胡 挺，仇紅亞

（中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)有限公司，湖北 宜昌 443133）

0 引 言

鄱陽(yáng)湖是中國(guó)第一大淡水湖，對(duì)推動(dòng)流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)發(fā)揮至關(guān)重要的作用。受入湖徑流和長(zhǎng)江洪水的雙重影響，鄱陽(yáng)湖水文情勢(shì)變化劇烈，具有“高水似湖，低水似河”、“洪水一片，枯水一線(xiàn)”的顯著季節(jié)性變化特征。隨著長(zhǎng)江上游水庫(kù)群及鄱陽(yáng)湖“五河”水庫(kù)群的建成投運(yùn)，鄱陽(yáng)湖流域江河湖庫(kù)關(guān)系更加復(fù)雜［1］。近二十年來(lái)，受極端氣候變化、長(zhǎng)江徑流減少、建庫(kù)清水下泄引起河道沖刷及人工采砂等綜合因素影響，鄱陽(yáng)湖屢次刷新歷史最低水位［2］。2022 年，長(zhǎng)江流域出現(xiàn)罕見(jiàn)的“汛期反枯”現(xiàn)象，鄱陽(yáng)湖進(jìn)入枯水期較1951年有記錄以來(lái)（1951-2002年平均時(shí)間）提前100 d，較2003年三峽水庫(kù)正式蓄水運(yùn)行以來(lái)（2003-2021 年平均時(shí)間）提前69 d。9 月23日，鄱陽(yáng)湖標(biāo)志性水文站星子站水位退至7.10 m，更是突破了1951 年有記錄以來(lái)的歷史最低水位7.11 m，鄱陽(yáng)湖枯水時(shí)間提前、枯水期延長(zhǎng)及水位超低等一系列問(wèn)題再次引起社會(huì)廣泛關(guān)注。三峽工程自2008 年175 m 試驗(yàn)性蓄水，開(kāi)始全面發(fā)揮工程防洪、發(fā)電、航運(yùn)、水資源利用等綜合效益［4］。然而三峽工程蓄水以來(lái)，流域徑流時(shí)空分布格局也發(fā)生了明顯改變，促進(jìn)了長(zhǎng)江中下游河道演變、河勢(shì)變化及江湖關(guān)系變化［5］。綜合考慮三峽蓄水進(jìn)程與鄱陽(yáng)湖水位超低現(xiàn)象發(fā)展高度重疊，及其蓄放水對(duì)長(zhǎng)江中下游水量產(chǎn)生的直接影響，開(kāi)展三峽工程蓄水前后諸多因素引發(fā)的鄱陽(yáng)湖水位變化及其成因研究，對(duì)促進(jìn)湖區(qū)健康與可持續(xù)發(fā)展，具有重要的科學(xué)意義和實(shí)際價(jià)值。

近年來(lái)，學(xué)術(shù)界圍繞鄱陽(yáng)湖枯水期湖區(qū)水位、面積、來(lái)水等問(wèn)題開(kāi)展了一系列研究［6-9］，研究方法有數(shù)理統(tǒng)計(jì)法和水動(dòng)力學(xué)法，取得了一定的研究成果。王丹等［10］采用模糊劃分聚類(lèi)模型研究表明長(zhǎng)江及鄱陽(yáng)湖來(lái)水減少是湖區(qū)水位降低的主要原因；黃志文等［11］研究表明湖口河段河床下切是近年來(lái)鄱陽(yáng)湖枯水期水位下降的主要原因；郭振天等［12］構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型量化了長(zhǎng)江干流流量和地形對(duì)鄱陽(yáng)湖水文情勢(shì)演變的貢獻(xiàn)率并提出了對(duì)策；葉許春等［13］采用鄱陽(yáng)湖區(qū)水文站數(shù)據(jù)和長(zhǎng)江流域降水?dāng)?shù)據(jù)，對(duì)2000年以來(lái)水位下降的復(fù)合驅(qū)動(dòng)機(jī)制進(jìn)行了綜合分析；邴建平等［14］建立長(zhǎng)江中游復(fù)雜江湖關(guān)系的一、二維水動(dòng)力數(shù)學(xué)模型，定量分析了三峽樞紐運(yùn)用后鄱陽(yáng)湖的水位流量變化。以上研究主要通過(guò)湖區(qū)長(zhǎng)系列數(shù)據(jù)研究了鄱陽(yáng)湖水文變化的特征及影響因素，但結(jié)論不一，且對(duì)水位變化及其成因分析不夠全面深入。此外，由于三峽水庫(kù)蓄水期正值鄱陽(yáng)湖枯水期，特別針對(duì)三峽水庫(kù)蓄水對(duì)鄱陽(yáng)湖水文情勢(shì)變化的影響研究尤其受到更廣泛的關(guān)注和研究，諸多學(xué)者有針對(duì)性地開(kāi)展了相關(guān)方面的研究工作。丁惠君等［15］從農(nóng)田灌溉取水和城鎮(zhèn)供水兩方面分析了三峽工程運(yùn)用對(duì)鄱陽(yáng)湖水資源利用的影響；呂婷婷等［16］研究表明湖口站水位年最低水位呈顯著增大趨勢(shì)，而其他站顯著下降；劉章君等［17］分析了起蓄時(shí)間對(duì)鄱陽(yáng)湖水位變化幅度和空間分布上的影響。上述研究在三峽工程運(yùn)行對(duì)鄱陽(yáng)湖的影響方面取得了一定進(jìn)展，但由于來(lái)水來(lái)沙、人為采砂等諸多因素異常復(fù)雜，尚未從量化分析的角度探明各影響因素對(duì)鄱陽(yáng)湖水位變化的貢獻(xiàn)程度。

