洞庭湖生態與環境影響因子研究

摘要 洞庭湖是我國第二大淡水湖，千百年來洪水為患。1949年以來湖體加速萎縮，水、旱災頻發，生態與環境出現種種新問題。對洞庭湖環境與生態問題進行研究后發現，宏觀湖體萎縮、湖區氣候持續變暖、新的江湖關系顯現的復雜脆弱性、洞庭湖區日益工業化與城鎮化以及缺乏權威法規的制約是造成洞庭湖生態與環境惡化的新老因子。

關鍵詞 洞庭湖；生態與環境；影響因子

中圖分類號S181.3文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）29-10284-04

作者簡介歐陽紅（1967- ），女，湖南岳陽人，高級工程師，從事天氣氣候和應用氣象工作。

生態系統是一個結構復雜、相互依賴并相互制約，內部結構保持相對動態平衡和沒有邊界的復雜系統。 生態系統外部條件改變或內部結構變化都會導致生態系統平衡的破壞，根源是生態系統的外部條件改變或內部結構變化導致生態平衡破壞的結果。所以，保護原有生態系統的動態平衡，需同時保持原有外部條件（或環境）和內部結構。洞庭湖是我國第二大淡水湖。長期以來由于各種原因，洞庭湖已分割為東洞庭湖、南洞庭湖、西洞庭湖等幾部分，湖區正常蓄水面積由 1825 年的6 000 km2縮小到至今的3 900 km2，減少了 35%；因湖區淤塞導致洞庭湖正常蓄洪調洪能力下降約 1 000 億km2，下降幅度約為20%；多年平均入湖泥沙量 1.335 億m3，其中流向長江約 1.18億m3，湘、資、沅、澧水約 0.24億m3，而城陵磯總輸出口輸出僅占 25%左右，沉積在洞庭湖的泥沙約占 75%，總量達到 1.01億m3；洞庭湖流域生態系統結構受區域社會經濟發展不平衡的破壞，水源涵養能力下降 30%，導致流域枯水季節湖區蓄水水位變幅達到 17.26 m，從而致使湘、資、沅、澧各支流水位大幅下降，造成流域城鄉水資源缺乏；由于洞庭湖流域社會經濟發展而帶來的水環境污染物總量不斷增大，污染物排放總量超過枯水期洞庭湖水環境容量近 1 倍。所有這些均表明洞庭湖流域生態環境和生態資源的破壞呈加劇趨勢，長此以往，將直接威脅我國最大的長江流域生態系統安全[1]。

1洞庭湖的生態系統與環境

洞庭湖是一個獨特的、動態的生態系統與環境。首先它是集水湖盆與調洪湖泊，既要調蓄四水等九條江河、長江及湖區本身之巨額洪水，又僅城陵磯一個出水口，但它又是個過水性湖泊，因此，凡遇50年左右或以上洪水，人們必全力抗洪，并要付出沉痛代價。第二個特點是洞庭湖養育了數百萬人口，狹義上湖區有36個縣、市、區，14個農場683.7萬人。其三是區內工農業產值占湖南省的60%以上，其中糧食總產占全省的25.71%，棉花占74.34%，水產占50.81%，其他經作所占比例也在40%～80%，是重要農產品基地和重要工業原料基地。其四是湖區已成一洪道型湖泊，分東、南、西3個湖泊，洪水時連成一片，枯水時成一條線，為犬牙交錯的水、沼澤、淺灘低岸、泥灘，其濕地、蘆葦、草洲及附生動、植物，如野生植物和歸化植物186種，有記錄的鳥類317種等，組成一個復雜多樣的洞庭湖自然生態系統。

2影響洞庭湖生態與環境的五大新老因子

由于治湖的歷史原因和江湖自身演變，三峽工程、氣候持續變暖以及湖區工業化、城鎮化等諸多動態變化，使洞庭湖生態與環境面臨著前所未有的復雜的、多元的，甚至現在尚難以預料的變化，也即在老問題背景上不斷出現新制約因子，都將左右著其生態系統與環境。

