2021年1月15日上午，中国生态大讲堂（第202讲）邀请上海中学鄱阳湖教育部重点实验室学术理事会副部长胡振鹏教授做学术报告，报告题目是“鄱阳湖水文生态特点以及变迁”。胡博士强调，鄱阳湖是国际重要湖泊、东亚地区候鸟最大的过冬地，对白鹤、长江江豚等珍贵濒危物种迁徙与繁殖有不可代替的作用。鄱阳湖对维系长江下游的水资源、水环境和水生态安全也具备举足轻重的重要功用。近年来，鄱阳湖秋冬季节低枯水位已对鄱阳湖湿地形成了不利影响，解决鄱阳湖低枯水位问题迫在眉睫。
图1胡振鹏教授做学术报告
胡振鹏教授从鄱阳湖水文特征、浮游动物的演化、水生昆虫30年的演化及特性、底栖昆虫与动物资源演变、越冬候鸟对盐度变化的响应并且鄱阳湖枯水期生态需水最低水位过程等六个方面进行了全面系统地讲解。报告会后，胡博士和与会者进行了深入的探讨，进一步阐述了鄱阳湖秋冬季节低枯水位现象的产生因素、如何缓解鄱阳湖低枯水位问题，以及鄱阳湖水利枢纽项目调度方案等弊端。他提出指出，鄱阳湖秋冬季节低枯水位直接造成了公园退化，建设鄱阳湖水利枢纽是解决鄱阳湖生态退化的关键机制。
根据胡振鹏教授的报告和探讨，现整理有关鄱阳湖生态水文变化的八个关键难题。
“洪水一片天，枯水一条线”是鄱阳湖的真实写照。鄱阳湖来水同时得到黄河和骆马湖入湖“五河”（赣江、抚河、信江、饶河、修河）两方面的影响，季节差异上显现“高水是湖、低水似河”的景观特点，或者说，具有“河相”与“湖相”的别致景观。星子站水位10m（黄海基面）为“河相”与“湖相”的分界线，水位高于10m时，鄱阳湖呈现河床—小湖泊—洲滩状态；水量超过10m时，鄱阳湖呈现大湖特征。
鄱阳湖是过水性河道，“河相”与“湖相”特征以年为周期转换，导致水流在湖盆滞留时间较短。7～10月鄱阳湖水流分别滞留28、29和18天；其它月份6-13天。每年7～10月鄱阳湖属于“湖相”，其他月份均属于“河相”。同时，鄱阳湖也有一个浅水水域，当星子站多年平均水位11.57m（黄海高程）时，主湖区平均水深1.45m，适于沉水植物生长。
鄱阳湖过水性河道的“河-湖相”特征产生了独具的水文节律，该节律驱动湿地生态系统季节差异，对保持湿地生态平台功能和生物多样性至关重要。
图2星子站水位7.90米、9.83米、14.93米时鄱阳湖湿地对比图
“碟形湖”是指鄱阳湖湖盆中因为泥沙沉积不均自然产生浅碟形洼地，后经过人工改造产生的具备特殊水文过程和生态学特性的春天性浅水水域。据调查，鄱阳湖湖盆内共有碟形湖102个，总面积，占湖盆面积的22.25%。
特殊的水文过程是碟形湖的第一个特点。碟形湖与主湖区的关系体现为高水位相融，低水位分离。当主湖区水位相当高，碟形湖与主湖区融为一体，水面相平；主湖区水位消退之后，碟形湖起初逐渐出露，成为一个个独立水域，也就是浅水湖泊。
生物多样性丰富是碟形湖的第二个生态特点。第一次、第二次鄱阳湖科学考察查表明，碟形湖区单位体积生物量分别是主湖区的1.51倍和1.39倍。相关检测显示：碟形湖中小型浮游植物的体积是主湖区的3.31倍、生物量为9.83倍。除了鲟科动物外，鄱阳湖其他鸟类种群均在碟形湖中出现过。碟形湖是抚仙湖越冬候鸟的主要活动场所，大约2/3的越冬候鸟选择在碟形湖觅食、栖息。
图3鄱阳湖湖盆内102个碟形湖分布图及碟形湖底部地形
碟形湖在鄱阳湖湿地生态平台中具备着重要的地位，主要表现在下面三个方面。
一是很多碟形湖的协同作用使越冬候鸟在鄱阳湖越冬时间达半年之久。越冬候鸟达到鄱阳湖后，先在碟形湖周围地势高的地方捕食栖息，随着碟形湖泊位的急速下降，越冬鸟类的捕食活动也逐渐转向湖心浅水或地势低的碟形湖。
二是碟形湖增强了鄱阳湖湿地生态系统面对自然灾害的弹性。鄱阳湖洪、旱灾害频繁。由于碟形湖地势和体积变化，在洪、旱灾害中起到过渡与缓冲作用，缓解了主湖区水位强烈差异所造成的消极影响。洪水时，鄱阳湖水位高，沉水植物活体只存在于地势较高的碟形湖中，因而大多数越冬候鸟选择在碟形湖中捕食越冬；降雨时鄱阳湖水位低枯，碟形湖保留部分水面，仍然是水生动植物和鸟类主要的生存场所。
