖水深度形成不同的植物群落㊂植被从空间格局上呈现明显的带状分布特点，由水及陆的总趋势为：沉水植物群落 虉草群落 苔草群落 辣蓼群落＋蒌蒿＋苔草群落 芦苇群落 美洲黑杨或旱柳群落［３６］㊂三峡工程运行后对洞庭湖区湿地生态的影响有两种情况，一种是由于年内水库下泄量变化导致洞庭湖水位和地下水位变化对湿地生态系统的影响；另一种情况是洞庭湖泥沙变化引起湿地生态系统的演替［３７］㊂３．１㊀水位波动对湿地的影响水位是湖泊储水量变化的量度，是控制湖泊生态环境系统的重要因素［３８］，水位改变将影响湿地植被覆盖度和物种组成，最终产生群落演替［３９］㊂长期的高水位和低水位以及非周期性的水位季节变动会破坏水生植被长期以来对水位周期性变化所产生的适应性，从而影响植被的正常生长㊁繁衍和演替［４０］㊂影响机理主要表现为两方面：（１）直接影响，表现在对水生生物生长及对种群间竞争关系的影响；（２）间接影响，由于水位变化导致了水体中的理化条件，如透明度㊁浊度㊁盐度㊁ｐＨ㊁悬浮与沉降以及溶解氧（ＤＯ）等发生变化㊂Ｋｅｄｄｙ等［４１］提出了物种分布的离心组织模型，认为当植物种对于水位的选择趋势一致时，最具竞争力的物种处于最佳水位范围，其他物种按照竞争力大小，以此水位为中心呈梯度分布㊂对那些以水生植被为食的生物产生了影响，进而间接地减小或增大了水生植被啃食的压力，改变了水生植被的时空分布［４２］㊂三峡工程的调蓄作用使洞庭湖年内水位波动幅度减小，主要有利于较低高程的芦苇生长，生物量增大，而在较高高程的芦苇由于得不到充足的水分，生物量相对减少，逐渐被防护林代替㊂２０１１年５月湖泊水面积不足同期的４５％，东洞庭湖超过１０００ｈｍ２的湿地全部干旱［４３］㊂三峡工程的运行不同程度上降低了洞庭湖的水力梯度，尤其是４ ５月对分布于东洞庭湖的苔草草甸和西洞庭湖的芦苇产生了不利影响［４］㊂从长远来看，三峡工程的运行改变了原来自然状态下的水沙条件，使对坝下游河床的冲刷加重，降低了下游河道的水位，洞庭湖的面积㊁水量及平均水深都相应地发生了改变，再加上不同高层区植物群落对水位变化的敏感程度不同，将使优势品种 芦苇和湖草群落生物量不断增加，抢占沉水植物的生存空间，有利于杨树等高程区耐水能力较差植物生长繁殖，入侵新生境，打破原有植物群落演替模式，从而打破现有植被格局发生正向演替［４４］㊂由于河道沉积物降低㊁持续的河道侵蚀和三峡流量的调节，反过来降低长江的水位，进一步影响周围岸边带环境和生态系统的完整性［４５］㊂湿地生态系统的稳定性很大程度上取决于其水源的稳定性㊂静水湿地或连续深水湿地的生产力很低，流动条件可以提高湿地初级生产力，很大程度影响着养分循环和养分的有效性［４６］㊂洞庭湖为吞吐型湖泊，湖面存在较大的坡降［４７］㊂周期性水位波动以高水位和低水位的反复交替出现为特征对整个湿地的植被组成及分布有决定性作用，高水位的淹没使湿地原有优势物种大量死亡，当水位消退后，多种物种得到了萌发㊁生长的空间，对于木本植物而言，因为其生命周期较长，在短暂的退水期间不易重新建群，容易为短生命史的草本植物取代，所以水位的周期波动形成了大面积的草本湿地群落，维持了湿地丰富的物种多样性［４８］㊂３．