7-1三峡工程对鄱阳湖影响研究

1三峡工程对鄱阳湖影响研究（主报告）目录一、项目背景二、三峡工程运行方式分析三、鄱阳湖区域水文特征四、水文情势变化分析五、三峡工程运行对鄱阳湖防洪形势的影响六、三峡工程运行对鄱阳湖区域供水的影响七、三峡工程运行对鄱阳湖水质的影响八、三峡工程运行对鄱阳湖生态系统的影响九、三峡工程运行对社会经济发展的影响十、对策与建议1前言鄱阳湖是我国最大的淡水湖泊，接纳赣江、抚河、信江、饶河、修河等五大河水的汇入，水资源十分丰富。鄱阳湖丰富的水资源和特殊的气候地理孕育了丰富的生物多样性，为国家保存了难得的自然资源，为区域经济社会发展提供了优越的自然条件。三峡工程运行后，由于长江来水来沙情势的变化，鄱阳湖湖口、湖区及“五河”尾闾水文情势会相应发生变化。这些变化将进一步引起鄱阳湖及“五河”尾闾防洪形势、水资源利用形势和生态环境的变化，进而影响鄱阳湖周边区域的防洪安全、工农业生产和生活用水的取水口布置、生态湿地及生物多样性的维护和区域经济社会可持续发展，而且对枯水期长江下游急需鄱阳湖补充水量也十分不利，直接影响长江中下游水资源可持续利用和生态环境保护。本次研究，通过分析影响鄱阳湖湖口水位、湖区水位、“五河”尾闾水位的相关因子，采用BP神经网络模型构建影响因子与湖口水位、鄱阳湖湖区水位、“五河”尾闾水位之间的关系，建立了湖口水位、湖区水位及“五河”尾闾水位三个层次的BP神经网络模型，定量分析三峡工程运行对鄱阳湖的影响。在三峡工程初期运行的2004年到2007年，利用所建立的模型，在假定城陵矶、汉川及五河来水不变的情况下，计算了不考虑三峡工程下模拟的湖口水位、湖区水位、“五河”尾闾水位，并与其相应站点实际观测值进行了比较，分析其变化；进一步以水位变化作为控制因素，结合典型调查，分析了三峡工程初期运行对鄱阳湖区域防洪、供水、水质、生态及社会经济发展的影响。在三峡工程未来运行期，分别以长江来水、长江和鄱阳湖共同来水建立系列，选择反映长江三峡水库以上、长江和鄱阳湖共同来水两种情形下的典型年，以典型年为代表分析了三峡工程运行对湖口2水位、湖区水位、“五河”尾闾水位的影响。针对三峡工程对鄱阳湖各方面的不利影响，从工程、非工程与社会经济措施等方面提出了解决问题的对策建议，并探讨了以政府为主导和以三峡总公司为主导的两种补偿方式。该项研究，将为鄱阳湖及长江中下游地区经济社会持续发展、水资源可持续利用提供科学依据。该项研究得到江西省发展和改革委员会、江西省社会科学院关于鄱阳湖经济社会发展重大项目资助；在项目研究过程中，还得到江西省水利厅、江西省社会科学规划办公室、江西省水文局、江西省水利科学研究院和江西省水利规划设计院等单位的大力支持和帮助；项目研究过程中，还参考了大量专家、学者或单位的研究、设计成果，在此一并表示衷心感谢！3一、项目背景鄱阳湖是我国目前最大的淡水湖泊，位于北纬28°22′～29°45′，东经115°47′～116°45′。地处江西省的北部，长江中下游南岸。湖面似葫芦形，以松门山为界，分为南、北两部分。南部宽浅，为主湖体；北部窄深，为入江水道区。湖南北最长173km，东西最宽74km，最窄处2.8km，平均宽18.6km，平均水深7.38m，岸线长1200km。湖盆自东向西，由南向北倾斜，湖底高程由12m降至湖口约1m。湖中有25处共41个岛屿，总面积103km2，岛屿率为2.5%。鄱阳湖湖区图见图1.1。鄱阳湖多年平均水位为12.86m，最高水位为1998年7月31日的22.59m，最低水位为1963年2月6日的5.90m（湖口水文站，吴淞基面）。年内绝对水位变幅达16.69m。由于水位变幅大，所以湖泊面积变化也大。历年间洪、枯水位下的湖体面积、容积相差极大，最大、最小湖体面积相差约31倍，湖体容积相差约76倍。汛期水位上升，湖面陡增，水面辽阔；枯期水位下降，洲滩裸露，水流归槽，湖面仅剩几条蜿蜒曲折的水道，因而形成了“枯水一线，洪水一片”的自然景观。