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。
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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