巢湖水位動態調控模式研究

王化可 王 成

一、引言

巢湖是長江中下游淺水湖，也是全國重點治理的“三河”“三湖”之一。巢湖原與長江自然連通，建閘后，巢湖轉為人工控制的半封閉湖泊，水位控制主要考慮防洪排澇、灌溉、航運的需求。非汛期水位控制在8.5～9.0m，汛期水位控制在8.0～8.5m。實際運行中，存在全年水位變動幅度小、水動力條件差等缺點，導致江湖交換水量小，湖周灘地逐漸退化消失，水生生物種群和數量不斷減少等問題。因此有必要研究新的水位調控模式，根據巢湖水生動植物不同生長季節對水位的要求，協調防洪排澇、灌溉、航運等的調度方式，以利于實現生態調水、江湖水系連通、巢湖生態修復等目標。

二、巢湖水位動態調控模式研究

1.研究方法

通過查閱巢湖歷史灘地、植物、動物資料，調查巢湖灘地、水生植物、水生動物的歷史和現狀，分析露灘面積、水生生物繁殖生長習性與巢湖水位的關系，提出適宜水生動植物生長的水位變化過程。分析巢湖現狀和未來社會服務功能，確定滿足這些服務功能的水位邊界條件。通過巢湖歷史實測水位過程，提出既滿足水生動植物生長要求，又滿足防洪、灌溉、航運等多目標需求的水位動態過程調控模式。

2.研究過程和成果

（1）歷史資料和生態學調查

為了解巢湖生態現狀，課題組于2010年9月和11月分別對巢湖調水線路上的兩個支流和巢湖部分湖區開展了生態學調查，范圍包括西河、兆河、裕溪河和東半湖區。在兆河設置8個采樣點，裕溪河設置7個采樣點，東半湖區設置6個采樣點。調查內容包括生境特征、理化特征、浮游植物（主要是藻類）、水生植物、底棲動物、魚類等。與生態水位關系較為密切的灘地面積、水生植物和魚類調查描述如下。

灘地面積：灘地只在支流入湖口附近有零星分布。據歷史資料統計，1963年巢湖建閘控湖前，面積約150km2，20世紀 80年代減少到約16km2，90年代進一步減少至5km2以下。建閘后常年高水位導致灘地面積減少，濕生植被分布面積大大減少，水生植物群落結構和多樣性發生重大變化。

水生植物：共采集各生活型水生植物17種，其中挺水植物7種，漂浮植物4種，沉水植物6種，水生植物種類和豐富度都較低。與歷史資料對比，20世紀60年代以前，巢湖水生植物生長茂盛，植被發育良好，幾乎遍及全湖；80年代全湖蓋度降為2.58%（王蘇民，1998年）；本次調查時水生植被僅在河岸零星分布，已經很難形成群落。

魚類：調查期間共計調查鑒定魚類42種，分屬6目9科，其中鯉科魚類29種，占69.1%；鮠科3種，占7.1%；鯡科、鯰科各2種，占4.8%；其他各科均為1種。巢湖魚類生態和攝食類群包括洄游性魚類，如鱭；江湖洄游性魚類，如鰱、鳙、草魚、青魚等；定居性魚類，如鳊、鯉、鯽、黃顙魚、鯰等；河流性魚類，如江黃顙魚，南方大口鲇等。按魚類食性分為草、鳊魚等植物食性魚類，青魚、黃鱔等動物食性魚類，翹嘴紅鲌、鱖魚、鯰等魚食性魚類以及鯉、鯽等雜食性魚類。與歷史調查資料比較，巢湖魚種類、數量明顯下降，鯉科等定居性湖泊魚類種類、數量的比例明顯上升，洄游性和喜流水的河流性魚類很少見到。

（2）魚類繁殖生長與湖水位的關系

巢湖人工控湖工程改變了自然水文條件，也改變了魚類生存環境。巢湖閘建成后，湖區水體流速減慢，河流性魚類減少，定居性魚類增多，魚類產卵場分布和產卵活動也受到了影響。常年保持較高水位使大量底層水生植物死爛，使得灘涂水草上產卵型魚類失去產卵基床，直接影響了魚苗的發生量。水閘阻斷了洄游通道，使洄游魚類不能完成生活史，引發魚類生境片斷化，使穩定的群落多樣性變得單一和脆弱，造成種內基因無法充分交換，其環境的抗逆能力下降，魚種質量下降成為必然。

魚類生活史對湖水位變化有一定要求，如巢湖中種數最多的鯉科魚類，其產卵方式有草灘產卵、蘆葦叢產卵、石塊產卵、溯河產卵幾種類型，其中在被水淹沒草灘上產卵是主要產卵方式。生境要求分兩階段：初春2～3月要求露灘，4～5月要求灘地被水淹沒。如這兩階段銜接不好，則會影響產卵和產卵量，死亡率也隨之增大。因此，巢湖水位過程應大致滿足其產卵要求，即在初春保持較低水位便于露灘。根據灘地高程分布，水位7.5m左右可以滿足要求；4～5月后水位逐漸抬高至8.0m將灘地淹沒。