本文結(jié)合三峽工程多年蓄水消落調(diào)度實(shí)踐，首先收集整理長(zhǎng)江干流和鄱陽(yáng)湖代表水文站長(zhǎng)系列實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，分析長(zhǎng)江干流和鄱陽(yáng)湖代表水文站水位流量相關(guān)關(guān)系；其次，厘清鄱陽(yáng)湖水位變化統(tǒng)計(jì)規(guī)律；最后，定量分析并討論鄱陽(yáng)湖枯水期水位降低成因，給出相應(yīng)對(duì)策措施。

1 研究方法

1.1 水位變化趨勢(shì)分析方法

Mann-Kendall 檢驗(yàn)是一種非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法，是檢驗(yàn)水文時(shí)間序列單調(diào)趨勢(shì)的有效工具［18］。與其他傳統(tǒng)非參數(shù)方法對(duì)比，其優(yōu)越性在于不需要樣本具備一定的分布，不受少數(shù)異常值干擾，且計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)便，因此在水文氣象等分析研究中得到了廣泛應(yīng)用。Mann-Kendall檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量Z的計(jì)算公式為：

式中：sgn(?)為符號(hào)函數(shù)；Var(?)為秩序列S的方差。Z為正值表示增加趨勢(shì)，負(fù)值表示減少趨勢(shì)，若|Z| ≥Zα/2，則表明時(shí)間序列存在明顯的上升或下降趨勢(shì)。本文中顯著性水平α取0.05，相應(yīng)Zα/2= 1.96，|Z| ≥1.96時(shí)表示通過(guò)置信度95%的顯著性檢驗(yàn)。

1.2 水位變化成因分析方法

多項(xiàng)式回歸分析方法是水文領(lǐng)域用于刻畫(huà)不同水文變量間非線(xiàn)性關(guān)系的常用方法之一。研究采用多項(xiàng)式回歸方法刻畫(huà)鄱陽(yáng)湖水位與流量之間的非線(xiàn)性關(guān)系，進(jìn)而進(jìn)行水位變化歸因分析。水位y和流量x非線(xiàn)性關(guān)系的多項(xiàng)式回歸方程如下：

2 研究對(duì)象及數(shù)據(jù)

2.1 鄱陽(yáng)湖流域概況

鄱陽(yáng)湖位于江西省北部，長(zhǎng)江中游南岸，地處九江、南昌、上饒三市，地理坐標(biāo)為東經(jīng)115°49′～116°46′、北緯28°24′～29°46′，流域面積16.22 萬(wàn)km2，約占江西省流域面積的97%，占長(zhǎng)江流域面積的9%［19］，鄱陽(yáng)湖流域及其在長(zhǎng)江流域中的位置概化圖如圖1 所示，其中鄱陽(yáng)湖流域地理位置及水文站點(diǎn)分布如圖2所示。鄱陽(yáng)湖承納贛江、撫河、信江、饒河、修河五大江河及博陽(yáng)河、漳田河、潼津河等區(qū)間來(lái)水，經(jīng)調(diào)蓄后通過(guò)其北段的一條狹長(zhǎng)水道在湖口注入長(zhǎng)江，是一個(gè)過(guò)水性、吞吐型、季節(jié)性的通江淺水湖泊，在調(diào)節(jié)當(dāng)?shù)貧夂?、涵養(yǎng)水源、維護(hù)地區(qū)生態(tài)平衡等方面發(fā)揮重要作用。流域地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，降水量豐富，有明顯的季節(jié)性和區(qū)域性，從西南向東北呈遞增趨勢(shì)，多年平均降水量約為1 500 mm，但年際年內(nèi)分配不均，降水集中在4-9月。受降雨影響，鄱陽(yáng)湖水位隨季節(jié)變化明顯，一般正常年份4-9月為豐水期，10月水位開(kāi)始下降，至次年3月為枯水期。鄱陽(yáng)湖水系完整，流域水資源豐富，年均徑流量為1 525 億m3，約占長(zhǎng)江流域年均徑流量的16%，超過(guò)黃河、淮河、海河水量的總和。

