理论教育 鄱阳湖枯水成因分析:变化环境下的研究及应用

鄱阳湖枯水成因分析:变化环境下的研究及应用

时间:2023-08-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:同时鄱阳湖“五河七口”流量较多年平均流量偏小50.2%,长江干流和鄱阳湖水系径流偏小遭遇导致鄱阳湖区出现较枯水位。除此之外,江河湖下垫面改变、尤其是长江干流湖口附近与鄱阳湖下垫面改变,引起的水文条件的变化,对鄱阳湖枯水的形成也会产生显著影响。

鄱阳湖枯水成因分析:变化环境下的研究及应用

1963年鄱阳湖流域平均降水量1130mm,比多年均值偏少31.0%,为流域有实测资料以来最小,鄱阳湖流域发生罕见春旱、夏旱和秋旱相连,鄱阳湖星子站最高水位16.32m,列有记录以来倒数第二位,最低水位7.15m,仅比2004年历史最低水位高0.04m(见表6.3-1和表6.3-2);出湖水量565亿m3,比多年均值1438亿m3偏少60.7%。长江汉口站年径流量6756亿m3,比多年均值偏少5.0%,大通站年径流量7685亿m3,比多年均值偏少12.7%。因此1963年枯水的主要原因是由于鄱阳湖流域降水偏少,五河入湖水量明显减少所致。

1978年,鄱阳湖流域平均降水量1227mm,比多年均值偏少25.1%,为流域有资料以来第三少年份,鄱阳湖流域发生严重的伏秋旱。鄱阳湖星子站最高水位17.04m,列有记录倒数第5位,最低水位7.42m,比历史最低水位2004年高0.31m;出湖水量952亿m3,比多年均值偏少33.8%;长江汉口站年径流量5712亿m3,比多年均值偏少26.0%;大通站年径流量6764亿m3,比多年均值偏少23.2%。因此1978年枯水的重要原因是鄱阳湖流域降水量偏少导致五河入湖水量减少,长江上中游来水偏少等共同所致。

2006年长江干流寸滩站、宜昌站、汉口站、九江站、大通站以及鄱阳湖水系五河7站年径流量分别为2479亿m3、2848亿m3、5330亿m3、5393亿m3、6875亿m3和1353亿m3;从径流量的年内变化情况来看,寸滩站、宜昌站、汉口站、九江站、大通站8—10月均出现历史同期最枯流量,寸滩站(831亿m3)、宜昌站(815亿m3)、汉口站(1299亿m3)、九江站(1283亿m3)和大通站(1615亿m3)分别较多年平均流量偏小46.5%、55.7%、50.0%、50.8%和47.4%。同时鄱阳湖“五河七口”流量(186亿m3)较多年平均流量偏小50.2%,长江干流和鄱阳湖水系径流偏小遭遇导致鄱阳湖区出现较枯水位。

2007年寸滩站、宜昌站、汉口站、九江站、大通站以及鄱阳湖水系五河7站年径流量分别为3125亿m3、4005亿m3、6465亿m3、6654亿m3、7695亿m3和861亿m3;从径流量的年内变化情况来看,长江干流来水在4—5月出现较枯情况,其中九江站4、5月和大通站5月均出现历史同期最枯情况,寸滩站(245亿m3)、宜昌站(414亿m3)、汉口站(729亿m3)、九江站(729亿m3)、大通站(971亿m3)分别较多年平均流量偏小23.3%、13.8%、32.9%、34.2%和35.6%;同时鄱阳湖五河7站来流量(199亿m3)较多年平均流量偏小48.5%,致使鄱阳湖区出现较枯水位。

2009年9月长江流域降雨偏少30%,10月上中旬偏少40%~50%。江西省9月21日以来33d全省基本无雨,都昌、新干、樟树3县(市)连续51d无有效降雨。由于降雨偏少,江河来水相应减少。9月,三峡水库以上来水偏少20%以上,鄱阳湖湖口站正常。10月上旬,三峡水库以上来水偏少近40%,鄱阳湖湖口站偏少40%。10月中旬,三峡水库以上来水仍偏少近40%,鄱阳湖湖口站偏少60%以上。据估算,2009年9—10月中旬,三峡水库入库流量比多年均值偏少20%~38%。因此,2009年枯水的主要原因是由于降水减少而产生的五河入湖水量减少及长江干流来水偏少引起的。