2.1宏觀湖體萎縮對洞庭湖生態與環境的影響洞庭湖現湖泊面積比1949年減少39.7%，1983年湖容積比1954年減少 39.9%（少蓄140.5億m3；城陵磯水位33 m）。湖體宏觀微縮量導致自動抬高水位，集中表現于兩個方面，一是近十幾年高洪水位次數增多，二是平年雨量出現高洪水位的特異現象。高洪水位近百年出現頻率：1904～1979年的76年中城陵磯水位在33 m以上共8次，1980～2009年的30年城陵磯水位在33 m以上共9次。由表1可見，1998年湖中來水量比1954年少35.4%，而最高水位卻高出1954年1.39 m，這個特異現象歸根結底是因湖體嚴重萎縮所致，大規模圍湖造田（1 659 km2）和年入湖泥沙近1億t是其元兇。

2.2湖區氣候持續變暖對洞庭湖生態與環境的影響

2.2.1湖區岳陽升溫與全球升溫的對比。洞庭湖岳陽近百年氣溫上升了1.2 ℃，洞庭湖岳陽56年氣溫上升了0.94 ℃；近百年全球氣溫上升了0.74 ℃，近百年中國氣溫上升了0.5～0.8 ℃。

由圖1可明顯看到，處洞庭湖東側的岳陽市年平均氣溫距平曲線演變總趨勢與圖2全球年氣溫距平曲線總趨勢一致，特別是從20世紀90年代以來持續上升。

2.2.2氣候持續變暖顯現出生態與環境的脆弱性。湖區持續7年水資源匱乏對生態與環境影響明顯。東洞庭湖地區常年總計自然水資源為213.9億m3，但自2003年以來的7年中水資源總量均在常年以下，7年少183億m3，2007年偏少最多，少62.2億m3，為豐水月全部水利工程應蓄水的3.6倍之多。岳陽市唯一大型水庫鐵山接近死水位，湖區水位不斷下降。據衛星遙感揭示，2009年10月湖區水面僅537.84 km2，比9月減少60%，比2008年同期的1 160.54 km2減少53.66%，2011年1～5月湖區平均降水量比歷史同期偏少60%。衛星遙感監測洞庭湖水面積僅361 km2（2011年5月19日），這在歷史記錄中實屬罕見[5]。

由于水資源持續匱乏，使湖區生態產生多元負面影響，也顯現湖區生態的脆弱性。歸納起來表現在如下幾大方面：①濕地萎縮。泥水洲灘銳減106 m2，腹地大片湖灘裸露；②植被萎縮。水生植被提前生長，干枯；③候鳥棲息、覓食困難。候鳥到來高峰和越冬情況發生變化，候鳥棲息地大面積減少，鳥類數量隨之減少，覓食困難乃至死亡；④漁業受損。湖汊航道狹窄，船只密集，切斷魚類大洄游區和洄游通道，影響魚類生長，魚類資源枯竭，捕撈量大降，給漁民帶來生活困難；⑤航運受阻。由于長時枯水位致航道變窄變淺，水下尾堆、暗礁突出，千噸船航受阻，海事安全監管壓力大增；⑥抗旱和城市用水困難。由于水位持續低下，導致沿湖涵閘不能引水進垸內抗旱，部分地方出現湖區少見的多發旱災，農業和城市用水安全一度受到嚴重威脅。

上述多元生態的脆弱性均系受持續氣候變暖下的水資源匱乏影響所致，這是在氣候變暖大背景下的禍首，也是一種無可回避的新現實。

2.3新的江湖關系對洞庭湖生態與環境的影響自三峽工程進入關閘蓄水，特別高位蓄水以來，給下游特別是洞庭湖地區的生態與環境帶來復雜的多元的且一時難以預料的負面影響，即所謂新的江湖關系的結果。三峽工程對下游具較好的削減洪峰和錯峰作用，降低值在0.05～0.85 m，同時使入湖泥沙減少，平均每年減少入湖泥沙量0.6億t。但新的江湖關系已使如下生態與環境顯現脆弱性端倪。