目前巢湖及其附近長江有洄游習性魚類10種，其中河海洄游魚類為鱭和間下鱵；江湖洄游魚類8種，分別為青、草、鰱、、赤眼鱒、鳡、長春鳊和三角魴。草魚由長江洄游入湖的時間主要在7月，鰱魚主要在8月；洄游群體以當年幼魚為主。洄游性魚類在湖中生長育肥時，水位與魚類產量為正相關關系，相對高一些的水位可以提供更大的生存空間和食物來源。因此，在7～8月應保持8.0m或更高一些的水位，以滿足幼魚入湖育肥的要求。

（3）水生植物生長與湖水位的關系

夏季洪水攜帶大量營養物質在湖濱帶沉積，滋養了繁茂的濕地植被，進而為底棲動物、魚類等提供了豐富的食物資源。冬春季水位下降，部分湖濱帶區域干涸，為植物萌發和生長提供了有利溫度和光照條件。

王洪鑄等對長江流域沉水植物進行了長期研究，建立了沉水植物生長模型。研究成果表明，春季影響巢湖水生植物的關鍵因子為透明度與水深之比，其閾值約為0.45。目前巢湖透明度大約為0.5m左右，若要恢復沉水植物則巢湖水深至多為1.1m，對應湖水位約7.5m，因此，春季湖水位保持7.5m左右對沉水植物的恢復有重要作用。挺水植物蘆葦為光敏性植物，生長對光照要求高；在一定光照條件下，蘆葦幼苗的存活率與光照強度正相關，幼苗根、莖、葉的生物量、總生物量、生長速率等均隨著光照強度的升高明顯增大；光照可促進幼苗分蘗。蘆葦種子開始萌發的時間隨埋深不斷推遲，萌芽率顯著減小；在同一光照下，蘆葦幼苗各組織生物量、總生物量、幼苗高度等指標在不同水位下差異顯著，高水位會明顯抑制蘆葦幼苗生物量的累積和莖桿的伸長；蘆葦生長期，較高水位可以促進其快速生長，但水位過高會導致其缺氧死亡。

總的來說，巢湖長期高水位會影響植物對水位周期性變化的適應性。應盡量恢復冬低夏高的水位變化過程，以適宜水生植物生長對不同季節的水位需求。

（4）巢湖服務功能對水位的要求

為滿足防洪、灌溉、航運的要求，巢湖汛期需控制水位不高于8.0～8.5m，預留湖泊調洪容量，灌溉期水位7.5～8.0m以滿足周邊農田灌溉要求，最低水位7.7m以滿足III級航道通航要求。

（5）巢湖水位動態過程調控模式

通過以上分析，基本可以明確水生植物、魚類等繁殖生長對巢湖水位的需求，即在冬春季，巢湖應保持7.5m左右的較低水位，灘地可以出露，提供了魚類產卵和水生植物種子萌發需要的場所；4～5月以后，水位可以抬高至8.0m或更高一些，以利于植物生長和魚類育肥，秋季湖水位應逐漸下降。在巢湖生態水位波動過程中，冬春季保持較低水位是水生植物恢復和魚類產卵的關鍵。

通過以上對水生植物、魚類生境與湖水位關系的分析，基本可以明確水生植物、魚類等繁殖生長對巢湖水位波動的需求，即在冬春季巢湖水位應保持7.5m左右，利于灘地可以出露，為魚類產卵和水生植物種子萌發提供了必要條件，4～5月以后，水位可以抬高至8.0m或更高一些，以利于植物生長和魚類育肥，秋季是夏向冬過度季節，湖水位應控制逐漸下降。在巢湖生態水位波動過程中，冬春季保持較低水位是水生植物恢復和魚類產卵的關鍵。

圖1為1963年、1973年和1980年實測巢湖月平均水位過程，總體來說這三種水位過程都實現了水位高低波動，1980年過程顯然低水位持續時間過長，不利于4～5月后淹灘，1963年過程1月份水位達到8.0m，不利于曬灘，1973年水位過程較為合適，1～3月水位7.5m左右，4月份后水位逐漸抬高，8～9月后又持續回落，至12月接近7.5m。1973年水位過程可作為巢湖生態水位波動過程調控模式的參考過程線，這個水位動態過程適應水生動植物不同生長期的水位需求，且滿足防洪、灌溉、航運等多目標。

（6）成果應用

本研究成果以調控巢湖水位為手段，解決恢復巢湖湖濱濕地的問題，已應用于“合肥市環巢湖地區生態保護與修復工程”中的巢湖濕地修復工程設計和實施中。通過適宜控制巢湖水位，增加灘地出露面積，為水生植物繁殖、生長提供了較好條件，目前已新增了派河等河口濕地及環湖東大圩等濕地，增加濕地面積約250hm2。

三、結語

生態水位是保證巢湖內水生生物繁殖生長的重要條件，是湖泊生態系統健康的關鍵影響因素。生態水位是一個水位動態過程。與現有水位調控模式比較，本文提出的水位動態過程調控模式針對水生動植物不同季節的差異性需求，采用了冬春季低、夏季高的接近自然的水位過程，加大了水位變幅，為水生動植物生長提供了適宜條件，同時也兼顧了巢湖其他服務功能。成果已應用于合肥市巢湖地區水生態保護與修復工程中湖濱濕地修復，對于其他湖泊的水生態修復也有一定借鑒價值