三峽工程運行背景下洞庭湖及鄱陽湖濕地類型動態(tài)變化規(guī)律

［摘 要］ 洞庭湖、鄱陽湖濕地是長江中下游的兩個天然通江湖泊濕地，具有重要的生態(tài)服務(wù)功能。總結(jié)三峽工程運行背景下兩湖枯水期濕地類型動態(tài)變化規(guī)律及兩湖水文情勢變化規(guī)律，并分析兩湖水文情勢的改變對兩湖濕地類型動態(tài)變化的影響。結(jié)果表明：兩湖區(qū)域濕地類型及格局發(fā)生明顯變化，2003-2009年水域及泥沙灘地面積呈減少趨勢，植被呈擴張趨勢，2009年后水域面積開始增加；三峽工程運行后兩湖區(qū)域水文情勢變化趨勢相同，均為入湖水量、沙量減少，泥沙淤積明顯趨緩，湖區(qū)枯水期水位下降；兩湖水文情勢的改變對兩湖區(qū)域濕地類型及格局產(chǎn)生影響，2003年三峽工程首次實驗性蓄水使兩湖湖區(qū)枯水期水位顯著下降，造成兩湖區(qū)域水域面積的減少及洲灘暴露，2009年中小洪水調(diào)度后枯水期水位開始回升，水域面積呈增長趨勢，對兩湖區(qū)域越冬水禽生境造成較大影響。分析結(jié)果為三峽工程運行背景下兩湖濕地的保護和生態(tài)恢復(fù)提供了理論基礎(chǔ)。

［關(guān)鍵詞］ 三峽工程； 水文情勢； 洞庭湖濕地； 鄱陽湖濕地； 濕地類型動態(tài)變化

［中圖分類號］ TV12" ［文獻標識碼］ A

濕地是由水體系統(tǒng)和陸地系統(tǒng)相互作用形成的特殊自然綜合體，有著豐富的生物多樣性和多種生態(tài)功能，有“地球之腎”的美稱［1］。洞庭湖、鄱陽湖濕地（兩湖濕地）作為長江中下游最大的兩個天然通江湖泊濕地，是長江重要的調(diào)洪區(qū)和多種珍稀越冬鳥禽的棲息地，具有重要的生態(tài)功能和經(jīng)濟價值［2］。江河主河道與通江湖泊之間的關(guān)系非常復(fù)雜，需要考慮到江湖間的水沙交換、能量交換和河床湖盆的自然演變［3］。近些年來，由于受到自然因素和人類活動的影響，特別是長江干流上三峽工程的運行，使長江中下游通江湖泊的水文情勢及江湖水系的關(guān)系發(fā)生了顯著變化，江湖連通度越來越差，江河主河道與通江湖泊之間的關(guān)系變得更加復(fù)雜化。通江湖泊濕地正面臨面積萎縮、生態(tài)系統(tǒng)功能下降及生物多樣性減少等諸多問題［3］。三峽工程運行后洞庭湖和鄱陽湖水文情勢的改變會對兩湖濕地造成怎樣的影響？眾多研究主要集中于三峽工程運行對洞庭湖及鄱陽湖區(qū)水文情勢［4-14］、水質(zhì)［15-18］、濕地景觀格局［19-23］、水禽及其適宜棲息地［24-27］的影響，大部分研究對象僅限于單個湖區(qū)，且鮮有研究將兩湖濕地水情改變與濕地格局及水禽適宜棲息地的變化聯(lián)系起來。因此本文對三峽工程運行背景下兩湖枯水期濕地類型動態(tài)變化規(guī)律及兩湖水文情勢變化規(guī)律做了綜述總結(jié)，并關(guān)注分析了2003年三峽水庫首次試驗性蓄水，以及2009年三峽工程全部竣工并進行中小洪水調(diào)度這兩個重要時間節(jié)點前后兩湖水文情勢的變化對兩湖濕地及水禽適宜棲息地的影響，為三峽工程進行優(yōu)化調(diào)度、提升濕地生態(tài)效應(yīng)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