圖1 長(zhǎng)江中下游和鄱陽(yáng)湖流域概化圖Fig.1 Schematic map of the Middle and lower reaches of the Yangtze River and Poyang Lake Basin

圖2 鄱陽(yáng)湖流域地理位置及水文站點(diǎn)分布圖Fig.2 Geographic location and hydrological station distribution map of Poyang Lake Basin

2.2 數(shù)據(jù)資料

星子站位于江西九江，地處鄱陽(yáng)湖主湖區(qū)，對(duì)鄱陽(yáng)湖水面面積和蓄水量在湖區(qū)諸多水文站中最具代表性，是鄱陽(yáng)湖標(biāo)志性水文站，其水位高低是鄱陽(yáng)湖是否進(jìn)入枯水期的“晴雨表”，本文選取該站為研究對(duì)象，以反映湖區(qū)的水文情勢(shì)變化特性。星子站枯水期按不同等級(jí)分別為枯水期（12 m 以下）、低枯水期（10 m 以下）、極枯水期（8 m 以下）。本文選用星子站1981-2021 年長(zhǎng)系列旬尺度水位數(shù)據(jù)，分析鄱陽(yáng)湖水位動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，同時(shí)以鄱陽(yáng)湖出口湖口站來(lái)水表征鄱陽(yáng)湖來(lái)水情況。

為探明三峽工程蓄放水對(duì)鄱陽(yáng)湖水位變化的影響，三峽以上來(lái)水（三峽入庫(kù)水量）、出庫(kù)水量同樣采用旬尺度的同期實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。此外，九江站是距離湖口最近的長(zhǎng)江干流水文站，其水位流量能夠反映湖口附近長(zhǎng)江干流水文情勢(shì)，受三峽以上來(lái)水、三峽蓄水、三峽-九江區(qū)間來(lái)水三部分共同影響，因此將其作為長(zhǎng)江干流代表站，數(shù)據(jù)為旬尺度的同期實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

2.3 相關(guān)性分析

水文分析計(jì)算中常用相關(guān)性分析研究水文要素間的相關(guān)程度，本文采用Pearson、Kendall 秩相關(guān)系數(shù)評(píng)估鄱陽(yáng)湖湖口站水量、星子站水位以及長(zhǎng)江干流九江站水量等水文要素間的兩兩相關(guān)性。為判斷樣本相關(guān)系數(shù)對(duì)總體相關(guān)程度的代表性，避免樣本隨機(jī)性對(duì)相關(guān)關(guān)系的影響，研究同時(shí)對(duì)相關(guān)系數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。相關(guān)性分析結(jié)果見(jiàn)表1，其中對(duì)角線(xiàn)上方和下方元素分別為Pearson線(xiàn)性和Kendall秩非線(xiàn)性分析結(jié)果。

表1 鄱陽(yáng)湖與長(zhǎng)江干流水文變量相關(guān)系數(shù)Tab.1 Correlation coefficient of hydrological variables between Poyang Lake and Yangtze River

由表1 可知，鄱陽(yáng)湖和長(zhǎng)江干流水文要素間的相關(guān)性均通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)，表現(xiàn)出一定的相關(guān)關(guān)系。星子水位和九江、湖口水量的Pearson 相關(guān)系數(shù)分別為0.93、0.59，表明星子水位受九江水量影響較大，同時(shí)受鄱陽(yáng)湖出湖水量影響。此外，星子水位和九江與湖口總水量呈強(qiáng)正相關(guān)，Pearson相關(guān)關(guān)系達(dá)到了0.97，均強(qiáng)于單獨(dú)與九江或湖口水量的相關(guān)性，表明鄱陽(yáng)湖水位變化不僅受湖區(qū)來(lái)水變化影響，還受長(zhǎng)江干流水位頂托影響。Kendall秩非線(xiàn)性相關(guān)分析結(jié)果與前述結(jié)論一致。