2.3.1新的江湖關系是湖區持續低水位，提前進入枯水位的重要新因素之一。除近年氣象降水持續偏少外，三峽工程截流運行后，清水下泄導致長江宜昌至城陵磯段河床普遍沖刷，泄流能力增加，回流水位下降，使三口水位進一步降低，長江入湖水量減少達63%（2003～2007年）；其二是三峽工程每年9月進入高位蓄水期，使長江干流來水驟減，導致洞庭湖地區冬半年水位迅速降低，枯水期提前一個半月之久，是帶來上述生態系列惡化疊加不可回避的新的重要因素之一。

2.3.2新的江湖關系對濕地洲灘產生宏觀負面影響。由于三峽工程提前9月高位蓄水和城陵磯附近河道加劇沖刷入湖水量大減[3]，特別10月份可使5.177萬hm2中位洲灘濕地提前1個月露出；2.20萬hm2高位洲灘下部、2.599萬hm2高位洲灘中部裸露；10月地下水位大幅下降提前裸露。5.177萬hm2中位洲灘在5月份可提前淹水；5.177萬hm2中位洲灘在10月卻提前1個月露出。

2.3.3新的江湖關系對濕地洲灘植被的負面影響。每年三峽高位蓄水后，10月份東洞庭湖水位下降1.41～1.62 m，這是理論研究結果，實際在2009年加上干旱少雨，10月份低4～5 m，11月份低2～3 m。使洲灘濕地提前裸露，使洲灘中下部水生植物生長和季節性沼澤地干涸造成沼澤和水生植物枯黃，特別使候鳥食物源的沉水植物死亡。5月份因大壩提前泄洪，使洲灘提前淹水浸漫，此時正生長旺盛的荻蘆和苔草草灘等植被過旱、過長、過深被淹抑制生長乃至死亡。提前被淹還使垸區排水地下水升高引起土壤次生潛育化，致使農業規模化減產。

2.3.4新的江湖關系對漁類資源的負面影響。三峽大壩破壞了四大家魚的產卵生成環境，青、草、鰱、鳙四大家魚習性是在江河上游產卵，魚苗入湖育肥。長江重慶以下產卵場消失（四水上游的大量水庫產生同樣效果），魚苗攔截在庫區，繁殖期受到抑制，成活率低，進入洞庭湖魚苗數大減。鯉、鯰魚產卵繁殖場所受到破壞。5～6月，特別是5月水位提前大幅升高，東洞庭湖水位一下升高50～57 cm，南、西洞庭湖水位一下上升21～44 cm，使相當高程苔草草灘深淹，恰與鯉魚、鯰魚等各種魚類產卵期相遇，淹沒了鯉魚、鯰魚等魚種作為卵精粘著的基質，而破壞了產卵繁殖場所。近些年來洞庭湖區漁類資源大減，與上述原因不無一定關系。新的江湖關系還使中華鱘、白暨豚等瀕危物種瀕危度增大。

2.3.5新的江湖關系對珍稀候鳥的負面影響。由于大壩9月提前高位蓄水，恰逢進入珍稀候鳥遷徙期，由于洲灘濕地的提前裸露，使候鳥遷徙與食物顯露期錯位，使取食困難，并縮小了鳥類夜宿空間。同時，水退人進加劇了人類活動對裸露濕地的干擾，縮小了鳥類活動空間和覓食度，降低了候鳥棲息的隱蔽度。

2.3.6新的江湖關系對湖區水生態環境的負面影響。根據《三峽工程與洞庭湖關系研究》，建立多元回歸方程式組得出三峽運行后相對量化水體污染與富營養化結論是，三峽運行后洞庭湖區富營養化綜合評分為64.8～65.2，所屬營養類型為中～富至富營養級。主要是來水量減少，來沙量也少，入湖污水相對增加，藻類數量將會增加（葉綠素增加到12.237 mg/m3），入湖泥沙減少40%時，葉綠素比建庫前上升241%，泥沙減少60%時，葉綠素上升250%，致湖水富營養化水平有提高的趨勢。又由于湖水換水周期，年平均換水周期比建庫前延長3.6 d，對抑制富營養化不利。