２㊀泥沙淤积对湿地生态演化的影响所谓湿地演替是指同一地段上一种湿地类型被另一种不同湿地类型替换的过程［４９］㊂泥沙淤积是导致植被演替的重要原因之一［５０］，泥沙淤积常造成土壤容重㊁含水量和金属元素含量的增加，而使有机质㊁通气性及温度降低等［５１］，深刻影响湿地植物生存的土壤环境而影响植物的萌发㊁出生和生长，并最终影响植被更替㊂同时，泥沙淤积的速度和方式决定了通江湖泊湿地演替的趋势和方向㊂当洞庭湖泥沙淤积慢时，模式是水生植物 苔草 芦苇 木本植物；淤积较快的模式为水生植物 虉草 芦苇 木本植物；淤积快的模式为水生植物 鸡婆柳 芦苇 木本植物㊂谢永宏等［３６］研究表明，洞庭湖在今后相当长的一段时间里，尽管入湖泥沙量在减少，但输出的泥沙仍将小于入湖来沙，全湖仍处于淤积状态，但速度趋缓㊂来红州等［５２］研究发现洞庭湖盆地自身的构造沉降在一定程度抵消了湖盆的泥沙淤积，但仍小于淤积速率㊂三峡工程建设后，淤积速度减缓，洞庭湖湿地植物群落将主要以慢速方式演替，即群落演替的主要模式为：水生植物 虉草或苔草 芦苇 木本植物㊂４㊀结论与展望目前国内外关于三峡工程对洞庭湖影响的研究很多，取得了一定的成果㊂主要集中在三峡工程对洞庭湖水文㊁水质㊁泥沙淤积以及生态环境影响等方面㊂但是由于三峡工程运行时间短㊁研究方法还不够成熟等，不同学者得出了不同的结论，甚至相反的结论㊂因此，随着三峡水库的持续运行，对下游河湖交互作用的研究需要进一步深入下去㊂展望未来，三峡工程运行与洞庭湖的关系研究主要应集中在以下几个方面：表１㊀三峡工程对洞庭湖水文、水质及湿地植被的时间段影响５㊀２０期㊀㊀㊀黄维㊀等：三峡工程运行后对洞庭湖湿地的影响㊀Ｔａｂｌｅ１㊀ＴｅｍｐｏｒａｌｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓＤａｍｐｒｏｊｅｃｔｏｎｔｈｅｈｙｄｒｏｌｏｇｙ，ｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙ，ａｎｄｗｅｔｌａｎｄｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｏｆＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅ时间段Ｔｉｍｅｐｅｒｉｏｄ对水文影响Ｉｍｐａｃｔｏｎｈｙｄｒｏｌｏｇｙ对水质影响Ｉｍｐａｃｔｏｎｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙ有利影响的植物Ｐｌａｎｔｓｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｅｆｆｅｃｔｓ不利影响的植物Ｐｌａｎｔｓｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏａｄｖｅｒｓｅｅｆｆｅｃｔｓ参考文献Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ１２月至翌年３月ＤｅｃｅｍｂｅｒｔｏＭａｒｃｈｏｆｎｅｘｔｙｅａｒ三峡水库增加下泄流量，提前淹没已干涸的滩地，水位适当提高总体水环境容量增加，污染物浓度降低，但对局部地区污染加重苔草草甸；地势较高植被群落水生和沼生植物［３０，３３，３６］４月Ａｐｒｉｌ三峡减泄流量，水位降低污染物浓度升高苔草的生长和生物量积累生命史较短的植物，群落的生物多样性提高沉水植物群落［３６］５月Ｍａｙ三峡水库增大下泄流量，洞庭湖水位变化幅度增大污染物浓度降低沉水植物，地势较高区域芦苇快速生长而增加生物量累积地势较低区域的湿地植物（如苔草）和一年生植物［４，３６］６月至９月ＪｕｎｅｔｏＳｅｐｔｅｍｂｅｒ洞庭湖的水位随三峡工程减泄流量引起的水位波动减小，水量基本不变水质变化不明显绝大部分湿地植物均处于完全淹水状态，水位波动对群落产生明显影响较小［１］１０月至１１月ＯｃｔｏｂｅｒｔｏＮｏｖｅｍｂｅｒ三峡水库蓄水，减少下泄流量，洞庭湖水位降低，洲滩提前露出水面污染物浓度升高有利低位洲滩的杂草和苔草植物群落向湖