洞庭湖位于湖南省東北部，是長江流域第二大通江淡水湖泊。每年夏季七八月時洞庭湖水位達到最高峰，陸地地表大多會出現(xiàn)積水現(xiàn)象，泥沙灘地和濕地植被等被水體淹沒較多，在遙感影像上難以識別。秋冬季節(jié)枯水期，洞庭湖水位達最低值，大面積洲灘出露后形成草洲、泥沙灘地，豐富多樣的濕地資源為東亞－澳大利亞候鳥的遷徙提供了良好的越冬棲息地，因此通常選擇冬季枯水期來研究濕地面積年際變化規(guī)律。本文將洞庭湖濕地分為水域、泥（沙）灘地、植被3種濕地類型，由于洞庭湖濕地植被以（苔）草、蘆葦和楊樹為主，故將植被細分為草灘地，蘆葦灘地和林灘地。

鄱陽湖位于江西省北部，是中國最大的淡水湖，在亞熱帶濕潤季風氣候影響下，常常經(jīng)歷最大接近10 m的水位落差。鄱陽湖大幅度的水位落差、保存相對完整的濕地生態(tài)系統(tǒng)以及豐富的自然資源，為越冬水禽的覓食、繁殖提供了理想場所。本文將鄱陽湖濕地類型分為水域，泥沙灘地及植被。由于鄱陽湖濕地主要為中低濕地，適宜草的生長，蘆葦和楊樹群落分布較少，故濕地植被以草為主。

1.2 研究數(shù)據(jù)

洞庭湖枯水期各濕地類型面積數(shù)據(jù)來源于Hu Y X等［28］的研究，為2000-2012年不同時期MODIS圖像，主要集中于秋冬季。鄱陽湖枯水期各濕地類型面積數(shù)據(jù)來源于Wang S［29］、Han X［30］等的研究，為2000-2013年的12月至次年1月Landsat衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)。本文以2000-2020年洞庭湖流域代表性水文站城陵磯站10月至12月底實測水位的算數(shù)平均值代表洞庭湖枯水期平均水位來反映其年際變化規(guī)律（數(shù)據(jù)來源于長江水利委員會長江水資源保護科學研究所）；以2000-2014年鄱陽湖流域湖口、星子、都昌和棠蔭四個水文站枯水期實測平均水位的算術(shù)平均值代表鄱陽湖枯水期平均水位來反映其年際變化規(guī)律［13］。洞庭湖多年入湖徑流量、沙量數(shù)據(jù)來源于楊敏等［31］的研究；鄱陽湖多年入湖徑流量數(shù)據(jù)來源于羅蔚等［32］。

2 兩湖區(qū)域濕地類型動態(tài)變化規(guī)律

2.1 洞庭湖區(qū)

如圖1所示，洞庭湖區(qū)水域面積在2003年、2006年和2009年三個時間點變化明顯，2000-2003年斷崖式下降了近50%，且下降主要發(fā)生在2002-2003年間，到2003年僅有約333.7 km2；2003-2006年開始增長，增長了102.7 km2；2006-2009年再次呈減少趨勢，到2009年僅剩265.2 km2，2009年后開始回升。而泥灘地2000-2012年間總體呈減少趨勢且變化幅度不大，2000-2003年呈小幅增長趨勢，2003-2006年為唯一一段減少幅度較大的區(qū)間，從195.8 km2減少至90.3 km2，2006-2009年開始回升了49.6 km2，此后的幾年小幅波動總體趨于穩(wěn)定。草灘地面積在2000-2003年增加迅速，從968.4 km2增加到1163.9 km2，此后一直呈增加趨勢直至2008年達到峰值1388.1 km2后開始回落，到2012年面積減少至1194.5 km2。蘆葦灘地和林灘地面積在2000年的1052.7 km2到2012年的1084.1 km2之間波動，波動幅度不大總體呈穩(wěn)定趨勢，2005年面積達最大值1209.1 km2，2008年面積達最小值914.7 km2。洞庭湖濕地格局演變總體上呈現(xiàn)水域、泥沙灘地被草灘地侵占的態(tài)勢，草灘地面積增加明顯而水域、泥沙灘地面積呈減少趨勢［21］。洞庭湖湖區(qū)的越冬水禽適宜棲息地為水域，泥沙灘地及草灘地［34］，2003年和2009年前后洞庭湖水禽適宜棲息地面積變化較大，對越冬水禽生境造成較大影響。