2.3.7新的江湖關系對釘螺孳生環境和血吸蟲病流行的負面影響。三峽工程運行后，9月高位蓄水，5月開閘泄洪，前者正值釘螺發育成螺，它有較強抗旱力，可以適應陸地滋生條件。12月至5月水位抬高，但均未進入洲灘釘螺的最低高程線，不會影響釘螺種群的越冬。5～6月間三峽下泄量加大加快，壩上水位降至145 m防洪待備水位，長江中游水量增加很快，而此前四水洪峰回落，因而每年湖區可有兩個洪峰疊加的幾率，使湖區血防工作時間延長，任務加重。另外，由于入湖泥沙量減少，使蘆雜洲、草洲擴大，將使湖區血吸蟲病流行程度加重。三峽工程運行51～80年，入湖泥沙將恢復到運行前的水平，湖中淤積又再次加快，每年新增釘螺面積超量現象又會再度出現。

2.3.8新的江湖關系對農業生產條件的負面影響。這主要表現在洪水、漬水、低水位、干旱和地下水的消長等方面，1～5月，特別是5月提前泄洪，東洞庭湖水位將抬高0.50～0.57 m，使農田排水困難，加劇農田的次生潛育化進程。目前水田潴育化面積占湖區水田總面積的78.5%，導致每年減產糧食5億kg。由于新的江湖關系、堤防、排漬設施、丘崗地區抗旱灌溉設施，為適應新的江湖關系提出了一系列新問題。又由于入湖水量、泥沙的減少，湖區及四水尾閭水質趨于惡化，影響其農業水生態環境。

安徽農業科學2014年2.4洞庭湖區進一步工業化、城鎮化使水生態環境復雜脆弱性顯現洞庭湖區工業化、城鎮化必將進一步提速，其點源污染（工業污染源）和面源污染（農業污染源和生活污染源）將加劇。水質監測資料表明，湖體水質在10年前處于貧-中營養水平，而目前已上升到中-富營養水平。據1999～2000年監測資料，水質指標平均已有總氮總磷分別超標62.0%、64.3%；長江三口水系和西洞庭水質污染程度高于其他水域。就點源污染而言，造紙行業是湖區最重要的污染行業，年排工業廢水、COD、BOD分別占湖區或統計企業年排放量的49.6%、81.7%、79.13%，而西洞庭年排工業廢水占全湖總量的44.5%，排放COD和BOD分別占全湖排放總量的59.23%和64.19%。就面源污染而言，除入湖河道夾帶氮磷等營養物入湖外，環湖入水的主要源依次為生活污水源、磷洗衣粉排磷、畜禽養殖污染，三者排入總氮、總磷分別占總入湖的42.05%、60.22%。

據《三峽工程與洞庭湖關系研究》可知，三峽工程運行后，由于入湖泥沙減少，平均換水周期延長，使湖水體透明度增高，以及環湖工業化、城鎮化的推進，點面源及其有機污染也會有所增加，總氮、總磷、BOD 3項指標有升高趨勢，當入湖泥沙減少40%時，上述3項污染物濃度分別比建庫前上升133%、145%、64%。

由此可見，洞庭湖水生態環境已面臨因三峽工程下新的江湖關系和環湖兩化進展的雙重壓力，而逐步顯現其復雜的脆弱性。

2.5缺乏全湖最高權威、法規、統一性的約束機制的生態與環境脆弱性的影響由于洞庭湖區具有自然資源的同構性，環境功能的同一整體性、產業結構的相似性和社會文化的同源性，因此其在生態保護和環境治理方面必應有全湖最高權威性、最高法規性和高度統一性約束機制，包括合理開發利用等決策、協調、管理最高權威機構。例如東洞庭湖條塊分割、政出多門，涉及洞庭湖管理單位就有11個，收費部門多達26個。人與湖爭地，人與魚爭水，人與鳥爭食，人與人爭利等諸多破壞、加劇生態與環境惡化直接人為因素，增加了生態保護的難度而使生態環境惡化雪上加霜。