心侵移部分沉水植物死亡［３３，５３］（１）受三峡工程截留泥沙的影响，流入洞庭湖的泥沙比建坝之前大大减少㊂但三峡水库的运行并不是长江下游泥沙减少的唯一原因，其他因素还包括其它水库的修建㊁上游水土保持工程等㊂由于长江流域面积巨大㊁流域地貌过程复杂，以及对洞庭湖与长江水沙交互关系上认识还不够成熟，泥沙淤积机理等研究理论还未形成科学理论㊂因此，长江－洞庭湖泥沙交互关系还需进一步深入研究㊂（２）三峡工程的建设大大地改变了长江与洞庭湖的江湖关系，使洞庭湖的水位变化趋势更加复杂，但还有其他因素也会对洞庭湖水位造成影响，如湘㊁资㊁沅㊁澧四水入湖量，全球与区域气候变化等㊂因此，如何耦合河流水沙变化㊁气候变化和其他人类活动驱动因素等对江湖关系的影响是今后研究的一个重点与难点㊂（３）三峡工程运行后，洞庭湖湿地的土壤㊁水文㊁动植物等生态过程发生了改变，但由于洞庭湖空间尺度的巨大，目前仍处于本底不清㊁过程不明㊂而且湿地演变是一个相对缓慢的过程，对外界条件变化的响应也有一个长期的过程，虽然三峡工程蓄水运行后洞庭湖湿地演化进程改变明显，但影响湿地演变因素复杂，譬如湿地围垦㊁荆江裁弯等，某些结论与影响还存在不少争议，确定其影响还需要开展更长时期的观测与更为系统的研究㊂（４）考虑到关于三峡工程对洞庭湖影响的理论研究与实际情况存在较大误差以及世界河流筑坝的经验，加强三峡工程运用后对下游河流㊁湖泊的及时监测和研究非常必要，这样方能尽可能为决策提供理论支撑，加强改进措施，减少三峡工程对洞庭湖及其它下游湖泊带来的不利影响㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］㊀曾光明，赖旭，梁婕，黄璐，李晓东，龙勇，武海鹏，袁玉洁．２００１ ２０１０年东洞庭湖湿地ＮＤＶＩ指数的水位响应．湖南大学学报：自然科学版，２０１４，４１（１）：４５⁃５２．［２］㊀孟熊，廖小红，黎昔春．洞庭湖水位变化特性及影响研究．人民长江，２０１４，４５（１３）：１７⁃２１．［３］㊀徐治国，何岩，闫百兴，任慧敏．营养物及水位变化对湿地植物的影响．生态学杂志，２００６，２５（１）：８７⁃９２．［４］㊀李倩，曾光明，黄国和，张硕辅，焦胜，曾涛，王玲玲，熊樱，何静．三峡工程对洞庭湖水力梯度及其湿地植物生长的影响．安全与环境学报，２００５，５（１）：１２⁃１５．６㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３６卷㊀。
三峡工程运行对长江水环境质量变化影响分析
三峡工程运行对长江水环境质量变化影响分析三峡工程是我国目前最大的水利工程之一，也是世界上最大的水电站之一。
它位于中国长江三峡之间，于1994年开工建设，于2009年完工投入运行。
三峡工程的建设和运行对长江水环境质量产生了一定的影响。
本文将对三峡工程运行对长江水环境质量变化的影响进行分析。
首先，三峡工程的运行对长江水环境质量产生的最直接的影响是水位的调节。
三峡水库能够有效调节长江上游的水位，在防洪和发电方面发挥重要作用。
然而，水位调节的同时也影响着沿江的河道和湖泊的水位，进而影响整个长江流域的水环境。
随着三峡工程的完工投入运行，水位的调节频率和幅度增加，这对于长江河道的生态和水生物的生存环境带来了一定的变化。
长江是我国重要的淡水资源，拥有丰富的水生态系统。
三峡工程的运行使得长江上游的河谷地形发生了巨大的变化，水位的调节使得原本湿润的湿地和河滩地带减少，并且随之带来了岸线退缩的情况。
这些生态环境的改变对于周边地区的水生态系统和生物多样性造成了影响。