3 鄱陽(yáng)湖水位變化規(guī)律分析

3.1 鄱陽(yáng)湖全年水位變化過(guò)程分析

為探究三峽工程蓄水前后鄱陽(yáng)湖水位變化，將1981-2021年資料劃分為三峽投運(yùn)前的1981-2002 年和投運(yùn)后2003-2021年兩部分。三峽蓄水前后星子站旬平均水位過(guò)程統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖3 和表2 所示，可知蓄水后相比蓄水前：①鄱陽(yáng)湖極枯水位降低。除6 月上中旬外，星子站各旬平均水位均出現(xiàn)了不同程度降低，極枯水位最低值蓄水前后分別為7.39 m、6.88 m，均出現(xiàn)在1月上旬，下降了0.51 m（6.9%）；②鄱陽(yáng)湖枯水期提前。星子站水位低于12 m 枯水線(xiàn)的時(shí)間由蓄水前的11 月上旬提前到了蓄水后的10 月上旬，平均提前了約1 個(gè)月；低于10 m 的低枯水位、低于8 m 的極枯水位出現(xiàn)時(shí)間也分別提前了約1 個(gè)月、20天；③鄱陽(yáng)湖枯水期延長(zhǎng)。蓄水前鄱陽(yáng)湖11 月上旬進(jìn)入枯水期，持續(xù)到次年4 月下旬結(jié)束，而蓄水后10 月上旬進(jìn)入枯水期，次年5 月中旬才結(jié)束，枯水期占全年比例由蓄水前的50%增加到蓄水后的63.9%；低枯水期和極枯水期時(shí)長(zhǎng)也分別增加了8.3%、11.1%。

圖3 三峽工程蓄水前后星子站旬平均水位變化圖Fig.3 Changes of ten-day mean water level of Xingzi Station before and after impoundment of the Three Gorges Project

表2 三峽工程蓄水前后星子站不同時(shí)期統(tǒng)計(jì)結(jié)果Tab.2 Statistical results of Xingzi Station in different periods before and after impoundment of the Three Gorges Project

為深入研究三峽工程不同蓄水階段鄱陽(yáng)湖水位的變化，進(jìn)一步將三峽蓄水投運(yùn)以來(lái)的時(shí)期分為兩個(gè)階段：一是三峽初期蓄水投運(yùn)至175 m 蓄水之前的2003-2007 年（以下稱(chēng)為初期蓄水期，此時(shí)期最高蓄水位156 m），二是2008 年正式開(kāi)展175 m試驗(yàn)性蓄水以來(lái)的2008-2021 年（以下稱(chēng)為正常蓄水期，其中2010-2021年均蓄至175 m）。三峽不同蓄水階段星子站旬平均水位如圖4所示?？芍孩偃龒{初期蓄水期和正常蓄水期，星子站水位年內(nèi)大部分時(shí)間均低于蓄水前水位，與前述分析結(jié)果基本一致，僅在5 月下旬-6 月中旬（如圖4 中紅色虛線(xiàn)圓圈所示）出現(xiàn)正常蓄水階段水位略高于蓄水前水位，這可能是由于汛前5-6 月水庫(kù)集中騰庫(kù)消落，長(zhǎng)江干流來(lái)水增加對(duì)鄱陽(yáng)湖水位頂托作用增強(qiáng)；②相比初期蓄水，無(wú)論是全年枯水期還是豐水期，星子站水位并未完全因三峽正常蓄放水程度的增加或枯水期來(lái)水減少而下降，而是呈現(xiàn)交叉變化趨勢(shì)，表明三峽蓄水或鄱陽(yáng)湖自身來(lái)水減少并非導(dǎo)致鄱陽(yáng)湖多年平均水位持續(xù)降低的主要成因，后文將對(duì)三峽蓄放水及其他因素影響進(jìn)行量化分析。

圖4 三峽工程不同蓄水階段星子站旬平均水位變化圖Fig.4 Average water level variation map of Xingzi Station at different impoundment stages of Three Gorges Project