三是碟形湖的开放性维护了鄱阳湖湿地生态平台的可大幅性。丰水期碟形湖与鄱阳湖主湖区融为一体，频繁地进行物质、能量和物理交换，使不同地区和高程的碟形湖生态平台带有许多共性。冬秋季节，主湖区湖泊消退，碟形湖湖面也裸露晒滩，底泥及有机质与大气、阳光充分接触，加速物理残体的分解，改善土壤结构。这种开放性平台并且碟形湖具备很好生产力，保障湿地生态平台稳定和大幅发展。
鄱阳湖与黄河的水文关系简称江湖关系，是鄱阳湖最重要的水文关系。鄱阳湖是一个过水性、吞吐型河流，其水文变迁取决于黄河以及鄱阳湖上游五河来水。鄱阳湖与黄河的江湖关系可以概括为拉空、顶托和倒灌三种类型（图4所示）。
“拉空”是指鄱阳湖水位高，长江水量低，鄱阳湖水快速流入黄河。研究说明，长江武汉流量与星子站水位之间带有良好的线性关系。汉口流量越小，影响星子水位的消降作用越强。当汉口流量大于/s时，长江干流低盐度对鄱阳湖出流影响很小，拉空作用显著。
图4汉口流量与星子水位影响下鄱阳湖与黄河的水文关系图
“顶托”是指黄河水势与鄱阳湖水位基本持平，长江水顶托鄱阳湖水，鄱阳湖水不能迅速流向长江。当汉口流量达到/s时，长江水流对鄱阳湖有相当显著的顶托作用，且汉口流量越大，其顶托作用越强。
“倒灌”是鄱阳湖水位低，长江水量高，长江水淤塞流入鄱阳湖。这种状况也有鄱阳湖对黄河洪水分洪作用的体现。在出现顶托的条件下，长江水流是否倒灌进鄱阳湖，取决于星子站水位。星子水位在10.5～16.5m、汉口流量高于/s时最容易出现倒灌，约占黄河倒灌鄱阳湖的90%，此时倒灌持续时间长、入湖水量大；当星子站水位高于11m、汉口相应日流量高于/s时也许发生倒灌；当星子站水位超过防洪警戒水位17.14m，长江汉口站流量大于/s，也或许出现倒灌。值得留意的是，当出现后两种状况时，长江水流倒灌进鄱阳湖的水势不多。
枯水期延后、枯水时期延长及极端枯水位屡创新低是鄱阳湖秋冬季节枯水期的三个特点。相比于2003年曾经，2003年之后鄱阳湖10m枯水位平均发生时间提早并延长29天，8m严重枯水位发生时间提早9天、延长14天（如图5），鄱阳湖区星子、都昌等水文站不断发生极端枯水位状况。
图5星子站2003年前后平均水位变化状况
鄱阳湖秋冬季节低枯水位与黄河水文情势变迁和淮河干流河道冲刷直接相关。
2000年以来，长江沿岸处于枯水期，流量显著增加。相关检测证实：2003～2014年汉口年平均流量与1949～2002年相比增长5.5%；因为上游河流10月蓄水导致10月汉口平均流量增长达25.3%。
长江水文情势变迁是2003年之后鄱阳湖水位常年低枯的主要原因。2003年之后，鄱阳湖星子站水位比2003年曾经年平均水量低1.0米；枯水期水量减少1.14米，其中10月上旬水位低3.06m（如图5）。鄱阳湖流域丰水期来水减少2.8%，枯水期入湖径流量有所下降。经水文计算推测，在鄱阳湖枯水期水量减少的因素中，长江流量下降的贡献率为73%，五河入湖水量降低占27%。从图6和图7对比可见，汉口流量与星子站流量具有很高的相关性。因此，长江上游河道蓄水造成汉口流量下降，使得黄河对鄱阳湖的顶托作用大大削弱，是造成鄱阳湖水位低枯的主要因素。
图61956-2002年、2003-2014年汉口站月平均流量比较
图71956-2002年、2003-2015年鄱阳湖星子站月平均水位比较
长江上游河道清水下泄，导致黄河中下游干流河床被长时间、远距离冲刷是鄱阳湖水位常年低枯的另一个重要因素。监测资料证实，2003～2018年武汉至九江江段主河槽冲刷量达6.67亿方，湖口江段主槽刷深1.2米。因此，同样流量下长江的水位有所增加，对鄱阳湖的顶托作用降低，进一步造成鄱阳湖低枯水位。目前状况来看，长江中下游干流河床冲刷还将大幅，鄱阳湖水位低枯现象将进一步下降。