原本生长在河滩和湖泊中的植被也随着水位下降而暴露在外，导致了湿地退化和植被减少，这对于湿地生态系统的稳定性造成了威胁。
其次，三峡工程的运行也对水质产生了一定的影响。
长江作为我国最长、最大的河流之一，承担着重要的水资源供给和水环境保护的责任。
然而，随着三峡工程运行，水库中的缓流和水位调节会导致水体的淤积和混浊，进而影响水质。
此外，大坝的建设也带来了新的水群落，比如沿岸湖泊中的水草和浮游生物的数量和种类发生了变化。
这些变化对长江水环境质量产生了一定的影响，尤其是对于水生态系统中的生物多样性和食物链的稳定性有着潜在的威胁。
另外，三峡工程的运行对水生态系统的物质循环也带来了变化。
大坝的建设限制了河流中的沉积物和营养物质的输运，这对于沿江地区的土壤肥力和养分供给带来了影响，进而影响农业发展和生态系统稳定性。
此外，三峡工程的运行还导致了长江中的水流速度减慢，使得长江下游的冲淤现象加剧，这对于下游地区的航道通行和水生态系统的稳定性都带来了一定的挑战。
浅析三峡工程建成后对洞庭湖水环境的影响
沙是造成洞庭湖淤积的主要原因 。
表 1 洞庭湖来水 、来沙构成统计
年 份
入湖总径流量/ 亿 m3 三口 四水 区间 合计
入湖总沙量/ 万 t 三口 四水 合计
1951～1958 1 577 1 755 299 3 631 22 039 4 376 26 415 1959～1966 1 335 1 536 226 3 097 19 043 2 834 21 877 1967～1972 1 022 1 727 231 2 980 14 416 4 079 18 495 1973～1980 834 1 698 256 2 788 11 076 3 663 15 369 1981～1990 760 1 556 275 2 592 10 917 2 381 13 298 1991～1998 621 1 888 366 2 875 7 345 2 303 9 648 1951～1998 1 001 1 685 293 2 979 13 961 3 341 17 302
由于枯水期洞庭湖水量较少 ,水体稀释自净能 力较弱 ,加之三峡工程运行后 10 月枯水期水量减 少 ,水体纳污能力减少 ,因此要求对洞庭湖的不同典 型年枯水期 11 月至次年 5 月的水位流量的变化进
①湖南省水利厅. 洞庭湖水文气象统计分析. 1989.
·34 ·
行预测分析 。 三峡水库运行后 ,湖区主要水文控制站的水位 、
1. 3 水化学特征现状分析 根据中国科学院南京地理与湖泊研究所 1997
年 9～10 月洞庭湖的考察结果 ,结合湖南省洞庭湖 环境监测站 1996 年 20 个测点的监测资料 ,对洞庭 湖的水化学特性的时空分布进行简要分析 。
a . 根据 Q. A 阿列星分类法 ,洞庭湖湖水的水型 属重碳酸盐钙组 Ⅰ型水 。
三峡水库运行后洞庭湖湿地生态系统服务功能价值评估
三峡水库运行后洞庭湖湿地生态系统服务功能价值评估摘要洞庭湖是中国重要的淡水湖泊之一，它是长江中游的一个重要水源涵养地和自然生态系统。
然而，随着三峡水库的建设和运行，洞庭湖的生态环境也受到了影响。
本文旨在评估三峡水库运行后洞庭湖湿地生态系统的服务功能价值，以期为湿地保护和管理提供科学依据。
简介洞庭湖是中国重要的淡水湖泊之一，位于湖南、湖北两省交界处，是长江中游的一个重要水源涵养地和自然生态系统。
然而，随着三峡水库的建设和运行，洞庭湖的生态环境也受到了影响。
三峡水库运行后，洞庭湖的水文环境发生了明显的变化，湖滨区的生态系统服务功能也受到了影响。
因此，评估三峡水库运行后洞庭湖湿地生态系统的服务功能价值非常必要。