3.2 鄱陽(yáng)湖水位變化趨勢(shì)分析

綜合考慮三峽水庫(kù)9月開(kāi)始蓄水以及極端天氣下枯水期提前的影響，采用Mann-Kendall法對(duì)歷年9月-次年3月星子站最低水位進(jìn)行趨勢(shì)檢驗(yàn)，結(jié)果如圖5 所示。從圖5 可以看出：①星子站9 月-次年3 月最低水位呈下降趨勢(shì)，Mann-Kendall 趨勢(shì)檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)量Z值為-2.44，小于統(tǒng)計(jì)臨界值-1.96，并通過(guò)置信度95%的顯著性檢驗(yàn)，表明從1981 年以來(lái)，鄱陽(yáng)湖最低水位便呈顯著下降趨勢(shì)；②三峽工程蓄水前鄱陽(yáng)湖最低水位均值為7.09 m，蓄水后為6.21 m，較蓄水前下降了0.88 m；但從蓄水運(yùn)行后不同蓄水階段看，星子站最低水位在初期蓄水期為5.89 m，正常蓄水期較初期蓄水期抬升了0.44 m，達(dá)到6.33 m。分析其原因，星子站最低水位通常出現(xiàn)在11月-次年3月（如圖6所示），期間三峽通常會(huì)啟動(dòng)消落補(bǔ)水調(diào)度，加大下泄從而促使九江水量明顯增加，而由2.3 節(jié)相關(guān)性分析可知，星子站水位和九江與湖口總水量的相關(guān)性較強(qiáng)，在湖口水量一定的情況下，九江水量增加將促進(jìn)星子站水位在頂托作用下有所升高。由于正常蓄水期三峽補(bǔ)水量較初期蓄水期大，使得正常蓄水期星子站最低水位高于初期蓄水期。

圖6 星子站最低水位出現(xiàn)時(shí)間Fig.6 Occurrence time of lowest water level at Xingzi Station

4 三峽工程蓄水后鄱陽(yáng)湖出口附近水量變化分析

三峽工程蓄水經(jīng)歷圍堰擋水發(fā)電期、初期運(yùn)行期和正常運(yùn)行期。具體為：2003 年6 月，水庫(kù)蓄水至135 m，進(jìn)入圍堰擋水發(fā)電期；2006 年10 月蓄水至156 m，提前一年進(jìn)入初期運(yùn)行期；2008年8月，水庫(kù)具備蓄水至正常蓄水位175 m 條件，并于汛末實(shí)施175 m 試驗(yàn)性蓄水。從時(shí)間進(jìn)程上，三峽水庫(kù)自2003 年開(kāi)始不斷提高蓄水位，尤其是2008 年175 m 試驗(yàn)性蓄水后，鄱陽(yáng)湖最低水位發(fā)生了明顯變化。以下將從水量關(guān)系為切入點(diǎn)定量分析三峽工程不同蓄水階段影響鄱陽(yáng)湖水位降低的各因素的貢獻(xiàn)度。根據(jù)三峽水庫(kù)調(diào)度規(guī)程，水庫(kù)9 月承接汛末水位開(kāi)始蓄水，9月底控制水位162.0 m，視來(lái)水情況可調(diào)整至165.0 m；10月加大蓄水力度，10月底可蓄至正常蓄水位175.0 m；水庫(kù)蓄滿(mǎn)后，根據(jù)下游需水、航運(yùn)及電網(wǎng)發(fā)電等要求進(jìn)行消落補(bǔ)水，下泄流量不小于6 000 m3/s，較天然來(lái)水增加1 000～2 000 m3/s。

三峽水庫(kù)蓄水和補(bǔ)水進(jìn)程不同直接影響到下游及鄱陽(yáng)湖斷面水量變化差異。對(duì)鄱陽(yáng)湖而言，10 月水位開(kāi)始下降，11 月至次年3 月為枯水期。因此本文以10 月為分界線(xiàn)，首先探討9月、10 月三峽蓄水對(duì)鄱陽(yáng)湖水位變化的影響，然后對(duì)11 月-次年3 月三峽水庫(kù)補(bǔ)水對(duì)枯水期鄱陽(yáng)湖水位變化的影響進(jìn)行分析。分別統(tǒng)計(jì)建庫(kù)前后9 月、10 月以及11 月-次年3 月水量變化，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 三峽工程蓄水前后長(zhǎng)江干流及鄱陽(yáng)湖水量變化 億m3Tab.3 Changes of water volume in the Yangtze River and Poyang Lake before and after impoundment of the Three Gorges Project