2.6洞庭湖生態安全總體呈下降趨勢《洞庭湖生態安全調查與評估報告》[5]指出，“洞庭湖生態安全水平整體呈下降趨勢，東洞庭湖核心區已連續3年出現了藍藻水華，表明水體已受到一定污染。雖然污染治理有一定成效，在上述多元因素影響下，洞庭湖生態安全仍不容樂觀。”

3洞庭湖生態保護與環境治理舉措

洞庭湖生態保護與環境治理是一個非常復雜的系統工程，其復雜性在于其致生態與環境脆弱性因素是既有自然的又同時有人類自身活動的雙重性，且是動態的，其二是對自然的人類活動影響的兩大因子份額和形成、后果等關鍵點，人們不一定能及時真正認識或認可。如三峽工程對湖區的影響是逐步認識的。在百年、千年一遇洪水后肯定還有一些新情況和新問題需要去面對。因此，在談保護與治理時應盡可能先突破這個局限，才有可能尋求到較科學、有效，并有的放矢之舉。所謂綜合治理首先應涵蓋面對上述五大制約因子，僅水利工程此工程當然無比重要，卻不能稱之為綜合治理。為了保護洞庭湖生態環境，加速湖區環境治理，盡快建立國家級《洞庭湖綜合生態經濟實驗區》，確保五方安全，應從以下幾個方面考慮應對之策。

3.1消除三峽工程可替代洞庭湖防洪工程的麻痹思想三峽工程對洞庭湖洪水雖有一定錯峰削峰的作用，可減輕荊江河段對洞庭湖區的洪水的威脅，但由于工程蓄洪能力有限，且削、錯峰是有條件限制的，以及四水任兩條水系，同時遭遇洪水，湖區仍會發生規模洪水，且此時三峽工程無力調節。經演算，城陵磯附近地區超額洪水為590億m3，經三峽調節后仍有426億m3超額洪水，現能調蓄的僅160多億m3，余下洪水無從處理。實際可能超額洪水還要多得多。由此可見，三峽工程是不可能完全替代洞庭湖防洪工程的，且湖區目前諸多堤垸、設施防洪標準普遍偏低，安全建設步伐不快，規模不大等隱患均應消除。

3.2水少疊加因素對生態與環境的影響認識欠缺近七年來水少疊加因子影響生態與環境是個新問題，且已十分突出，應加強專題研究。

3.3盡快建立和啟用三峽工程生態綜合調度實施總方案，并上升至國家級法規層面無論水多水少還是水污染無不涉及到三峽，對此，應有科學、完善的生態調度總方案。但目前三峽工程總調度目標主要是防洪發電和航運，而生態調度尚處空白，從保護下游生態和環境出發，三峽工程要包括生態綜合調度，并納入國家級相關法規層面。

3.4建立系統補償范圍和必不可少的投資方向及規模按照《三峽后續工程工作規劃》擴大洞庭湖水資源補償范圍，建立蓄洪區補償機制、災損保險，增加必不可少的投資方向及規模。如提高防洪標準、擴大提高滯蓄洪區、安全區等建設專項資金方向及規模。

3.5建立省轄“洞庭湖管理委員會或行政區”權責范圍應涵蓋全湖生態、經濟開發利用。編制洞庭湖生態經濟開發利用、保護、治理近中期規劃和省級或國家級《洞庭湖管理條例》、《流域法》、《水污防治法》等序列法規。

3.6有效地開展序列專題研究面對全球氣候持續變暖，三峽工程新的江湖關系，及湖區工業化、城鎮化快速推進和管理體制不順等多元生態環境問題的疊加，應盡快開展專題研究，并列入國家級發展層面，課題必須納入政府財政，其相應專題有：①影響洞庭湖生態與環境因子性質及對策專題研究；②三峽工程對洞庭湖生態與環境影響與對策專題研究；③三峽工程綜合生態調度實施方案專題研究；④三峽對下游水資源（多、少）補償機制專題研究；⑤三峽建閘影響專題研究。

參考文獻

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