2.2 鄱陽湖區(qū)

近20年來盡管鄱陽湖各濕地類型面積均有所變化，但其總面積卻沒有發(fā)生太大變化，一直維持在3000 km2左右［35］。如圖2所示，鄱陽湖水域面積在2000-2003年間呈下降趨勢，從1076.9 km2減少至807.7 km2，之后在一年的時間里快速回升了346.2 km2后便呈減少趨勢直到2009年，2009年后的幾年開始呈波動式上升［34］。鄱陽湖區(qū)主要濕地類型的轉(zhuǎn)變是泥沙灘地與植被的相互轉(zhuǎn)化，兩者是此消彼長的關(guān)系，這種轉(zhuǎn)變大部分發(fā)生在鄱陽湖的中心和北部［35］。泥沙灘地面積在2000-2003年主要呈上升趨勢，2003年到2009年開始大幅減少，從736 km2減少至304 km2，2009年后再次呈增長趨勢，一直到2013年增長至496 km2。而濕地植被變化趨勢正好與之相反，2003年前濕地植被面積主要呈下降趨勢，2003-2009年開始大幅增加，從1062.5 km2增加至1483.9 km2，2009年后再次呈減少趨勢，一直到2013年減少至1296 km2。鄱陽湖越冬水禽以退水后形成的水域（淺水），泥沙灘地和草灘地為主要適宜棲息地［24］。如圖2所示，鄱陽湖水禽適宜棲息地在2003年和2009年這兩個時間節(jié)點前后經(jīng)歷了較大變化。

3 濕地類型動態(tài)變化對三峽水庫調(diào)度的響應(yīng)分析

3.1 三峽水庫調(diào)度過程

三峽水庫是三峽水電站建成后蓄水形成的人工湖泊，正常蓄水位為175 m，三峽工程竣工之前經(jīng)過了5次蓄水過程：2003年首次實驗性蓄水蓄至135 m并開始在通航、發(fā)電等方面初步產(chǎn)生效益；2006年實行第二次蓄水并成功蓄至156 m，標志著工程進入運行初期；2007年再次蓄水至156 m；2008年開始首次175 m試驗性蓄水蓄至172.3 m；2009年工程全部竣工，第二次啟動175 m試驗性蓄水蓄至171.43 m并進行中小洪水調(diào)度［4］。本文以2003年三峽水庫首次試驗性蓄水以及2009年三峽工程全部竣工并進行中小洪水調(diào)度兩個重要時間節(jié)點，分析三峽水庫蓄水調(diào)度以后兩湖水文情勢的變化對兩湖區(qū)域濕地類型的影響。

3.2 三峽水庫調(diào)度對兩湖濕地水文情勢影響

3.2.1 洞庭湖

洞庭湖為長江流域重要的吞吐型湖泊，北有松滋口、太平口、藕池口（荊江三口）自長江干流分流入湖，南接湘江、資水、沅江、澧水（四水）來水，經(jīng)洞庭湖調(diào)蓄之后湖水從岳陽城陵磯出湖注入長江。2003年三峽水庫蓄水后，大量江水及泥沙被大壩所攔截，長江中下游及洞庭湖水沙情勢受到較大影響，最終導(dǎo)致洞庭湖湖區(qū)入湖水量及沙量明顯減少，泥沙淤積明顯趨緩。實測資料說明［5］，與1981-2002年相比，2003-2016年8-11月洞庭湖入湖水量減少26%，多年平均入湖徑流量減少210.6億m3，其中荊江三口來水減少132.3億m3，“四水”來水減少78.3億m3，由此說明三峽水庫蓄水后洞庭湖湖區(qū)徑流偏少是三口分流量減小和“四水”水系來水偏枯共同影響而致。較洞庭湖入湖水量減少而言，入湖沙量減少趨勢更加顯著。根據(jù)張細兵［8］等的研究，2003-2008年洞庭湖入湖沙量平均值較1996-2002年顯著減少了82.6%，由8744萬t減少至2445萬t。入湖沙量劇減八成的同時湖區(qū)泥沙淤積量顯著減少，根據(jù)實測資料統(tǒng)計［8］，三峽工程運行前（1956-2002年）洞庭湖區(qū)年均淤積量為1.03億t，淤積泥沙占洞庭湖來沙量（即沉積率）的74.3%；三峽工程蓄水運行后（2003-2008年）洞庭湖區(qū)泥沙年均淤積量減少為0.091億t，僅為多年平均值的1/10，沉積率也減小為37.3%。洞庭湖湖區(qū)泥沙沉積率下降主要由荊江三口來沙減少引起，三峽水庫的攔沙作用是造成湖區(qū)泥沙淤積減緩的重要影響因素［36］。