4.1 9月鄱陽(yáng)湖出口附近來(lái)水變化情況

2003-2021 年三峽入庫(kù)、九江站、湖口站年均水量較2003年蓄水前分別減少42.11、108.98和28.17 億m3。不考慮蒸發(fā)和下滲等天然因素影響，九江站水量減少量扣除三峽入庫(kù)減少量、三峽蓄水量即為三峽-九江區(qū)間來(lái)水變化量。由表3 可知，三峽蓄水量為66.56 億m3，因此可得三峽蓄水后三峽-九江區(qū)間水量較蓄水前減少了0.31 億m3。綜合以上結(jié)果可知，鄱陽(yáng)湖出口附近水量減少?gòu)拇蟮叫∫来螢椋喝龒{蓄水66.56 億m3、三峽以上來(lái)水及三峽-九江區(qū)間來(lái)水總減少量42.42 億m3、鄱陽(yáng)湖來(lái)水減少28.17 億m3。因此從水量角度看，鄱陽(yáng)湖出口附近水量不同因素影響程度可歸納為：三峽蓄水、三峽以上來(lái)水及三峽-九江區(qū)間來(lái)水減少、鄱陽(yáng)湖來(lái)水減少，分別占比48.5%、30.9%、20.6%。

4.2 10月鄱陽(yáng)湖出口附近來(lái)水變化情況

2003-2021年三峽入庫(kù)、九江站、湖口站年均水量較蓄水前分別減少39.12、120.88 和27.22 億m3。不考慮蒸發(fā)和下滲等天然因素影響，九江站水量減少量扣除三峽入庫(kù)減少量、三峽蓄水量即為三峽-九江區(qū)間來(lái)水減少量。由表3可知，三峽蓄水量為70.74 億m3，因此可得三峽蓄水后三峽-九江區(qū)間來(lái)水實(shí)際減少11.02 億m3。綜合以上結(jié)果可知，鄱陽(yáng)湖出口附近水量減少?gòu)拇蟮叫∫来螢椋喝龒{蓄水70.74 億m3，三峽以上來(lái)水及三峽-九江區(qū)間來(lái)水減少50.14 億m3，鄱陽(yáng)湖來(lái)水減少27.22 億m3。因此從水量角度看，鄱陽(yáng)湖出口附近水量不同因素影響程度可歸納為：三峽蓄水、三峽以上來(lái)水及三峽-九江區(qū)間來(lái)水減少、鄱陽(yáng)湖來(lái)水減少，分別占比47.8%、33.8%、18.4%。

整個(gè)蓄水期，影響鄱陽(yáng)湖出口附近水量的諸多因素中，三峽蓄水137.30 億m3，三峽以上來(lái)水及三峽-九江區(qū)間來(lái)水減少92.56 億m3，鄱陽(yáng)湖來(lái)水減少55.39 億m3，分別占比48.1%、32.5%、19.4%。

4.3 11月-次年3月鄱陽(yáng)湖出口附近來(lái)水變化情況

2003-2021 年三峽入庫(kù)、九江站年均水量較蓄水前分別增加98.98 和118.43 億m3，湖口站年均水量較蓄水前減少27.64億m3。不考慮蒸發(fā)和下滲等天然因素影響，九江站水量增加量扣除三峽入庫(kù)增加量、三峽補(bǔ)水量即為三峽-九江區(qū)間來(lái)水變化量。由表3 可知，三峽補(bǔ)水量為72.66 億m3，因此可得三峽蓄水后三峽-九江區(qū)間來(lái)水增加量為-53.21 億m3，即三峽-九江區(qū)間來(lái)水減少53.21 億m3。綜合以上結(jié)果可知，枯水期鄱陽(yáng)湖出口附近水量增加從大到小依次為：三峽補(bǔ)水72.66 億m3，三峽以上來(lái)水及三峽-九江區(qū)間來(lái)水增加45.77 億m3，鄱陽(yáng)湖來(lái)水減少27.64 億m3。因此從水量角度看，鄱陽(yáng)湖出口附近水量不同因素影響程度可歸納為：三峽補(bǔ)水、三峽以上來(lái)水及三峽-九江區(qū)間來(lái)水增加、鄱陽(yáng)湖來(lái)水減少，分別占比80%、50.4%、-30.4%。

5 討 論

由2.3 節(jié)相關(guān)性分析可知星子站水位和九江站與湖口站總水量具有強(qiáng)相關(guān)關(guān)系。采用多項(xiàng)式回歸法建立星子站水位和九江站與湖口站總水量旬尺度回歸模型，如圖7所示。其中，橫坐標(biāo)x表示九江站與湖口站總水量，縱坐標(biāo)y表示星子站水位?；诖耍治霾煌瑫r(shí)期導(dǎo)致鄱陽(yáng)湖水位降低的各因素的貢獻(xiàn)度，結(jié)果見(jiàn)表4。