鄱阳湖接纳赣江、抚河、信江、饶河、修河等五大河水的汇入，水资源十分丰富。经鄱阳湖注入长江的水量年均约1450亿m3，长江下游超过九分之一的水量来自鄱阳湖的调节。鄱阳湖区丰富的水热资源和特殊的气候地理孕育了丰富的生物多样性，为国家保存了难得的自然资源，为区域经济社会发展提供了优越的自然条件。三峡工程运行后，由于长江来水来沙情势的变化，鄱阳湖湖口、湖区及“五河”尾闾水文情势会相应发生变化。这些变化将进一步引起鄱阳湖及“五河”尾闾防洪形势、水资源利用形势和生态环境的变化，进而影响4图1.1鄱阳湖湖区图5鄱阳湖周边区域的防洪安全、工农业生产和生活用水的取水口布置、生态湿地及生物多样性的维护和区域经济社会的发展，影响长江中下游水资源可持续利用和生态环境保护。因此，三峡工程运行后，如何实现鄱阳湖水资源综合利用，如何保持鄱阳湖一湖清水下泄，不仅是事关江西省发展全局，而且事关长江中下游可持续发展大局。三峡工程运行后对鄱阳湖及江西“五河”的影响已初步显现，分析区域水文情势的变化，对防洪、供水、生态环境等方面的影响，从长江流域全局开发利用与治理角度出发，构建泛鄱阳湖区域生态水利综合调控体系，是目前迫切需要解决的问题。二、三峡工程运行方式分析长江发源于青藏高原唐古拉山脉主峰格拉丹东雪山西南侧，全长6300余km，总落差5400m左右，横跨中国西南、华中、华东三大经济区。干流流经青、藏、川、滇、渝、鄂、湘、赣、皖、苏、沪等十一个省（市、自治区）注入东海。流域西以芒康山、宁静山与澜沧江水系为界；北以巴颜喀拉山、秦岭、大别山与黄、淮水系相接；东临东海；南以南陵、武夷山、天目山与珠江和闽、浙诸水系相邻；总面积180万km2，约占全国总面积的18.75％。长江干流宜昌以上为上游，长4504km，占长江全长的70.4％，控制流域面积100万km2。宜昌至湖口为中游，长955km，流域面积68万km2，本段的主要支流，南岸有清江及洞庭湖水系的湘、资、沅、澧四水和鄱阳湖水系的赣、抚、信、饶、修五水，北岸有汉江，本段自枝城至城陵矶为著名的荆江，南岸有松滋、太平、藕池、调弦（已堵塞）四口分水和洞庭湖、6水道最为复杂。湖口以下为下游，长938km，面积12万km2。三峡工程位于长江西陵峡中段，坝址在湖北省宜昌市上游40km处的三斗坪，具体位置见图2.1。控制流域面积100万km2，多年平均年径流量4510亿m3，多年平均年输沙量5.3亿t。设计正常蓄水位l75m，总库容393亿m3，其中防洪库容221.5亿m3。三峡工程是目前世界上最大的水电站，也是中国最大的水利工程。它是综合治理长江中下游防洪问题的一项关键性措施，并兼有发电、航运和发展库区经济等巨大的综合经济效益，对加快我国现代化进程，提高综合国力具有重要意义。图2.1三峡水库位置图三峡水库的调度运行方式为：5~6月初为腾空防洪库容，水库水位降至防洪限制水位145m，与天然情况相比，下泄流量增加。汛期6~9月，低水位运行，水库下泄流量等于入库流量，当入库流量较大时，根据下游防洪需要，水库水位抬高，洪峰过后，库水位仍降至145m。水库每年从10月开始蓄水，蓄至正常蓄水位175m，下泄流量减少，少数年份，这一蓄水过程延续到11月份。12月至次年4月，水库按电网要求放水，天然来水小于电站保证出力对流量的要求时，动用调节库容，出库流量大于入库流量，库7水位逐渐降低，但在月末以前不得低于155m，以保证上游航道必要的水深。三峡水库运行初期及正常运行时控制水位变化见图2.2所示。614015016017071011891214523130水库正常运行时期水库运行初期156图2.2三峡水库运行控制水位变化示意图根据三峡水库的调度方式，在预泄期，即6月初前后，水库水位要从155m降到145m，腾空56.5亿m3的库容。不同年份由于受到实际条件的影响，相应的预泄周期也有所不同。如果从5月11日加大放水至6月10日，则平均增泄流量为2100m3/s；如果从5月21日开始加大放水至6月10日，则相应的增泄流量为3100m3/s；如果将预泄时段缩短为10天，即从6月1日开始，水库调节的增泄流量将达到6600m3/s。