下面对2000年以来的几个枯水典型年的成因进行详细分析。

1.湖区枯水形成原因

根据表6.3-4~表6.3-6和图6.3-1~图6.3-7分析,汉口站、九江站、大通站、湖口站、“五河七口”来水量在2002年之后出现了较为明显地减少现象,如2003—2009年8月中旬至次年3月枯水期各旬平均流量比1956—2002年同期各旬平均流量明显偏小,特别是2003—2009年的9月中旬至10月上旬期间,“五河七口”各旬平均流量比同期多年平均值偏小幅度较大(减小趋势更加显著),而同期湖口站流量比同期多年平均值明显偏大,说明在此期间是湖区河湖水量在补给湖口出流。

表6.3-4 鄱阳湖流域平均降水量年际变化 单位:mm

表6.3-5 长江干流九江站径流量变化 单位:亿m3

表6.3-6 鄱阳湖入湖五河与长江九江段各站流量变化比较

图6.3-1 长江与鄱阳湖各站年平均流量多年变化

从鄱阳湖流域降水量上看,2000年以来年降水量和7—9月降水量均呈显著的减少变化趋势[见表6.3-7和图6.3-8(a)、(b)],尤其是7—9月降水量以平均每年18.9mm的速度减少[见图6.3-8(c)],与同期入湖“五河七口”径流量减少和湖水位降低基本一致,表明除枯水期流域降水量减少和入湖五河来水量减少是鄱阳湖枯水位下降、枯水更加严重的原因之外,枯水期长江上中游来水量减少,长江干流湖口附近水位随之下降,拉动鄱阳湖湖水加快下泄,湖水位降低速度也随着加快,也是造成鄱阳湖近年来枯水位下降、枯水日益严重的重要原因之一。

图6.3-5 长江干流汉口站年径流量变化趋势

图6.3-6 长江干流汉口站8—12月径流量变化趋势(www.daowen.com)

图6.3-7 鄱阳湖流域年平均降水量多年变化

表6.3-7 典型枯水年鄱阳湖流域降水量、长江干流径流量比较

图6.3-8 鄱阳湖流域平均降水量变化趋势

前面从鄱阳湖流域降水和入湖水量偏少、长江上中游来水偏小两个方面,对鄱阳湖近年来严重枯水成因进行了论证,说明气候变化(降水减少)对鄱阳湖枯水的影响。除此之外,江河湖下垫面改变、尤其是长江干流湖口附近与鄱阳湖下垫面改变,引起的水文条件的变化,对鄱阳湖枯水的形成也会产生显著影响。

河道地形改变引起的水文条件的变化,可在有关水文站水位—流量关系的变化中得到明显反映。分别点绘鄱阳湖湖口站和星子站旬平均水位与长江干流大通站旬平均流量相关关系,表明2003—2009年平均关系曲线比1993—2002年平均关系曲线向右位移(见图6.3-9、图6.3-10),说明在长江干流相同流量下,对应的湖口、星子水位有所下降,也说明近年来湖口附近江湖河道地形改变(长江与鄱阳湖底床下切)对鄱阳湖枯水位下降有明显影响,是造成鄱阳湖枯水位降低的原因之一。

2.入湖五河尾闾枯水形成原因

另外,枯水期星子站水位与大通站流量关系近5年来的右移幅度大于湖口站水位与大通站流量关系同时期内的右移幅度,尤其在13.00m水位以下,这种差异更加显著,且水位越低水位—流量关系曲线的右移幅度差别越大,表明枯水时期,长江干流流量小幅加大,对星子站水位的提升作用远小于对湖口水位的提升作用。

图6.3-9 鄱阳湖星子站水位与长江大通站流量相关关系

图6.3-10 鄱阳湖湖口站水位与长江大通站流量相关关系

鄱阳湖流域五大入湖河流中的赣江、抚河、信江、修河支流潦河下游尾闾段在2000—2010年中均出现严重枯水,除这几条河流流域枯季降水偏少、径流量偏小外,同流量下水位下降也是不可忽视的重要原因之一。以赣江外洲站、抚河李家渡站和信江梅港站近年来水位—流量关系变化为例,水位—流量关系来均呈现出明显右移现象(见图6.3-11),即同流量下水位降低趋势明显。

各站在不同流量级水位—流量关系曲线向右位移速度和幅度互不相同(见表6.3-8),如1000m3/s流量对应的水位在近5年内降低幅度外洲站为0.50m,李家渡站为0.80m,梅港站为0.50m。有关分析表明,造成赣江外洲站、抚河李家渡站、信江梅港站水位—流量关系曲线右移的主要原因,是测流断面和河段底床下切,同水位下过水断面面积显著加大。

图6.3-11 不同年份赣江、信江和抚河控制站水位一流量关系变化

表6.3-8 鄱阳湖入湖河流控制水文站同流量下水位变化表

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