方法选择评估指标根据国际上通用的湿地生态系统服务功能分类与评估指南，本文选择了以下指标进行评估：1.湿地水源涵养功能2.生物多样性保护功能3.天然气调控功能4.水质净化功能5.旅游与娱乐功能获取数据本文获取了以下数据：1.洞庭湖湿地生态系统生态环境质量监测数据2.洞庭湖湿地生物群落调查数据3.洞庭湖地区气象、水文和土壤监测数据4.洞庭湖旅游业数据评估模型本文基于湿地生态系统服务功能价值的评估模型，通过对上述数据进行分析，最终得出三峡水库运行后洞庭湖湿地生态系统服务功能的价值。
结果湿地水源涵养功能价值三峡水库运行后，洞庭湖湿地的水源涵养功能有所减弱，但仍然具有重要意义。
其中，湿地对洞庭湖周边区域的雨水保持和调蓄功能价值达到了1.26亿元/年，对长江流域水文调控功能价值达到了0.45亿元/年。
生物多样性保护功能价值洞庭湖湿地是中国的三大重要湿地之一，其生物多样性保护功能价值极高。
三峡水库运行后，洞庭湖湿地的生态系统服务功能有所减弱，但总体上仍然具有较高的价值。
其中，湿地对湖区的保护功能价值达到了0.56亿元/年，对全国生物多样性保护功能价值达到了0.85亿元/年。
天然气调控功能价值三峡水库运行后，洞庭湖湿地的天然气调控功能有所减弱，但仍然具有一定价值。
三峡工程截流后洞庭湖的水质和富营养化变化
溶解 氧 、 高锰 酸盐 指数 、 化 学需 氧 量 、 五 日生 化需 氧 量、 氨氮 、 总磷 、 铜、 锌、 氟化 物 、 硒、 砷、 汞、 镉、 铬、 铅、 氰化 物 、 挥发酚 、 石油 类 、 阴离 子表 面 活性 剂 、 硫 化 物 。其 中总磷均 以湖泊标 准 进行评 价 。
各 水域均 值综合污 染指数 反映 了湖 体水质 劣于 出湖
口水 质 ，出湖 口水质劣于入湖 口水质 的分布特征 ； 另
一
个方 面也充分 反映出湖体 自净能力较差的特点。
图２ 洞庭湖各水域平均综合污染指数比对图
表 ２ 洞 庭 湖各 水域 水质 平 均 综 合 污 染 指 数 （ Ｐ ｊ 平均）
１ ． ２ ． ２ 综 合 污 染指 数 评 价
面 的水质类 别均 为Ⅳ类或 Ｖ类 。 ２ ０ ０ ３ — ２ ０ １ ３年 ， 人湖 １ ５四个监测 断面 的水质从优 到劣 的顺序 为 ： 万 家嘴 、
沙河口、 樟树 港 、 坡 头。 ２ ） 湖体 断面 中， 西 洞庭 湖的南 嘴 断 面 和 目平 湖 断 面在 ２ ０ ０ ３ — ２ ０ １ ３年 期 间 主要 以
合， 也 与 申锐 莉 等人 ［ ４ １ 得 出 的 洞庭 湖 水体 中 总氮 和
２ ． １ 洞庭 湖水 质 变化趋 势
采 用 单 因 子评 价法 对 ２ ０ ０ ３ — ２ ０ １ ３年 洞 庭 湖 的
ｌ ５个 监 测 断面 的水 质 类别 进 行 评价 ，评 价结 果 见
表 １ 。从 表 １中可 以看 出 ， １ ） 人 湖 口的 ４个 监 测 断 面中， 万 家嘴 （ 资水 ） 断面 除 ２ ０ １ １年 Ⅳ类 水质 外 ， 其
上， 呈波 动状 态 ， 整体 均呈 上升 趋势 。 入 湖水 系 的总
三峡运行后对洞庭湖洪水水位的影响
!"! 模型
!!#$$ 模型
洪水水位
前 言