增泄流量在2100~6600m3/s变化。在蓄水期，即10月前后，水库开始蓄水，水库水位从145m蓄至175m，与天然入流相比，减少下泄量。与预泄期一样，随着蓄水时段的不同，减少的下泄流量也有所变化。如果到11月31日蓄至正常蓄水位，平均减少的下泄流量为4200m3/s；如果到11月20日蓄至正常蓄水位，减少的下泄流量为5000m3/s；如果在11月10日、10月31日蓄至正常蓄水位，则相应减少的下泄流量将分别达到6200m3/s、8300m3/s。减少下泄流量在4200~8300m3/s变化。三峡水库对天然流量如此巨大的调节作用，会对长江中下游，包括鄱8阳湖区域产生重要的影响，从而对鄱阳湖区防洪、生态、水质、航运、水产以及沿湖地区的工农业用水、居民生活供水等产生不同程度的影响。三、鄱阳湖区域水文特征鄱阳湖水位变化受五河和长江来水的双重影响，汛期（4～9月）长达半年之久。其中4～6月为五河主汛期，这期间，当五河出现大洪水时，长江上游尚未进入主汛期，鄱阳湖水位一般不高；7～9月五河来水减少，但长江进入主汛期，湖区水位受长江洪水顶托或倒灌影响而壅高，水位缓慢上升，长期维持在较高水位。因此湖区年最高水位多出现在7～9月。进入10月长江水位下降，湖口河段比降增大，湖区水位下降，湖区各站最低水位一般出现在1～2月。赣江是鄱阳湖水系中最大河流，纵贯江西省南部和中部，其径流由降水补给，径流特征与降水特征相应。外洲站历年月平均水位年内变化，从1月开始上升，到6月达到最大值，7月开始下降，至12月为最低。月最高水位，有4个峰值点，即3月份受冷空气影响的桃花汛、6月份的锋面雨、8～10月份的台风雨。长江中游由于承受长江上游宜昌以上来水，又承受洞庭湖、鄱阳湖和汉江水系的径流量，江湖蓄泄变化较大，水文特征复杂，洪水威胁严重。长江中游干流自宜昌至湖口全长955km，绝大部分在湖北省境内通过。河流走向，宜昌至城陵矶间为东南向，其间接纳清江和洞庭湖“四水”，水量大增。城陵矶至武汉间，流向折为东北，其间接纳长江最长的支流汉江后，水量约占全流域水量的80%以上。武汉至湖口间流向又转为东南向，到湖口承接鄱阳湖五河之水，总水量己占全流域的90%以上。河段所经之地为冲积9平原，两岸地势低洼，大多有堤防控制，河宽多为800～1200m，河道坡降平缓，为0.0448‰～0.02‰。干流两岸平原广裹，湖泊星罗棋布，河网纵横，常受外洪内涝的威胁。长江干流来水对鄱阳湖出流有很大的顶托作用。若湖口水位不变，武穴及九江下泄量增加多少，相应湖口出流量基本上就要减少多少；长江干流下泄流量与鄱阳湖出流相互顶托，对长江湖口以上河段洪水下泄及鄱阳湖出流影响均较为显著。鄱阳湖在长江主汛期对长江洪水能起到调蓄作用，在枯水季节又对长江起到了补给的作用，而且维持着自身较为稳定的生态系统。四、水文情势变化分析神经网络作为模拟生物神经元、高度并联的网络，具有自学习、自组织、自适应的智能功能，能在很大程度上克服常规方法基于均质、线性假设和统计经验给水文参数解释带来的不适应性，对目前尚主要靠人工分析做出判定的许多问题能自动分类识别，求解问题时抗干扰能力较强，无论在处理难度、合理性或其它方面都存在一定的优越性。三峡工程投入运行后，长江干流来水情势发生了较大变化。通过分析影响鄱阳湖湖口水位、湖区水位、“五河”尾闾水位的相关因子，采用BP神经网络模型，建立了湖口水位、湖区水位及“五河”尾闾水位三个层次的BP神经网络模型。通过有无三峡工程的对比模拟计算，定量分析三峡工程不同运行阶段对鄱阳湖的影响。“三层次”指的是湖口水位计算、湖区水位计算及“五河”尾闾水位计算三个层次。首先，由于湖口水位受长江干流宜昌站来水量、宜昌与湖10口之间的区间来水量以及五河来水量的共同影响，据此建立湖口水位与长江来水和鄱阳湖来水的关系模型，在固化其它条件不变时，针对三峡工程运行与否，宜昌断面流量的变化，模