洞庭湖水沙情勢的變化改變了湖區(qū)水位，水位的變化會對湖泊濕地的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生巨大的影響，特別是枯水期水位是影響濕地越冬水禽生境的重要因素［9］。如圖3所示，三峽工程運行背景下洞庭湖枯水期平均水位總體呈明顯的下降趨勢，2003年三峽水庫首次試驗性蓄水，造成2000-2003年枯水期水位劇降2.55 m，到2003年水位降至22.99 m，2003-2009年三峽水庫開始調(diào)度運行后下降趨勢，到2009年降至多年最低水位21.42 m，2009年中小洪水調(diào)度后開始回升。同時現(xiàn)有研究也表明［4，8，37］，三峽工程運行后洞庭湖湖區(qū)水位呈下降趨勢，枯水期水位下降明顯。

3.2.2 鄱陽湖

鄱陽湖是長江流域典型的吞吐型湖泊，湖區(qū)水系承納贛江、撫河、信江、饒河、修水“五河”來水，并通過唯一出水口湖口與長江相連。2003年三峽工程蓄水運行以來，鄱陽湖水沙情勢受到較大影響，最終導(dǎo)致湖區(qū)水量沙量明顯減少，泥沙淤積量減少顯著。根據(jù)實測數(shù)據(jù)，鄱陽湖湖區(qū)水系十月份實測平均徑流量在1991-2002年和2003-2014年分別為58億 m3和37億 m3，在三峽水庫汛末蓄水及長江與鄱陽湖區(qū)處于枯水序列的共同影響下，湖區(qū)水量減少21億 m3，減少35.08% ［38］。相比于鄱陽湖水量減少明顯，湖區(qū)內(nèi)泥沙變化更加顯著，吳培軍［39］等根據(jù)“五河”入湖和湖口出湖實測泥沙資料統(tǒng)計，2003年三峽水庫蓄水后鄱陽湖年均入湖沙量由1465萬t（1956-2002年）減少至592萬t（2003-2015年），而年均出湖沙量由938萬t（1956-2002年）增加至1222萬t（2003-2015年），湖區(qū)泥沙由淤轉(zhuǎn)沖，導(dǎo)致泥沙淤積量大幅減少。

水沙情勢的變化使得鄱陽湖湖區(qū)水位降低，枯水期水位異常偏低［39-41］。如圖4所示，三峽工程運行背景下鄱陽湖枯水期水位總體呈明顯下降趨勢，2003年三峽水庫首次試驗性蓄水使鄱陽湖枯水期水位從2000年的10.62 m下降至2003年的9.85 m，2003-2009年三峽水庫開始調(diào)度運行后下降趨勢更加顯著，到2009年降至多年最低水位7.9 m，2009年中小洪水調(diào)度后開始呈波動式上升趨勢。

3.3 兩湖濕地水情變化對濕地類型面積的影響

湖泊水位和泥沙淤積的變化改變了洲灘的淹水歷史，引起植被的空間分布變化［42］，會影響兩湖濕地類型面積變化。由于三峽工程運行后兩湖泥沙淤積明顯減緩，泥沙淤積對濕地的影響明顯減小，而水位的變化將直接影響到淡水濕地洲灘的出露天數(shù)和出露面積，進而影響到洲灘的動、植物群落演替，因此兩湖濕地類型面積將主要受控于湖泊水位的變化［43］。水域面積與水位呈顯著正相關(guān)；水位上升，水域面積增大；水位下降，水域面積減小［44］。