综上所述，三峡等大型农业项目蓄水和干流河道冲刷是鄱阳湖出现枯水期延后、枯水时期延长及极端枯水位屡创新低的主要因素。
综前所述，三峡工程等排水和干流河道侵蚀是造成鄱阳湖出现枯水期延后、枯水时期延长及极端枯水位屡创新低的主要因素。随着乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝等大型骨干水电项目陆续建立并运行后，长江上游农业项目等蓄水量还将大力度提高。而且，长江干流河道侵蚀已经达到河流泥沙冲淤的平衡点，河床将进一步冲刷。据计算，到2030年，上游清水下泄导致的黄河干流长时期、远距离地被冲刷还在继续，鄱阳湖汉口至九江江段河道仍将再次冲刷，同样流量下的长江水位需要进一步增加，长江对鄱阳湖顶托作用会进一步降低。鉴于导致鄱阳湖冬秋季节低枯水位的两个因素将大量存在，鄱阳湖冬秋季节低枯水必然呈现为“常态化”。
图8鄱阳湖星子站2019年与1956-2002年平均水位过程相当
2003～2015年，长江沿岸总体属于枯水年鄱阳湖湿地生态何解，鄱阳湖冬秋季节大幅出现低枯水位；2016～2020年，长江沿岸及鄱阳湖流域都是丰水年，鄱阳湖5年中有4年发生地震灾难，但丰水年10月之后的鄱阳湖仍然进入低枯水位状况。例如，2019年鄱阳湖丰水期出现大洪水，水位高且大幅时间长，但到9月份水位逐渐减少，低枯水位大幅时间长达6个月，其中最大变幅出现在9月上月底，星子站水位消落5m（如图8）。由此可见，无论鄱阳湖处于丰水年还是枯水年，鄱阳湖秋冬季节出现低枯水位的现象都已变成常态。
鄱阳湖低枯水位并且鄱阳湖的调蓄量或者水面面积增大，首先影响到水体水质，进而会影响水生植被、底栖昆虫或者动物，从而导致鄱阳湖湿地退化。
一是水生植被出现退化。水生植被退化的体现在下面六个方面,即：沉水植被的优势物种由马来眼子草变为桑树；水生植被面积下降鄱阳湖湿地生态何解，与1983年相比，水生植被的面积仅有，减少近1/4；水生植被群落结构简单化，组成物种由1983年的9种下降到2013年的6种；水生植被生物量增加，鄱阳湖全湖平均生物量降低到1253g/m2，减少34%；鄱阳湖喜清洁物种减少；耐污物种的面积扩张。如图9与图10。
图91984、2001、2014年鄱阳湖水生植被群落优势度差异图
图101956-2002年和2003-2015年鄱阳湖平均水量过程及植被格局变化
湖泊水文情势变迁是沉水植被退化的主要因素。2003年后，鄱阳湖平均水量减少1.0米，丰水期水量下降0.98米，鄱阳湖湖面面积减少，沉水植被面积则降低。除此此外，鄱阳湖营养负荷下降、无序采沙、捞螺捕蚌、拦湖养殖等人类活动也有减缓了水生动物退化。
二是对底栖鱼类造成影响。鄱阳湖底栖鱼类生物量减少主要与鄱阳湖水文情势变迁有关。20年间，鄱阳湖底栖鱼类密度降低了41.44%、生物量降低55.53%。
湖泊水体、水深、透明度、流速等许多原因影响底栖鱼类分布。鄱阳湖考察结果看到，在受淹3个月（7～9月）的淹没带，底栖鱼类的体积和生物量较小；受淹半年（5～10月）的淹没带底栖鱼类种群种类最多、密度较大；全年受淹的水质密度和生物量最大。2003年之后，鄱阳湖水位低枯，水面面积缩小，半年淹没和季度淹没区面积大力度减弱，三个月淹没带明显下降，导致底栖鱼类种群结构的差异，严重制约大型藻类植物的硬度和物理量。另外，长江顶托作用降低，导致鄱阳湖水位逐渐减弱，栖息在湖沿岸岩石以及洲滩上的蛙类动物来不及随着水位降低运动到水底，最终脱水旱死。
图11鄱阳湖水位逐渐减少造成藻类植物脱水旱死