圖7 星子站水位和九江與湖口總水量回歸關(guān)系圖Fig.7 Regression diagram of water level of Xingzi Station and water volume of Jiujiang River and Hukou River

表4 三峽建庫(kù)前后長(zhǎng)江干流及鄱陽(yáng)湖水位變化成因分析結(jié)果Tab.4 Causes of water level changes in the main stream of Yangtze River and Poyang Lake before and after the construction of the Three Gorges Reservoir

5.1 不同時(shí)期鄱陽(yáng)湖水位變化成因量化分析

9 月份，由表4 可知，蓄水前九江站與湖口站總水量為1 033 億m3（旬平均水量344 億m3），蓄水后減少為896 億m3（旬平均水量299 億m3），由于建立的水位-水量回歸關(guān)系是基于旬尺度數(shù)據(jù)，所以將旬平均水量代入建立的多項(xiàng)式回歸方程，可知蓄水前后星子站平均水位分別為14.5、12.9 m，蓄水后星子站水位下降1.6 m。同樣假設(shè)三峽蓄水后鄱陽(yáng)湖出口附近九江站與湖口站總水量維持在1 033 億m3，由蓄水后水位-水量多項(xiàng)式回歸方程可知相同水量下星子平均水位為14.1 m，較蓄水前下降0.4 m，該部分即為鄱陽(yáng)湖受河床下切影響水位下降值，其余下降部分1.2 m 為受水量影響。由此可知，水量、河床下切對(duì)鄱陽(yáng)湖水位下降的貢獻(xiàn)度分別占比75%、25%。進(jìn)一步，由上述水量分析結(jié)果可知，三峽蓄水、三峽以上來(lái)水及三峽-九江區(qū)間來(lái)水減少、鄱陽(yáng)湖來(lái)水減少，對(duì)鄱陽(yáng)湖出口附近水量減少的占比分別為48.5%、30.9%、20.6%。因此三峽蓄水、三峽以上來(lái)水及三峽-九江區(qū)間來(lái)水減少、鄱陽(yáng)湖來(lái)水減少對(duì)星子水位降低的貢獻(xiàn)度分別為：36.4%、23.2%、15.5%，河床下切的貢獻(xiàn)度為24.9%。

同樣分析方法可得：①10月份，三峽蓄水、三峽以上來(lái)水及三峽-九江區(qū)間來(lái)水減少、鄱陽(yáng)湖來(lái)水減少對(duì)星子站水位降低的貢獻(xiàn)度分別為32.5%、22.9%、12.5%，河床下切的貢獻(xiàn)度為32.1%；整個(gè)蓄水期，三峽蓄水、三峽以上來(lái)水及三峽-九江區(qū)間來(lái)水減少、鄱陽(yáng)湖來(lái)水減少對(duì)星子站水位降低的貢獻(xiàn)度分別為35.4%、24%、14.3%，河床下切的貢獻(xiàn)度為26.3%。王丹等［10］也討論了10月份長(zhǎng)江及湖區(qū)徑流減少、三峽水庫(kù)汛末蓄水以及地形變化對(duì)鄱陽(yáng)湖低枯水位變化的影響，同樣表明10月份河道沖淤及湖區(qū)采砂等對(duì)鄱陽(yáng)湖水位的影響僅次于三峽水庫(kù)汛末蓄水，與本研究結(jié)論一致；②11 月-次年3 月，三峽補(bǔ)水、三峽以上來(lái)水及三峽-九江區(qū)間來(lái)水增加對(duì)星子站水位抬升的貢獻(xiàn)度分別為20%、12.6%，鄱陽(yáng)湖來(lái)水減少及河床下切導(dǎo)致湖區(qū)水位降低，因此對(duì)湖區(qū)水位抬升的貢獻(xiàn)度為負(fù)值，分別-7.6%、-125%，整體上河床及其他來(lái)水減少等因素對(duì)星子站水位抬升的貢獻(xiàn)度為-120%?？梢钥闯觯菟谌龒{補(bǔ)水對(duì)湖區(qū)水位有明顯的抬升作用。此外，不同時(shí)期相同影響因素對(duì)湖區(qū)水位變化的影響差別較大，但河床下切在一定程度上均導(dǎo)致了湖區(qū)水位降低，尤其在11月-次年3月期間，在枯水期整體來(lái)水偏少的情況下，河床下切躍升為湖區(qū)水位降低的最主要因素。