洞庭湖水系位于长江南岸，流域包括了湖南绝大部分 及贵州、 湖北、 广西、 四川和江西一小部分。 自 !"#$ 、 !"%$ 年 特大洪水冲开藕池口、 松滋口以来， 长江荆江河段形成了四 口分流入湖、汇集四水来水经调蓄后从城陵矶吐长江的格 局， 经 过 !$$ 多 年 之 后 ， 洞庭湖对长江洪水的调蓄作用已 大不如前， 但四口（ 除调弦口外） 分流量仍占荆江高洪期 流量的 ! & ’(! & ) ，洞庭湖在长江中游防洪中的地位仍举足 轻重。 三峡水库位于长江干流三峡河段，设计正常蓄水水位 防洪限制水位 !)* +， 防洪库容 ,,!-* +’。 三峡水库 !%* +， 运行后对洞庭湖区及长江中游河段的水文情势将产生重大 影响，三峡水库运行后可运用其巨大的库容对长江干流天 然径流进行调节，通过三峡水库的调度可以降低荆江河段 及洞庭湖区的水位， 在遇特大洪水时， 可以减少分洪量。 目前，三峡水库区按计划兴建，并在未来的几年里完 工。 因此， 研究三峡水库对洞庭湖洪水水位的影响， 对洞庭 湖区及四水下游的防洪 规 划 ， 水库调度方案的制定具有重 要的意义。
=G?6@AB9>CA8D:(> 3（ <） > 3 为河道冲刷后螺山水位 = 流量关系的改变量，其值
随流量的增大呈减少趋势。
!"& $$’(( 水文学模型的基本原理 !!:;; 模型又称河流综合预报与水库调度模型。它是
由美国陆军 工 程 兵 团 河 流 预 报 中 心 B@ 年 代 中 期 研 制 的 水 文学模型之一， 是一种概念性河流系统水文预报数学模型。 它认为降雨径流模型 实 质 上 是 一 个 扣 损 曲 线 流 域 模 型 ， 在 流域内的降雨输入可以转化为径流、土壤含水量的增加和 流域蒸散发损失三部分。某一计算时段的径流 ;HI 为流域
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岳 阳 职 业 技 术 学 院 学 报
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ Ｆ ＹＵＥ ＮＧ Ｏ ＹＡ ＶＯ ＡＴＯＮ Ｅ Ｃ Ｉ ＡＬ Ｔ ＣＨＮ Ｃ Ｌ Ｏ Ｌ ＧＥ Ｉ Ａ Ｃ Ｌ Ｅ
ｖ１ ６ ０６ ｏ ． Ｎ ． ２
化 ， 以发现 三峡 工程 对洞庭 湖浮 游植 物群 落及 水质 的影响 。研 究结 果表 明 ： 可 三峡 工程 运行 后 洞庭 湖 水体
理 化性 质发 生 了一 系列 变化 ， 具体 表现 为 ： 水体 含 沙量下 降 ， 明度 增加 ， 透 水体 环境 容 量减 小 ， 体 流速 减 水
缓 。 年湖 体 氮、 等 营养 盐污 染 负荷 有所加 重 ， 近 磷 洞庭 湖的 浮游植 物 种类和 数 量均有 所增 加 ， 洞庭 湖局部 区
加 强 ， 以东 洞庭 湖 较 为 明显 ， 明近 年 洞庭 湖营 尤 说
养化 状 况有逐 渐 恶化 的趋 势 。
蓝藻门 ｌ ２属 。 藻 门 ２属 ， 隐 甲藻 门 ３属 ． 藻 门 ３ 金
属， 黄藻 门 ３属 ， 藻 门 ２ 硅 ４属 ， 藻 门 ４属 ， 藻 门 裸 绿
４ ２属 。
域 已出现 了轻 度 富 营养化 状 况
关 键 词 ：三 峡 工 程 ； 庭 湖 ； 游 植 物 ； 质 洞 浮 水
中图分类 号 ｉＸ ８ ３
文献 标 志码 ： Ａ
文 章编 号 ：６ ２ ７８ ２ １ ）６ ０ ３— ４ １７— ３Ｘ（０ ０— ０ ０ ０ １
洞庭 湖位 于湖南省北 部 ． 是我 国第二 大淡 水湖 ， 湖泊面积 ２ ２ ｋ 区总面积 １ ７ 万ｋ ６５ ｍ ， 湖 ． ８ ｍ 。作为 目 ８
术 规定 》 中的卡尔 森综 合 营养 状态 指数 评 价方 法 与 标 准 ， 计算 公式 及评 价标 准如 下 ： 其
ｍ
三峡工 程是举 世 瞩 目的特 大 型水 利枢 纽工 程 ． 自２０ ０ ３年蓄 水运 行 ，０ ９年 工程 竣 工 ， ２ １ ２０ 至 ０ ０年 达到正 常 蓄水 位 １５ ７ ｍ。由于 三峡 工程 对上 游洪 水 的控制 作用 ， 以及 清水 下 泄后 对 中下游 干 流河道 冲