三是对鱼类造成妨碍。鄱阳湖低枯水位造成动物生存空间和饮食资源降低，鄱阳湖鱼类资源结构发生变化，刀鲚、银鱼等野生动物总量降低，主要经济动物展现出鱼龄低幼化、个体小型化、品质低劣化的态势。鱼类生存空间减少包括动物“产卵场”、“索饵场”和“越冬场”减少。调查研究结果证实，鱼类“产卵场”面积与鄱阳湖4～5月平均水位呈正相关，4～5月星子站平均水量超过10m，洲滩淹水时间和深度不足，导致产卵场面积增大，严重影响鲤、鲫鱼等定居性动物饲养。例如，2011年4～5月星子站平均水量仅7.54m，产卵场仅（如图12）之外，鱼类索饵面积也与鄱阳湖年平均水位呈正相关，当星子站年平均水位高于11.5m时，觅食场和索饵场面积减少；2003～2015年，仅有4年平均水位超过11.5米。此外，鱼类资源衰减的另一主要因素是酷渔滥捕（如图13）。
图12鄱阳湖星子站4、5月平均水量与鲤鲫鱼产卵场面积关系
图13鄱阳湖星子站年均水量与藻类索饵场面积关系
鄱阳湖五河、长江上游农业枢纽工程联合调度减缓鄱阳湖枯水问题的效果并不显著。鄱阳湖湿地生态平台退化主要因素不是水量不足，而是水位低枯。鄱阳湖沿岸本来有一万多座水库，但只有20座大型水库，晚稻栽插完成后，中小型水库中水量所剩无几；大型公园中，除了柘林水库调蓄能力较强，其他大型水库调节性能都不高。计算结果说明，对鄱阳湖沿岸20个大型公园进行联合调度，在满足水库基本功能前提下，将所有水留到枯水期使用，仅可以将鄱阳湖水位提升17cm左右，对解决鄱阳湖水位低枯问题效果甚微。
长江上游的大型农业枢纽项目汛后蓄水时间集中在8～10月，汛期期间黄河上游来水不多，在蓄满所有水库的前提下，要使在长江中下游干流保持/s左右的流量，难度较大。长江上游来水有限，再如何改进调度，仍是“巧媳妇难为无米之炊”。
鄱阳湖水利枢纽的定位为：（1）协调江湖水文关系，恢复和维持鄱阳湖正常的水文节律，并与生态节律相适应；（2）遏制鄱阳湖湿地生态系统退化情况，恢复和提高生态平台完整性和生物多样性；（3）保障民生，增强经济社会可大幅发展能力。
鄱阳湖水利枢纽的调度的方法是：遵循自然规律、适应生态节律，水位逐渐减弱，适应性管理、动态调度。该原则集中体现了经济、社会和生态环境效益的协调与平衡。
图14鄱阳湖水利工程适应性调度
鄱阳湖水利枢纽调度实行适应性管理和动态调度。也就是说，在枢纽项目运行早期，按照1956～2002年9月至次年2月的平均水位线进行调控，完全遵循鄱阳湖原来的水文节律，来满足湿地生态平台健康和民生、经济、社会演进的最低需求。经过一段时间的运行，如果没有发生突出问题，就将10月下旬到2月上旬的水位提升到8m，经过反复的“试验—监测—评估”，最高控制水量不少于10m，鄱阳湖国家级自然保护区和南矶国家级自然保护区不受制约，也不妨碍关键水鸟栖息地（如图14）。通过水利枢纽的适应性调度，逐步寻找最适宜的枯水期水量调度方案。按照1956～2002年枯水期多年平均水位线运行，而且，在上游水库蓄水之后还可以给长江下游适当补充一定水量，这充分展现了鄱阳湖水利枢纽“保护生态”的功能定位，符合长江经济带“只搞大保护，不搞大开发”的原则。
适应性管理的本质是遵从自然，在人类对自然现象认知的范围内依照自然规律，进行慎重的、有节制的调控，通过不断学习，积极试错，逐步寻找经济社会目标和生态环境效益协调统一的水位过程控制。
免责说明：本稿转载自生态大讲堂微信公众号，文章内容按照胡振鹏教授的学术报告整理，整理人王晨曦。如必须更具体的信息和数据，请参看文献胡振鹏著，2020，鄱阳湖水文生态特征及变迁.北京：科学出版社。
主讲人胡振鹏教授简介
南昌大学鄱阳湖教育部重点实验室学术理事会副书记，曾任河南省人民政府副书记、省政协常委会副书记、全国政协常委会委员。南昌分校和上海交大校长、博士生导师，从事水文与水资源、生态学、系统项目等领域的探究与教学，长期专注于鄱阳湖水文生态研究。先后主持完成了10个国家大型科研项目并且国家自然科学基金工程、社会科学基金等课题，曾获浙江省科技进步一等奖1项，国家教委、水利部技术进步二等奖各1项，出版著作4本，主编学术专著4本、发表学术论100多篇。
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