5.2 河床下切影響分析

從上述分析可知，河床下切對(duì)枯水期鄱陽(yáng)湖水位下降影響較大。圖8展示了鄱陽(yáng)湖出水端至入水端河底最低點(diǎn)高程走勢(shì)圖，分別以1998、2010年代表三峽蓄水前后河底高程，可知相比1998 年，2010 年鄱陽(yáng)湖入江水道區(qū)域沖刷明顯，斷面河床高程呈下降趨勢(shì)。由此可見(jiàn)，受自身泥沙沖刷及河湖采砂影響，鄱陽(yáng)湖河床地形較三峽蓄水前已發(fā)生較大改變，“來(lái)水端微淤、出水端沖刷下切嚴(yán)重”導(dǎo)致湖泊同流量時(shí)水面更低，出湖水量流速加大，從而加劇湖區(qū)枯水時(shí)間提前和枯水位降低。劉小東和任兵芳［20］認(rèn)為，2005 年以來(lái)湖區(qū)河湖超采和偷采亂采嚴(yán)重，長(zhǎng)江中下游河槽出現(xiàn)不同程度的下切，對(duì)湖區(qū)枯期水位降低影響明顯，與研究結(jié)果一致。

圖8 鄱陽(yáng)湖出水端至入水端河底最低點(diǎn)高程走勢(shì)圖Fig.8 Elevation trend chart of the lowest point of the river bottom from the outlet to the inlet end of Poyang Lake

6 結(jié) 論

研究針對(duì)近年來(lái)鄱陽(yáng)湖枯水期水位降低問(wèn)題，對(duì)鄱陽(yáng)湖和長(zhǎng)江干流水文變量進(jìn)行相關(guān)性分析，辨識(shí)了鄱陽(yáng)湖水位變化的關(guān)鍵影響因素；在此基礎(chǔ)上，量化了各影響因素對(duì)鄱陽(yáng)湖枯水期水位降低的貢獻(xiàn)度并討論了其成因。主要結(jié)論如下：

（1）從水量角度看，對(duì)鄱陽(yáng)湖水位影響程度大小表現(xiàn)為九江站與湖口站總水量＞九江站水量＞湖口站水量，表明鄱陽(yáng)湖水位在很大程度上受鄱陽(yáng)湖出口附近長(zhǎng)江干流及湖區(qū)水文情勢(shì)變化共同影響作用。

（2）三峽建庫(kù)前1981 年開(kāi)始，鄱陽(yáng)湖最低水位呈顯著下降趨勢(shì)，建庫(kù)后正常蓄水期鄱陽(yáng)湖最低水位較初期蓄水期抬升了0.44 m，表明三峽水庫(kù)枯水期消落補(bǔ)水調(diào)度在一定程度上緩解了鄱陽(yáng)湖枯期水位下降趨勢(shì)。

（3）不同時(shí)期三峽水庫(kù)蓄放水對(duì)鄱陽(yáng)湖水位影響各異，蓄水期三峽工程蓄水對(duì)鄱陽(yáng)湖枯水期水位降低的貢獻(xiàn)度為35.4%，小于長(zhǎng)江上游來(lái)水、三峽-九江區(qū)間來(lái)水減少、鄱陽(yáng)湖五湖來(lái)水減少以及河道采砂導(dǎo)致的河床下切對(duì)鄱陽(yáng)湖水位降低的貢獻(xiàn)度64.6%；消落期三峽補(bǔ)水對(duì)鄱陽(yáng)湖枯水期水位抬升有積極作用，貢獻(xiàn)度為20%，河床、其他來(lái)水減少等因素貢獻(xiàn)度為-120%，表明三峽水庫(kù)運(yùn)行對(duì)鄱陽(yáng)湖水位降低并不起到?jīng)Q定作用，相反在消落期對(duì)抬升鄱陽(yáng)湖水位還發(fā)揮積極作用。

影響枯水期鄱陽(yáng)湖水位變化因素眾多，針對(duì)湖區(qū)水位降低問(wèn)題，研究認(rèn)為應(yīng)從江湖采砂綜合整治、進(jìn)一步優(yōu)化三峽水庫(kù)提前蓄水調(diào)度方式避免集中蓄水、提升鄱陽(yáng)湖水系水庫(kù)群水資源利用效率等方面措施，共同應(yīng)對(duì)鄱陽(yáng)湖水位降低帶來(lái)的影響。