的湖 泊 ， 是 长 江洪 水 的 天然 调 蓄 场所 ， 既 又是 长 江 生物 多样 性 的重 要宝 库 ， 列 入 重要 的《 际湿 地 被 国 名录》 具有 世界 意义 ， ， 更是 广 大湖 区人 民赖 以生 存
发展 的重要 基础 。
测 方法依 据 《 水和 废水 监测 分析 方法 》 第 ４版 ）１ （ ［ ２ 。 采用 《 泊 （ 库 ） 营养 化评 价方 法 及分 级技 湖 水 富
Ｔ Ｉ ∑） Ｌ（ ＝
Ｊ ＝ Ｊ
ｒＩ ） Ｌ（ ｊ
式 中 ： Ｌ （ 为综 合 营养 状 态 指数 ； 为 第 Ｔ Ｉ ∑） ｗｊ 种参 数 的营 养状 态 指数 的相 关权 重 ； Ｌ （） 表 第 Ｔ Ｉ 代 种参 数 的营养 状态 指数 。 营养状 态分 级 ： 采用 ０ １０的 系列数 字 对湖 泊 ～０
ＮＯＶ ０１ ．２ ｌ
三峡工程运行对洞庭 湖浮游植物群落及水质４ ４０ ） １０ ０ （ 洞庭 湖 生态环 境监 测 中心 ， 湖南
摘
要 ：通过 分析 三峡 工程蓄 水运行 前后 洞庭 湖 水体 中浮 游植物 种 类和数 量 以及 重要 理 化指 标 的 变
前 长 江 中游 荆 江段 唯 一 与 长江 干 流 直 接 自然 通 联
１ 调查 研究 方法
调 查 时 间 ：０ ３年 一 ０ ０年 ， 东 、 、 洞 庭 ２０ ２１ 按 南 西 湖 三大湖 体水 域进 行 断面 布设 ， 共设 ７个有 代 表性 的湖体 断面 ， 每个 断 面设左 中右三个 采 样 点 。监测 项 目包 括浮 游植物 、 叶绿 素 ａ 总磷 、 、 总氮 、 高锰 酸盐 指数 、 明度 。 透 每年 的 １ 、 、 月 ５月 ９月各 监测一 次 。 监
营养状 态 进行分 级 （ 见表 １ 。 ）
２ 结 果 分 析
重要 理化 指标 的监 测 ， 了解三 峡 工程运 行 后洞 庭 湖 浮游植 物及 水质 的变化情 况及 特 征 ． 洞庭 湖 水体 对 的 营养状 况进行 初 步评价 ， 以期 为保护 洞庭 湖 生态
环境 和科 学治理 提供 基础 资料 。
２１ 浮游植 物种 类组成 及优 势种 ．
２０ ０ ３年一 ０ ０年对 洞庭 湖 多次采 样 监测 分析 ， ２１
检 出经常 和偶然 性 浮游 植物 共计 ８门 ９ ３属 ，其 中
收 稿 日期 ： Ｏ 一 ７ ８ ２ ¨ ０ —１
作者简介 ： 田琪 （ ９ ０ ）男 ， １ ８ 一 ， 湖南 沅江人 ， 境 工程 师， 环 主要从 事水 生 生物监 测 与生态研 究。
第 ６期
田 琪
李利强 ： 三峡工程运行对洞庭 湖浮游植物群落及水质的影响
３ １
表 １ 水质 类 别 与 评 价 分 级
２０ ０ ７年 问洞 庭 湖全 湖 乃至 三 大湖 体 浮游 植 物数 量 虽 呈 上 升趋 势 ，但 增 加 较 为 平 缓 ，且 有 所 波 动 ；
２ ０ — ０ ０年 浮游 植 物 数 量 的增 长 幅 度 均 有 一 定 ０８２１
刷 ， 江人 湖 的 ｊ 口水 位 降低 、 荆 ＝ 水量 减 少 、 人湖 泥沙
大 幅减 少 ， 泊 淤积 减 缓 ， 庭 湖 的 防洪 形 势将 得 湖 洞 到较 大改 善Ⅲ 。但也 因为三峡 大坝 的拦 隔及 水 库径 流调 节 的驱动 ， 引起 洞庭 湖 的水 沙条件 发 生显 著 变 化， 势必对 洞庭 湖 的生态 与环境 造成 影 响 。 笔 者通 过 对 洞庭 湖 浮 游植 物 种 类 和 数 量 以及