在三峽工程運行背景下，洞庭湖湖區(qū)水情變化顯著，表現(xiàn)為湖區(qū)入湖水量及沙量明顯減少，枯水期水位年際變化下呈明顯下降趨勢。2003年三峽工程首次進行實驗性蓄水（135 m），致使壩下流量劇減，荊江三口分流減少，再加上“四水”水系來水偏枯，在2002-2003年間，入湖徑流量減少了約540億m3，造成了洞庭湖湖區(qū)枯水期水位下降0.9 m，從而引起期間湖區(qū)水域面積大幅下降了145.5 km2。水域的大量減少使大面積洲灘出露，所以2002-2003年泥沙灘地面積呈小幅增長、草灘地面積迅速增長，草灘地面積由1069.5 km2增加至1163.6 km2。2003-2009年三峽水庫調(diào)度運行期間，入湖徑流量及沙量分別減少了約520億m3和267萬t，枯水期水位呈波動式下降趨勢，到2009年降至多年最低水位21.42 m，水域面積回升了102.7 km2后第二次大幅度下降，到2009年降至多年最低的265.24 km2，再次造成了泥沙灘地和草灘地面積大幅增加。2009年中小洪水調(diào)度后枯水期水位開始回升，水域面積再次上升，草灘地面積相應(yīng)地下降，泥沙灘地面積趨于穩(wěn)定。

在三峽水庫蓄水、鄱陽湖湖區(qū)天然徑流量減少和泥沙沖淤變化等因素影響下，鄱陽湖出現(xiàn)湖區(qū)水位降低，枯水期水位異常偏低等現(xiàn)象。2003年三峽工程首次進行試驗性蓄水，鄱陽湖枯水期水位從2000年的10.62 m下降至2003年的9.85 m，造成了2000-2003年水域面積由1076.9 km2減少至807.7 km2。2003-2009年三峽水庫開始調(diào)度運行，在此期間鄱陽湖入湖徑流量減少了約360 億m3，枯水期水位下降趨勢更加顯著，到2009年降至多年最低水位7.9 m，水域面積在短時間內(nèi)快速回升了346.2 km2后開始持續(xù)減少。水域的減少使湖底（湖中心區(qū)域）的暴露時間顯著延長，促進了濕地植被的生長并導(dǎo)致植被覆蓋迅速擴大［35］，植被的擴張侵占了泥沙灘地，在濕地植被面積大量增加的同時泥灘地面積與其相對的呈減少趨勢。植被面積從2003年的1072 km2增加至2009年的1480 km2，而泥沙灘地從2003年的736 km2減少至2009年的304 km2。2009年中小洪水調(diào)度后枯水期水位開始呈波動式上升趨勢，于是水域面積同樣波動式上升，植被面積經(jīng)過短暫的下降后趨于穩(wěn)定，泥沙灘地經(jīng)過短暫的上升后趨于穩(wěn)定［35］。

受三峽工程調(diào)度運行影響，洞庭湖和鄱陽湖水文情勢變化規(guī)律一致，均為入湖水量和沙量顯著減少，泥沙淤積趨緩，湖區(qū)枯水期水位顯著下降。但兩湖濕地類型面積變化對三峽水庫調(diào)度下的響應(yīng)有所不同，2003年三峽工程開始實驗性蓄水，較2000年，洞庭湖與鄱陽湖枯水期水位分別下降了2.55 m和0.77 m，兩湖濕地水域面積隨之減少，水域占整個湖區(qū)濕地面積的比例分別下降12%和6.6%，造成大面積洲灘暴露，三峽工程實驗性蓄水后洞庭湖受到的影響可能更大。2009年中小洪水調(diào)度后，兩湖枯水期水位及湖區(qū)水域面積均開始回升。

4 結(jié)束語

三峽工程運行背景下洞庭湖、鄱陽湖枯水期濕地類型及格局發(fā)生了明顯變化，本文重點分析了2003年三峽水庫首次試驗性蓄水以及2009年三峽工程竣工并進行中小洪水調(diào)度這兩個時間節(jié)點前后，兩湖水文情勢的改變對兩湖區(qū)域枯水期濕地類型及其越冬水禽適宜棲息地的影響。結(jié)果表明：1）近年來兩湖區(qū)域濕地類型及格局發(fā)生明顯變化，2003-2009年變化趨勢為水域及泥沙灘地面積呈減少趨勢，植被呈擴張趨勢，2009年后水域面積開始增加；2）三峽工程運行背景下兩湖區(qū)域水文情勢變化趨勢相同，均為入湖水量、沙量減少，泥沙淤積明顯趨緩，枯水期提前且持續(xù)時間延長，湖區(qū)水位降低，枯水期水位異常偏低；3）兩湖水文情勢的改變對兩湖區(qū)域濕地類型及格局產(chǎn)生影響，2003年三峽工程首次實驗性蓄水使兩湖湖區(qū)枯水期水位顯著下降，造成兩湖區(qū)域水域面積的減少，洲灘暴露，2009年中小洪水調(diào)度后枯水期水位開始回升，水域面積呈增長趨勢；4）兩湖區(qū)域濕地主要的水禽適宜棲息地為水域，泥沙灘地及草灘地，其在2003年三峽水庫蓄水和2009年中小洪水調(diào)度這兩個時間節(jié)點發(fā)生顯著變化，對越冬水禽生境造成較大影響。

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Dynamic Variation of Wetland Types in Dongting Lake and

Poyang Lake Under the Background of Three Gorges Project

HE Zijian1， XIN Xiaokang2，3， ZHU Dun2，3， LEI Junshan2，3，LIU Ruifen1

（1 School of Civil Engin. Architecture and Environment，Hubei Univ. of Tech.，Wuhan 430068，China；

2 Changjiang Water Resources Protection Institute，Wuhan 430051，China；

3 Key Laboratory of Ecological Regulation of Non-point

Source Pollution in Lake and Reservoir Water Sources，

Changjiang Water Resources Commission，Wuhan 430051，China）

Abstract： Dongting Lake and Poyang Lake wetland are two natural lake wetlands in the middle and lower reaches of the Yangtze River， which have important ecological service functions. This paper summarizes the dynamic variation law of wetland types and hydrological regime of the two lakes during the dry season under the background of the operation of the Three Gorges Project， and analyzes the influence of the change of hydrological regime upon the dynamic change of wetland types of the two lakes. The results show that the types and patterns of wetlands in the two lakes changed significantly. The area of water and sediment decreased from 2003 to 2009， and the vegetation expanded. After 2009， the area of water began to increase. After the operation of the Three Gorges Project， the variation trend of the hydrological regime in the two lakes is the same， the amount of water and sediment into the lake decrease， the sediment deposition slows down obviously， and the water level of the lake decreases during the dry season. The change of hydrological regime in the two lakes has an impact on the type and pattern of wetlands in the two lakes. In 2003， the first experimental impoundment of the Three Gorges Project significantly reduced the water level in the dry season of the two lakes， resulting in the reduction of water area and exposure of beaches in the two lakes. In 2009， the water level began to rise in the dry season after the medium and small flood dispatching， and the water area showed an increasing trend， which had a great impact on the habitat of wintering waterfowl in the two lakes. The analysis results provide a theoretical basis for the protection and ecological restoration of the two lakes wetland under the background of the Three Gorges Project.

Keywords： three gorges project; hydrological regime; Dongting lake wetland; Poyang lake wetland; dynamic changes of wetland types

［責任編校： 裴 琴］

［收稿日期］ 2022-11-07

［基金項目］ 國家自然科學基金青年科學基金項目（51909081）; 中國長江三峽集團有限公司項目（SXSNzb/0570）

［第一作者］ 何子建（1998-），男，湖北荊州人，湖北工業(yè)大學碩士研究生，研究方向為生態(tài)水利。

［通信作者］ 劉瑞芬（1986-），女，湖北天門人，工學博士，湖北工業(yè)大學副教授， 研究方向為生態(tài)水利。

［文章編號］ 1003-4684（2024）05-0115-06